Raid چیست؟

هارد دیسک‌ها و به‌طور کلی تمام دستگاه‌های ذخیره‌سازی طول عمر محدودی دارند و بسیاری از مواقع از کار می‌افتند. از کار افتادن آنها همان و از بین رفتن سال‌ها اطلاعات شخصی، عکس و اسناد ارزشمند همان. Raid یا Redundant Array of Independent Disk برای جلوگیری از این اتفاق معرفی شده است.

زمانی که هارد دیسک برای رفع انتظارات ذخیره‌سازی شخصی یا سازمانی کافی نیست، بهترین راه چاره راه‌اندازی درایو raid است. این سیستم‌ها برای بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان، از چندین دیسک برای مدیریت ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌کنند و به‌عبارت ساده‌تر، همه تخم‌مرغ‌ها را در یک سبد نگه نمی‌دارند. در ادامه همراه ما باشید تا ببینیم raid چیست و مفصل درباره سطوح آن صحبت کنیم.

RAID چیست؟

RAID مخفف عبارت Redundant Array of Independent Disk است که آن را آرایه‌ای از دیسک‌های مستقل و مجزا تعریف می‌کنند. اگر بخواهیم به زبان ساده‌تر این مفهوم را توضیح دهیم، Raid فرایند استفاده از چند هارد دیسک برای ایجاد یک کپی اضافه از داده‌هاست. به‌طوری که اگر درایوی در یک آرایه RAID از کار بیفتد، به لطف مکانیسم‌های مختلف، داده‌ها ایمن باقی می‌مانند.

آرایه‌های RAID برای افزونگی داده‌ها از سه فرایند striping ،parity و mirroring استفاده می‌کنند. برای انتخاب سطح RAID، درک معنای این فرآیندها حائز اهمیت است.

• طی فرایند Striping یک فایل به چند بخش تقسیم شده و هر بخش روی یک دیسک فیزیکی متفاوت ذخیره می‌شود. به این ترتیب می‌توان به‌طور همزمان به داده‌های چندین دستگاه دسترسی داشت و توان عملیاتی را به‌طرز چشمگیری بالا برد. به همین دلیل است که از striping همزمان با Mirroring یا Parity استفاده می‌شود.
• اگر درایوی در آرایه از کار بیافتد، برای بازسازی آرایه در هارد دیسک و دستیابی به افزونگی داده هنگام خرابی درایو، از فرایند Parity برای استفاده می‌شود. تابع Boolean XOR به بازسازی داده‌های ذخیره‌شده در درایو کمک می‌کند.
• فرایند Mirroring به‌معنای کپی‌کردن داده‌ها در یک درایو و تکثیر آنها روی یک دیسک سخت دیگر است. این ساده‌ترین شکل RAID است و به افزونگی داده‌های اولیه کمک می‌کند؛ اما مثل دو فرایند قبلی باعث بهبود عملکرد و ذخیره‌سازی داده نمی‌شود.

در همین راستا نگاهی به محتوای high availability چیست بیندازید.

مزیت‌های raid چیست؟

اما بپردازیم به اینکه مزیت‌های Raid چیست و استفاده از آن چه فوایدی دارد. اگرچه آرایه RAID نمی‌تواند جایگزین تهیه نسخه پشتیبان باشد، مزایای زیادی برای ترکیب دو یا چند درایو فیزیکی وجود دارد که از نمونه آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش فضای ذخیره سازی؛
• افزایش سرعت پردازش خواندن و نوشتن؛ چرا که درایوهای بیشتری روی بارگذاری داده‌ها کار می‌کنند؛
• بهبود عملکرد با همپوشانی متعادل عملیات ورودی و خروجی؛
• بدون نیاز به پرداخت هزینه اضافه؛
• بهبود تحمل خطا بعد از یک بار خرابی دیسک (با حفظ عملکرد).

سطوح RAID چیست؟

در این بخش نگاهی به سطوح مختلف raid می‌اندازیم و آنها را تا حدودی شرح می‌دهیم.

سطح صفر (RAID 0)

در این سطح از یک جفت دیسک استفاده می‌شود که با فرایند striping پیکربندی شده‌اند و داده‌ها به‌طور متناوب روی این دو دیسک نوشته می‌شوند. تصور کنید بلوک‌های داده با شماره فرد روی دیسک اول و بلوک‌های زوج روی دیسک دوم نوشته می‌شوند. از آنجا که هر دو دیسک به طور همزمان در حال چرخش هستند، طبیعتا سرعت نوشتن داده‌ها بیشتر از یک دیسک است. اگر اولویت‌تان سرعت است و خیلی به حفاظت از داده‌ها اهمیت نمی‌دهید، این سطح را انتخاب کنید.

سطح یک (RAID 1)

در این سطح با استفاده از فرایند mirroring تمام داده‌ها به‌طور همزمان روی دو دیسک نوشته می‌شوند. این کار افزونگی درایو را فراهم کرده و تضمین می‌کند اگر یکی از دیسک‌ها خراب شوند، دیسک دوم در دسترس خواهد بود. می‌توانید روی دیسک دوم بخوانید و بنویسید و برای حفظ امنیت داده‌ها، دیسک خراب را جایگزین کنید.

مراقب باشید دیسک دوم را به‌عنوان یک نسخه پشتیبان در نظر نگیرید، چون اگر به‌طور تصادفی فایلی از یک درایو حذف شود، آرایه آن در دیسک دوم نیز حذف می‌شود.

سطح پنج (RAID 5)

برای پیکربندی این سطح حداقل به ۳ درایو نیاز دارید که از فرایند striping سطح بلوک و parity توزیع‌شده استفاده می‌کند. در این سطح داده‌ها به گونه‌ای نوشته می‌شوند که اگر یک درایو آسیب ببیند یا از کار بیفتد، همچنان امکان بازیابی اطلاعات وجود دارد. فقط به دلایل محافظتی، کل ظرفیت درایو در اختیارتان قرار نمی‌گیرد.

برای مثال اگر سه درایو ۴ ترابایتی در یک واحد دارید، چیزی معادل ۸ ترابایت فضای ذخیره در اختیارتان قرار می‌گیرد و با پنج درایو، ۱۶ ترابایت فضا خواهید داشت.

سطح شش (RAID 6)

Raid سطح شش بی‌شباهت به سطح پنج نیست؛ اما parity اضافه یا حفاظت بیشتری از داده‌ها ارائه می‌کند. در صورتی که این سطح را انتخاب می‌کنید، حداقل به چهار درایو نیاز دارید و فقط ۶۰ درصد از ظرفیت آنها را به عنوان فضای ذخیره‌سازی قابل استفاده دریافت می‌کنید (پنج درایو ۴ ترابایتی ۱۲ ترابایت فضای ذخیره در اختیارتان می‌گذارد)، اما ممکن است ۲ درایو بدون از بین رفتن داده‌ها از کار بیافتند. از آنجا که در سطح پنجم خطر از کار افتادن درایوها در طول فرایند بازیابی وجود دارد، افزونگی RAID 6 داده‌ها را ایمن می‌کند.

سطح ده (RAID 10)

این سطح حفاظت بیشتری از داده‌ها فراهم می‌کند؛ اما فضای کمتری برای ذخیره‌سازی دارد. برای مثال پنج درایو ۴ ترابایتی نهایتا ۸ ترابایت فضای ذخیره‌سازی در اختیارتان می‌گذارند.

ریدهای ترکیبی یا تو در تو (Nested Raid)

سطوح RAID تودرتو یا ترکیبی، دو یا چند سطح استاندارد RAID را ترکیب می‌کنند تا مزایای هر دو را در اختیار کاربران قرار دهند. برای مثال رید ۱۰ نمونه‌ای از ترکیب رید صفر و رید یک است. یک نمونه دیگر رید ۵۰ است که در آن داده‌ها به سه گروه تقسیم و هر کدام وارد یک آرایه سطح پنج می‌شوند.

تفاوت RAID سخت افزاری و نرم افزار

سیستم‌های RAID ممکن است توسط یک تراشه سخت‌افزاری اختصاصی کنترل شوند یا عملیات مربوط به آنها توسط یک نرم افزار مدیریت شود. اما تفاوت این دو Raid چیست؟

RAID سخت افزاری به کمک کنترلرهای اختصاصی HBA (Host Bus Adapters) پیاده‌سازی و RAID نرم افزاری از طریق یک سیستم عامل با CPU معمولی انجام می‌شود.

• از آنجایی که RAID نرم افزاری به سخت افزار رایانه متکی است و از منابع CPU استفاده می‌کند. با کاهش سرعت خواندن و نوشتن روبه‌رو است؛ به خصوص برای پیکربندی‌های پیچیده.
• از طرف دیگر، RAID سخت افزاری از یک پردازنده اختصاصی استفاده می‌کند و مستقل از بقیه سیستم کار می‌کند. در حال حاضر مادربرد بسیاری از رایانه‌های شخصی سطح بالا یک کنترلر RAID داخلی ارائه می‌دهند، اما می‌توانید یک کارت RAID اضافی هم تهیه کنید.
• وقتی از RAID سخت افزاری استفاده می‌کنید، سیستم عامل اصلا درگیر نیست و پیکربندی روی یک تراشه حافظه داخلی ذخیره می‌شود.
• به‌طور کلی پیاده‌سازی، به‌روزرسانی و بهبود RAID نرم‌افزاری آسان‌تر است؛ اما اکثر متخصصان معتقدند این کنترلرها نسبت به raid سخت‌افزاری عملکرد ضعیف‌تری دارند. چراکه کنترلرهای سخت‌افزاری اختصاصی معمولا از مزیت‌های بیشتری در سرعت، سهولت اجرا و تمرکز کلی روی کار برخوردارند.

مهم‌ترین چالش‌های RAID چیست؟

واقعیت ماجرا این است که نمی‌توان برای ایمن نگه داشتن داده‌های حساس به افزونگی raid سطح یک یا شش خیلی اعتماد کرد. اولین و بزرگ‌ترین مشکل این است که همه درایوها در یک مکان نگهداری می‌شوند. این تمرکز همه داده‌ها را در معرض یک نقطه شکست قرار می‌دهد و اگر رایانه با نوسان برق یا حادثه مشابهی روبه‌رو شود، ممکن است همه درایوها را به یکباره از دست بدهید. یادتان باشد بدون پشتیبان‌گیری خارجی، نمی‌توانید به فایل‌های خود دسترسی پیدا کنید. چون RAID یک نسخه پشتیبان نیست، بلکه فقط در برابر خرابی‌های غیرمنتظره یک درایو از داده‌ها محافظت می‌کند.

علاوه بر خرابی کامل سخت افزار، RAID از داده‌ها در برابر فعالیت‌های مخرب هم محافظت نمی‌کند. تا جایی که یک حمله ویروسی یا باج‌افزار به راحتی داده‌ها را در معرض خطر قرار می‌دهد و ممکن است راهی برای بازیابی اطلاعات باقی نماند.

در نهایت، هنگام تعویض یک درایو خراب امکان بروز مشکلات مختلف وجود دارد. با اینکه این روزها بازسازی آرایه RAID بسیار ساده‌تر از قبل است، این فرآیند بسته به ظرفیت کل، تعداد درایوها و پیکربندی دقیق ممکن است چندین روز طول بکشد. در طول این مدت احتمالا نمی‌توانید هیچ داده‌ای روی آرایه‌ها بنویسید یا بخوانید.

کلام آخر

اگرچه امروز به لطف درایو‌های SSD و NVMe آمار از دست رفتن اطلاعات و خرابی درایوها به‌شدت کاهش یافته، هنوز نیاز به حفاظت از داده‌ها احساس می‌شود که می‌توان با پشتیبان‌گیری خارج از سایت و تکنولوژی RAID با موفقیت انجام داد. دقت کنید که هر پروژه منحصر‌به‌فرد به سطح RAID متفاوتی نیاز دارد و باید قبل از راه‌اندازی آرایه، اهداف خود را در نظر بگیرید. بیشتر نگران افزونگی داده‌ها هستید، بهبود عملکرد برایتان مهم است یا به هر دو به یک اندازه اهمیت می‌دهید؟ بودجه شما چقدر است؟ چه مقدار داده برای ذخیره دارید؟ پاسخ این سوالات مهم شما را به سطح RAID مطلوب هدایت می‌کنند.

شما چه اطلاعات بیشتری در این زمینه دارید؟ اگر این مطلب برایتان مفید بود، می‌توانید در انتهای همین صفحه نظرات‌تان را با ما در میان بگذارید.