RAID چیست و انواع سطوح آن

RAID چیست و انواع سطوح آن در پیکربندی سرور و استوریج ها

RAID چیست ؟

رِید کردن (RAID = Redundant Array of Independent Disks) مخفف کلمه آرایه افزونه دیسک‌‌های مستقل است. در واقع روشی برای ذخیره اطلاعات بر روی چند هارد دیسک با هدف محافظت از داده‌‌ها در برابر خرابی هارد درایو است.

روش کار RAID به این صورت است که با قراردادن اطلاعات بر روی چندین هارد دیسک، این امکان فراهم ‌می‌شود که عملیات ورودی و خروجی یا همان I/O با یک همپوشانی متعادل انجام پذیرد که این باعث افزایش کارایی ‌می‌شود.

همچنین از آنجایی که استفاده از چندین هارد دیسک، عمر مفید یا مدت زمان میانگین تا خرابی یا Mean Time Between Failure دیسک را افزایش ‌می‌دهد، ذخیره اطلاعات parity تحمل خطا را نیز افزایش ‌می‌دهد. منظور از تحمل خطا تعداد هارد دیسک‌‌هایی است که در زمان کار کردن سیستم ‌می‌تواند از کار بیافتند بدون اینکه اطلاعات از دست برود.

هاردهای رید شده به صورت یک هارد منطقی Logical Hard Disk برای سیستم عامل نمایش داده ‌می‌شود. RAID از دو تکنیک آینه سازی (Mirroring) یا نواربندی (striping) استفاده ‌می‌کند. در آینه سازی، اطلاعات مشخصی دقیقا روی بیشتر از یک دیسک کپی ‌می‌شود. در نواربندی، فضای ذخیره سازی به واحدهایی از یک سکتور (512 bytes) تا چندین مگابایت تقسیم ‌می‌شود.

اینکه اندازه این نوارها چه اندازه باشد بستگی به نحوه استفاده از هارد دارد و با این هدف انجام ‌می‌شود که همپوشانی عملیات I/O بهینه شود. تکنیک mirroring و striping ‌می‌تواند هر دو با هم انجام شود مثل نوع رید 10 یا 01.

نیاز به خرید RAID Controller برای نسل‌‌های مختلف سرور HPE دارید؟ از بخش فروش رید کنترلر سرور HP ما دیدن فرموده و پس از بررسی آنها جهت تهیه آن با ما تماس فرمایید:

رید کنترلر سرور HP

انواع رید (Raid)

در ابتدا شش نوع RAID با شماره‌‌های 0 تا 5 معرفی شد. این اعداد روش‌‌های متفاوتی در چگونگی ایجاد آرایه‌‌های افزونگی و در واقع نوع رید کردن را نشان ‌می‌دهد. تعداد دیگری از انواع رید باعث شد که انواع رید کردن به 3 دسته کلی تقسیم شوند:

• استاندارد
• ترکیبی
• غیر استاندارد

ریدهای استاندارد به شرح زیر است:

RAID 0

پیکربندی این نوع RAID به این صورت است که اطلاعات را نواربندی ‌می‌کند اما هیچ اطلاعات افزوده شده ای ندارد. دلیل Striping در این سیستم این است که برای خواندن یک فایل اطلاعات ‌می‌تواند همزمان از چند هارد خوانده شود.

برای تنظیم این نوع RAID به حداقل یک هارد دیسک نیاز است. بهترین کارایی و بیشترین سرعت را در میان مابقی RAID ها را دارد اما در صورتی که یکی از دیسک‌‌ها خراب شود هیچ نوع تحمل خطا و امنیتی ندارد و اطلاعات از بین خواهد رفت.

RAID 1

این نوع رید کردن نیاز به حداقل دو دیسک دارد و اطلاعات از یکی عینا بر روی دیسک دیگر کپی ‌می‌شود. هیچ نواربندی انجام نمی‌شود.

سرعت خواندن اطلاعات بیشتر ‌می‌شود چرا که به صورت همزمان ‌می‌توان از هر دو دیسک اطلاعات را خواند. سرعت نوشتن در این نوع رید کردن تغییری نمی کند و مثل آن است که روی یک دیسک عملیات نوشتن انجام ‌می‌شود.

RAID 1 معمولا برای دو دیسک اجرا ‌می‌شود، اما ‌می‌توان با استفاده از RAID 1 ADM (advanced data mirroring) تعداد بیشتر از دو هارد را نیز با یکدیگر Mirror کرد که در این صورت امنیت به نسبت بالاتر رفته اما عملا از تمام هاردها فقط به اندازه فضای یک دیسک امکان ذخیره سازی وجود دارد.

RAID 2

این نوع رید از نوار بندی در دیسک‌‌ها استفاده ‌می‌کند. بعضی از دیسک‌‌ها اطلاعات ECC که برای چک کردن و تصحیح خطاهای احتمالی است را ذخیره ‌می‌کنند. نسبت به RAID 3 هیچ مزیت بیشتری ندارد و در حال حاضر نیز استفاده چندانی از آن نمی شود.

RAID 3

این تکنیک از نواربندی اطلاعات استفاده ‌می‌کند و یک هارد دیسک را برای ذخیره اطلاعت parity اختصاص ‌می‌دهد. در واقع دارای یک سیستم ECC است که خطاها را تشخیص و تصحیح ‌می‌کند.

بازیابی داده‌‌ها بوسیله عملیات منطقی XOR از اطلاعات موجود در بقیه هاردها انجام ‌می‌شود. از آنجایی که در عملیات خواندن و نوشتن I/O به همه هاردها آدرس ‌می‌دهد هیچ تداخلی در هنگام خواندن و نوشتن پیش نمی آید. از این رو RAID 3 بهترین انتخاب برای سیستم ­­های تک کاربره با برنامه‌‌هایی است که نیاز به نواربندی بلند دارند.

RAID 4

این نوع رید از نواربندی اطلاعات استفاده ‌می‌کند اما این نوارها بزرگ هستند. بدین معنی که ‌می‌توان رکوردها یا نوارها را تنها از یک هارد خواند.

این باعث ‌می‌شود که بتوان عملیات I/O را با همپوشانی انجام داد. از آنجایی که عملیات نوشتن مجبور است هر بار درایو parity را به روز رسانی کند هیچ تداخلی در عملیات خواندن و نوشتن اتفاق نمی افتد. RAID 4 هیچ مزیتی نسبت به RAID 5 ندارد.

RAID 5

این نوع رید نوارها را در سطح block-level به همراه نوار parity تقسیم ‌می‌کند. این اطلاعات parity در هر درایو وجود دارد و این امکان را به وجود ‌می‌اورد که اگر یک درایو خراب شود آرایه به کار خود ادامه ‌می‌دهد. معماری آرایه‌‌ها به نحوی است که عملیات خواندن و نوشتن در طول دیسک‌‌های مختلف انجام ‌می‌شود.

این کارایی بالاتری را نسبت به یک دیسک منجر ‌می‌شود، اما نه به اندازه آرایه RAID 0. RAID 5 حداقل به سه دیسک نیاز دارد اما معمولا پیشنهاد ‌می‌شود که استفاده از حداقل 5 دیسک بهترین کارایی را دارد. در صورت استفاده از تعداد n دیسک، فضای قابل استفاده، فضایn-1 دیسک ‌می‌باشد.

RAID 5 به دلیل ساخت اطلاعات parity عموما انتخاب ضعیفی برای سیستم‌‌هایی با عملیات نوشتن سنگین است. وقتی یکی از هارد درایو ها از کار بیافتد مدت زمان زیادی طول ‌می‌کشد تا آرایه RAID 5 ساخته شود. کارایی معمولا در زمان ساخت دوباره کاهش ‌می‌یابد و آرایه در زمان خرابی یک دیسک  تا وقتی که ساخت دوباره RAID کامل شود آسیب پذیر است.

نقطه ضعف این سیستم این است که با Failed شدن بیشتر از یک دیسک تمامی داده‌‌ها از بین ‌می‌رود یا به عبارتی تحمل خطای این رید برابر با یک دیسک ‌می‌باشد.

RAID 6

این تکنیک شبیه RAID 5 است اما یک parity دوم در طول آرایه‌‌های درایوها ساخته ‌می‌شود. این parity اضافه این امکان را بوجود ‌می‌آورد که در صورت خرابی دو دیسک آرایه به کار خود ادامه دهد. هرچند این روش محافظت بالاتری دارد اما هزینه بیشتری را تحمیل ‌می‌کند. RAID 6 هزینه بیشتری را برای هر GB حافظه ‌می‌برد و معمولا سرعت نوشتن در آن از RAID 5 پایین تر است.

در صورت استفاده از تعداد n دیسک، فضای قابل استفاده، فضای n-2  دیسک ‌می‌باشد. یعنی در واقع تحمل خطای این سیستم (سوختن هارد درایو) برابر با دو دیسک است و با Failed شدن بیش از دو دیسک تمامی داده‌‌ها از بین خواهد رفت.

رید های ترکیبی یا تو در تو (Nested RAIDs)

بعضی از انواع رید ها را که ترکیبی از ریدهای استاندارد هستند را در زیر ‌می‌بینیم

RAID 10 (RAID 1+0)

ترکیبی از RAID 0 و RAID 1 که معمولا به صورت RAID 10 نمایش داده ‌می‌شود. در RAID 1+0 اطلاعات کپی ‌می‌شوند و سپس نواربندی ‌می‌شود.

این نوع رید از RAID 1 کارایی بالاتری دارند اما با هزینه بالاتر. از این رید به عنوان گران ترین رید یاد ‌می‌شود زیرا فضای قابل استفاده بعد از پیاده سازی آن، به میزان نیمی از کل فضای دیسک‌‌های آن آرایه خواهد بود.

ضمناً باید توجه داشت که برای استفاده از RAID 10 تعداد دیسک‌‌ها باید بیشتر از 3 عدد و همچنین زوج باشد.

RAID 01 (RAID 0+1)

RAID 0+1 در واقع شبیه RAID 1+0 است با این تفاوت که روش سازماندهی اطلاعات اندکی تفاوت دارد. بر خلاف RAID 10 که اطلاعات ابتدا کپی و سپس نواربندی ‌می‌شدند، در این رید اطلاعات ابتدا نواربندی و سپس کپی ‌می‌شوند. قوانین تعداد دیسک مورد نیاز و فضای قابل استفاده بعد از رید کردن در این سیستم نیز از همان قوانین RAID 1+0 تبعیت ‌می‌کند.

RAID 03 (RAID 0+3)

همچنین با نام‌‌های RAID 53 یا RAID 5+3 هم شناخته ‌می‌شود. این نوع رید برای بلاک‌‌های مجازی RAID 3 از نواربندی استفاده ‌می‌کند (مثل RAID 0). این کارایی بالاتری را نسبت به RAID 3 ایجاد ‌می‌کند ولی با هزینه بالاتر.

RAID 50 (RAID 5+0)

این نوع رید ترکیبی است از RAID 5 و RAID 0 که در واقع از چند گروه از دیسک‌‌هایی که RAID 0 هستند تشکیل شده که هر کدام از این گروه‌‌ها RAID 5 هستند. به زبان ساده تر در این روش تمامی دیسک‌‌های یک آرایه به دو یا چند دسته از دیسک‌‌ها با Raid 5 تقسیم ‌می‌شوند و این دسته‌‌ها با یکدیگر Raid 0 ‌می‌شود. به عبارتی آرایه ای با RAID 0  با زیر مجموعه‌‌هایی با RAID 5. اصطلاحا به هریک از این زیر مجموعه‌‌ها یک Sub RAID گفته ‌می‌شود .

 در هنگام پیاده سازی این سیستم، باید برای RAID Controller میزان Sub RAID  را مشخص کرد، که برای تعریف آن باید تعداد کل دیسک‌‌های یک آرایه بر3  بخش پذیر باشد.

اگر n تعداد کل دیسک‌‌های آرایه و s تعداد Sub RAID ها باشد، تعداد Sub RAID ها  ‌می‌تواند n تقسیم بر 3 باشد (S=N/3) و همچنین  فضای قابل استفاده برای ذخیره سازی (n – s)  دیسک خواهد بود.

تحمل خطای RAID 50 حداکثر برابر با s ‌می‌باشد. این حداکثر زمانی است که از هر Sub RAID دقیقا یک هارد دیسک دچار خرابی شود. در صورتی که تحمل خطا برای هارد دیسک‌‌های یک Sub RAID عدد یک است.

RAID 60 (RAID 6+0)

این نوع رید ترکیبی است از RAID 6 و RAID 0 که در واقع از چند گروه از دیسک‌‌هایی که RAID 0 هستند تشکیل شده که هر کدام از این گروه‌‌ها RAID 6 هستند.

در این روش نیز کنترلر مانند RAID 50 عمل میکند با این تفاوت که تعداد کل دیسک‌‌های یک آرایه باید بر 4 بخش پذیر باشد و تعداد Sub RAID ها نیز  ‌می‌تواند n  تقسیم بر 4 باشد (S=N/4) و همچنین  فضای قابل استفاده برای ذخیره سازی نیز (n-2s)  دیسک خواهد بود. تحمل خطای RAID 60 حداکثر برابر با 2s ‌می‌باشد.

تحمل خطای RAID 60 حداکثر برابر با 2s ‌می‌باشد. این حداکثر زمانی است که از هر Sub RAID دقیقا دو هارد دیسک دچار خرابی شود. در صورتی که تحمل خطا برای هارد دیسک‌‌های یک Sub RAID عدد دو است.

ریدهای غیر استاندارد

RAID 7

این رید بر اساس ریدهای RAID 3 و RAID 4 عمل ‌می‌کند در حالی که یک حافظه cache هم به این ترکیب اضافه ‌می‌کند که شامل یک سیستم عامل داخلی به عنوان کنترلر است. کنترلر با استفاده از حافظه cache و سایر مشخصات به عنوان یک کامپیوتر مستقل عمل ‌می‌کند.

Adaptive RAID

Adaptive RAID این اجازه را به رید کنترلر ‌می‌دهد که تصمیم بگیرد parity را چگونه روی هاردها ذخیره کند. کنترلر بین RAID 3 و RAID 5 یکی را انتخاب ‌می‌کند بسته به اینکه کدام رید برای عملیات نوشتن روی هارد دیسک‌‌ها بالاترین کارایی را خواهد داشت.

RAID S (Parity RAID)

این نوع رید یک رید اختصاصی شرکت EMC Symmetrix است که هم اکنون استفاده زیادی از آن نمی شود. به نظر ‌می‌رسد این نوع رید شبیه RAID 5 است که با استفاده از حافظه cache با سرعت بالا تر کارایی را افزایش ‌می‌دهد.

در صورت نیاز به راهنمایی در مورد RAID کردن، با کارشناسان رسام سرور تماس بگیرید. این مجموعه آماده خدمت رسانی در زمینه فروش سرورهای HP و تعمیر و پشتیبانی آن ‌می‌باشد.