مروری بر فناوری RAID

در واقع با قرار دادن چند هارد دیسك در كنار هم و پیاده سازی RAID همه هارد دیسكهای ما به یك واحد تبدیل می شوند و سیستم همه آنها را فقط به عنوان یك منبع واحد می بیند كه بسته به اینكه چه سطحی از RAID پیاده سازی شده باشد می تواند باعث افزایش كارایی و یا امنیت اطلاعات و یا تلفیقی از این دو شود

در واقع با قرار دادن چند هارد دیسك در كنار هم و پیاده سازی RAID همه هارد دیسكهای ما به یك واحد تبدیل می شوند و سیستم همه آنها را فقط به عنوان یك منبع واحد می بیند كه بسته به اینكه چه سطحی از RAID پیاده سازی شده باشد می تواند باعث افزایش كارایی و یا امنیت اطلاعات و یا تلفیقی از این دو شود.

RAID كوتاه شده عبارت Redundant Array of Inexpensive Disks می باشد و كار آن ایجاد یك واحد از مجموع چند هارد دیسك است. در واقع با قرار دادن چند هارد دیسك در كنار هم و پیاده سازی RAID همه هارد دیسكهای ما به یك واحد تبدیل می شوند و سیستم همه آنها را فقط به عنوان یك منبع واحد می بیند كه بسته به اینكه چه سطحی از RAID پیاده سازی شده باشد می تواند باعث افزایش كارایی و یا امنیت اطلاعات و یا تلفیقی از این دو شود.

پیاده سازی RAID همچون بسیاری دیگر از تكنولوژی ها هم به صورت سخت افزاری و هم نرم افزاری امكان پذیر است كه مسلما مدل سخت افزاری دارای سرعت و پایداری بیشتری است و مدل نرم افزاری فقط در شرایطی پیشنهاد می شود كه با كمبود امكانات و بودجه مواجه هستیم و یا اینكه قرار است بر روی یك سیستم پشتیبان و نه مادر پیاده سازی شود. همیشه با این مساله مخالف بوده ام كه سیستمی را كه در آن از تكنولوژی RAID استفاده نشده است را یك سرویس دهنده بنامم و به همین دلیل همیشه سعی كردم مشتری را به پیاده سازی حداقل كه همانا پیاده سازی RAID به روش نرم افزاری است قانع كنم. خوشبختانه همزمان با گسترش فرهنگ استفاده از سیستمها در بین مدیران و صاحبان مشاغل و اهمیت اطلاعات و حفظ آن برای این گروه هزینه پیاده سازی RAID به كمك پیشرفت تكنولوژی روز به روز ارزانتر می شود و هم اكنون با توسعه بیش از پیش این تكنولوژی و كشیده شدن آن به دایره دیسكهای با تكنولوژی ATA حتی شاهد درخواست پیاده سازی این تكنولوژی بر روی سیستمهای رومیزی هستیم! اما فارغ از اینكه RAID به صورت نرم افزاری و یا سخت افزاری پیاده سازی می شود و یا نیاز ما استفاده از هارد دیسكهای SCSI و یا ATA است، تكنولوژی RAID دارای سطوح گوناگون است كه در ادامه به ذكر عمده ترین آنها می پردازم:

● RAID۰ : ذخیره سازی روی چند دیسك بدون كنترل خطا،

▪ مزایا و مشخصات: - داده ها به بلوكهایی تبدیل می شوند و هر بلوك در هارد دیسك مجزا ذخیره می شود. - باعث بالا رفتن كارایی سیستم I/O می گردد چرا كه بار ترافیكی نقل و انتقالات بین چندین كانال مجزا تقسیم می شود. - بالارفتن كارایی به دلیل وجود كنترلرهای مختلفی كه عمل كنترل ترافیك را به عهده می گیرند (افزایش سرعت) - طراحی بسیار ساده (زیرا مدار محاسبه Parity وجود ندارد) - عدم پرداختن به محاسبات مربوطه به Parity وكنترل خطا (افزایش سرعت به دلیل عدم پرداختن به محاسبات مربوط به Parity )

▪ معایب: - عدم استفاده از Parity. (هیچ گونه كد تشخیص و تصحیح خطا در این نوع RAID وجود ندارد). - از كار افتادن یك درایو باعث از دست رفتن كلیه اطلاعات خواهد شد. - عدم كارایی در محیطهای حساس به حفظ داده ها

▪ موارد استفاده: - میكس و پردازش تصاویر ویدیویی (میكس و مونتاژ ). - واژه پردازی (نرم افزارهای تایپ و...) - كارهایی كه نیاز به سرعت بالا دارد.

● Backup ۱RAID: گیری همزمان داده ها به منظور Mirroring و Duplexing Mirroning كپی برداری همزمان روی دو درایو Duplexing: زمانی است كه یكی از درایوها دچار مشكل شود و درایو سالمی را جایگزین نماییم، سپس داده ها را روی درایو سالم كپی كنیم.

▪ مزایا و مشخصات: -هنگام سیكل نوشتن، گویی اطلاعات روی یك دیسك نوشته می شود (در صورتی كه عملا بر روی دو دیسك نوشته می شود. مانند RAID ) ولی عمل خواندن، از هر دو دیسك انجام می شود (كاهش ترافیك گذرگاه - نوشتن بر روی هر دو دیسك ولی خواندن مجزا) - قابلیت برگرداندن ۱۰۰% داده ها هنگام بروز مشكل برای یك دیسك. - در نرخ انتقالات داده تغییر محسوسی نداریم (یعنی وجود دو دیسك تفاوتی با یك دیسك ندارد ). - در شرایط خاص RAID توانایی تحمل خرابی بیش از یك دیسك را نیز دارد. - ساده ترین طراحی در تكنولوژی RAID (مدار مربوط به Parity وجود ندارد )

▪ معایب: - بیشترین تعداد هارد دیسك در میان انواع RAID (بسته به انتخاب User) - هزینه بالا.

▪ RAID۲ : دارای خاصیت ECC با استفاده از كد همینگمزایا و مشخصات: - تصحیح خطای بسیار سریع - مناسب برای انتقال اطلاعات

▪ معایب: - طراحی بسیار پیچیده كه با صدمه دیدن یك دیسك دچار مشكل می شود. - نامناسب در دید تجاری (تعداد زیاد درایوها )

▪ كد همینگ: یكی از روشهای محاسبه و كنترل خطا در سیستمهای دیجیتال می باشد. انواع روشها برای كنترل ترافیك داده های دیجیتال وجود دارد به عنوان مثال Parity haming code و... كه مجموعه این روشها را ECC می نامند. Error Checking and Correcting ۳RAID: انتقال موازی با استفاده از خاصیت Parity

▪ مزایا و مشخصات: - سیكل خواندن و نوشتن بسیار سریع. معایب: - طراحی بسیار پیچیده كه با صدمه دیدن یك دیسك مجموعه دچار مشكل می شود.

▪ كاربرد: - میكس و مونتاژ تصویر - ویرایش تصویر مانند.

● RAID۴: دیسك های داده مجزا دیسك مربوط به Parity مشترك

▪ مزایا و مشخصات: - سیكل خواندن بسیار سریع ( ترافیك كمتر در گذرگاه)

▪ معایب: - پیچیدگی بسیار بالا در طراحی مدار كنترلی مشكل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشكال در یك دیسك ( چرا كه داده ها روی دیسكها توزیع شده است).

● RAID۵: دیسك های داده مجزا و Parity توزیع شده در دیسكهای Data

▪ مزایا و مشخصات: - در این نوع به حداقل ۳ درایو دیسك سخت نیاز داریم. - تك تك بلوك های داده روی دیسك ها نوشته می شوند و Parity مربوط به هر بلوك نیز داخل هارد مربوط ذخیره می گردد. - سیكل خواندن بسیار سریع (ترافیك كمتر در گذرگاه ) - سیكل نوشتن متوسط (محاسبات مربوط به Parity ) - قابلیت و اطمینان بالا (وجود ECC)

▪ معایب: - خرابی در یك دیسك در خروجی تاثیر ندارد. - طراحی پیچیده مدار كنترلی - مشكل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشكال

▪ كاربرد: - در سیستمهای Server و بانكهای اطلاعاتی ISPها.

● RAID۶: دیسكهای داده ها مجزا با دو Parity توزیع شده مجزا

▪ مزایا و مشخصات: - RAID۶ در واقع نسخه پیشرفته RAID۵ می باشد كه تصحیح و كنترل خطا را بهبود می بخشد. این ویرایش RAID اطمینان و توانایی بالا در زمینه data storage فراهم می كند. - بهترین انتخاب برای كاربردهای بحرانی و حساس

▪ معایب: - طراحی مدار كنترلی بسیار پیشرفته و پیچیده. - سیكل نوشتن بسیار كند ( دوبار محاسبه مربوط به Parity ) - نیاز به ۲N+ درایو دیسك سخت. به دلیل دارا بودن حالت Parity دو بعدی. (N تعداد دیسكهای سخت در حالت معمولی) - ادغام اطمینان بالا با قابلیت بالا.

● RAID۷: نقل وانتقال بهینه شده غیر همزمان به منظوردستیابی به نرخ انتقال بسیار سریع

▪ مزایا و مشخصات: - نقل و انتقال غیر همزمان و دارای كنترلگرهای مستقل. - درایو مجزا برای ذخیره كردن اطلاعات مربوط به Parity - برخورداری از سیستم Open system و استفاده از گذرگاه SCSI - گذرگاه Cache داخلی با سرعت بالا (X-bus) - دیسك های خواندن و نوشتن از امكان Choching استفاده می كنند. - تكنولوژی مدار تولید Parity تا حدودی با سایر انواع RAID تفاوت دارد. -امكان system Hot Swaping Open: به سیستمی اطلاق می شود كه قابلیت سازگاری با سخت افزارها و نرم افزارهای مختلف را داشته باشد و امكان كاركردن در سیستمهای مختلف را به راحتی داشته باشد.

● RAID :۱۰ این RAID حداقل به ۴ دستگاه هاردیسك نیاز دارد.

▪ مزایا و مشخصات: - عمل تكه تكه كردن بلوكهای داده همانند RAID۱ انجام می پذیرد. - تصحیح و كنترل خطا نیز مانند RAID۲ می باشد. - نرخ انتقال بالا - در شرایط معین، امكان تحمل خرابی چند دیسك در این نوع RAID وجود دارد.

▪ معایب: - بسیار گران قیمت - منبع تغذیه حتما باید متصل به ups باشد. - جابه جایی درایوها باید به صورت موازی انجام گیرد. - سیستمهای Server و بانكهای اطلاعاتی.

▪ RAID۵۳: نرخ انتقال بالا همراه با قابلیت انتقال مناسب

▪ مشخصات و مزایا: - این آرایه RAID حداقل به ۵ دستگاه دیسك سخت نیاز دارد. - RAID۵۳ در واقع باید RAID۰۳ نامیده شود زیرا عمل Striping آن همانند RAID۰ بوده و Segment بندی آن نیز مانند RAID۳ می باشد. - تحمل خطای آن مانند RAID۳ می باشد. - نسبت به RAID۳ دارای نرخ انتقال بسیار بهتری می باشد.

▪ معایب: - قیمت بالا - همه دیسك ها باید با همدیگر سنكرون شوند كه انتخاب نوع و مدل درایو را محدود می سازد. - Stripe كردن در سطح بایتها نهایتا در محاسبه ظرفیت فرمت شده تاثیر منفی می گذارد.

● RAID۱+۰ : نرخ انتقال داده بهینه

▪ مزایا و مشخصات: - حداقل به ۴ دستگاه هاردیسك نیاز دارد. - RAID+۰ به عنوان آرایه آینه ای نیز معروف است با این تفاوت كه قطعات داده ها یا Segmentها طبق استراتژی RAID۰ ایجاد شده اند. - تحمل خطای این نوع آرایه مانند RAID۵ می باشد. - نرخ انتقال بالا. - بهترین انتخاب برای سیستمهایی كه به كارایی بالا بدون توجه به حداكثر اطمینان نیاز داشته باشند.

▪ معایب : - RAID +۰ نباید با RAID۱۰ اشتباه گرفته شود. كوچكترین مشكل در عملكرد یك درایو ، آرایه را به مدل RAID تبدیل خواهد كرد. - قیمت بسیار بالا - جابه جایی درایوها باید به صورت موازی انجام گیرد.

▪ كاربرد: - پردازشهای تصویری و filesereverهای عمومی.

● نتیجه گیری:

همانطور كه مشخص شد استفاده از RAID برای مقاصد معین می باشد و در كاربردهای عادی و روزمره كارایی چشمگیری را به سیستم PC اضافه نمی كند. به عنوان مثال امكان استفاده از CD_ROM و Rewriter روی این كانكتورها وجود ندارد. بنابراین هنگام استفاده از RAID ابتدا هدف و مورد استفاده خود را مشخص كنید سپس RAID مناسب را انتخاب نمایید.

فریما سادات میری