arash آشنایی با رید (RAID) و انواع آن کلیدی برای بهبود عملکرد و امنیت داده‌ها

arash 10 بدون دیدگاه

6 دقیقه مطالعه

آموزش

6 تیر 1403

آشنایی با رید (RAID) و انواع آن

رید (RAID) تکنولوژی‌ای است که برای افزایش قابلیت اطمینان و کارایی سیستم‌های ذخیره‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تکنولوژی از ترکیب چندین درایو به عنوان یک واحد ذخیره‌سازی واحد استفاده می‌کند. انواع مختلفی از رید وجود دارد که هر یک مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند. در ادامه به معرفی و توضیح انواع مختلف رید می‌پردازیم با فرابرد رایانه هوشمند آریانا همراه باشید:

سطوح استاندارد RAID

RAID 0 :  این پیکربندی دارای  striping  است اما داده های اضافی ندارد. بهترین عملکرد را ارائه می دهد، اما fault tolerance را ارائه نمی دهد.

RAID 0: پیکربندی برای حداکثر کارایی

• ویژگی‌ها: افزایش سرعت خواندن و نوشتن با استفاده از تقسیم داده‌ها بین دو یا چند دیسک.
• مزایا: کارایی بسیار بالا.
• معایب: عدم وجود افزونگی؛ در صورت خرابی یک دیسک، تمام داده‌ها از بین می‌رود.

RAID 1: امنیت با افزونگی کامل

این پیکربندی که به عنوان Disk Mirroring نیز شناخته می‌شود، از حداقل دو درایو تشکیل شده است که ذخیره‌سازی داده‌ها را کپی می‌کنند. در نتیجه striping  وجود ندارد.  عملکرد خواندن بهبود یافته است زیرا هر دیسک را می توان همزمان خواند.  عملکرد نوشتن مانند single-disk storage   است.

• ویژگی‌ها: داده‌ها به طور کامل روی دو یا چند دیسک کپی می‌شوند.
• مزایا: افزونگی کامل؛ در صورت خرابی یک دیسک، داده‌ها همچنان در دسترس هستند.
• معایب: نصف ظرفیت ذخیره‌سازی موجود استفاده می‌شود.

RAID 2 : این پیکربندی از  striping  در بین دیسک ها استفاده می کند و برخی از دیسک ها اطلاعات ECC   را ذخیره می کنند.

RAID 2 همچنین از یک برابری Hamming code  اختصاصی استفاده می کند که شکل خطی ECC است. RAID 2 هیچ مزیتی نسبت به RAID 3 ندارد و دیگر استفاده نمی شود.

RAID 3 : این تکنیک از striping استفاده می کند و یک درایو را به ذخیره اطلاعات به میزان یکسانی   parity    ؛  اختصاص می دهد.  اطلاعات ECC تعبیه شده برای تشخیص خطاها استفاده می شود. 

بازیابی اطلاعات با محاسبه اطلاعات انحصاری ثبت شده در درایوهای دیگر انجام می شود. از آنجا که یک عملیات I/O به تمام درایوها به طور همزمان آدرس می دهد، RAID 3  نمی تواند I/O را با هم ،همپوشانی کند.  به همین دلیل، RAID 3 برای سیستم های تک کاربره با برنامه های طولانی مدت ؛ بهترین است.

RAID 4 : این سطح از stripe های بزرگ استفاده می کند، به این معنی که کاربر می تواند سوابق/بایگانی ها را از هر درایو واحد بخواند. سپس Overlapped I/O   را می توان برای عملیات خواندن استفاده کرد. 

 از آنجا که تمام عملیات نوشتن برای به روز رسانی درایو parity  مورد نیاز است، هیچ تداخلی I/O امکان پذیر نیست.

RAID 5: تعادل بین کارایی و افزونگی

این سطح بر اساس Block-Level Striping   یکسان و برابری است. وجود اطلاعات یکسان و برابری در حاشیه هر درایو ، آرایه را قادر می سازد حتی اگر یکی از درایوها از کار بیفتد، کار کند و به فعالیت ادامه دهد. معماری آرایه، عملیات خواندن و نوشتن را قادر می سازد تا چندین درایو را در بر بگیرد. این نتیجه، عملکرد بهتری نسبت به یک درایو دارد، اما نه به اندازه آرایه  RAID 0  .    به هر حال RAID 5 به حداقل سه دیسک نیاز دارد، اما اغلب توصیه می شود از حداقل پنج دیسک به دلایل عملکردی؛ استفاده کنید.

آرایه‌های RAID 5 عموماً به دلیل تأثیر عملکرد مرتبط با نوشتن داده‌های یکسان و برابر، انتخاب ضعیفی برای استفاده در Write-Intensive Systems  هستند. وقتی یک دیسک از کار بیفتد، بازسازی آرایه RAID 5 ممکن است زمان زیادی طول بکشد.

• ویژگی‌ها: داده‌ها و اطلاعات افزونه (parity) روی سه یا بیشتر دیسک توزیع می‌شوند.
• مزایا: کارایی خوب و استفاده بهینه از فضای ذخیره‌سازی.
• معایب: عملکرد نوشتن کمی کندتر به دلیل محاسبات parity.

مقاله پیشنهادی : راهنمای کامل و تصویری RAID بندی سرورهای HP: از مبتدی تا پیشرفته

RAID 6: افزونگی مضاعف برای امنیت بیشتر

برخی از سطوح RAID که مبتنی بر ترکیبی از سطوح RAID هستند به عنوان RAID تودرتو (Nested) نامیده می شوند. در اینجا چند نمونه از سطوح RAID تو در تو (Nested) آورده شده است.

• ویژگی‌ها: مشابه RAID 5، اما با دو بلوک parity، امکان خرابی دو دیسک بدون از دست رفتن داده‌ها.
• مزایا: امنیت بسیار بالا.
• معایب: عملکرد نوشتن کندتر و استفاده بیشتر از فضای ذخیره‌سازی برای parity.

RAID 10 (1+0): ترکیب سرعت و افزونگی

این سطح اغلب به عنوان RAID 10 شناخته می شود که با ترکیب RAID 1 و RAID 0 ایجاد میگردد ؛ که عملکرد بالاتری نسبت به RAID 1 ارائه می دهد، اما هزینه بسیار بالاتری دارد. در RAID 1+0 داده ها Mirrored و Mirror ها نیز بصورت striped هستند.

• ویژگی‌ها: ترکیبی از RAID 0 و RAID 1؛ داده‌ها به صورت stripe و mirror ذخیره می‌شوند.
• مزایا: کارایی بالا و افزونگی مناسب.
• معایب: نیاز به حداقل چهار دیسک؛ ظرفیت نصف کل دیسک‌ها.

این تنها برخی از پیکربندی‌های رایج RAID هستند و هر یک برای نیازهای خاصی مناسب هستند. انتخاب مناسب‌ترین نوع RAID بستگی به نیازهای کاربر از لحاظ کارایی، امنیت و هزینه دارد.

مزایا و معایب RAID

در اینجا جدول مزایا و معایب استفاده از RAID ارائه شده است:

با این حال، سطوح RAID تودرتو (nested) با ارائه افزونگی (redundancy) بیشتر، این مشکلات را برطرف می‌کند و به طور قابل توجهی احتمال خرابی در سطح آرایه را به دلیل خرابی همزمان دیسک کاهش می‌دهد.

RAID سخت افزاری در مقابل RAID نرم افزاری

RAID می‌تواند به دو صورت سخت‌افزاری و نرم‌افزاری پیاده‌سازی شود که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در ادامه به مقایسه این دو نوع RAID پرداخته شده است.

مزایا و معایب RAID سخت‌افزاری

مزایا:

• عملکرد بالا به دلیل استفاده از کنترلر مستقل.
• کاهش بار روی CPU سیستم.
• قابلیت اطمینان و پایداری بیشتر.
• پشتیبانی از ویژگی‌های پیشرفته مانند باتری پشتیبان و کش‌های نوشتنی.

معایب:

• هزینه بالاتر به دلیل نیاز به خرید کنترلر RAID.
• محدودیت در انعطاف‌پذیری به دلیل وابستگی به نوع کنترلر.
• نیاز به سخت‌افزار اضافی و پیچیدگی بیشتر در مدیریت سخت‌افزار.

مزایا و معایب RAID نرم‌افزاری

مزایا:

• هزینه کمتر زیرا نیازی به خرید سخت‌افزار اضافی نیست.
• انعطاف‌پذیری بیشتر و قابل استفاده با انواع مختلف سخت‌افزارها و سیستم‌عامل‌ها.
• راه‌اندازی و مدیریت آسان‌تر.

معایب:

• عملکرد پایین‌تر به دلیل استفاده از منابع سیستم.
• بار اضافی روی CPU.
• قابلیت اطمینان کمتر به دلیل وابستگی به سیستم‌عامل و نرم‌افزار.
• پیچیدگی بیشتر در بازیابی داده‌ها در صورت خرابی سیستم‌عامل یا نرم‌افزار.

نتیجه‌گیری

انتخاب بین RAID سخت‌افزاری و RAID نرم‌افزاری بستگی به نیازها و بودجه شما دارد. اگر به عملکرد بالا و قابلیت اطمینان بیشتری نیاز دارید و می‌توانید هزینه بیشتری بپردازید، RAID سخت‌افزاری گزینه بهتری است. اما اگر هزینه برای شما مهم است و نیاز به انعطاف‌پذیری بیشتری دارید، RAID نرم‌افزاری می‌تواند مناسب‌تر باشد.

امیداورایم از این مقاله لذت برده باشید.