RAID چیست و چگونه کار می کند : RAID مخفف Redundant Array of Independent است. در واقع، RAID راهی است که می توان چندین دیسک مستقل و نسبتاً کوچک را در یک انبار واحد با اندازه بزرگ ترکیب کرد. دیسک های موجود در آرایه را اعضای آرایه می نامند.
دیسک ها را می توان به روش های مختلفی که به عنوان سطح RAID شناخته می شوند، در آرایه ترکیب کرد.
هر یک از سطوح RAID ویژگی های خاص خود را دارد:
تحمل خطا: که توانایی زنده ماندن از یک یا چند خرابی دیسک است.
عملکرد: که تغییر در سرعت خواندن و نوشتن کل آرایه را در مقایسه با یک دیسک نشان می دهد.
ظرفیت: که با توجه به مقدار داده کاربر قابل نوشتن در آرایه تعیین می شود. ظرفیت آرایه به سطح RAID بستگی دارد و همیشه با مجموع دیسک های عضو RAID مطابقت ندارد. برای محاسبه ظرفیت نوع RAID خاص و مجموعه ای از دیسک های عضو می توانید از یک ماشین حساب RAID آنلاین استفاده کنید.
RAID چگونه سازمان یافته است؟
دو جنبه مستقل به وضوح در سازمان RAID متمایز شده اند.
- سازماندهی داده ها در آرایه (تکنیک های ذخیره سازی RAID: خط خطی، آینه کردن ، برابری ، ترکیبی از آنها).
- پیاده سازی نصب خاص RAID – سخت افزار یا نرم افزار.
تکنیک های ذخیره سازی RAID
روش های اصلی ذخیره سازی داده ها در آرایه عبارتند از:
Striping – تقسیم جریان داده ها به بلوک هایی با اندازه مشخص (که “اندازه بلوک” نامیده می شود) سپس نوشتن این بلوک ها به صورت یک به یک در RAID. این روش ذخیره سازی اطلاعات بر عملکرد تأثیر می گذارد.
Mirroring یک روش ذخیره سازی است که در آن نسخه های یکسان داده به طور همزمان در عضو دیگر RAID ذخیره می شوند. این نوع قرار دادن داده بر روی تحمل خطا و همچنین عملکرد تأثیر می گذارد.
Parity یک روش ذخیره سازی است که با استفاده از روش خط خطی و چک باکس استفاده می شود. در این روش، یک تابع برابری خاص برای بلوک های داده محاسبه می شود. اگر یک درایو خراب شود، بلوک از دست رفته دوباره محاسبه شده و با تحمل خطای RAID محاسبه می شود.
همه انواع RAID موجود مبتنی بر خط خطی، آینه کاری، برابری یا ترکیبی از این روش های ذخیره سازی است.
سطح RAID
RAID 0: بر اساس تکنیک خط خطی. این سطح RAID تحمل خطا را ایجاد نمی کند اما عملکرد سیستم را افزایش می دهد (سرعت خواندن و نوشتن زیاد).
RAID 1: از روش آینه کاری استفاده می کند، در برخی موارد سرعت خواندن را افزایش می دهد و در از دست دادن بیش از یک دیسک عضو، تحمل خطا را فراهم می کند.
RAID 0+1: بر اساس ترکیبی از تکنیک های خط خطی و آینه ای. این سطح RAID عملکرد RAID 0 و تحمل خطای RAID 1 را به ارث می برد.
RAID1E: از هر دو روش نوارسازی و آینه ای استفاده می کند، می تواند از خرابی دیسک یک عضو یا هر تعداد دیسک مجاور در امان باشد. سه نوع فرعی از طرح RAID 1E وجود دارد: نزدیک ، درهم و برهم و دور.
RAID 5: از تکنیک های راه راه و برابری استفاده می کند. بهبود سرعت خواندن را مانند RAID 0 فراهم می کند، از دست دادن یک دیسک عضو RAID زنده می ماند.
RAID 5E: تنوعی از طرح RAID 5 که تنها تفاوت آن فضای اضافی یکپارچه است که به شما امکان می دهد بلافاصله در صورت خرابی دیسک، یک آرایه ناموفق را از نو بسازید.
RAID 5 با برابری تأخیری: کاملاً شبیه طرح اولیه RAID 5 است، اما از طرح غیر استاندارد راه راه استفاده می کند.
RAID 6: مشابه RAID 5 است اما از دو توابع برابری مختلف استفاده می کند. سرعت خواندن همان RAID 5 است.
پیاده سازی RAID
RAID را می توان با دو روش مختلف ایجاد کرد:
- با استفاده از درایورهای سیستم عامل، به اصطلاح RAID نرم افزار؛
- با استفاده از سخت افزار ویژه، به اصطلاح سخت افزار RAID.
RAID نرم افزار
RAID نرم افزار یکی از ارزان ترین راه حل های RAID است.
امروزه ، تقریباً هر یک از سیستم عامل ها قابلیت ایجاد RAID را دارند، البته نه برای همه سطوح RAID. بنابراین، ویرایش های خانگی ویندوز به کاربر امکان می دهد تا فقط RAID 0 ایجاد کند، در حالی که RAID 1 و RAID 5 فقط با استفاده از نسخه های سرور ویندوز قابل ایجاد است. طرح RAID ایجاد شده توسط ویندوز به طور جدایی ناپذیری با سیستم عامل میزبان مرتبط است و بنابراین از پارتیشن های آن نمی توان به عنوان مثال در بوت دوگانه استفاده کرد.
RAID نرم افزار براساس کامپیوتر کاربر ایجاد می شود و بنابراین از CPU سیستم میزبان برای پیاده سازی استفاده می کند. لازم به ذکر است که در صورت RAID سطح 0 و 1، بار CPU ناچیز است، اما برای انواع RAID براساس برابری، بار CPU بسته به توان پردازنده و تعداد دیسک ها می تواند از 1 تا 5 درصد باشد که برای اهداف کاربری قابل اغماض است.
محدودیت های خاصی در استفاده از نرم افزار RAID برای راه اندازی سیستم وجود دارد. فقط RAID 1 می تواند شامل پارتیشن بوت باشد، در حالی که راه اندازی سیستم با یک نرم افزار RAID 5 و RAID 0 غیرممکن است. بخاطر داشته باشید که در بیشتر موارد RAID نرم افزار hot-swap را اجرا نمی کند و بنابراین در صورت نیاز به دسترسی مداوم نمی توان از آن استفاده کرد.
سخت افزار RAID
RAID سخت افزار با استفاده از سخت افزار جداگانه ایجاد می شود. اساساً دو گزینه وجود دارد:
- تراشه ارزان قیمت RAID که احتمالاً درون مادربرد تعبیه شده است
- گزینه گران تر با یک کنترل کننده RAID مستقل پیچیده می باشد. چنین کنترل کننده هایی می توانند به پردازنده مرکزی خودشان، حافظه پنهان باتری پشتیبان تهیه شوند و به طور معمول از hot-swapping پشتیبانی می کنند.
RAID سخت افزاری دارای مزایایی نسبت به RAID نرم افزاری است، مانند:
- از CPU رایانه میزبان استفاده نمی کند.
- به کاربر اجازه می دهد پارتیشن های بوت ایجاد کند.
- بهتر خطاها را کنترل می کند، زیرا مستقیماً با دستگاه ها ارتباط برقرار می کند.
- پشتیبانی hot-swapping