۱۶ اسفند ۱۳۹۴
دسته: مقالات
۱۶ اسفند ۱۳۹۴,
 ۰

R A I D
Redundancy Array Of Inexpensive Disk
و انواع آن

 RAID چیست ؟

RAID یکی از موارد افزایش تحمل خطای سیستم است. روش‏ های مختلفی برای ترکیب چند هارد دیسک در یک آرایه ، بسته به نیاز برنامه‏ های کاربردی ، وجود دارد. اما در همه‏ ی حالات استفاده از چندین درایو نتایجی چون : افزایش گنجایش ، امنیت داده و کارآیی درایوها (exceed the capacity, data security, and performance) را به دنبال خواهد داشت. به یاد داشته باشید که این روش‏ ها, روش‏ های خیلی ارزانی نیستند و همیشه با پیچیدگی و هزینه‏ های زیادی همراهند.
از زمان اختراع کامپیوتر تا به حال کدهای نرم‏ افزاری رشد زیادی داشته‏ اند. و این رشد نیاز به یک محیط ذخیره ‏سازی بزرگ را افزایش داده‏ است و ابداع شبکه‏ های محلی و اینترنت نیز این نیاز را شدیدتر کرده‏است. مبنای کار RAID فضای دیسک است و توانسته‏ است با ترکیب فضای هارددیسک ‏های کوچک با هم در یک مخزن بسیار بزرگ مشکلات را برطرف کند.
MTBF   (میانگین زمانی که از یک Fail تا Fail دیگر صرف ‏می‏ شود) در آرایه برابر است با MTBF یک درایو منحصر بفرد تقسیم بر تعداد درایوهای موجود در آرایه. در این صورت MTBF یک آرایه غیر افزایشی خیلی کم است. و RAID با ارایه‏ ی روش ‏های مختلف و با ذخیریه اطلاعات افزایشی می‏تواند در این مورد نیز سودمند واقع شود.

سطوح مختلف RAID

سطوح مختلفی برای RAID در نظرگرفته شده ‏است. اما باید توجه داشت که وقتی از سطوح مختلف RAID  صحبت می‏کنیم منظور ما کیفیت ذخیره‏ سازی داده‏ ها نیست.بلکه منظور ما شیوه ه‏ای است که برای ذخیریه  داده‏ ها در آرایه‏ های هارد دیسک به کارگرفته می‏شود.

RAID 0 یا Striping

RAID 0 سریع ترین و مناسب ‏ترین روش از میان تمامی حالات RAID است. و بهترین کارمفید و کارآیی را در ذخیره‏ سازی داده‏ ها ارایه می‏دهد. ولی باید گفت که هیچ‏گونه تحمل خطایی ندارد. اگر یکی از دیسک‏ ها دچار مشکل شود ، تمام آرایه از کار می‏ افتد و هیچ راهی برای بازگرداندن داده‏ های از دست رفته وجود ندارد.در RAID 0 ،‌کارآیی به اندازه بلوک ‏ها بستگی دارد . اگر اندازه آن‏ها خیلی کوچک باشد دستورات برای اجرا در عملیات نوشتن متمرکز می‏شوند ، علاوه بر آن به دستورات واسط سخت‏ افزاری بیشتری نیاز است. بهینه سازی اندازه‏ بلوک‏ ها باعث می‏شود که افزایش توان عملیاتی کار می‏شود ، به ویژه برای درخواست‏ های موازی برای خواندن داده‏ ها. اندازه‏ بلوک‏ ها قابل تنظیم است . ولی شما باید بیت به بیت آزمایش کنید تا به نتیجه‏ مطلوب برسید. اما یکی از تقاط شروع خوب برای حداقل اندازه‏ی بلوک ۱۶ کیلوبایت است. برای محیط‏ های چندکاربره می‏توانیم آرایه را با نوارهای بزرگ تنظیم کنیم. برای سیستم‏ های تک‏ کاربره که به طور مداوم با رکوردها سروکار دارند نیز می‏توان اندازه نوارهای موجود در آرایه را کوچک تر در نظر گرفت.به طور نمونه اندازه‏ فایل ۴۸ کیلوبایت است. ۱۶ کیلوبایت از این فایل روی دیسک اول ،‌۱۶ کیلوبایت در دیسک دوم و ۱۶ کیلوبایت دیگر در دیسک سوم نوشته‏ می ‏شود.

r2

RAID 1

به این سطح ،‌ mirroring نیز گفته می‏شود و اساساً یک ترکیب از دو هارد دیسک است که اطلاعات یکی از این دو ،‌عیناً روی دیگری کپی می‏شود و در کامپیوتر به صورت یک درایو نمایش داده‏می‏شود.تحمل خطا در RAID 1 وجود دارد.چراکه اگر یکی از دیسک‏ ها از کار بیفتد آرایه می‏تواند همچنان به فعالیت خود ادامه دهد. به دلیل این‏که هم‏زمان از دو هارد دیسک استفاده می‏شود ،‌ زمان خواندن سریعتر می‏شود.روشی که در این‏جا برای خواندن داده‏ها به‏ کارگرفته می‏شود ، زمان‏ بندی Round-robin روح سرگردان نام دارد. که سرور برای خواندن داده‏ ها مرتباً از یک هارد به هارد دیگر می‏رود و عملاً زمان را بین دو هارد دیسک تقسیم می‏کند .
سرعت خواندن در این جا دوبرابر سرعت خواندن از یک درایو منفرد فاقد ‌mirroring  است. با این حال در موقع نوشتن ، داده‏ ها باید روی دو هارد دیسک نوشته‏ شوند. و عملاً می‏ بینیم که در مدت زمان نوشتن تغییری حاصل نخواهد شد. نسبت به سایر انواع آرایه‏ های افزایشی ،‌این سطح بهترین کارآیی را دارد. ولی از لحاظ رتبه در هنگام ازکارافتادن درایو ،‌نسبت به RAID 5 کارآیی کمتری دارد.بزرگترین عیب این سطح ،‌هزینه ه‏ای است که برای درایوهای اضافی آن پرداخت می‏شود. به هر حال هیچ‏ چیز ارزان به دست نمی‏ آید و برای داشتن یک سیستم امن و کارآ باید هزینه ‏های زیادی پرداخت چراکه اگر سیستم ازکار بیفتد یا حتی برای ساعاتی متوقف شود ، هیچ هزینه ‏ای نمی‏ تواند جایگزین داده‏ ها و اطلاعات باارزش ازدست رفته ما باشد.

r3

RAID 5

اساساً RAID 5 شبیه RAID 1 است. با این تفاوت که RAID 5 برای هر نوار از داده‏ ها یک پریتی ذخیره می‏کند. اما در مقایسه با RAID 1  عملیات نوشتن آهسته‏ تر است. زیرا یک زمان اضافی برای نوشتن اطلاعات پریتی نیاز است.در موقع نوشتن اطلاعات RAID 5 تقریباً ۶۰ درصد آهسته‏ تر از RAID 1 عمل می‏کند. عملیات خواندن هم هیچ تغییری پیدا نمی‏کند.برای رسیدن به بهترین کارآیی ، RAID 5  باید یک فضای ذخیره ‏سازی داشته باشد برابر با حاصل جمع فضای تمامی هارد دیسک‏ها منهای ۱٫بعضی مواقع به این سطح از RAID ،‌” آرایه با پریتی چرخشی ” نیز گفته‏ می‏ شود. چرا که مانند RAID 4 پریتی‏ها را در یک درایو جداگانه جمع نمی‏کند و این اطلاعات را در تمام آرایه و بر تمام درایوها توزیع می‏کند.هیچ درایو منحصر بفردی برای ذخیره‏ی اطلاعات پریتی وجود ندارد. تمام درایوها شامل داده هستند و عملیت خواندن می‏تواند از تمام درایوها به صورت مشترک انجام شود. برای نوشتن اطلاعات نیز به یک درایو داده و نیز یک درایو دیگر برای ذخیره‏ی اطلاعات پریتی نیاز داریم. با توجه به این‏که ،‌پریتی رکوردهای مختلف روی درایوهای دیگر قرارمی‏گیرد ،‌عملیا ت نوشتن معمولاً می‏تواند به اشتراک گذاشته شود.
بیشترین استفاده از RAID 5 در سرورها و شبکه‏ های محلی می‏باشد ، ‌جایی که فضای ذخیره ‏سازی و تحمل خطا بسیار اهمیت دارد. در این روش نیازی به وجود درایو آیینه وجود ندارد . زیرا اگر یکی از دیسک‏ های اصلی از کار بیفتد ، سرور اطلاعات از دست رفته از نوارهای پریتی ذخیره شده روی دیگر درایوها بازسازی می‏کند. برای اجرای RAID 5 ،‌حداقل به سه هارد دیسک نیاز داریم.

r4

RAID 1+0

این RAID حداقل به ۴ دستگاه هاردیسک نیاز دارد
عمل تکه تکه کردن بلوک های داده همانند RAID1 انجام می پذیرد.
- تصحیح و کنترل خطا نیز مانند RAID2 می باشد.
- نرخ انتقال بالا
- در شرایط معین, امکان تحمل خرابی چند دیسک در این نوع RAID وجود دارد.
معایب :
- بسیار گران قیمت
- منبع تغذیه حتمأ باید متصل به ups باشد .
- جابجایی درایوها باید به صورت موازی انجام گیرد.
-  سیستم های Server و بانک های اطلاعاتی.

r5

RAID 0+1

نرخ انتقال داده بهینه :
حداقل به ۴ دستگاه هاردیسک نیاز دارد .
- RAID 0+1 به عنوان آرایه آینه ای نیز معروف است با این تفاوت که قطعات داده ها یا Segment ها طبق استراتژی RAID0 ایجاد شده اند . – تحمل خطای این نوع آرایه مانند RAID5 می باشد .
- نرخ انتقال بالا .
- بهترین انتخاب برای سیستم هایی که به کارایی بالا بدون توجه به حداکثر اطمینان نیاز داشته باشند .
معایب :
- RAID 0+1 نباید با RAID 10 اشتباه گرفته شود . کوچکترین مشکل در عملکرد یک درایو , آرایه را به مدل RAID0 تبدیل خواهد کرد .
- قیمت بسیار بالا
- جابجایی درایوها باید به صورت موازی انجام گیرد .
-کاربرد : پردازشهای تصویری و file server های عمومی .

r6

 

raids2

raids1

ارائه دهنده: مسعود حنفیان

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>