تاریخچه RAID

تعریف RAID اصطلاح RAID که بیانگر Redundant Array of Inexpensive Disks است، در سال ۱۹۸۷ توسط سه دانشمند در عرصه کامپیوتر با نام های دیوید پترسون و رندی کتز و گارث آلن گیبسون، مطرح شد. ایده این سه نوآور در مقاله‌ای که در سال ۱۹۸۸ برای بنیاد SIGMOD تهیه کردند این بود که با داشتن آرایه‌ای از دیسک های ارزان قیمت، می‌توان به کارایی دیسک های High level دست یافت. با استفاده از افزونگی یا Redundancy، آرایه رید از یک تک دیسک، قابل اطمینان‌تر است. برای اولین بار، این مقاله نامی بر مفهوم استفاده از دیسک افزونه نهاد که قبلا هم توسط افراد دیگر مطرح شده بود.

.

Gus German و Ted Grunau از شرکت Geac Computer Corp برای اولین بار به چنین ایده‌ای تحت عنوان MF-100 اشاره کرده بودند. Norman Ken Ouchi از IBM هم در سال ۱۹۷۷، تکنولوژی که بعدها به عنوان RAID 4 شناخته شد، به ثبت رسانده بود. در سال ۱۹۸۳ شرکت Digital Equipment Corp درایوهایی را وارد بازار کرد که RAID 1 بودند و در سال ۱۹۸۶، IBM بار دیگر اختراعی را به ثبت رساند که عنوان RAID 5 را پیدا کرد. و در نهایت پترسون و کتز و گیبسون با توجه به آنچه که شرکت‌هایی چون Tandem Computers و Thinking Machines و Maxstor انجام داده بودند، موفق به ارایه رده‌بندی RAID خود شدند.

زمانی که در سال ۱۹۸۸ سطوح و انواع RAID لیست شد و بر تکنولوژی‌هایی که قبلا هم استفاده شده بود نامی نهاده شد، تکنولوژی محبوبی ایجاد شد که دست تولیدکنندگان عرصه ذخیره سازی داده را برای تولید محصولات بیشتری در زمینه RAID باز گذاشت.

چیزی نگذشت که تولیدکنندگان، کلمه Independent را جایگزین کلمه Inexpensive که بیانگر قیمت کم بود، کردند.

تکنولوژی RAID در واقع تکنولوژی مجازی سازی ذخیره دیتا است. عملکرد رید چگونه است؟ در رید، چند هارد درایو فیزیکی با هم ترکیب می‌شوند و یک یا چند واحد لاجیکال و منطقی ایجاد می‌کنند.

پس از معرفی RAID Controller و بررسی انواع رید و مزایا و معایب هر نوع RAID، به این می‌پردازیم که RAID و ریدبندی هارد چه مزایا و چه معایبی دارد. و در نهایت آینده RAID چیست، RAID و SSD را با هم مقایسه کرده‌ایم و به پیاده سازی آن را اشاره ای کرده‌ایم.

رید کنترلر (RAID controller) چیست؟

رید کنترلر دستگاهی است که برای مدیریت هارد درایوها در آرایه ذخیره سازی استفاد می‌شود. در واقع لایه انتزاعی بین سیستم عامل و دیسک های فیزیکی است که گروه دیسک ها را به صورت واحدهای لاجیکال نمایش می‌دهد. کنترلر RAID برای بهبود کارایی استفاده می‌شود و در هنگام رخداد خرابی، از دیتا و اطلاعات محافظت می‌کند.

رید کنترلر می‌تواند هم مبنای سخت افزاری داشته باشد و هم مبنای نرم افزازی. در رید مبتنی بر سخت افزار، کنترلر فیزیکی، مدیریت آرایه را انجام می‌دهد. این رید کنترلر فیزیکی حتی می‌تواند روی مادربورد سرور هم قرار گرفته باشد. کنترلر می‌تواند از فرمت های SATA و SCSI پشتیبانی کند.

در رید مبتنی بر نرم افزار، کنترلر می‌تواند از منابع سیستم سخت افزاری مانند CPU و رم استفاده کند. عملکرد رید نرم افزاری همانند رید سخت افزاری است اما کارایی و سرعت کمتری دارد و ممکن است روی کارایی دیگر اپلیکیشن های سرور هم تاثیر گذارد.

رید نرم افزاری ممکن است با سیستم سازگار نباشد و رید سخت افزاری هزینه زیادی دارد.

رید مبتنی بر درایور یا Firmware، هم راه دیگری است.

چیپ کنترلر رید مبتنی بر درایور یا Firmware، روی مادربورد قرار دارد و همانند رید نرم افزاری از CPU استفاده می‌کند. با فریمور، سیستم رید فقط در آغاز پروسه بوت اجرا می‌شود. هر بار که سیستم عامل لود می‌شود درایور کنترلر کار رید را انجام می‌دهد. کنترلر رید مبتنی بر درایور یا Firmware، گران نیست اما روی سی پی یو تاثیرگذار است. نام های دیگر این مدل رید، hardware-assisted software RAID و hybrid model RAID و fake RAID است.

نکته مهم این است که تمام آرایه‌های ذخیره سازی یا برندهای مختلف کارت RAID Controller، از تمام انواع RAID پشتیبانی نمی‌کنند. قبل از خرید سیستم ذخیره سازی و کنترلر رید، باید نیازهای سازمان تان را در زمینه حفاظت از داده، ریکاوری و بازیابی، و کارایی اپلیکیشن ها مشخص کنید. حتی استفاده از مشاوران خوب و ماهر در این زمینه پیشنهاد می‌شود.

برای آشنایی بیشتر با رید کنترلر مقاله”raid controler چیست؛ چه کاربردی دارد” را حتما بخوانید.

تکنولوژی های ذخیره داده در RAID

روش striping یا نواری در رید: در تکنیک نواری، دیتا به بلاک هایی مساوی تقسیم می‌شود و سپس این Block های داده به صورت یک به یک در RAID قرار می‌گیرند. یعنی پارتیشن های Striping روی چند هارد قرار می‌گیرند.

سیستم‌های ذخیره سازی این تکنیک را به روش‌های مختلفی انجام می‌دهند: در سطح بایت یا بلاک یا پارتیشن. حتی داده می‌تواند روی همه یا بخشی از دیسک های یک کلاستر، Stripe شود. مثلا استوریجی با ده هارد دیسک می‌تواند بلاک‌های ۶۴ کیلوبایتی را روی دیسک اول، دوم، سوم، چهارم و پنجم، Stripe کند و دوباره به دیسک اول بازگردد. سیستمی دیگر دیتاهای یک مگابایتی را رو هر یک از ده دیسک ذخیره می‌کند و دوباره به دیسک اول بازگشته و این فرآیند ادامه دارد.

روش mirroring یا آیینه ای در رید: در تکنیک آیینه ای، نسخه های یکسانی از داده هر هارد، روی هارد دیگر موجود در رید قرار می‌گیرند. یعنی داده های یکسانی روی بیش از یک هارد وجود دارد.

تکنیک parity یا افزونه در رید: در روش parity، دیتا مانند روش نواری به بلاک های یکسان تقسیم و به طور همزمان و با استفاده از تکنیک checksum در RAID ذخیره می‌شوند. در این تکنیک از تابعی استفاده می‌شود که هنگام بروز خرابی در یک هارد، بلاک از بین رفته را به کمک چکسام دوباره محاسبه می‌کند.

امکان ترکیب این سه روش ذخیره سازی در رید وجود دارد و می‌توانید بر اساس نیازتان در امنیت و کارایی، از ترکیب آنها استفاده کنید.

انواع RAID و مقایسه سطوح مختلف رید بندی

برای توزیع داده روی هارد دیسک ها چندین روش وجود دارد که هر یک افزونگی و کارایی خاص خودش را دارد. شما بر اساس سطح نیازتان به کارایی و Redundancy، سطح رید یا RAID Level ای که مناسبتان است را انتخاب و پیاده سازی کنید. یادتان باشد برای پیاده سازی RAID از متخصصین مجرب کمک بگیرید.

ویژگی های انواع RAID

انواع رید که سطوح مختلف RAID را به وجود می‌آورند تفاوت هایی دارند که به دلیل ویژگی هایی است که هر نوع رید دارد. در ادامه این ویژگی ها را معرفی می کنیم:

1. تحمل پذیری خطا یا Fault Tolerance: در صورت بروز خطا در یک یا چند هارد، چقدر مقاومت انجام می‌شود و اطلاعات از بین نمی‌رود یعنی اگر هارد یا هاردهایی Fail و خراب شدند، فقدان داده یا Data Loss نداریم. برای مطالعه در زمینه انواع Data Loss می توانید مقاله “بهترین روش های بک آپ گیری از سرور و شبکه” را مطالعه کنید.
2. کارایی یا Performance: تامین افزونگی و Redundancy برای هاردها و افزایش کارایی از جمله اهداف استفاده از RAID در سیستم های ذخیره سازی اطلاعات است.
3. ظرفیت یا Capacity: تعداد هارد دیسک هایی که در RAID ترکیب می‌شوند و نوع اتصال آنها به هم در رید، باعث می‌شود ظرفیت های مختلفی ارایه شود.

به طور کلی سه دسته مختلف برای سطوح رید تعریف شد که به صورت زیر است:

1. Standard RAID
2. Nested RAID
3. Nonstandard RAID

در ادامه به طور مفصل به هر یک از این سه دسته می‌پردازیم.

انواع رید استاندارد یا Standard RAID Levels

مرجع اصلی که RAID را معرفی کرده است هفت سطح مختلف RAID را در نظر گرفته که از RAID 0 تا RAID 6 را شامل می‌شود. پس عددی که بعد از کلمه RAID می‌آید بیانگر نسخه و نوع رید است.

RAID 0 چیست؟

RAID 0: دارای پیکربندی Striping یا نواری است به همین دلیل RAID 0 به نام Striping یا نواری نیز شناخته می‌شود. بهترین کارایی را دارد، افزونگی دیتا ندارد و Fault Tolerance هم ندارد و ضریب خطای آن صفر است. برای تنظیم این نوع RAID به حداقل ۲ هارددیسک نیاز است. در بین تمام RAID ها سریع‌ترین نوع محسوب می‌شود.

RAID 0 اطلاعات را به قسمت‌های مساوی به نام Stripe یا Chunk (نواری و قطعه قطعه) تقسیم کرده و هر قسمت را روی یک هارد ذخیره می‌کند یعنی بین مجموعه هاردهای موجود در آرایه توزیع و ذخیره می‌کند که این دستگاه‌ها می‌تواند SSD یا هارددیسک های آرایه رید باشد.

مزایای RAID 0

در این بخش به بررسی مزایا RAID 0 می‌پردازیم:

1. مهم‌ترین مزیت RAID 0 و Disk Stirping افزایش کارایی است. مثلا استرایپ کردن داده روی سه عدد دیسک، نسبت به حالت تک دیسک، پهنای باند را سه برابر می‌کند. اگر عملیات ورودی و خروجی هر دیسک در ثانیه، ۲۰۰ باشد، Disk Stirping آن را به ۶۰۰ IOPS می‌رساند.
2. چون در تکنیک Striping، داده روی چند هارد فیزیکی ذخیره می‌شود، چند دیسک به محتوای فایل دسترسی دارند پس خواندن ها و نوشتن ها بسیار سریع انجام می‌شود. زیرا باعث می‌شود همزمان چندین هد کار کند و در نتیجه کارایی افزایش می‌یابد.
3. نداشتن پریتی باعث می‌شود از تمام فضای دیسک بتوانیم استفاده کنیم.
4. پیاده سازی RAID 0 بسیار آسان است و تمام کنترلرهای سخت افزاری از آن پشتیبانی می‌کنند.
5. ارزان ترین نوع رید، RAID 0 است.

معایب RAID 0

در این بخش به بررسی معایب RAID 0 می‌پردازیم:

1. افزونگی یا Redundancy ندارد در صورتی که یک درایو فیزیکی در مجموعه دیسک های استرایپ شده خراب شود، فقدان داده یا Data Loss در Striped Unit رخ می‌دهد. به همین ترتیب، تمام داده ذخیره شده روی هارد دیسک های استرایپ شده از بین می‌رود. پس RAID 0 اصلا گزینه مناسبی برای کارهای حساس و مهم و Mission-Critical نیست.
2. RAID 0 بر خلاف ریدهای دیگر، پریتی ندارد پس تکنیک نواری بدون پریتی به معنای نداشتن افزونگی و Fault Tolerance است. پس اگر هاردی خراب شود، تمام دیتا های آن هارد از بین می‌رود.
3. Resiliency در RAID 0 پایین است.

کاربرد RAID 0 چیست؟

با توجه به آنچه گفتیم، RAID 0 برای ذخیره داده‌هایی که حساس و مهم نیستند و سرعت بالا در خواندن و نوشتن نیاز دارند، مناسب است مثل live streaming video و ادیت ویدئو که کارایی و سرعت مطرح است.

یکی دیگر از کاربردهای RAID 0 این است که Striping بدون ریداندنسی برای داده‌های موقتی، فضای چرک نویس فراهم می‌کند. همچنین در مواردی که کپی اصلی از داده موجود است و به راحتی از دستگاه‌های استوریج دیگر قابل ریکاوری است می‌توان از RAID 0 را استفاده کرد.

حداقل دو هارد دیسک لازم دارد تا داپلیکیت دیتا را فراهم کند. کارایی خواندن بالاست زیرا از هر دو دیسک همزمان می‌تواند بخواند. کارایی نوشتن همانند نوشتن روی یک هارد دیسک است: توجه دارید که نوشتن، دو بار و روی دو دیسک انجام می‌شود و در نتیجه کارایی نوشتن از کارایی خواندن پایین تر است.

RAID 1 حداقل به ۲ هارددیسک برای راه‌اندازی نیاز دارد و تعداد هارددیسک‌ها باید زوج باشد. در این مدل، ثبت اطلاعات روی هر دو دیسک انجام می‌شود بدین گونه که دیتا روی یک هارددیسک ذخیره می‌شود و سپس همان دیتا روی هارددیسک دیگری نوشته می‌شود. به عنوان مثال اگر ۴ هارددیسک را با این روش RAID کنیم، دو هارددیسک، کپی دیتای دو هارددیسک دیگر می‌شود.

RAID 1 را در SSD ها هم می‌توان استفاده کرد.

مزایا و معایب RAID 1

مزایای RAID 1 به شرح زیر است:

.

1. داشتن ریداندنسی از مزایای RAID 1 است. این مدل ذخیره‌ سازی دیتا باعث می‌شود اگر نصف تعداد هارددیسک‌ها از بین برود سیستم بدون وقفه بتواند کار سرویس‌دهی خود را انجام دهد. ولی ایراد آن این است که نصف فضای مفید ذخیره‌سازی را از دست خواهیم داد.
2. از مزایای RAID 1 فراهم شدن سناریوهای Disaster Recovery است زیرا برای اپلیکیشن‌های Mission Critical، بلافاصله بکاپ را فراهم می‌کند. پس در صورت خرابی یک هارد، اپلیکیشن ها و سیستم عامل به نسخه بکاپ، ریپلیکیت (Replicate) می‌شوند.
3. خواندن همزمان از تمام درایوها سرعت را بی نهایت افزایش می‌دهد.
4. دسترس پذیری بالا و سرعت ریکاوری بالا از مزایای RAID 1 است.
5. شباهت RAID 0 و RAID 1 در این است که کارایی در هر دو بالاست اما سرعت خواندن و نوشتن در RAID 1 به پای RAID 0 نمی‌رسد.

مهم ترین عیب RAID 1 این است که نیمی از فضای ذخیره سازی را از دست می‌دهیم. در واقع روشی گران‌قیمت است و تعداد معدودی سازمان های انترپرایزی و یزرگ از آن استفاده می‌کنند. فضای مفید برای ذخیره دیتا در RAID 1 از RAID 5 و RAID 6 کمتر است. اما سرعت ریکاوری در RAID 5 و RAID 6 از RAID 1 پایین تر است.

کاربرد RAID 1 چیست؟

کاربرد RAID 1 در محیط‌هایی است که به کارایی بالا و دسترس پذیری بالا نیاز است مانند اپلیکیشن‌های Transactional و سیستم عامل ها و ایمیل ها.

RAID 1 حداقل ۲ هارددیسک نیاز دارد و تعداد هاردها باید زوج باشد.

کارایی و انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان آن از RAID 5 و RAID 6 کمتر است.

RAID 3 چیست؟

RAID 3 عملا کاربرد زیادی ندارد و از Byte Level striping و یک هارد دیسک مختص به پریتی استفاده می‌کند؛ یک هارد دیسک را به ذخیره اطلاعات پریتی اختصاص می‌دهد. رید ۳ نمی‌تواند پاسخگوی چندین درخواست همزمان باشد چون اطلاعات پریتی روی دیسکِ جداگانه قرار می‌گیرد و بلاک داده بین تمام هاردها تقسیم شده و روی هر هارد، روی مکان فیزیکی یکسان قرار می‌گیرد.  پس در هر عملیات I/O باید روی همه دیسک ها کار انجام شود و معمولا هم نیاز به همگام سازی Spindle است.

بدین ترتیب تسک هایی با تعداد زیادی درخواست دیتای کوچک (خواندن و نوشتن کوچک) به خوبی انجام نمی‌شود. در عوض برای اپلیکیشن‌هایی که انتقال دیتای طولانی و تناوبی (Sequential) دارند، انتخاب بهتری است. RAID 3 در Streaming Media و ادیت ویدئوی غیرفشرده و گرافیک بسیار مناسب است. یعنی در کل برای کارهایی که به دیتا ترنسفر بالا با long sequential reads and writes نیاز است انتخاب خوبی است.

اطلاعات ECC یه صورت تعبیه شده است تا خطاها را تشخیص دهد. فرآیند دیتا ریکاوری با محاسبه اطلاعات ثبت شده روی دیگر درایوها انجام می‌شود. عملیات I/O همزمان روی همه درایوها انجام می‌شود و RAID 3 نمی‌تواند I/O را به صورت Overlap و هم پوشی انجام دهد و دقیقا به همین دلیل برای سیستم‌های تک کاربره که اپلیکیشن هایی با رکوردهای بلند دارند مناسب است.

RAID 3 مشابه RAID 5 است اما بلاک روی هاردها توزیع می‌شود و پریتی روی یک هارد قرار می‌گیرد و توزیع نمی‌شود. Random Write Performance بسیار پایین است ولی Random Read Performance وضعیت بهتری دارد.

RAID 4 چیست؟

مشابه RAID 3 از استرایپ داده استفاده می‌کند و مشابه RAID 5 است یعنی دارای پیکربندی Parity Block-Level Striping است. ولی به جای استفاده از Distributed Parity از Dedicated Parity استفاده می‌کند. پس RAID 4 از دیسک پریتی و  Block-Level Striping بین چند دیسک استفاده می‌کند.

RAID 4 از نوارهای بزرگ استفاده می‌کند یعنی کاربر می‌تواند رکوردهایی را از هر درایو بخواند. برای عملیات خواندن، Overlap انجام می‌شود ولی در عملیان نوشتن چون باید درایو پریتی آپدیت شود، I/O Overlapping امکان‌پذی

استفاده از RAID 4 دیگر رایج نیست.

RAID 5 چیست؟

RAID 5 دارای پیکربندی Parity Block-Level Striping است یعنی داده را استرایپ می‌کند و پریتی را هم بین تمام هاردها توزیع می‌کند پس دیسک جداگانه برای پریتی نداریم. اطلاعات پریتی در هر درایو به صورت نوار در می‌آید و به همین خاطر اگر حتی یک درایو Fail شود، آرایه RIAD به کار خود ادامه می‌دهد.  اما این کارایی در RAID 5 به پای کارایی در RAID 0 نخواهد رسید. سرعت خواندن و نوشتن در ۵ RAID نسبت به RAID 0  پایین‌تر و نسبت به RAID 1 بالاتر است.

.

برای پیاده سازی RIAD 5 حداقل به ۳ دیسک نیاز است اما اغلب برای کارایی بیشتر، توصیه می‌شود حداقل ۵ دیسک استفاده شود. اطلاعات، روی دو هارددیسک اول و دوم ذخیره می‌شود و سپس محاسباتی روی دیتا انجام داده و با نام بیت افزونه یا Parity آن را روی هارد سوم ذخیره می‌کند. در دفعات بعدی Parity را روی هارددیسک‌ها می‌چرخاند. در این نوع RAID حدودا فضای یک هارددیسک را از دست می‌دهیم و چنانچه یک هارددیسک به هر دلیلی دچار مشکل شود، سیستم بدون وقفه به ادامه کار خود می‌پردازد. پس از اینکه یک هارددیسک دچار مشکل شد می‌توان یک هارد دیسک جدید روی سرور قرار داد و دیتا روی آن شروع به ریکاور شدن می‌کند.

مزایا و معایب RAID 5

مزایای RAID 5 به شرح زیر است:

1. در RAID 5 تحمل پذیری و ضریب اطمینان در حد یک هارددیسک است. چنانچه هارد دوم دچار مشکل شود ،اطلاعات از بین می‌رود. معماری این RAID به گونه‌ای است که عملیات خواندن و نوشتن بر روی هاردها پخش می‌شود در نتیجه، مجموع کارایی هاردها از کارایی یک هارد به مراتب بیشتر است.

.

1. RAID 5 رایج ترین نوع RAID است و می‌تواند با RAID 0 ترکیب و یا جایگزین RAID 0 شود. زیرا کارایی آنها در یک سطح است.
2. RAID 5 یکی از امن ترین انواع RAID است.
3. قابلیت اطمینان و افزونگی دارد.
4. سرعت از مهم ترین مزایای RAID 5 است.
5. افزونگی در RAID 5 نسبت به RAID 0 به شکل اقتصادی تری فراهم می‌شود.
6. RIAD 5 نسبت به RAID 1 و RAID 10 فضای ذخیره سازی بیشتری فراهم می‌کند.
7. RAID 5 نسبت به RAID 1 سرعت نوشتن بیشتری دارد.
8. حداقل تعداد هارد درایو لازم در RAID 5 سه است و هیچ محدودیتی در حداکثر تعداد ندارد.
9. در RAID 5 قابلیت Hot Swapped وجود دارد یعنی در صورت خرابی یک هارد، می‌توان بدون Downtime و وقفه و خاموشی، هارد جدید را جایگزین هارد معیوب کرد.
10. حتی وقتی درایو خراب، در حال ری بیلد شدن است هم به دیتا دسترسی داریم و می‌توانیم آن را بخوانیم.
11. رشد نیاز به ظرفیت ذخیره سازی در آینده تضمین می‌شود. هرگاه هاردی اضافه شود، RAID 5 با Rebuild شدن، ظرفیت را افزایش می‌دهد. اما اگر در این زمان هاردی خراب شود، سیستم به خطر خواهد افتاد. دلیل آن را در پاراگراف بعدی می‌خوانید.

مهم ترین عیب RAID 5 این است که سرعت و کارایی پایینی در Rebuild دارد. وقتی یک هارد از مجموعه هاردها Fail شود زمان زیادی برای بازنشانی و ریکاوری اطلاعات لازم است یعنی در اصطلاح زمان زیادی برای ری بیلد کردن رید لازم است. بسته به سرعت کنترلر و حجم کار، این کار می‌تواند ساعت ها یا روزها طول بکشد. اگر در حین این ریبیلد، دیسک دیگری خراب شود، اطلاعات برای همیشه از بین می‌رود.

به طور کلی Standard SATA Drive برای RAID 5 مناسب نیستند زیرا ادمین می‌تواند از ریبیلد شدن پس از خرابی، جلوگیری کند.

کاربرد RAID 5 چیست؟

RAID 5 برای فایل سرورها و اپلیکیشن‌هایی که محدودیت تعداد هارد دارند مناسب است.

RAID 5 حداقل ۳ هارد نیاز دارد و تحمل‌پذیری در برابر خطا یک هارددیسک است.

RAID 6 چیست؟

تکنیک به کار رفته در RAID 6 مشابه RAID 5 است اما پریتی دومی هم روی درایوهای آرایه رید، توزیع می‌شود. پس تعجب نکنید اگر RAID 6 را به نام RAID با بیت افزونه دوتایی (Double Parity RAID) ببینید که این نام، برگرفته از ساختار آن است. طبیعی است که کارایی نوشتن در RAID 6 در مقایسه با RAID 5 کمتر است و البته که هزینه بیشتری هم برای آن باید بپردازیم.

مزیت این پریتی اضافه این است که حتی اگر دو درایو هم همزمان خراب شوند یا دو هارددیسک از بین برود سیستم بدون وقفه می‌تواند به ادامه کار خود بپردازد.  در RAID 6 حداقل ۴ هارد دیسک مورد نیاز است. نیمی از ظرفیت این ۴ هارد، برای ذخیره داده و نیمی برای Parity استفاده می‌شود.

درصد ظرفیت قابل استفاده در RAID 6 با افزودن دیسک به آرایه افزوده می‌شود. مثلا اگر ۸ درایو در RIAD 6 استفاده شود، پریتی تنها ۲۵ درصد ظرفیت دیسک را می‌گیرد. ولی در RAID 10 نیمی از ظرفیت برای حفاظت از داده استفاده می‌شود و کاری با تعداد هاردهای مورد استفاده ندارد.

RAID 6 را در SSD ها هم می‌توان استفاده کرد.

مزایای RAID 6

مزایای RAID 6 به شرح زیر است:

1. بالاترین سطح تحمل پذیری خطا و Fault Tolerance
2. RAID 6 فضای ذخیره سازی بیشتری نسبت به مثلا RAID 10 فراهم می‌کند.
   مشاوره و خرید تجهیزات شبکه ، سرور، اکتیو، پسیو

   شرکت توسعه شبکه آداک با بیش از 20 سال تجربه و سابقه فعالیت در زمینه فروش تجهیزات شبکه (اکتیو و پسیو)، سرورهای HPE و ملزومات ماشینهای اداری آماده مشاوره ، طراحی و خدمات مربوط به دیتاسنترها ، عرضه رک های دیجیتالی هوشمند مخصوص اتاق سرور، و خدمات کابل کشی طبق استاندارد BICSI و ، TIAتوسط تکنسین ها و مهندسین مجرب و با پشتوانه فنی بیش از ده ها قرارداد پشتیبانی نرم افزاری و سخت افزاری سازمانها، شرکت ها و کارخانجات صنعتی ایران، شما را تا مقصد پروژه همراهی خواهیم کرد. قبل از خرید با کارشناسان آداک در تماس باشید. شماره تماس 021-91303098 ده خط .

   برخی از مطالب مرتبط:

   تعریف کامل snapshot کارایی ها و نحوه استفاده از آن

   بررسی حافظه CPU Cache و انواع آن؛ پادکست

   رادیو وایرلس چیست، چه انواع و کاربردی دارد؟

   اصطلاحات و نکات مهم در خرید سرور و استوریج و قطعات؛ ویدئو

   معرفی انواع سوئیچ سیسکو ۳۷۵۰

معایب RAID 6

معایب RAID 6 به شرح زیر است:

1. در RAID 6 هر مجموعه پریتی باید به صورت جداگانه محاسبه شود در نتیجه کارایی در نوشتن کم می‌شود.
2. RAID 6 گران تر است زیرا دو دیسک اضافی برای پریتی لازم دارد. اغلب، کمک پردازنده کنترلر رید، محاسبه پریتی را انجام می‌دهد تا سرعت نوشتن بیشتر شود.
3. زمان زیادی برای Rabuild کردن بعد از رخ دادن خرابی هارد لازم است زیرا RAID 6 در نوشتن، کند است. در آرایه‌هایی که اندازه متوسط دارند، این زمان به ۲۴ ساعت هم می‎رسد.
4. RAID 6 به سخت افزارهای خاص نیاز دارد و مهم است که کنترلری که از آن پشتیبانی می‌کند استفاده کنید.

کاربرد RAID 6 چیست؟

1. چون RAID 6 خرابی همزمان دو هارد را تحمل می‌کند و دیتا لاس ندارد، در اپلیکیشن‌های Mission Critical (مهم و حساس) کاربرد دارد مانند پزشکی، بانکداری، صنایع دفاعی. در این زمینه از RAID 5 بسیار بهتر است.

RAID 6 حداقل ۴ هارد نیاز دارد و تحمل‌پذیری در برابر خطا دو هارددیسک است.

بهترین نوع RAID کدام است؟

شاید این سوال برایتان پیش آمده باشد که کدام نوع RAID مناسب یا بهتر است و یا بهترین نوع RAID کدام است؟

رایج ترین سطوح رید، RAID 0 و RAID 1 و RAID 5 و RAID 6 است.

به طور کلی بر اساس نیازهای اپلیکیشن‌های در حال اجرا روی سرور باید سطح و نوع رید را مشخص کنید. RAID 0 سریعترین رید، RAID 1 قابل اطمینان ترین رید، و RAID 5 ترکیب خوبی از سرعت و قابلیت اطمینان دارد.

فضای مفید برای ذخیره دیتا در RAID 1 از RAID 5 و RAID 6 کمتر است. اما سرعت ریکاوری در RAID 5 و RAID 6 از RAID 1 است.

RAID 5 بهتر است یا RAID 6؟

در این قسمت به مقایسه RAID 5 و RAID 6 می‌پردازیم. RAID 6 به دلیل استفاده از دو بیت پریتی، ساختار پیچیده‌تری دارد و سرعت نوشتن در آن کمتر است زیرا محاسبه و ذخیره پریتی وقتگیر است. همچنین فضای بهینه کمتری را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. اما همین بیت‌های پریتی باعث می‌شود خطاپذیری در RAID 6 نسبت به RAID 5 تقریبا دو برابر باشد. همچنین RAID 6 در ریکاوری داده‌ها توانایی بیشتری دارد چون با از رده خارج شدن دو هارد همچنان می‌تواند اطلاعات را ریکاوری کند.

همان طور که گفتیم خطاپذیری در RAID 6 بسیار پایین و  در حد صفر است و اگر امنیت اطلاعات برای شما بسیار مهم است، از RAID 6 استفاده کنید ولی اگر سرعت بالاتر در نوشتن و فضای بهینه بیشتر و خطاپذیری در حد معمول را در نظر دارید استفاده از RAID 5 برای شما کافی به نظر می‌رسد.

وقتی صحبت از حجم‌های بالای داده می‌شود، دیگر RAID 1 و RAID 5 نمی‌توانند کارایی بالایی داشته باشند. مثلا در راهکارهای ذخیره سازی NAS و SAN بهتر است از RAID 6 استفاده کرد. در این زمینه RAID 10  هم قابل استفاده است.

در جدول زیر تفاوت RAID های استاندارد،مزایا و معایب و این که چه مدلی از آنها برای چه اپلیکیشنی مناسب‌تر است را می‌توانید ببینید.

انواع رید تو در تو یا Nested RAID levels

علت استفاده از اصطلاح رید تو در تو یا Nested RAID این است که با ترکیب چند نوع RAID به دست می‌آیند. در ادامه چند مدل از آنها را بررسی می‌کنیم.

RAID 10 چیست؟

RAID 10 در مقایسه با RAID 1 کارایی بالاتری دارد اما هزینه بیشتری هم دارد. دیتا در RAID 10 ابتدا Mirror و سپس Stirpe می‌شود.

اما اگر هر دو هارد از یک جفت آینه‌ای Fail شوند، اطلاعات به دلیل عدم وجود بیت افزونه (Parity) دیگر قابل دسترس نخواهد بود.

RAID 10 حداقل ۴ هارددیسک نیاز دارد.

RAID 10 و RAID 01 دارای کارایی RAID 0 و دسترس پذیری RAID 1 است.

RAID 01 چیست؟

RAID 01 یا RAID 0+1 مشابه RAID 10 از ترکیب RAID 1 و RAID 0 به دست آمده است. تفاوت RAID 10 و RAID 01 در روش سازماندهی دیتا است. دیتا در RAID 10 ابتدا Mirror و سپس Stirpe می‌شود ولی دیتا در RAID 01 ابتدا Stirpe و سپس Mirror می‌شود.

برای راه‌اندازی ۰۱ RAID حداقل ۴ هارددیسک نیاز است و به این صورت عمل می‌کند که داده‌ها را بین هاردها به صورت نواری توزیع می‌شود و سپس به صورت آینه‌ای ذخیره می‌شود.

RAID 03 چیست؟

RAID 03 یا RAID 0+3 را به صورت RAID 53 یا RAID 5+3  هم می‌شناسند. در آن Striping در RAID 0 روی بلاک های RAID 3 استفاده می‌شود. هرچند که کارایی بالاتری نسبت به RAID 3 دارد اما هزینه بیشتری هم نسبت به آن دارد.

RAID 50 چیست؟

در RAID 50، پریتی توزیع شده در RAID 5 با Striping در RAID 0 ترکیب شده و کارایی بالاتر بدون کاهش حفاظت از اطلاعات به دست آمده است.

RAID 50 نیاز به حداقل ۶ هارددیسک دارد و برای سیستم‌هایی که عملیات نوشتن زیادی بر روی هاردها دارند بسیار مناسب است. حفاظت از سلامت اطلاعات و همچنین قابلیت بازیابی آن نسبت به RAID 5 به مراتب بیشتر است.
کارایی RAID 50 نسبت به RAID 5 از این جهت بهتر شده است که هر یک Fail فقط بر یک آرایه از اطلاعات تاثیر می‌گذارد. اگر Fail شدن اطلاعات در آرایه‌های مختلف RAID رخ دهد قابلیت تحمل این RAID عدد ۴ خواهد بود. یعنی اگر از هر زیرمجموعه Array، یک درایو خراب شود، Fault Tolerance برابر با ۲ است و نهایتا ۴ درایو فعال داریم بدون اینکه اطلاعاتی از دست یدهیم. اما توجه داشته باشید که اگر این دو درایو خراب از یک زیرمجموعه Array باشد، اطلاعات شما از دست خواهد رفت.
پیاده‌سازی RAID 50 نیاز به کنترلر سخت‌افزاری پیشرفته دارد که شاید این مورد را بتوان به عنوان یکی از معایب عمده آن در نظر گرفت. اما زمانی که شما با اپلیکیشن‌هایی سر و کار دارید که اطلاعاتشان بسیار حیاتی است و امنیت آن ها از درجه اهمیت بالایی برخوردار است توصیه می‌شود از رید ۵۰ استفاده کنید.

RAID 50 حداقل ۶ هارددیسک و کنترلر پیشرفته نیاز دارد و امنیت بسیار بالایی فراهم می‌کند.

RAID 60 چیست؟

RAID 60 ترکیبی از RAID 0 و RAID 6 است. رید ۶۰ را این طور در نظر بگیرید که اطلاعات را بین دو دسته هارد که RAID 6 شده‌اند به صورت نواری توزیع می‌کند. برای راه‌اندازی RAID 60 حداقل به ۸ عدد هارد نیاز خواهد بود.

انواع رید غیراستاندارد یا Nonstandard RAID levels

ریدهای غیراستاندارد با ریدهای استاندارد فرق دارند و معمولا شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ برای استفاده‌های اختصاصی از RAID های غیر استاندارد استفاده می‌کنند. انواع Nonstandard RAID به شرح زیر است:

RAID 7 چیست؟

RAID 7 بر مبنای RAID 3 و RAID 4 است و Caching را هم اضافه‌تر دارد. کشینگ از طریق باس پرسرعت و ویژگی‌های یک کامپیوتر معمولی فراهم می‌شود. همچنین به عنوان کنترلر دارای سیستم عامل تعبیه شده‌ای است.

Adaptive RAID چیست؟

Adaptive RAID، کنترلر رید را قادر به تصمیم‌گیری درباره چگونگی ذخیره پریتی روی دیسک می‌کند: از RAID 3 استفاده کند یا RAID 5. این نوع رید، بسته به نوع تنظیمات RAID با داده‌هایی که قرار است روی دیسک قرار گیرند، اقدام بهتری انجام می‌دهد.

Linux MD RAID 10 چیست؟

Linux software RAID از ایجاد پیکربندی ریدهای استاندارد RAID 0 و RAID 1 و RAID 4 و RAID 5 و RAID 6 پشتیبانی می‌کند.

مزایای استفاده از RAID و RAID بندی

تامین افزونگی و Redundancy برای هاردها و افزایش کارایی از جمله اهداف استفاده از RAID در سیستم های ذخیره سازی اطلاعات است.

مزیت دیگر در استفاده از RAID، بازیابی و ریکاور کردن اطلاعات و دیتا در اثر Fail شدن هارددیسک است. یعنی اگر یک هارد دیسک دچار مشکل شود سیستم می‌تواند کار سرویس‌دهی خود را ادامه دهد. پس تامین امنیت و حفظ امنیت داده و اطلاعات از مزایای ریدبندی است.

سیستم عامل، هاردهای RAID شده را به عنوان یک هاردِ واحد شناسایی می‌کند.

در ادامه مزایای استفاده از RAID به صورت لیست ارایه می‌شود:

• صرفه‌جویی در هزینه زیرا به تعداد زیاد می‌توان از دیسک های ارزان قیمت استفاده کرد.
• استفاده از چند هارد در قالب RAID، کارایی را نسبت به حالت استفاده از فقط یک هارد افزایش می‌دهد.
• سرعت و قابلیت اطمینان بعد از بروز خرابی افزایش می‌یابد که البته به پیکربندی هم ارتباط دارد.
• زیرا فایل سیستم به چند قطعه تقسیم و روی چند درایو که روی یک فایل کار می‌کنند، توزیع می‌شوند.
• در RAID 5 دسترس پذیری و Resiliency افزایش می‌یابد.
• آرایه رید با میرورینگ می‌تواند دو درایو با اطلاعات مشابه ایجاد کند تا در صورت خرابی هر یک، سیستم به کار خود ادامه دهد.

معایب استفاده از RAID و ریدبندی

رید هم مانند هر تکنولوژی دیگری دارای معایبی است که در ادامه معایب استفاده از RAID را به صورت لیست ارایه می‌دهیم:

1. Nested RAID نسبت به RAID های استاندارد و سنتی قیمت بیشتری دارند زیرا به تعداد بیشتری هارد درایو نیاز دارند.
2. هزینه ذخیره هر گیگابایت در دستگاه ذخیره سازی، در Nested RAID بیشتر است زیرا تعدادی هارد درایو برای افزونگی استفاده می‌شود.
3.  برخی انواع RAID مانند RAID 1 و RAID 5 تنها می‌توانند خرابی یک هارد را تحمل کنند.
4. آرایه‌های رید و داده‌های آنها، تا زمانی که هارد خراب تعویض نشود، آسیب‌پذیر هستند. هارد جدید هم با دیتا پر خواهد شد.
5. چون هارد نو ظرفیت بیشتری نسبت به بعد از پیاده سازی RAID دارد، Rebuild شدن هارد جدید کمی طول می‌کشد.
6. این باعث می‌شود ریبیلد شدن آرایه کاملا غیرممکن شود.

برای آشنایی بیشتر با انواع Raid می‌توانید ویدیوی زیر را مشاهده کنید: