همه چیز درباره Raid

RAID از واژه Redundant Array of Inexpensive Disks به معنای دیسک‌های ارزان قیمتی است که در یک صف یا آرایه قرار می‌گیرند می‌باشد. در این سیستم چندین دیسک سخت با هم طبق قاعده‌ای خاص مرتبط شده و ظرفیت بالایی از ذخیره‌سازی را با کیفیت بالا می‌سازد. در واقع ظرفیت ذخیره‌سازی و قابل اطمینان بودن از مشخصه‌های بارز سیستم ذخیره‌سازی جدید هستند. روش جدید ذخیره‌سازی در شبکه‌های بزرگ و بازار سرورهای استاندارد مورد استفاده قرار گرفت و در پنج سال گذشته این سیستم نزد کاربران متداول تر شد.

فواید RAID

سه دلیل اصلی استفاده از RAID عبارتند از :
•افزونگی
•بالابردن کیفیت
•هزینه پایین تر

RAID0

پایین ترین سطح قابل استفاده RAID ، سطح صفر یا LEVEL0 می‌باشد که در واقع نسخه صحیحی از RAID نمی‌باشد. درصورتیکه یکی از درایوها دچار مشکل شود کلیه اطلاعات آسیب خواهند دید. Raid0 از روشی به نام Striping استفاده می‌کند.

Striping یک تکه از اطلاعات را (مانند یک تصویر گرافیکی) برداشته و در درایوها پخش می‌کند.

سرعت انتشار : 244 مگابایت بر ثانیه

مزایا و مشخصات :
– داده ها به بلوکهایی تبدیل می شوند و هر بلوک در هارد دیسک مجزا ذخیره می شود.
– باعث بالا رفتن کارایی سیستم I/O می گردد چرا که بار ترافیکی نقل و انتقالات بین چندین کانال مجزا تقسیم می شود.
– بالارفتن کارایی بدلیل وجود کنترلرهای مختلفی که عمل کنترل ترافیک را به عهده می گیرند (افزایش سرعت)
– طراحی بسیار ساده ( زیرا مدار محاسبه Parity وجود ندارد )
– عدم پرداختن به محاسبات مربوطه به Parity وکنترل خطا (افزایش سرعت به دلیل عدم پرداختن به محاسبات مربوط به Parity )

معایب :
– عدم استفاده از Parity .(هیچ گونه کد تشخیص و تصحیح خطا در این نوع RAID وجود ندارد ).
– از کار افتادن یک درایو باعث از دست رفتن کلیه اطلاعات خواهد شد.
– عدم کارایی در محیطهای حساس به حفظ داده ها

موارد استفاده :
– میکس و پردازش تصاویر ویدیویی (میکس و مونتاژ ).
– واژه پردازی (نرم افزارهای تایپ و… )
– کارهایی که نیاز به سرعت بالا دارد.

RAID 1

نسخه RAID1 اولین پیاده‌سازی واقعی RAID به شمار می‌رود و نمونه ساده‌ای از جایگزینی Redundancy به نام mirroring می‌باشد. این مدل به دو درایو با ظرفیت‌های یکسان نیاز دارد. یکی از درایوها فعال است و درایو دیگر Mirror می‌باشد. وقتی اطلاعات روی درایو فعال نوشته می‌شود همان اطلاعات روی درایو mirror هم کپی می‌شود.

سرعت انتشار : 99 مگابایت بر ثانیه

مزایا و مشخصات :
-هنگام سیکل نوشتن , گویی اطلاعات روی یک دیسک نوشته می شود (در صورتیکه عملأ بر روی دو دیسک نوشته می شود . مانند RAID0 ) ولی عمل خواندن , ازهر دودیسک انجام می شود ( کاهش ترافیک گذرگاه – نوشتن بر روی هر دو دیسک ولی خواندن مجزا )
– قابلیت برگرداندن %100 داده ها هنگام بروز مشکل برای یک دیسک .
– در نرخ انتقالات داده تغییر محسوسی نداریم. (یعنی وجود دو دیسک تفاوتی با یک دیسک ندارد ) .
– در شرایط خاص RAID1, توانایی تحمل خرابی بیش از یک دیسک را نیز دارد .
– ساده ترین طراحی در تکنولوژی RAID (مدار مربوط به Parity وجود ندارد )

معایب :
– بیشترین تعداد هارد دیسک در میان انواع RAID (بسته به انتخاب User )
– هزینه بالا

RAID 2

دارای خاصیت ECC با استفاده از کد Hamming

مزایا و مشخصات :
– تصحیح خطای بسیار سریع
– مناسب برای انتقال اطلاعات

معایب :
– طراحی بسیار یچیده که با صدمه دیدن یک دیسک دچار مشکل می شود .
– نامناسب در دید تجاری (تعداد زیاد درایوها )

کد Hamming:

یکی از روشهای محاسبه و کنترل خطا در سیستمهای دیجیتال می باشد . انواع روشها برای کنترل ترافیک داده های دیجیتال وجود دارد به عنوان مثال Parity haming code ,… که مجموعه این روشها را ECC می نامند . (Error Checking and Correcting)

RAID 3

انتقال موازی با استفاده از خاصیت Parity

مزایا و مشخصات :
– سیکل خواندن و نوشتن بسیار سریع .

معایب :
– طراحی بسیار پیچیده که با صدمه دیدن یک دیسک مجموعه دچار مشکل می شود .

کاربرد :
– میکس و مونتاژ تصویر
– ویرایش تصویر مانند RAID0

RAID 4

دیسک های داده مجزا دیسک مربوط به Parity مشترک

مزایا و مشخصات :
– سیکل خواندن بسیار سریع ( ترافیک کمتر در گذرگاه)

معایب :
– پیچیدگی بسیار بالا در طراحی مدار کنترلی مشکل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشکال در یک دیسک ( چرا که داده ها روی دیسکها توزیع شده است )

RAID 5

دیسک های داده مجزا و Parity توزیع شده در دیسکهای Data

سرعت انتشار : 158 مگابایت بر ثانیه

مزایا و مشخصات :
– در این نوع به حداقل 3 درایو دیسک سخت نیاز داریم .
– تک تک بلوک های داده روی دیسک ها نوشته می شوند و Parity مربوط به هر بلوک نیز داخل هارد مربوط ذخیره می گردد.
– سیکل خواندن بسیار سریع (ترافیک کمتر در گذرگاه )
– سیکل نوشتن متوسط (محاسبات مربوط به Parity )
– قابلیت و اطمینان بالا (وجود ECC )

معایب :
– خرابی در یک دیسک در خروجی تاثیر ندارد.
– طراحی پیچیده مدار کنترلی
– مشکل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشکال

کاربرد :
– در سیستمهای Server و بانکهای اطلاعاتی ISPها

RAID 6

دیسکهای داده ها مجزا با دو Parity توزیع شده مجزا

مزایا و مشخصات :
– RAID6 در واقع نسخه پیشرفته RAID5 می باشد که تصحیح و کنترل خطا را بهبود می بخشد . این ویرایش RAID اطمینان و توانایی بالا در زمینه data storage فراهم می کند .
– بهترین انتخاب برای کاربردهای بحرانی و حساس

معایب :
– طراحی مدار کنترلی بسیار پیشرفته و پیچیده .
– سیکل نوشتن بسیار کند ( دوبار محاسبه مربوط به Parity )
– نیاز به N+2 درایو دیسک سخت . بدلیل دارا بودن حالت Parity دو بعدی . ( N تعداد دیسکهای سخت در حالت معمولی )
– ادغام اطمینان بالا با قابلیت بالا

RAID 7

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

مزایا و مشخصات :
– نقل و انتقال غیر همزمان و دارای کنترلگرهای مستقل.
– درایو مجزا برای ذخیره کردن اطلاعات مربوط بهParity
– برخورداری از سیستم Open System و استفاده از گذرگاهSCSI
– گذرگاه Cache داخلی با سرعت بالا (X-bus )
– دیسک های خواندن و نوشتن از امکان Choching استفاده میکنند.
– تکنولوژی مدار تولید Parity تا حدودی با سایر انواع Raid تفاوت دارد .
-امکان Hot Swaping

Open system :

به سیستمی اطلاق می شود که قابلیت سازگاری با سخت افزارها و نرم افزارهای مختلف را داشته باشد و امکان کارکردن در سیستمهای مختلف را به راحتی داشته باشد .

RAID 10

RAID10 بسیار شبیه به RAID 0+1 می‌باشد با این تفاوت که تقسیم بلوک‌های اطلاعات بین زوج درایوها انجام می‌شود و عملیات Mirroring در هر زوج از درایوها صورت می‌گیرد، یعنی درایو یک و درایو دو RAID1 شده و Mirror هستند. درایو سه و درایو چهار نیز mirror یکدیگر هستند. این دو مجموعه درایو به صورت Strip تنظیم شده و با هم کار می‌کنند.

سرعت انتشار : 243 مگابایت برثانیه

مزایا و مشخصات :
– عمل تکه تکه کردن بلوکهای 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 .
– سیستمهای Server و بانکهای اطلاعاتی .

RAID 53

نرخ انتقال بالا همراه با قابلیت انتقال مناسب

مشخصات و مزایا :
-این آرایه RAID حداقل به 5 دستگاه دیسک سخت نیاز دارد .
– RAID53 در واقع باید RAID03 نلمیده شود زیرا عمل Striping آن همانند RAID0 بوده و Segment بندی آن نیز مانند RAID3 می باشد.
– تحمل خطای آن مانند RAID3 می باشد.
– نسبت به RAID3 دارای نرخ انتقال بسیار بهتری می باشد.

معایب :
– قیمت بالا
– همه دیسک ها باید با همدیگر سنکرون شوند که انتخاب نوع و مدل درایو را محدود می سازد .
– Stripe کردن در سطح بایتها نهایتأ در محاسبه ظرفیت فرمت شده تأثیر منفی می گذارد .

RAID 0-1

نرخ انتقال داده بهینه

مزایا و مشخصات :
– حداقل به 4 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 سیستمهایی که به کارایی بالا بدون توجه به حداکثر اطمینان نیاز داشته باشند .

معایب :
– RAID 0+1 نباید با RAID10 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 fileserever های عمومی .