آشنايي با RAID و برخي از سطوح آن
توسط : rostamloo_709
رشد نمايي ايجاد و توزيع اطلاعات ديجيتال، تقاضا جهت ارائه راه حل هاي ذخيره سازي حجم بسيار زياد اطلاعات را افزايش داده است. فيلمهاي ديجيتالي، بانك هاي اطلاعاتي بزرگ، متون آموزشي مملو از رسانه هاي مختلف و مجموعه داده هاي عظيم علمي نيازمند حافظه هاي ترابايتي (1TB=1024 GB) مي باشد. همچنين نياز به حفظ جامعيت داده ها و امكان دسترسي به اين دارايي هاي ديجيتالي انكار ناپذير است. تكنولوژي RAID ابزاري جهت پاسخ گويي به اين نيازها مي باشد.
 
آرايه اي از درايوهاي مستقل – RAID - گروهبندي كردن درايوهاي سخت فيزيكي چندگانه در يك آرايه مي باشد - مجموعة RAID - كه در كامپيوتر ميزبان به صورت يك حافظة منطقي نمايش داده مي شود. استفاده از تكنولوژي RAID امكان سازماندهي براي افزايش ظرفيت ذخيره سازي را به همراه سطوحي از كارايي، پايايي، محافظت داده ها، كه براي يك هارد ديسك به تنهايي امكان پذير نيست، را به دست مي دهد. تمامي درايوهاي موجود در آرايه مي توانند همزمان براي شبيه سازي سريع كل ظرفيت موجود عمل كنند. همچنين سيستم RAID  مي تواند دسترسي به داده ها را بهتر كرده و تحمل خطا را به حداقل ممكن برساند، زيرا داده هاي تكراري مي توانند در امتداد درايوهاي فيزيكي چندگانه ذخيره شوند. حتي در صورت خرابي يكي از درايوها، اين سيستم مي تواند بدون از بين رفتن اطلاعات به كار خود ادامه دهد و وقفه اي در ارائة خدمات رخ ندهد.
 
تكنولوژي RAID بر سه اصل زير استوار است:
  1. تكه كردن[1] براي بهبود كارايي ذخيره سازي داده ها
  2. آينه اي[2] براي فراهم آوردن نسخه برداري از فايلها جهت افزايش حفاظت از داده ها.
  3. بيت توازن[3] براي فراهم آوردن نسخه برداري از فايلها جهت افزايش حفاظت از داده ها.
اغلب تنظيمات RAID، يا سطوح RAID، شامل اين تكنولوژي ها هستند و از آن به منظور ايجاد تعادل بين محافظت داده ها و بالا بردن كارايي استفاده مي كنند.
 
 
1-     روش تكه كردن
افزايش كارايي در مجموعه اي از درايوهاي چندگانه با استفاده از تكنيك تكه كردن داده ها انجام مي شود. همانگونه كه از نام اين تكنولوژي پيداست، روش تكه كردن، يك درايو منطقي را به بلوكهايي تقسيم – تكه – مي كند، به طوري كه آنها در امتداد آرايه هايي از درايوهاي فيزيكي توزيع مي شوند. سپس داده ها بر اساس مسيرهاي علامت خورده قرار مي گيرند. به اين ترتيب هر فايل در امتداد درايوهاي چندگانه تجزيه مي شود. تكه كردن مجموعه اي از ديسكها، كارايي ذخيره اطلاعات را، به طور كلي بهبود بخشيده است، زيرا هر درايو به  صورت همزمان عمل مي كند؛ ماداميكه كه يك درايو بلوك داده اي را مي خواند يا مي نويسد، درايو ديگر روي بلوك ديگري به صورت موازي كار مي كند. با اين وجود صرفاً تكه كردن، RAID0، محافظت داده ها را تضمين نمي كند.
 
2-     روش آينه اي
ساده ترين روش نگهداري نسخة اضافي ار داده ها، روش آينه اي، شامل نوشتن دو نسخة كاملاً يكسان از كلية داده ها در يك جفت درايو فيزيكي مي باشد. حاصل اين روش حداكثر پايايي داده ها را به همراه دارد؛ اگر يك درايو خراب شود، داده ها همچنان از در درايو دوم در دسترس مي باشد. با اين وجود اين كار منجر به بهره گيري فقط 50% از كل حافظه مي شود زيرا دو درايو مجزا داده هاي يكسان را نگهداري مي كنند. اين روش به RAID1 معروف است.
 
3-     روش استفاده از بيت توازن
يكي از روشهاي سطح بالا جهت ايجاد افزونگي، استفاده از بيت توازن است. اين روش محافظت داده هاي آرايه اي از درايوها را بدون نياز به تكثير نسخة كامل از محتويات درايوها را فراهم آورده است. اطلاعات بيت توازن به منظور بازسازي محتويات درايوهاي خراب شده به كار مي رود (به همراه دادها روي درايوهاي سالم).  در اين روش داده مي توانند روي يك درايو اختصاصي، RAID3، ذخيره شوند يا در طول آرايه اي در درايوها توزيع گردند، RAID5. از طرفي استفاده از بيت توازن نسبت به روش آينه اي كارايي ذخيره سازي را بهبود مي بخشد؛ بيش از 85% براي مجموعه اي متشكل از 7 درايو. از آنجا كه اين روش شامل الگوريتمهاي پيچيدة محاسباتي مي باشد، لذا به سخت افزاري اختصاصي جهت پردازش RAID نيازمند هستيم و نمي توان صرفاً به RAID نرم افزاري اكتفا كرد.
 
RAID نرم افزاري و سخت افزاري
RAID نرم افزاري، تعبيه شده در نرم افزار ماشينهاي مكينتاش – Mac OS X و Mac OS X Server – امكان استفاده از روشهاي "تكه كردن" و "آينه اي" را بر روي آرايه اي از درايوها به منظور بالا بردن عملكرد و يا محافظت بيشتر از داده ها را فراهم مي كند. اما RAID نرم افزاري براي عملياتي كردن سطوحي از RAID كه از بيت توازن براي دسترسي بيشتر و كارايي درايو استفاده مي كنند، مناسب نيست. برخي از سطوح RAID مانند RAID3 و RAID5 با عمليات محاسباتي پيچيده اي سر و كار دارد كه مي تواند پردازش سيستم ها را بسيار سنگين كرده و براي كارايي سيستم مثمرثمر باشد. RAID سخت افزاري مانع اين محدوديتهاي عملياتي شده و بالاترين بازده را به همرا بالاترين سطح تحمل خطا را فراهم مي كند.
 
 
سطوح RAID
هر كدام از سطوح RAID يك شرايط منحصر به فرد از كارايي ورودي/ خروجي، محافظت داده ها و بهره وري ذخيره سازي داده ها را فراهم مي كند.
 
RAID0: تكه كردن
RAID0 اطلاعات را به صورت مساوي به شكل نوارهاي افقي در امتداد آرايه اي از درايوها، توزيع مي كند. با وجود اينكه RAID0 سرعت بسيار بالايي را منجر مي شود، اما حفاظت داده ها را تضمين نمي كند؛ اگر درايوي خراب شود كلية اطلاعات آن از بين مي رود، همچنين ساير درايوها بايد مجدداً قالب بندي شوند.
RAID0 بيشترين بهره وري را از لحاظ استفاده از ظرفيت درايوها را به همراه دارد زيرا هيچكدام از فضاهاي ذخيره سازي صرف دوباره نويسي داده ها يا جفت شدن اطلاعات نمي شود.
 
RAID1: آينه اي
RAID1 يك جفت درايو آينه اي يا معكوس وار را با استفاده از داده هاي يكسان ايجاد مي كند. اين كار سطح بسيار بالايي از دسترسي به اطلاعات را با استفاده از دو درايو همسان فراهم مي كند. همچنين سرعت خواندن اطلاعات را بهتر مي كند. با اين وجود سرعت نوشتن اطلاعات پائين است، زيرا كلية اطلاعات دوبار نوشته مي شوند (يكبار در هر درايو). همچنين RAID1 هزينه بر است زيرا منجر به كمترين سطح استفاده از ظرفيت درايوها مي شود.
 
RAID3: بيت توازن و تكه كردن
RAID3 اطلاعات را در امتداد دو يا چند درايو تكه تكه مي كند و داده هاي بيت توازن را بر روي درايوي كه به اين منظور تخصيص يافته است ذخيره مي كند. در صورتي كه يك ديسك خراب شود، بيتهاي توازن افزوده شده به اطلاعات، مي توانند براي بازسازي داده ها روي درايوهاي ديگر استفاده شود. RAID3 سرعت خواندن اطلاعات را زياد مي كند. علاوه بر آن نسبت به RAID1 بهره وري حافظه را بيشتر مي كند. كارايي نوشتن اطلاعات در RAID3 بهتر و سريعتر از RAID1 مي باشد اما از RAID5 سريعتر نيست؛ اين سرعت به ميزان دسترسي به درايوهاي شامل اطلاعات بيت توازن، بستگي دارد. RAID3 حداقل به 3 درايو جهت پياده سازي احتياج دارد. هر چه در اين روش تعداد درايوها بيشتر باشد، كارايي و سرعت روش بيشتر مي شود.
 
RAID5: تكه كردن و توزيع بيت توازن
RAID5 علاوه بر توزيع داده ها در امتداد درايوها، اطلاعات بيت توازن را نيز در امتداد درايوها در بلوكها توزيع مي كند به نحوي كه هر درايو به صورت مستقل عمل مي كند. اين امر بيشترين كارايي خواندن اطلاعات را از فايلهاي بسيار حجيم را بهبود مي بخشد. همچنين كارايي محيط تراكنش پردازشها را بهتر مي كند. از طرفي ديگر در كارايي نوشتن اطلاعات نيز موثر مي باشد چرا كه اطلاعات بيت توازن در امتداد درايوها تكه مي شود؛ محدوديت عملياتي از يك درايو با استفاده از بيتهاي توازن رفع مي شود. RAID5 رايج ترين پيكربندي براي توان عملياتي بالاي حافظه هاي محافظت شده است. همانند RAID3، RAID5 حداقل به 3 درايو احتياج دارد؛ درايوهاي بيشتر سرعت عمل و بهره وري ذخيره سازي را بالا مي برد.
 
RAID 0+1: تكه كردن بعد از استفاده از روش آينه اي
اين سطح تركيبي از RAID، از طريق تكه كردن داده ها در امتداد جفتهاي يكسان (آينه اي) از درايوها ساخته مي شود. در برخي از قطعات سخت افزاري ساخته شده، تكه شدن و آينه اي شدن در يك قطعة واحد تعبيه شده است، بدان معنا كه هر آرايه مي تواند مستقل از پردازشگر سرور (Server) عمل كند. RAID0+1 بالاترين توان عملياتي را به همراه كمترين پيچيدگي آماده سازي نسبت به پيكربندي هايي كه از RAID نرم افزاري براي تكه كردن استفاده مي كنند، مانند RAID10، را به همراه دارد.
 
RAID 10,30 and 50: انواع RAID تركيبي
سطوح تركيبي 10، 30 و 50 از سطوح RAID، از RAID سخت افزاري و نرم افزاي استفاده مي كند؛ از RAID سخت افزاري براي ايجاد 2 يا چند مجموعه از RAIDهاي سطح 1،3 يا 5 و از RAID نرم افزاري براي تكه كردن اطلاعات در امتداد مجموعه. اين امر يك توده اطلاعات واحد را با بهترين ميزان كارايي و حافظت از داده ها را به وجود مي آورد.
 
مقايسه سطوح مختلف RAID
 
سطح RAID
حداقل تعداد درايو مورد نياز
بازدهي ذخيره سازي اطلاعات
كارايي خواندن اطلاعات
كارايي نوشتن اطلاعات
افزونگي اطلاعات
RAID0
2
بيشترين حد ممكن
خيلي زياد
بيشترين حد ممكن
خير
RAID1
2
پايين
زياد
متوسط
بله
RAID3
3
زياد تا خيلي زياد
متوسط
متوسط
بله
RAID5
3
زياد تا خيلي زياد
زياد
زياد
بله
RAID 0+1
4
پايين
زياد
زياد
بله
RAID 10
4
پايين
زياد
زياد
بله
RAID 30
6
زياد تا خيلي زياد
زياد
زياد
بله
RAID 50
6
زياد تا خيلي زياد
بيشترين حد ممكن
خيلي زياد
بله
 
هر كدام از سطوح RAID يك ميزان منحصر به فردي از كارائي، محافظت از داده و بهره وري درايوها را به ما مي دهد. كارايي در سطوحي از RAID كه از بيت توازن استفاده مي كنند، با افزايش تعداد درايوهاي هر آرايه افزايش مي يابد.
 
از سيستم RAID چه مي خواهيم؟
RAID يك سرمايه گذاري هزينه بر است كه مي تواند محافظ كسب و كار شما با استفاده از افزايش بهره وري و حراست از داده ها، باشد. شما در انتخاب يكي از تنظيمات RAID به دنبال " كارايي و بهره وري"، " محافظت داده و اطلاعات"، " دسترسي به داده و اطلاعات" و " ظرفيت ذخيره سازي" خواهيد بود. همچنين به دنبال آن هستيد كه تنظيمات و مديريت آن به راحتي انجام پذيرد. به هر حال سيستم RAID شما بايد قادر باشد با بودجه و هزينه امروز شما، كليه نيازهاي آتي شما را بلافاصله رفع نمايد.
1-     كارايي و بهره وري
2-     محافظت داده و اطلاعات
3-     دسترسي به داده و اطلاعات
4-     ظرفيت ذخيره سازي
 
 
 
كارايي و بهره وري
شما به چه سرعتي جهت خواندن اطلاعات و يا نوشتن اطلاعات در ديسك نياز داريد؟ سيستم پهناي پاند ذخيره سازي برحسب مگابايت بر ثانيه (MB/s) محاسبه مي شود، كه اين ميزان بيانگر سرعت حركت حجم وسيعي از اطلاعات مي باشد. پهناي باند در زمان انتقال فايلهاي بزرگ بسيار مهم است.
 
محافظت داده و اطلاعات
شما به چه ميزان محافظت از داده ها نيازمنديد؟ از آنجا كه محافظت هزينه بر است – به عبارت ديگر كارايي و بهره وري ذخيره سازي – شما نيازمند آن هستيد كه با دقت ميزان ريسك از دست دادن داده ها را مشخص كنيد. محافظت داده ها بزرگترين رمز نگهداري بانكهاي اطلاعاتي خاص، اطلاعات آموزشي و تحصيلي، ركوردهاي مشتريان و نيز نگهداري سرمايه و دارايي هاي ديجيتالي مي باشد.
 
دسترسي به داده و اطلاعات
آيا داده هاي شما نيازمند به دسترسي تمام وقت بدون هيچگونه وقفه اي مي باشند؟ دسترسي به داده ها براي ايميل، وب و سرورهاي بانكهاي اطلاعاتي مهم هستند. علاوه بر انتخاب مناسب ترين سطح RAID، شما خواهان تحمل خطاي بالا از جمله افزونگي، منبع تغذيه و سيستم خنك كننده، سرعت بالاي بازسازي، پشتيباني از ابزار يدكي كه بتواند در مواقع نياز جايگزيني درايوها را در مجموعه RAID انجام دهد، خواهيد بود.
 
ظرفيت ذخيره سازي
چه حجمي از اطلاعات را ذخيره خواهيد كرد چه در حال حاضر و چه در آينده؟ در نظر بگيريد كه با استفاده از كليه سطوح RAID بخشي از حافظه سيستم شما با نگهداري داده هاي اضافه به منظور محافظت از داده ها صرف خواهد شد. لذا ظرفيت دردسترس ديسك شما مقداري كمتر از ظرفيت كل درايوها خواهد بود. اين انتخاب با شماست كه روشي را برگزينيد تا از كل ظرفيت موجود به بهترين نحو استفاده كنيد و يا با بهره گيري از سطوح RAID محافظت داده هاي خود را در آينده تضمين كنيد.
 
 
  • متن فوق ترجمه قسمتي از دفترچه راهنماي XserverRAID مي باشد كه مربوط به تعريف RAID و انواع مختلف آن مي باشد.
لينك متن اصلي:
http://www.tenplus.com/images/PDFs/XserveRAID.pdf


[1] Striping
[2] Mirroring
[3] Parity
[4]Functionality
پنج شنبه 10/8/1386 - 8:58
پسندیدم 0
UserName