RAID چیست؟

RAID مخفف عبارت “Redundant Array of Independent Disks” به معنای آرایه افزونه‌ای از دیسک‌های مستقل است. این تکنولوژی روشی برای ذخیره‌سازی داده‌ها بر روی چندین هارد دیسک فیزیکی مجزا به منظور افزایش کارایی یا ظرفیت ذخیره‌سازی در سرور است.

راید یا رید در واقع تکنولوژی ذخیره کردن اطلاعات در سرور است به گونه ای که سیستم عامل تمام هاردهای سیستم را بصورت یک جا ببیند. شما با این تکنولوژی اطلاعات خود را بر روی چندین هارد با روش های مختلف ذخیره می کنید تا در موقع ضروری آن را برداشته و استفاده کنید، پس نیاز دارید اطلاعات سالم باشد و حتی یک بیت از آن از بین نرفته باشد.

در واقع تکنولوژی راید برای این بوجود آمد که حتی زمانیکه اطلاعات در بهترین و قوی ترین هاردها در سرور ذخیره می شد بیم و نگرانی آن وجود داشت که با سوختن هارد یا خراب شدن آن اطلاعات از بین برود، برای حل این مشکل معمولا بک اپ گیری های بسیار زیاد بر روی هاردهای دیگر انجام می شد که باز هم ریسک از بین رفتن اطلاعات به صفر نمی رسید بنابراین به تدریج تکنولوژی رید پیشرفته شد تا همیشه مطمئن باشیم که آخرین ورژن از اطلاعات در دسترس است حتی اگر کل سرور بسوزد یا آتش بگیرد!

هدف اصلی RAID

• افزایش کارایی: با توزیع و پخش داده‌ها بین چندین هارد دیسک، سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات افزایش می‌یابد.
• افزایش امنیت: در صورت خرابی یک یا چند هارد دیسک، داده‌ها همچنان قابل بازیابی خواهند بود.
• افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی: با ترکیب فضای ذخیره‌سازی چندین هارد دیسک، می‌توان به فضایی بیشتر برای ذخیره‌سازی داده‌ها دست یافت. وقتی دو یا چند هارد را ترکیب می کنیم قدرت بیشتر و امنیت اطلاعات بالاتری خواهیم داشت.

مفاهیمی که در تکنولوژی راید باید بدانید

Mirroring

 Mirroring یا آینه‌سازی، تکنیکی در RAID است که در آن داده‌ها به طور همزمان بر روی دو یا چند هارد دیسک سیو می‌شوند. این کار به منظور افزایش پایداری داده‌ها انجام می‌شود. در صورت خرابی یک هارد دیسک، داده‌ها از روی هارد دیسک دیگر قابل بازیابی خواهند بود.

مزایای Mirroring

• افزایش افزونگی و پایداری داده‌ها
• کاهش خطر از دست رفتن داده‌ها در صورت خرابی هارد دیسک
• دسترسی سریع به داده‌ها در صورت خرابی یک هارد دیسک

معایب Mirroring

• کاهش فضای ذخیره‌سازی قابل استفاده
• افزایش هزینه
• پیچیدگی بیشتر

Striping

Striping  تکنیکی در RAID است که در آن داده‌ها به بخش‌های کوچک تقسیم شده و بر روی چندین هارد دیسک ذخیره می‌شوند. این کار به منظور افزایش کارایی خواندن و نوشتن داده‌ها انجام می‌شود.

مزایای Striping

• افزایش کارایی خواندن و نوشتن داده‌ها
• افزایش پهنای باند
• بهبود عملکرد سیستم

معایب Striping 

• کاهش افزونگی داده‌ها
• افزایش خطر از دست رفتن داده‌ها در صورت خرابی هارد دیسک
• پیچیدگی بیشتر

Error Correction

Error Correction یا تصحیح خطا، تکنیکی در RAID است که برای شناسایی و اصلاح خطاهای رخ داده در داده‌ها استفاده می‌شود. این کار به منظور افزایش صحت و سلامت داده‌ها انجام می‌شود و همچنین خیال شما را راحت می کند که اطلاعات بصورت یکپارچه در حال نگهداری است.

مزایای Error Correction

• افزایش صحت و یکپارچگی داده‌ها
• کاهش خطر از دست رفتن داده‌ها
• افزایش پایداری داده‌ها

معایب Error Correction

• کاهش کارایی
• افزایش پیچیدگی
• افزایش هزینه

RAID نرم افزاری و سخت افزاری

راید را می توان از یک منظر به دو دسته نرم افزاری و سخت افزاری تقسیم کرد ، در RAID سخت افزاری قطعه ای سخت افزاری به نام رید کنترلر RAID Controller در سرور وجود دارد که عملیات کنترل رید را انجام می دهد اما در RAID نرم افزاری سیستم عامل و کانفیگ ها این کار را می کنند.

از ویندوز 8 به بعد Storage Pool به سیستم عامل ها اضافه شد که حتی می توان بر روی یک هارد دو پارتیشن ساخت یکی برای بوت سیستم عامل و یکی برای ذخیره اطلاعات و سپس پارتیشن ها را با هم Mirror کرد. این نوع راید هیچ هزینه ای ندارد و براحتی قابل پیاده سازی است و علاوه بر ویندوز در تمام سیستم عامل های دیگر مانند لینوکس و ویندوز های سرور هم وجود دارد.

Raid نرم افزاری چون سیستم عامل را درگیر میکند سرعت سیستم را پایین می اورد چراکه این سیستم عامل است که باید تشخیص بدهد هر قسمت از اطلاعات باید کجا نوشته شود و باید این موضوع را پردازش کند بنابراین بخش های پردازش گر سیستم درگیر این موضوع خواهند شد.

اما در راید سخت افزاری سیستم عامل به هیچ عنوان متوجه انجام رید نیست و این رید کنترلر است که درگیر است و تشخیص می دهد هر داده ای را کجا بنویسد و از کجا بخواند بنابراین RAID سخت افزاری هیچ تاثیری بر کارکرد سیستم عامل نخواهد داشت.

از طرفی رید سخت افزاری کاملا قابل اعتماد تر از نوع نرم افزاری است چراکه وقتی تنظیمات سیستم عامل بهم بریزد یا ویروسی به آن حمله کنه این رید از بین خواهد رفت اما راید سخت افزاری تا زمانیکه کنترلر آن سالم باشد بی وقفه کار خواهد کرد و از عوامل دیگر تاثیری نمی گیرد.

معمولا در استفاده های خانگی و شخصی کسی اقدام به خریداری RAID Controller نمی کند اما در سرورهای HP و برخی دیگر از انواع سرور ها این کنترلر ها در هنگام خرید از قبل روی سرور تعبیه شده اند.

پس اگر می خواهید رید را بصورت قابل اعتماد و بصورت حرفه ای انجام دهید به سراغ رید سخت افزاری بروید اما اگر می خواهید بصورت رایگان رید کنید RAID نرم افزاری انتخاب بهتری خواهد بود اما منابع را درگیر خود خواهد کرد.

انواع RAID

راید یا رید انواع  و اقسام مختلف و سطوح گوناگونی دارد که معمولا با شماره مشخص می شود ، این سطوح از حالت های بسیار ساده و ارزان که در سطح سیستم عامل و تنظیمات انجام می شد آغاز شده و تا سطوح بسیار پیشرفته و گران قیمت که با افزودن کارت ها HBA به سرور ها انجام می شود تعریف می شود.

انتخاب راید بسته به بودجه ، سطح دانش فنی و نیاز واقعی کاربران دارد ، مشخصا اگر اطلاعات ذخیره شده روی هارد بسیار مهم و حیاتی باشند باید با شدت بیشتری از آن ها حفاظت کرد. Fault Tolerance و Performance دو ویژگی هستند که شما با انتخاب صحیح نوع راید می توانید به بهترین شکل ممکن داشته باشید ، یعنی بهترین عملکرد هاردها برای ذخیره سازی !

پیش تر تکنولوژی Raid فقط مخصوص سرورها و شرکت های بزرگی بود که سرور NAS داشتند بر روی سرور های NAS بصورت سخت افزاری دستگاهی به نام RAID Controller قرار دارد که عملیات ذخیره سازی بر روی انواع و اقسام هاردها را انجام می دهد اما امروزه تکنولوژی RAID تا سطح کامپیوتر های شخصی و خانگی هم جلو آمده و شما تنها کافیست دو هارد داشته باشید تا بتوانید سطوحی از راید را اجرا کنید.

سطوح مختلف RAID مزایا و معایب خاص خود را دارند. رایج‌ترین سطوح RAID عبارتند از:

به این نوع راید Striping هم می گویند یعنی راه راه یا خط خطی که نشان از تکه تکه شدن اطلاعات دارد.

خوب است بدانید : در صورت خرابی یک هارد دیسک، تمام داده‌ها از دست خواهند رفت. RAID 0 در برابر خطاهای هارد دیسک بسیار آسیب‌پذیر است. پس حتما قبل از پیاده‌سازی RAID 0، از تمام داده‌های خود بک اپ بگیرید. در راید صفر هیچ هاردی برای جایگزین و رزور وجود ندارد و هر یک از هاردها خراب شود کل اطلاعات را از دست خواهید داد پس مراقب این RAID باشید!

برخی از کاربردهای رایج RAID 0 عبارتند از:

• ویرایش ویدیو: ویرایش ویدیو به فضای ذخیره‌سازی سریع و پرظرفیت نیاز دارد. RAID 0 می‌تواند سرعت ذخیره‌سازی و بارگیری فایل‌های ویدیویی را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
• بازی‌های کامپیوتری: بازی‌های کامپیوتری مدرن به بارگذاری سریع داده‌ها نیاز دارند. RAID 0 می‌تواند تجربه بازی روان‌تر و سریع‌تر را ارائه دهد.
• ذخیره‌سازی موقت: RAID 0 می‌تواند برای ذخیره‌سازی موقت داده‌هایی که به طور مکرر خوانده و نوشته می‌شوند، مانند پایگاه‌های داده، استفاده شود.

عیب اصلی این سطح از راید سرعت بسیار پایین آن است چراکه عملیات نوشتن دقیقا دو برابر طول خواهد کشید و عیب دیگر این است که شما همیشه نصف ظرفیت هاردهایتان را می توانید استفاده کنید مثلا اگر دو هارد یک ترابایتی دارید کل ظرفیت شما یک ترابایت خواهد بود و نصف آن برای بک اپ مصرف می شود.

از کاربردهای رایج RAID 1 عبارتند از:

• سیستم‌های حیاتی: سیستم‌های حیاتی مانند سیستم‌های بانکی و پزشکی به طور مداوم به داده‌ها دسترسی دارند و از دست رفتن داده‌ها می‌تواند عواقب فاجعه‌باری به دنبال داشته باشد.
• ذخیره‌سازی داده‌های حساس: داده‌های حساس مانند اطلاعات مشتریان و اطلاعات مالی باید در برابر خرابی هارد دیسک محافظت شوند. RAID 1 می‌تواند از دست رفتن این داده‌ها در صورت خرابی هارد دیسک جلوگیری کند.
• پایگاه‌های داده: پایگاه‌های داده به طور مداوم به داده‌ها دسترسی دارند و از دست رفتن داده‌ها می‌تواند به عملکرد آنها آسیب برساند. RAID 1 می‌تواند پایداری پایگاه‌های داده را در برابر خرابی هارد دیسک افزایش دهد.

Parity اطلاعات redundancy به صورت parity محاسبه و در بین دیسک ها توزیع می شود. این اطلاعات به بازسازی داده ها در صورت خرابی یک دیسک کمک می کند. تفاوت آن با حالت آیینه ای این است که میرور تمام اطلاعات را عینا در یک هارد می نویسد اما پریتی اطلاعات را همانند سازی کرده و در هاردهای مختلف توزیع می کند.

برای شما مثالی می زنیم، فرض کنید 4 عدد هارد دارید ، اطلاعات A به سه بخش تقسیم می شود A1 , A2 , A3 و در سه هارد 1 و 2و 3و توزیع و نوشته می شود کل A  هم یکبار بصورت پریتی در هارد چهارم نوشته میشود پس ما یک A  کامل در هارد چهارم داریم.

اطلاعات B وارد می شود، B1, B2, B3 روی هارد 2 و 3و 4  نوشته می شود و یک B کامل بر روی هارد شماره یک.

اطلاعات C  را داریم به همین ترتیب سه بخش آن در سه هارد و یک کپی کامل از آن روی هارد مثلا شماره 2 .

حالا یکی از هارد ها می سوزد ما بلافاصله هارد جدیدی وارد سیستم می کنیم تمام اطلاعات را خواهیم داشت چراکه هر بخش روی یک هارد توزیع شده و یک نسخه کامل ان هم در جای دیگر موجود است، اکر هاردی که می سوزد حاوی اطلاعات کامل مثلا A  بوده باشد اطلاعات سه بخش دیگر تجمیع شده و دوباره یک A کامل نوشته می شود.

اما اگر دو هارد سوخت چطور؟ اطلاعات به طور کامل نابود خواهد شد!!!

مزایای RAID 5 

• عملکرد بالا striping باعث افزایش سرعت خواندن و نوشتن می شود دقیقا با سرعت رید صفر!
• ذخیره سازی کارآمد از فضای ذخیره سازی به طور کارآمد استفاده می شود، زیرا فقط یک دیسک برای ذخیره اطلاعات redundancy  استفاده می شود. تقریبا 70 درصد فضای ذخیره سازی استفاده خواهد شد.
• redundancy  در صورت خرابی یک دیسک، داده ها قابل بازسازی هستند.

معایب RAID 5

• کاهش سرعت نوشتن: محاسبه parity می تواند سرعت نوشتن را کاهش دهد.
• نقطه ضعف احتمالی: در صورت خرابی دو دیسک به طور همزمان، داده ها از بین می روند. تحمل پذیری و امنیت در حد یک هارددیسک است.
• بازسازی طولانی: بازسازی داده ها در صورت خرابی دیسک می تواند طولانی باشد.

موارد استفاده مناسب RAID 5 

• ذخیره سازی فایل: برای ذخیره سازی فایل ها، مانند اسناد، تصاویر و فیلم ها، مناسب است.
• ذخیره سازی نرم افزار: برای ذخیره سازی نرم افزار و برنامه ها مناسب است.
• پایگاه داده: برای پایگاه های داده با ترافیک کم مناسب است.

نکات مهم در مورد RAID 5

• از کنترلر RAID با کیفیت استفاده کنید.
• از دیسک های با کیفیت و قابل اعتماد استفاده کنید.
• به طور منظم از آرایه RAID خود پشتیبان گیری کنید.

نکته مهم اول : Hot Swapped قابلیتی است که در آن می توانید بدون خاموش کردن سرور و بدون ایجاد هیچ وقفه ای در کار سرور هارد خراب را تعویض کنید ، بیشتر سرورها امروز از این قابلیت پشتیبانی می کنند و شما در RAID 5 می توانید از این قابلیت بدون هیچ گونه اختلالی در کار استفاده کنید. براحتی پای سرور بروید هارد خراب را بیرون کشیده و هارد جدیدی وارد کنید مدت زمانی طول می کشد تا اطلاعات روی آن کپی شود و کار تمام است!

نکته مهم دوم : سرعت نوشتن در رید 5 بیشتر از رید یک است و امنیت و اطمینان بالایی را خواهید داشت ؛ چقدر احتمال دارد که دو هارد سرور با هم بسوزد؟ اما نکته بسیار مهم اینجاست که عملیات rebuild یعنی همان جایگزینی کامل هارد جدید با هارد سوخته بسته به سرعت کنترلر و حجم اطلاعات ممکن است روزها طول بکشد حالا اگر ریبیلد تمام نشده یک هارد دیگر FAIL شد چه؟ پاسخ را خودتان می دانید. کل اطلاعات را از دست داده اید پس اگر اهمیت اطلاعات بسیار بسیار زیاد است به دنبال رید بعدی بروید!

RAID 6

 این سطح RAID مشابه RAID 5 است، اما از دو بیت اطلاعات پارتی یا همان Parity برای محافظت از داده‌ها در برابر خرابی دو هارد دیسک استفاده می‌کند.  پس باز هم خیالتان راحت تر خواهد بود دو هارد همزمان را می توانید بیرون بیاورید و جایگزین کنید.

نحوه عملکرد RAID 6

• Striping  داده ها به طور مساوی بین 4 یا تعداد بیشتری دیسک توزیع می شوند و باعث افزایش سرعت خواندن و نوشتن می شود.
• Parity  کپی یا برابری دو مرتبه انجام میشود و در بین دیسک ها توزیع می شوند. این اطلاعات به بازسازی داده ها در صورت خرابی تا دو دیسک کمک می کند.

مزایای RAID 6 

• redundancy بالا در صورت خرابی تا دو دیسک، داده ها قابل بازسازی هستند آن هم بصورت همزمان!
• عملکرد بالا  striping باعث افزایش سرعت خواندن و نوشتن می شود.
• ذخیره سازی کارآمد از فضای ذخیره سازی به طور کارآمد استفاده می شود، زیرا فقط دو دیسک برای ذخیره اطلاعات redundancy استفاده می شوند.

معایب RAID 6

• کاهش سرعت نوشتن: محاسبه دو parity می تواند سرعت نوشتن را کاهش دهد.
• هزینه بیشتر: به تعداد دیسک بیشتری نسبت به RAID 5 نیاز دارد.
• بازسازی طولانی: بازسازی داده ها در صورت خرابی دیسک می تواند طولانی باشد.

موارد استفاده مناسب RAID 6

• ذخیره سازی داده های حساس: برای ذخیره سازی داده های حساس و مهم مانند اطلاعات مالی و پزشکی مناسب است.
• ذخیره سازی با ترافیک بالا: برای ذخیره سازی داده ها با ترافیک بالا مانند وب سرورها و پایگاه های داده مناسب است.
• محیط های با خطر بالا: برای استفاده در محیط های با خطر بالا مانند مراکز داده مناسب است.

نحوه محاسبه parity  در RAID 6

در RAID 6، دو parity با استفاده از الگوریتم های ریاضی پیچیده محاسبه می شوند. این parity ها اطلاعات redundancy  را در مورد داده ها ذخیره می کنند و برای بازسازی داده ها در صورت خرابی دیسک استفاده می شوند.

• دو نوع parity اصلی در RAID 6 وجود دارد:
  • Parity افقی: این parity با محاسبه XOR سطرها و ستون های ماتریس داده ها به دست می آید.
  • Parity عمودی: این parity با محاسبه XOR بیت های مناظر در هر دیسک به دست می آید.

• Mirroring داده ها به طور همزمان در دو دیسک منعکس می شوند. این کار redundancy بالایی را ارائه می دهد.
• Striping داده ها به طور مساوی بین مجموعه های mirrored توزیع می شوند تا سرعت خواندن و نوشتن افزایش یابد.

مزایای RAID 10

• سرعت بالا: RAID 10  سریعترین سطح RAID است. خواندن و نوشتن داده ها به طور همزمان در دو دیسک انجام می شود که باعث افزایش چشمگیر سرعت می شود.
• redundancy  بالا مشابه RAID 1 را ارائه می دهد. در صورت خرابی یک دیسک، داده ها در دیسک دیگر دقیقا همان طور که هستند قابل دسترسی هستند.
• عملکرد قابل قبول: RAID 10 عملکرد خوبی در مقایسه با سایر سطوح RAID دارد.

معایب RAID 10

• هزینه بیشتر: RAID 10 به دیسک های بیشتری نسبت به سایر سطوح RAID مانند RAID 5 نیاز دارد و به تبع آن هزینه خرید و نگهداری آن بیشتر است.
• فضای ذخیره سازی کمتر: نیمی از ظرفیت ذخیره سازی دیسک ها برای redundancy استفاده می شود و فضای ذخیره سازی کمتری نسبت به RAID 5 ارائه می دهد.

موارد استفاده مناسب RAID 10

• ذخیره سازی داده های حساس و مهم: RAID 10 برای ذخیره سازی داده های حساس و مهم مانند اطلاعات مالی، پزشکی و دولتی بسیار مناسب است.
• محیط های با ترافیک بالا: RAID 10 برای استفاده در محیط های با ترافیک بالا مانند وب سرورها و پایگاه های داده مناسب است.
• کاربردهایی که به سرعت بالا نیاز دارند:برای کاربردهایی که به سرعت بالا در خواندن و نوشتن داده ها نیاز دارند مانند ویرایش ویدیو و انیمیشن مناسب است.

RAID 2

تمام مقالاتی که می خوانید همین تعداد رید را به شما معرفی می کنند اما تکنولوژی RAID به همین جا ختم نمی شود.

 در دنیای رید RAID 2 را هم داریم؛ در این رید شما به حداقل 6 هارد نیاز دارید که بر روی چهار هارد اطلاعات توزیع و نوشته می شود و بر روی بقیه عمل پریتی انجام می شود ، استفاده از این رید بسیار خاص و محدود و گران است و به جز امنیتی که برای اطلاعات بوجود می آید تا خطاها تصحیح شوند مزیت دیگری ندارد.

RAID 3

رید 3 همان رید 5 است که پریتی ها در آن چرخشی نیستند و یک هارد شامل Parity  ها خواهد بود. این رید استفاده بسیار محدودی دارد و هیچ مزیتی نسبت به RAID 5 ندارد.

رید 3 معمولا کم مصرف ترین و ناکارآمدترین رید است!

سطح RAID	مزایا	معایب	کاربرد ایده‌آل
RAID 0	سرعت خواندن و نوشتن بسیار بالا	عدم redundancy	ویرایش ویدیو، ذخیره‌سازی موقت
RAID 1	redundancy بالا	سرعت خواندن و نوشتن متوسط	ذخیره‌سازی اطلاعات حساس، سیستم عامل
RAID 2	قابلیت تصحیح خطا	پیچیدگی و هزینه بالا	محیط‌های با خطای بالا، ذخیره‌سازی داده‌های حساس
RAID 3	سرعت خواندن بالا	سرعت نوشتن پایین	ذخیره‌سازی ویدیو، تصاویر
RAID 4	سرعت خواندن بالا	سرعت نوشتن پایین	ذخیره‌سازی ویدیو، تصاویر
RAID 5	تعادل مناسب بین سرعت و redundancy	فضای ذخیره‌سازی کارآمد	ذخیره‌سازی عمومی، پایگاه‌های داده
RAID 6	redundancy بسیار بالا	پیچیدگی و هزینه بیشتر	ذخیره‌سازی داده‌های حیاتی، مراکز داده
RAID 10	ترکیب ایده‌آل سرعت و redundancy	هزینه و فضای ذخیره‌سازی بیشتر	ذخیره‌سازی با ترافیک بالا، برنامه‌های حساس

انتخاب سطح RAID مناسب

انتخاب سطح RAID مناسب به نیازهای شما بستگی دارد. اگر به دنبال افزایش کارایی هستید، RAID 0 یا RAID 10 انتخاب مناسبی است. اگر به دنبال افزونگی هستید، RAID 1 یا RAID 6 انتخاب مناسبی است. اگر به دنبال تعادل بین کارایی و افزونگی هستید، RAID 5 انتخاب مناسبی است.

در این زمینه با حرفه ای ها مشورت کنید و قبل از هر اقدامی مطمئن شوید که کار تخصصی و صحیح را پیش می برید و البته همیشه قبل از انجام هر کاری بر روی سرور از داشتن بک اپ مطمئن شوید و سپس به اقدامات عملی دست بزنید.

ما نیز در VIP Host در کنار شما هستیم تا با ارائه خدمات حرفه ای و تخصصی شما را راهنمایی کنیم. با ما در تماس باشید.