رید چیست؟ معرفی انواع سطوح RAID

روش های ذخیره سازی دیتا روی حافظه ها بسیار متنوع است اما یکی از محبوب ترین ها، تکنیک رید است. تکنولوژی رید (Raid) به منظور افزایش سرعت و امنیت در ذخیره سازی داده ها روی هارد دیسک به کار می رود. به همین دلیل شناسایی بهترین نوع raid و استفاده صحیح از آن می تواند تاثیر زیادی روی عملکرد شما داشته باشد. تا انتهای این مقاله از میزبان فا نکست با ما همراه باشید تا بتوانید به شناخت خوبی درباره این تکنولوژی بااهمیت دست پیدا کنید.

رید چیست؟

رید مخفف عبارت Redundant Array Of Inexpensive Disks است که گاها با نام Redundant Array Of Independent Disk نیز شناخته می شود. معنای لغوی رید (Raid) آرایه افزونه دیسک های مستقل است. اما اگر بخواهیم آن را به شکلی جامع تر توضیح دهیم، باید آن را تکونولوژی ترکیب چند هارد دیسک به یکدیگر دانست.

با رید بندی هارد، داده هایی که قرار است در یک هارد دیسک ذخیره شوند، به صورت یکسان در دیسک های متصل شده به هم در یک رید ذخیره می شوند.

این کار باعث بالا رفتن سرعت، ظرفیت، بهبود عملکرد و حفظ داده ها در هنگام وقوع آسیب در دیسک ها می شود.

البته دقت داشته باشید تکنولوژی های دیگری نیز برای حفظ اطلاعات وجود دارد همچون بکاپ گیری های منظم در سرورهای مجزا که در صورت خرابی هارد دیسک اصلی، اطلاعات به هیچ وجه از دست نخواهد رفت اما در هر صورت توصیه ما این است که در کنار استفاده از فناوری رید (Raid) حتما از دیتاهای خود بکاپ نیز تهیه کنید. مجموعه میزبان فا از این تکنیک برای نگهداری اطلاعات کاربران خود بهره می گیرد. اگر از سرویس های میزبان فا استفاده می کنید باید بدانید که اطلاعات وبسایت شما در سرورهای مجزایی داخل ایران بکاپ گیری و نگهداری می شود.

تاریخچه رید بندی هارد

اصطلاح رید برای اولین بار در سال 1987 توسط دیوید پترسون، رندی کتز و گارث گیبسون به جهانیان معرفی شد. آنها بر این باور بودند که استفاده از چند بخش مستقل و در دسترس در کنار هم می تواند عملکرد هارد دیسک اصلی را بهبود ببخشد. علاوه بر این نگهداری اطلاعات در چندین هارد می تواند خیال افراد را بابت حفظ اطلاعات روی هارد دیسک ها در هنگام مواجه با مشکلات سیستمی راحت کند. این نظریه مورد بررسی و بحث قرار گرفت و با گذشت زمان تکامل پیدا یافت. در حال حاضر رید بندی هارد یکی از تکنولوژی های پرکاربرد در جهان است.

البته درست است که اصطلاح رید برای اولین بار توسط این گروه 3 نفره معرفی شد، اما قبل از آن افرادی مثل پتنتی یا شرکت Digital Equipment نیز روی این نظریه کار کرده بودند. اما با گزارش این گروه 3 نفره بود که یک تعریف کامل و یکپارچه درباره رید (Raid) ارائه شد.

کاربرد رید بندی هارد چیست؟

تا اینجا سعی شده تا به خوبی به سوال رید چیست، پاسخ داده شود. اکنون قصد داریم شما را با نحوه کار با آن آشنا کنیم. در یک Raid وابسته به نوع آن از هارد دیسک های مشخصی استفاده می شود و همین امر سبب تفاوت میان ریدهای مختلف موجود در بازار می شود. هر یک از این ریدها با نام و سطوح مختلف Raid شناخته می شوند. تفاوت سطوح مختلف رید به ویژگی های ایجاد شده توسط ترکیب هارد دیسک ها بستگی دارد.

1- تحمل خطا Fault Tolerance رید

یکی از اصلی ترین هدف های رید ایجاد امکانی برای حفظ اطلاعات در برابر بروز هرگونه مشکل در هارد دیسک بوده است. شکل های مختلف رید در بحث مقاومت در برابر ایجاد مشکل در هارد دیسک با یکدیگر تفاوت دارند.

2- عملکرد Performance رید

از آنجایی که از چند هارد دیسک در یک رید استفاده می شود، سرعت پردازش داده ها به شکل موثری افزایش پیدا می کند و شاهد عملکرد خوبی خواهیم بود. حال با توجه به نوع رید (Raid) نوع عملکرد نیز متفاوت خواهد بود.

3- ظرفیت capacity رید

ظرفیت مورد دیگری است که با توجه به نوع رید تغییر خواهد کرد. تعداد هارد دیسک های ترکیب شده در یک رید و همچنین نوع اتصال میان آنها می تواند ظرفیت های مختلفی را ایجاد نماید.

سطوح مختلف رید چیست؟

سطوح مختلف رید بر اساس تکنیک مورد استفاده پایه گذاری می شود بر همین اساس انواع مختلف Raid با ویژگی های متفاوتی نیز ایجاد می گردد که هر کدام از سطوح رید برای موقعیت خاصی طراحی شده اند. در ادامه مطلب با تعریف انواع سطوح رید از raid 0 تا raid 6+0 آشنا خواهیم شد.

1- مدل Raid 0 چیست؟

این رید بر پایه تکنیک striping پایه گذاری شده است. برای همین به نام striping نیز شناخته می شود. در این سطح به حداقل دو هارد نیاز است. در این مدل عملکرد سیستم به شکل مناسبی افزایش پیدا می کند. اما تحمل خطا تغییری نمی کند. این سطح رید برای زمانی مناسب است که به طور مکرر بکاپ تهیه کنید چرا که در صورت خرابی یک درایو تمام داده ها از بین می روند و این ایرادی بزرگ است. اما از طرف دیگر Raid0 در عملیات Read&Write عملکرد عالی دارد و پیاده سازی آن آسان است.

2- مدل Raid 1 چیست؟

برای ایجاد 1 Raid نیز به حداقل دو هارد نیاز دارد. در این مدل از تکنیک mirroring استفاده می شود. استفاده از این رید سرعت را افزایش می دهد. در کنار آن تحمل خطا نیز افزایش پیدا می کند و در صورت بروز هر گونه مشکلی، اطلاعات در بخش های دیگر ذخیره شده است. در 1 Raid در صورت خرابی هارد و از کار افتادن آن کنترلر از هارد mirror شده برای بازیابی داده ها استفاده می کند. این سطح رید برای سیستم های حسابداری و سرورهای کوچک که در آنها فقط از دو درایو استفاده می شود مناسب است.

3- مدل Raid 5 چیست؟

زمانی که تکنیک striping و parity را در کنار هم به کار ببریم، Raid 5 ایجاد می شود. برای ایجاد آن به حداقل 3 هارد دیسک نیاز است. در نتیجه استفاده از Raid 5 سرعت به طرز قابل توجهی افزایش پیدا می کند و حتی در صورت از بین رفتن یکی از هارد دیسک های موجود، محتوا باقی می ماند. این سطح رید امکان بازیابی حداکثر یک خرابی هارد دیسک را فراهم می کند آن هم به دلیل نحوه عملکرد Prity است. اگر بیش از یک هارد خراب شوند هیچ راهی برای بازیابی اطلاعات وجود ندارد.

4- مدل Raid 6 چیست؟

این رید از نظر عملکرد و معماری، مثل Raid 5 است. یعنی تکنیک striping و parity را در کنار هم به کار برده می شود. اما از دو parity به طور همزمان استفاده می شود. به همین دلیل تحمل خطا بالاتری در مقایسه با رید 5 دارد. سرعت در Raid 6 همانند Raid 5 می باشد.

5- مدل Raid 1+0 چیست؟

زمانی که تکنیک های striping و mirroring را با یکدیگر ترکیب کنیم، Raid 1+2 ایجاد می شود. این Raid در واقع بهبود عملکرد Raid 0 و تحمل خطا Raid 1 را در کنار هم ارائه می دهد.

6- مدل Raid 5+0 چیست؟

از ترکیب Raid 0 و Raid 5 به وجود می آید. نام دیگر آن Raid 50 است. برای داشتن یک Raid 5+0 به حداقل 6 هارد نیاز است. تحمل خطا رید 50 در مقایسه با Raid 5 بیشتر است. چرا که در صورت بروز هرگونه مشکلی تنها، یکی از آرایه های اطلاعات تحت تاثیر قرار می گیرد.

7- مدل Raid 6+0 چیست؟

با ترکیب Raid 0 و Raid 6 نیز می توان رید جدیدی به نام Raid 60 را داشت. این رید را با نام Raid 60 نیز می شناسند. برای ایجاد این رید حداقل به 8 هارد نیاز است. نحوه ذخیره سازی اطلاعات در رید 60 همانند Raid 50 می باشد. اما تفاوتی که سبب تمایز آن شده این است که parity در آن دوبار تعریف شده است. بدین ترتیب حتی اگر سیستم نیز دچار مشکلی شود باز می تواند بدون وقفه به کار خود ادامه دهد.

اکنون که می دانید رید چیست و با انواع رید آشنایی پیدا کردید باید بدانید که انتخاب یک رید مناسب برای ذخیره داده ها و بررسی قابلیت raid در ssd موضوع بسیار مهمی است. اهمیت آن زمانی خود را نشان می دهد که شما برای ذخیره اطلاعات خود به فضای کافی و سرعت و کارایی بالا نیاز داشته باشید. فضایی که بتوانید تمامی اطلاعات مهم خود را بدون داشتن نگرانی در خصوص از بین رفتن آنها حفظ کنید.

البته نکته مهمی که باید به آن اشاره داشت این است که می توان به جای استفاده از Raid از تکنیک بکاپ گیری روزانه یا هفتگی استفاده کرد. چرا که با رید کردن سرور بخش زیادی از فضای سرور گرفته می شود که چندان گزینه مناسبی به نظر نمی رسد. اما با جایگزین کردن روش بکاپ گیری می توان از پر شدن بیهوده فضای هاردها جلوگیری کرد.

در جدول زیر مقایسه کلی انواع رید را برای شما آماده کرده ایم.

سطح رید	توضیحات	تعداد درایوهای پشتیبانی شده	ظرفیت	افزونگی(Reundancy)
Raid 0	تقسیم داده ها بصورت موازی بین دیسک ها، کارایی و سرعت بالایی دارد ولی افزونگی ندارد.	حداقل 2	مجموع ظرفیت هاردها	0
Raid 1	کپی داده ها بصورت کامل بین دو دیسک، دارای افزونگی بالا اما ظرفیت پایین	2	نصف ظرفیت هاردها	1
Raid 5	تقسیم داده ها بصورت گروه هایی در تمام درایوها، استفاده یک بیت افزونگی برای بازسازی، توازن خوب بین کارایی، دارای ظرفیت و افزونگی، ترکیبی از سرعت و حفاظت	حداقل 3	* ظرفیت هارد(n-1)	1
Raid 6	مانند رید 5 اما با دو بیت افزونگی، افزونگی بیشتری نسبت به Raid5 دارد اما کارایی کمتر، حفاظت بیشتر	حداقل 4	(n-2)* ظرفیت هارد دیسک ها	2
Raid 10	ترکیبی از RAID1 و RAID0، کارایی و افزونگی بالا اما ظرفیت کم	زوج و حداقل 4	نصف ظرفیت هارده	1

RAID چگونه مدیریت می شود؟

پس از بررسی رید چیست و نوع عملکرد آن، زمان آن رسیده که جزئیات بیشتری را درباره Raid به شما ارائه دهیم. در بحث پیاده سازی و سازماندهی یک رید به طور کلی باید دو جنبه مختلف را در نظر گرفت:

1. تکنیک ذخیره سازی (سازماندهی داده ها در یک آرایه)
2. اجرای رید

1- تکنیک ذخیره سازی در رید

به طور کلی برای ذخیره سازی داده های روی یک رید از 4 روش اصلی یا اصطلاحا فناوری استفاده می شود. این روش ها عبارتند از:

1. تکنیک striping رید
2. تکنیک mirroring رید
3. تکنیک parity رید
4. تکنیک duplexing رید

تکنیک striping رید چیست؟

در این روش داده ها به اندازه های مشخص و یکسانی تقسیم می شوند. به اندازه تعیین شده اصطلاحا اندازه بلوک گفته می شود. بعد از تقسیم داده در اندازه بلوک یکسان، زمان قرار دادن این بلوک ها روی رید به صورت یک به یک فرا می رسد. ذخیره سازی اطلاعات به این روش می تواند عملکرد را بهبود بخشد. این تکنیک به عنوان یک پارتیشن منفرد سرعت را بالا می برد زیرا درایوهای متعدد عملیات read/write را بطور همزمان انجام می دهند.

تکنیک mirroring رید چیست؟

یکی دیگر از روش های ذخیره سازی اطلاعات، mirroring است. در این روش نسخه های یکسان داده به صورت همزمان روی همه هاردهای یک رید ذخیره می شوند. بدین ترتیب علاوه بر بهبود عملکرد، تحمل خطا (Fault Tolerance) نیز به شکل مناسبی افزایش پیدا می کند.

تکنیک parity رید چیست؟

هنگام استفاده از تکنیک parity، داده ها همانند striping به بلوک های یکسان تقسیم می شوند. اما به طور همزمان از روش چکسام (checksum) نیز در آن استفاده می شود. در این روش یک تابع برابری مشخص برای بلوک های داده تعریف می شود. به همین دلیل زمانی که هاردی دچار مشکل می شود، بلوک از بین رفته به کمک چکسام دوباره محاسبه می گردد. این امر سبب بالا رفتن تحمل خطا در یک رید خواهد شد.

چک سام (Checksum) در واقع قسمتی از یک فایل داده است که از فایل در برابر تغییراتی که ایجاد می شود، محافظت می کند. چک سام در ابتدا بر اساس یک الگوریتم مشخص تعداد بایت یا بیت های یک فایل را محاسبه می کند. سپس در صورت بروز هر گونه تغییری در محتوای فایل، این تغییر را به شما گزارش می دهد.

تکنیک duplexing

این تکنیک ترکیبی از سه تکنیک بالا است، گاهی می توان از 3 روش بیان شده در کنار هم استفاده کرد و از آن به عنوان یک تکنیک ذخیره سازی دیگر یاد کرد.

2- اجرای رید (RAID) چگونه است؟

به دو روش نرم افزاری و سخت افزاری می توان ریدبندی هارد را انجام داد یعنی هاردها را ترکیب و سپس رید را اجرا کرد.

1. رید نرم افزاری: در این روش از سیستم عامل برای اجرای یک رید استفاده می شود. به همین دلیل این روش اجرایی را نرم افزاری می دانیم.
2. رید سخت افزاری: منظور این است که برای اجرای Raid از یک سخت افزار مشخص استفاده شود.

مزایای رید نرم افزاری

• از نظر قیمت بسیار به صرفه تر از روش دیگر است. چرا که نیازی به خرید یک سخت افزار مجزا نیست.

معایب رید نرم افزاری

• به دلیل استفاده از منابع سیستم در حالت نرم افزاری، کارایی و سرعت کاهش پیدا می کند.
• تقریبا همه سیستم عامل ها قابلیت ایجاد یک رید را دارند. اما از همه سطوح رید پشتیبانی نمی کنند.
• به دلیل قرار گرفتن روی سیستم عامل برای اجرا از CPU سیستم میزبان استفاده می کند.
• به دلیل استفاده از سیستم عامل امکان بوت کردن سیستم برای برخی از سطوح رید وجود ندارد.
• امکان تعویض هارد بدون نیاز به خاموش کردن دستگاه وجود ندارد. به همین دلیل در جاهایی که نیاز است سیستم به صورت مداوم در دسترس باشد، نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد.

مزایای رید بندی سخت افزاری

• از CPU کامپیوتر میزبان استفاده نمی کند.
• به کاربر امکان بوت کردن را می دهد.
• به دلیل داشتن ارتباط مستقیم با تجهیزات، امکان رفع خطاها به شکل راحت تری فراهم می باشد.
• از قابلیت Hot-Swapping پشتیبانی می کند. در نتیجه شما هر زمان که بخواهید می توانید بدون ایجاد اختلال در روند کار سیستم، هارد دیسک رید خود را تعویض نمایید.

معایب رید سخت افزاری

• به دلیل نیاز به خرید یک سخت افزار مجزا، هزینه آن در مقایسه با رید نرم افزاری بیشتر است.

در هاست های ارائه شده توسط شرکت میزبان فا نیز به جای استفاده از رید، از روش بکاپ گیری منظم استفاده می شود. به این شکل که از آخرین داده های سایت به صورت روزانه، ماهانه و هفتگی در سه لایه (خارج از فضای سرور اصلی) به صورت خودکار بکاپ گیری می شود. مزیت بکاپ گیری به رید کردن این است که از فضا به شکل بهینه تری استفاد می شود و از هدر دادن سخت افزار جلوگیری خواهد شد.

رید بندی هارد یک تکنیک برای ذخیره سازی داده ها است به طوریکه تلاش شود در صورت بروز خرابی خطر از دست رفتن دیتا، به حداقل ترین حالت ممکن برسد و شاید بتوان از چنین خطری پیشگیری هم کرد که این مساله به نوع رید بستگی دارد چرا که هر کدام از سطوح رید ویژگی های خاص خود را دارد بنابراین اصلی ترین هدف رید بندی هارد افزایش قابلیت اطمینان در نگهداری داده است.

سوالات پرتکرار درباره رید چیست و انواع آن