برای سازمان‌های بزرگ، آسیب به اطلاعات از جمله مشکلاتی است که ممکن است ضررهای بسیاری را به دنبال آورد. داده و اطلاعات در شرکت‌ها که روی هارد دیسک‌های مجزا ذخیره می‌شوند، حاصل ساعت‌ها کار افراد داخل شرکت هستند که در صورت آسیب و هر گونه تخریب آن، عملکرد کل سازمان و شرکت به خطر خواهد افتاد. تکنولوژی رِید (RAID) که از جمله تکنولوژی‌های مرتبط با ذخیره سازی داده است، به کمک ما خواهد آمد تا از این آسیب‌ها به داده جلوگیری کنیم.
تاریخچه و آینده تکنولوژی رِید (RAID)
فناوری رِید در سال ۱۹۸۷ توسط سه تن به نام دیوید پترسون، رندی کیتز و گارث گیبسون ابداع شد. در مقاله‌ای که این سه نفر در سال بعد به چاپ رساندند، به اهمیت و مزایای آرایه‌ای از هارد دیسک‌ها اشاره شده بود که می‌توانست جلوی از دست دادن داده را بگیرد و اتکای بیشتری داشته باشد.
به دلیل این که این فناوری و گزارش آن برای اولین بار مورد بحث قرار می‌گرفت، افراد همچنان به تحقیق در مورد کارایی آن ادامه دادند. نورمن اوچی از شرکت IBM نیز فردی بود که حق امتیازی را در مورد این تکنولوژی در سال ۱۹۷۷ به ثبت رسانده بود و طی سال‌های بعد استانداردهای آن توسعه داده شدند.
با این که فناوری رِید به طور کامل کنار گذاشته نشده است، اما بسیاری از کارشناسان معتقدند این قابلیت منسوخ شده است. در واقع، قابلیت‌های جدیدتری مانند Erasure Coding و SSD منجر شده است تا حفاظت داده بهتری داشته باشیم اما در کنار این، قیمت فناوری نیز نسبت به قبل افزایش پیدا کرده است. البته، هنوز هم تکنولوژی RAID در بسیاری از بخش‌ها برای اتکای بیشتر داده مورد استفاده است و شرکت‌های بزرگی مانند IBM از آن استفاده می‌کنند.
رِید (RAID) چگونه کار می‌کند؟
رِید که مخفف Redundancy Array of Independent Disks است، با استفاده از قرار دادن داده در دیسک‌های چند گانه کار می‌کند. با این کار، عملیات خروجی و ورودی داده به صورت متعادل در آمده و عملکرد ذخیره و فراخوانی داده نیز بهبود خواهد یافت. در واقع، شما به جای این که اطلاعات را روی یک دیسک ذخیره کنید، از چند دیسک استفاده خواهید کرد که در نهایت قابلیت تحمل خطا افزایش یافته و ذخیره داده مطمئن‌تری خواهید داشت.
جالب است تا بدانید آرایه رِید برای سیستم عامل به عنوان یک واحد منطقی تلقی خواهد شد و در آن از تکنیک‌های Mirroring و Striping برای افزایش قابلیت اتکای ذخیره سازی استفاده می‌شود.
- در روش Striping، داده به بلوک‌هایی تقسیم شده و روی درایوهای آرایه ذخیره می‌شود.
- در روش Mirroring، داده به صورت یکجا و Duplicate شده روی درایوهای چند گانه ذخیره می‌شود.
کاربرد تکنولوژی رِید چیست؟
تکنولوژی RAID برای سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ مزایای بسیاری را به دنبال دارد. زمانی که داده دچار مشکل شود، برگرداندن از روی بکاپ‌ها می‌تواند زمان زیادی را تلف کند؛ مخصوصا زمانی که داده بکاپ شما حجم زیادی داشته باشد که در این صورت ساعت‌ها زمان نیاز است تا شرایط را به حالت اولیه بازگردانید. البته، باید در نظر داشته باشید که در این زمان Recovery، هزینه و زیان زیادی نیز متوجه شرکت خواهد شد.
رید این امکان را به شما خواهد داد تا در صورت بروز مشکلات برای دیسک درایو و ذخیره و بازخوانی داده از آن، بازخوانی را از مسیر دیگری دنبال کنید و این مورد مخصوصا زمانی که دیسک دچار مشکلات ورودی و خروجی Disk IO Issue است، مفید خواهد بود. استفاده از این فناوری منجر خواهد شد تا توان عملیاتی افزایش پیدا کند و به جای تمرکز داده روی یک دیسک مشخص، شما از چند گزینه استفاده کنید.
شما در شرایط زیر می‌توانید از تکنولوژی رید استفاده کنید که در کنار اتکای بیشتر در مورد ذخیره سازی داده، عملکرد و سرعت را نیز افزایش خواهد داد:
- زمانی که با ذخیره و فراخوانی حجم بالای داده سر و کار داریم
- زمانی که مدت آماده به کار و دسترسی اهمیت دارد
- زمانی که پیش بینی می‌شود مشکلات ورودی خروجی IO Issues وجود داشته باشند
- زمانی که هزینه‌ها و صرفه جویی در آن در شرکت اهمیت بالایی دارند
مزایای استفاده از فناوری رِید (RAID) چیست؟
زمانی که تکنولوژی رِید (RAID) ابداع شد، شرکت‌ها به یک قابلیت ویژه دست پیدا کردند که می‌توانست از داده و اطلاعات حیاتی آن‌ها حفاظت کند. گر چه نمی‌توان تمامی مزایای فناوری رید را فهرست کرد، اما در ادامه به چند مورد از آن‌ها اشاره می‌کنیم:
- صرفه جویی در هزینه‌های ناشی از تخریب اطلاعات
- افزایش عملکرد کلی به دلیل استفاده از دیسک‌های چند گانه
- بهبود قابلیت دسترسی به داده
- امنیت بالای اطلاعات
- افزایش تحمل خطا Fault Tolerance در سیستم ذخیره سازی
رِید کنترلر یا کنترل کننده RAID چیست؟
مطمئنا به این نکته توجه کرده‌اید که در آرایه ایجاد شده از دیسک‌های چند گانه، نیاز به یک کنترل کننده است که وظیفه مدیریت دیسک درایوها را بر عهده بگیرد. این کار توسط رید کنترلر انجام خواهد شد که در عمل، وظیفه هماهنگ سازی بین سیستم عامل و دیسک سخت افزاری را خواهد داشت.
استفاده از این بخش در آرایه‌ای از دیسک‌ها منجر می‌شود تا بتوان عملکرد کلی را بهبود بخشید که در صورت کرش Data، از آن‌ها محافظت می‌کند؛ این بخش می‌تواند به صورت سخت افزاری یا نرم افزاری باشد.
رِید کنترلر سخت افزاری به صورت یک قطعه فیزیکی است که در کنار آرایه دیسک‌ها نصب خواهد شد و به صورتی ساخته شده است تا بتواند بخش‌ها را مدیریت کند. این قطعه معمولا داخل مادربرد سرور نیز استفاده می‌شود.
رِید کنترلر نرم افزاری از منابع و قطعات یک سیستم مانند پردازنده و حافظه استفاده می‌کند و کارکرد آن نیز مانند RAID Controller سخت افزاری است. با این حال، در حالت نرم افزاری شاید سیستم کلی دچار افت عملکرد و سرعت شود چرا که استفاده از آن روی کارکرد سایر نرم افزارها و اپلیکیشن‌ها در سرور تاثیر خواهد داشت.
رید کنترلر نرم افزاری معمولا به صورت پیش فرض روی سرورها ارائه می‌شود و شما برای آن هزینه اضافی نیز پرداخت نخواهید کرد. اما نکته مهمی که وجود دارد، رید نرم افزاری بخشی از سیستم سخت افزاری مانند پردازنده را مصرف می‌کند که در صورت نیاز به عملکرد بسیار عالی، بهتر است در کنار هاردهای HDD از نوع سخت افزاری و کارت RAID استفاده شود.
سطوح مختلف تکنولوژی RAID چیست؟
دوایس‌های رید از ویرایش‌های مختلفی استفاده می‌کنند که با نام سطح Level نیز شناخته می‌شود. با مراجعه به منبع اصلی که تکنولوژی RAID را معرفی کرد، معمول‌ترین سطوح استاندارد به صورت RAID 0 تا RAID 5 دسته بندی شده است. در واقع، این سطوح شش گانه نوع پیکربندی و تنظیمات آرایه و سیستم ذخیره سازی دیسک‌ها را نمایش می‌دهد که برای تشخیص بهتر برای متخصصان فناوری اطلاعات به صورت عدد بیان شده است.
باید اشاره کرد که این سطوح به سه بخش کلی نیز تقسیم بندی شده است که استاندارد، Nested و غیر استاندارد نام دارند.
RAID 0
این نوع رِید سریع‌ترین نوع و دارای Striping است و برای زمانی که در اطلاعات غیر حساس نیاز به سرعت بالای فراخوانی دارید، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
RAID 1
این نوع که به صورت معمول با نام Mirroring نیز شناخته می‌شود، نیاز به حداقل دو دیسک درایو دارد و داده به صورت کپی شده در آن‌ها ذخیره می‌شود. حالت Striping در این نوع سطح رید وجود ندارد.
RAID 2
این حالت بر مبنی حالت Striping است؛ در حالی که بعضی از دیسک‌ها از قابلیت ECC یا Error Correction Codes بهره می‌برند. این نوع رید در مقایسه با نوع ۳ مزیتی ندارد.
RAID 3
سطح سوم به صورتی است که در آن از ECC داخلی برای یافتن خطا استفاده می‌شود و از تکنیک Striping و دیسک اختصاصی برای ذخیره کردن پریتی استفاده شده است. داده در این حالت به صورت بیت یا بایت تقسیم بندی شده و در دیسک درایوهای چند گانه ذخیره می‌شود.
RAID 4
این سطح نیز مانند سطح سوم به حداقل سه دیسک نیاز دارد و نوعی از استرایپینگ است. در سطح چهارم داده روی دیسک‌ها ذخیره می‌شود و پریتی آن به ازای هر بلوک تولید شده و در یک درایو اختصاصی قرار داده می‌شود. این حالت درخواست ورودی و خروجی را ساده‌تر خواهد کرد و عملکرد کلی وابسته به درایو ذخیره سازی پریتی است.
RAID 5
سطح پنجم امروزه پر طرفدارترین نوع رِید است و در آن به حداقل سه دیسک نیاز خواهید داشت. این نوع در واقع بهترین ترکیب از سطح صفر و یک است و در آن پس از ذخیره داده در درایوهای مختلف، پریتی آن نیز بین درایوهای چند گانه قرار داده می‌شود. امنیت داده و سرعت خواندن در این حالت به صورت قابل توجهی بالا است.
در کنار این سطوح، معمول‌ترین سطح Nested نیز به صورت RAID 10 است که سطح صفر و یک را ترکیب می‌کند. در این حالت، عملکرد نسبت به سطح یک به صورت عالی افزایش پیدا می‌کند اما هزینه پیاده سازی نیز بیشتر خواهد بود. RAID 10 به صورتی است که مانند سطح یک، داده Mirror شده و هر پس از آن، درایوها به صورت سطح صفر Strip مرتبط می‌شود.
بهترین نوع RAID چیست؟
معمولا بر اساس نیاز و شرایط از چند مورد از انواع رید استفاده می‌شود، RAID 0 سرعت بسیار بالایی دارد اما احتمال از دست دادن داده در آن زیاد است.
در سطح RAID 1 سرعت نسبت به حالت قبلی کمتر است اما داده و ذخیره سازی آن دارای اتکای بسیار بیشتری است. شما می‌توانید در سطح پنج نیز از این فناوری استفاده کنید که در آن نسبت به سطح صفر سرعت کمتر است اما قابلیت اتکای ذخیره سازی آن افزایش خواهد یافت.
در صورتی که هزینه برای یک سازمان مهم نباشد، می‌توان از حالت ترکیبی RAID 10 بهره برد که هم سرعت آن عالی است و هم نسبت به حالت‌های مشابه دارای اتکای اطلاعات بالایی است.
تفاوت تکنولوژی RAID و SSD
رِیدها نسبت به SSDها هزینه احداث پایین‌تری دارند و در مقایسه رید سطح صفر با سایرین، سرعت قابل توجه است. با این حال، تکنولوژی RAID دارای محدودیت‌هایی است که در آن ممکن است قابلیت اتکا برای ذخیره سازی و خواندن داده پایین بیاید.
در صورتی که نیاز به عملکرد عالی داشته باشید و هزینه نیز برایتان اهمیت نداشته باشد، بهترین گزینه استفاده از آرایه RAID SSD خواهد بود چرا که همواره سرعت ذخیره سازی و خواندن بالایی را ارائه می‌دهد. همچنین، با استفاده از فناوری اس اس دی شما توان مصرفی پایین‌تری را نیز خواهید داشت و در کنار آن، نیازی به لوازم اضافی برای خنک سازی نیست.
در این مورد مزیت اساسی ریدها قیمت پایین آن‌ها است اما شما در SSDها می‌توانید روی کیفیت و دوام اطلاعات اطمینان بیشتری داشته باشید.
معایب تکنولوژی RAID چیست؟
تکنولوژی RAID نیز مانند سایر فناوری‌های روز دنیا دارای معایبی است که بسیاری از آن‌ها به دلیل سخت افزار و بعضی از آن‌ها نیز به دلیل نوع و سطح رِید خواهد بود. بعضی از سطوح مانند سطح یک و پنج تنها در صورت آسیب به یک درایو محافظت ایجاد می‌کنند و در بعضی از سطح‌ها نیز ممکن است هزینه احداث و راه اندازی افزایش پیدا کند.
در صورتی که یک دیسک دچار مشکل شود، امکان این که برای سایر دیسک‌ها نیز مشکل بدسکتور ایجاد شود وجود دارد. همچنین، تمامی سطوح و آرایه بندی‌ها کامل و جامع نیستند و در بعضی از آن‌ها سرعت پایین عملکرد وجود دارد.
تکنولوژی RAID قابلیتی است که مورد استفاده بسیاری از سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ است اما برای استفاده از آن، ابتدا باید هدف و نیاز تعیین شود. این فناوری سطوح مختلفی دارد و شما باید ابتدا سرعت، هزینه و حساس بودن شرایط را تعیین کنید. در بعضی از شرایط، شما می‌توانید از رِید سطح صفر استفاده کنید که دارای هزینه نصب پایین‌تری است. با این حال، در صورتی که نیاز به قابلیت اتکا و اطمینان داده بیشتری داشته باشید، بهتر است به آرایه‌های بهتری مانند RAID 10 بیاندیشید. اگر در مورد تکنولوژی RAID نظر یا سوالی دارید، آن را در ادامه این مقاله با ما در میان بگذارید.