مقدمه :
تکنولوژی Redundant Array of Independent Disks-RAID در چند سال گذشته برای نیازهای محافظتی از داده ها در سرورها رشد چشمگیری داشته است. اولین پیاده سازی تکنولوژی RAID به ۱۹۹۰ وقتی که بُردهای کنترلی بسیار گران قیمت با پردازشگرهای توانمند I/O به عنوان میزبان قدرتمند پردازنده مورد استفاده بودند بر می‌گردد. در آن زمان RAID سخت افزاری تنهاترین راه حل ارائه شده بود که باعث محدودیت استفاده از آن تنها در سرورهای گران قیمت می‌گردید. امروزه RAID در همه جا یافت میشود. از یک نرم افزار سیستم عامل تا کنترولر مستقل که داده ها را با قابلیت بالایی در شبکه ذخیره می‌کند. همچنین RAID را می‌توان در لپ تاپ‌ها، کامپیوترهای رومیزی و سرورها با هارد دیسک های متعدد مشاهده کرد.
این مقاله می‌کوشد راه حل هایی که برای RAID وجود دارد مرور کرده و بهترین آنها را برای انتخاب شما معرفی کند. ابتدا تعریفی از RAID نرم افزاری در مقابل RAID سخت افزاری ارائه شده و سپس تشریح پیاده سازی آنها و مزایای هر یک آورده خواهد شد.
RAID چیست؟
مخففی است از عبارت آرایه‌ی افزونه‌ای برای دیسک های مستقل که راهی است برای مجازی سازی متعدد هارد دیسک های مستقل به یک یا چند آرائه برای بهبود عملکرد، ظرفیت و دسترسی. ظرفیت کل آرائه به نوع RAIDی که ساخته شده و همچنین تعداد و ظرفیت دیسک‌ها بستگی دارد. این ظرفیت کلی آرائه مستقل از نوع RAID سخت افزاری یا نرم افزاری است که ممکن است استفاده کرده باشید. جدول زیر را دنبال کنید تا پیاده سازیهای مختلف، نقاط قوت و ضعف، تاثیر روی عملکرد سیستمها و اثربخشی در بالا بردن دسترسی به داده ها، در انواع RAID ها را مشاهده نمایید.
RAID نرم افزاری:
راه ساده برای تشریح RAID نرم افزاری این است که بدانیم برای انجام وظیفه خود از پردازشگر سیستم شما بهره میگیرد. به این معنی که نیاز پردازشی و قدرتی که RAID قرار است از آن برای فعالیت خود استفاده کند علاوه بر پردازش های معمول مورد نیاز سیستم عامل و نرم افزارهای اجرا شده روی آن، بر پردازشگر سیستم تحمیل میشود.
پیاده سازی RAID همچون بسیاری دیگر از تکنولوژی ها هم بصورت سخت افزاری و هم نرم افزاری امکان پذیر است که مسلماً مدل سخت افزاری دارای سرعت و پایداری بیشتری است و مدل نرم افزاری فقط در شرایطی پیشنهاد میشود که با کمبود امکانات و بودجه مواجه هستیم و یا اینکه قرار است بر روی یک سیستم پشتیبان و نه مادر پیاده سازی شود. همیشه با این مساله مخالف بوده ام که سیستمی را که در آن از تکنولوژی RAID استفاده نشده است را یک سرویس دهنده بنامم و به همین دلیل همیشه سعی کردم مشتری را به پیاده سازی حداقل، که همانا پیاده سازی RAID به روش نرم افزاری است قانع کنم. خوشبختانه همزمان با گسترش فرهنگ استفاده از سیستمها در بین مدیران و صاحبان مشاغل و اهمیت اطلاعات و حفظ آن برای این گروه، هزینه پیاده سازی RAID به کمک پیشرفت تکنولوژی روز به روز ارزانتر میشود و هم اکنون با توسعه بیش از پیش این تکنولوژی و کشیده شدن آن به دایره دیسکهای با تکنولوژی ATA حتی شاهد درخواست پیاده سازی این تکنولوژی بر روی سیستمهای رومیزی هستیم! اما فارغ از اینکه RAID بصورت نرم افزاری و یا سخت افزاری پیاده سازی میشود و یا نیاز ما استفاده از هارد دیسکهای SCSI و یا ATA است، تکنولوژی RAID دارای سطوح گوناگون است که در ادامه به ذکر عمده ترین آنها میپردازم:
RAID 0
RAID 0 تحت نام Data Striping نيز مشهور است و موجب افزايش كارايي سخت‌ديسك‌ها مي‌شود. اين نسخه از RAID به حداقل دو سخت‌ديسك نياز دارد و توسط نوشتن فايل‌ها درون چندين «قطعه» (Stripe) و ذخيره كردن هر يك از قطعه‌ها در سخت‌ديسكي متفاوت، عمل مي‌كند. براي مثال، اگر فايلي 200 كيلوبايتي و دو سخت‌ديسك داشته باشيد، اين پيكربندي فايل‌ها را به دو قطعه‌ي مساويِ 100 كيلوبايتي تقسيم كرده و هر قطعه را درون يكي از سخت‌ديسك‌ها ذخيره مي‌كند. به عبارتي، نيمي از فايل شما در سخت‌ديسكِ 1 و نيمي ديگر در سخت‌ديسكِ 2 ذخيره مي‌شود.
توضيح بالا خيلي مختصر است. در حقيقت مقدار «قطعه» بايد در زمان پيكربندي سيستم RAID مشخص شود. به عنوان مثال، اگر در تنظيمات RAID، مقدار قطعه را 128 كيلوبايت درنظر گرفته باشيد، فايلِ 200 كيلوبايتي بالا به دو قطعه‌ي مساوي 128 كيلوبايتي تقسيم مي‌شود (هر قطعه روي يكي از سخت‌ديسك‌ها قرار دارد) و چون حجم فايل از مجموع حجم دو قطعه كم‌تر است، 28 كيلوبايت در انتهاي هر يك از دو قطعه خالي خواهد ماند (به مجموع هر دو قطعه‌اي كه بخشي از داده را روي خود ذخيره مي‌كنند، يك بلوك مي‌گويند). اما اگر به جاي فايلي 200 كيلوبايتي، فايلي 64 كيلوبايتي داشتيد، آن‌گاه 96 كيلوبايت در انتهاي هر قطعه خالي مي‌ماند (يعني 32 كيلوبايت روي هر ديسك ذخيره مي‌شد). اما اگر در تنظيمات RAID، مقدار قطعه 32 كيلوبايت تنظيم شود، فايل 200 كيلوبايتي به 8 قطعه‌ي 32 كيلوبايتي تقسيم مي‌شود و روي هر سخت‌ديسك، 4 قطعه ذخيره خواهند شد و روي هر قطعه، 7 كيلو بايت فضاي خالي موجود خواهد بود (جدول شماره‌ي «1»). در وضعيتي مشابه، فايل 64 كيلوبايتي به 2 قطعه‌ي 32 كيلوبايتي تقسيم مي‌شود و هيچ فضايي از سخت‌ديسك بيهوده تلف نخواهد شد.
با توجه به اين دو مثال، به سادگي متوجه مي‌شويد كه وقتي با فايل‌هاي كم‌حجم سر و كار داريد، اگر مقدار قطعه را در تنظيمات RAID بالا در نظر بگيريد، مقداري از فضاي ذخيره‌سازي سخت‌ديسك‌هاي شما بيهوده تلف خواهد شد. بنابراين اگر فايل‌هاي شما حجم كمي دارند، بهتر است هنگام پيكربندي RAID 0، گزينه‌ي Stripe (همان مقدار قطعه) را روي كم‌ترين ميزان، و هنگامي كه با فايل‌هاي حجيم سر و كار داريد، اين گزينه را روي مقادير زيادتر تنظيم كنيد.
اما RAID 0 چگونه سبب افزايش كارايي مي‌شود؟ در مثال بالا، همان‌طور كه مشاهده كرديد، به جاي ذخيره كردن يك فايل 200 كيلوبايتي در يك سخت‌ديسك، دو فايل 100 كيلوبايتي در دو سخت‌ديسك ذخيره شدند. زمان صرف شده براي ذخيره كردن يك فايل 100 كيلوبايتي، به‌طور تئوري نصف زمانِ صرف شده براي ذخيره‌سازي يك فايل 200 كيلوبايتي است. به‌طور كلي، RAID 0 با موازي كردن دو سخت‌ديسك، اجازه مي‌دهد سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات در سخت‌ديسك‌ها افزايش پيدا كند و اين موضوع نيز سبب افزايش كارايي آنها مي‌شود.
مجموع كل ظرفيت دو سخت‌ديسك، مقدار ظرفيت آرايه‌ي RAID 0 را تعيين مي‌كند. به عنوان مثال، اگر شما از دو سخت‌ديسك 80 گيگابايتي استفاده كنيد، ظرفيت ذخيره‌سازي سيستم 160 گيگابايت خواهد بود.
اگر قصد داريد سيستمي با كارايي بالا تهيه كنيد، بايد در عوضِ يك سخت‌ديسك ظرفيت بالا، دو سخت‌ديسك با ظرفيت پايين‌تر بخريد و آنها را به حالت RAID 0 پيكربندي كنيد. اين روش، علاوه بر اين‌كه سبب افزايش كارايي مي‌شود، هزينه‌ها را نيز كاهش مي‌دهد، زيرا امروزه قيمت دو سخت‌ديسك 250 گيگابايتي (براي مثال) ارزانتر از يك سخت‌ديسك 500 گيگابايتي است. البته بايد اين نكته را ياد‌آور شد كه RAID 0 معايبي نيز دارد كه مهم‌ترين آنها، امنيت پايين است. به عبارتي، اگر يكي از سخت‌ديسك‌ها صدمه ببيند، تمامي اطلاعات صدمه مي‌بيند و غيرقابل استفاده خواهد شد.
همان‌طور كه گفته شد، اگر يك فايلِ تصويري 200 كيلوبايتي توسط آرايه‌ي RAID 0 ذخيره شود، به دو بخش 100 كيلوبايتي تقسيم خواهد شد و در هر يك از ديسك‌ها، 100 كيلوبايت از اين تصوير ذخيره مي‌شود. بنابراين با صدمه ديدن يكي از سخت‌ديسك‌ها، اين تصوير غيرقابل مشاهده خواهد شد. تصوير شماره‌ي «1»، به‌طور خلاصه نحوه‌ي عملكرد RAID 0 را نمايش مي‌دهد.
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+0, RAID 0+1,RAID 1
RAID 1
اين نوع RAID، كارايي سيستم را افزايش نمي‌دهد و هدف آن، بهبود قابليت اطمينان داده‌هاي كامپيوتر است. توسط RAID 1، كاربر اطمينان دارد كه هيچ‌گاه اطلاعاتي را كه ذخيره كرده است، از دست نخواهد داد. اين نسخه ازRAID به حداقل دو سخت‌ديسكِ يكسان نياز دارد و تحت نام Mirroring شناخته مي‌شود. معادل فارسي لغت Mirror، كلمه‌ي آينه است. حتماً با اين تشبيه ساده، به نحوه‌ي عملكرد RAID 1 پي برده‌ايد. در آرايه‌ي RAID 1، هر تغييري كه در يكي از سخت‌ديسك‌ها اعمال شود، روي ديسك ديگر نيز ايجاد خواهد شد.
به عنوان مثال، اگر فايلي را روي سخت‌ديسك اول كپي كنيد، نسخه‌اي دقيقاً مشابه با اين فايل، به‌طور خودكار روي سخت‌ديسك دوم نيز كپي خواهد شد. در اين آرايه، اگر سخت‌ديسك اول صدمه ببيند، به آساني مي‌توان از سخت‌ديسك دوم استفاده كرد و بنابراين هيچ‌گاه اطلاعات شما از بين نخواهد رفت. اين نسخه از RAID در حقيقت سيستم پشتيبان مبتني بر سخت‌افزار است و بيش‌تر در مكان‌هايي كه اطلاعات مهمي دارند، به كار گرفته مي‌شود. جدول شماره‌ي «2»، نحوه‌ي عملكرد سخت‌ديسك‌ها را در پيكربندي RAID 1 نمايش مي‌دهد.
چون سخت‌ديسك دوم در واقع ديسكي پشتيبان است، كل ظرفيت ذخيره‌سازي تنها ظرفيت يكي از سخت‌ديسك‌هاست. بنابراين اگر شما دو سخت‌ديسك 80 گيگابايتي را به حالت آرايه‌ي RAID 1 پيكربندي كنيد، كل ظرفيت ذخيره‌سازي شما تنها 80 گيگابايت خواهد بود. به‌طور كلي، اگر اطلاعاتي كه در كامپيوتر ذخيره مي‌كنيد از اهميت خاصي برخوردار است، RAID 1 بهترين روش براي محافظت از آن‌هاست. تصوير شماره‌ي «2»، نحوه‌ي عملكرد RAID 1 را نمايش مي‌دهد
لازم به توضيح است كه پيكربندي‌هاي ديگري نيز براي RAID وجود دارد، اما همه‌ي كنترلر‌هاي RAID از آنها پشتيباني نمي‌كنند. در ادامه، به‌طور مختصر در مورد ديگر انواع عمومي RAID توضيحاتي ارايه مي‌كنيم.
مزایا و مشخصات :
-هنگامسیکل نوشتن , گویی اطلاعات روی یک دیسک نوشته می شود (در صورتیکه عملأ برروی دو دیسک نوشته می شود . مانند RAID0 ولی عمل خواندن , ازهر دودیسکانجام می شود ( کاهش ترافیک گذرگاه - نوشتن بر روی هر دو دیسک ولی خواندنمج
لطفا ازوبلاگ من و همچنین وبسایت
IRANXPERIA.IR
بازدید فرماید
نظرات شما عزیزان:
آمار
وب سایت:
آمار
وبلاگ:
تبادل
لینک هوشمند