مفهوم Redundant Array of Independent Disks RAID

  • ۰

مفهوم Redundant Array of Independent Disks RAID

مفهوم Redundant Array of Independent Disks RAID

مفهوم Redundant Array of Independent Disks RAID

مفهوم Redundant Array of Independent Disks RAID

دیتا سنتر های امروزی محل نگهداری هزاران دیسک درایو برروی استویج های خود می باشد. دیسک درایو به دلیل ساختار مکانیکی خود مستعد failures میباشد. شرایط محیطی نیز در طول عمر آن تأثیر دارد. و مجموعه عوامل ممکن است باعث خرابی دیسک و از دست رفتن دیتا شود. تعداد زیادی دیسک بر روی یک استوریج به معنی بالا بودن احتمال رخداد failures بر روی استوریج.

فرض کنید بر روی استوریج ۱۰۰۰ عدد دیسک موجود است متوسط طول عمر هر دیسک ۷۵۰,۰۰۰hours می باشد. معنی این پارمترها این است امید به متوسط طول عمر این مجموعه دیسک در یک لحظه
۷۵۰,۰۰۰/۱۰۰۰ =۷۵۰۰hours

حالا مشکل رو چطور حل کنیم و استوریج رو به دستگاه مطمن برای نگهداری دیتا ها تبدیل کنیم.
می دونیم در حال حاضر Application ها نیاز به فضا های ترابایتی با کارایی بالا دارند ولی اینطرف ما دیسک های با ظرفیت کم و کارایی پایین داریم. پس نیازمند روشی هستیم که با در کنار هم قرار دادن کامپوننت های کوچک نیاز سمت Application های امروزی را تأمین کنیم محققین دانشگاه برکلی Patterson, Gibson, and Katz در سال ۱۹۸۷ با اختراع RAID این مشکل را حل کردند. و اسم آنرا inexpensive disk drives  و بعداً نام آن به Redundant Independent Disk Array یا آرایه ای مستقل از دیسک تغییر یافت. اولین کاربرد  آن تولید فضای ذخیره سازی بزرگ بر روی mainframe ها بود.
این تکنولوژی به سرعت رشد کرد و بهصورت گسترده بر روی استوریج ها استفاده می شود.
هنگامی که از این تکنولوژی استفاده می‌کنیم داریم برای مشتری فضای مورد نیاز را تأمین می‌کنیم و همچنین performance مورد نیاز از طرف دیگر باید مطمن شویم که دیتای مشتری را به نحوه مناسبی protect میکنیم. و در هنگامی که یک فضای زیاد را برای سرویس دهی ایجاد می‌کنیم  محافظت از دیتا بسیار اهمیت پیدا می‌کند چون وقتی یک دیسک داریم ممکن است فضای یک دیسک را از دست بدهیم. بنابراین تکنولوژی RAID سه مزیت
۱- فضای مورد نیاز
۲- performance مورد نیاز
۳- و protection یا availability مورد نیاز
را به صورت همزمان برایمان به ارمغان می آورد.


  • ۰

مفهوم RAID و انواع RAID

مفهوم RAID و انواع RAID

مفهوم RAID و انواع RAID

مفهوم RAID و انواع RAID

RAID مخفف Redundant Array of Independent Disks به معنی آرایه ای افزونه از دیسک های مستقل و مجزا است. این تکنولوژی برای مجازی سازی متعدد هارد دیسک های مستقل به یک یا چند آرایه برای بهبود عملکرد، ظرفیت و دسترسی است.

استفاده از RAID به این دلیل صورت می گیرد که با قرار دادن داده ها بر روی بیش از یک عدد هارد دیسک، عملیات ورودی و خروجی به یک همپوشانی خاص رسیده که در نتیجه باعث افزایش کارایی می شود، افزایش کارایی سیستم یعنی افزایش سرعت خواندن و نوشتن.

اما هدف از این تکنولوژی، ریکاور کردن دیتا در اثر Fail شدن هارد دیسک است. یعنی اگر یک هارد دیسک دچار مشکل شود سیستم می تواند کار سرویس دهی خود را ادامه دهد. در صورتی که هاردها RAID شوند، سیستم عامل آن ها را به عنوان یک هارد واحد شناسایی خواهد کرد.

RAID بر اساس ساختار به چندین نوع مختلف تقسیم می شود که هر کدام با توجه به نیاز کاربر و شرایط هر شبکه، مورد استفاده خاص خود را دارند. که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :

  • RAID 0
  • RAID 1
  • RAID 2
  • RAID 3
  • RAID 4
  • RAID 5
  • RAID 6
  • RAID 1+0
  • RAID 03/ RAID 53
  • RAID 50
  • RAID 60
  • RAID 7
  • Adaptive RAID
  • RAID S

تفاوت RAID ها، نحوه انتخاب نوع آن و این که چه مدلی از آن برای چه اپلیکیشنی مناسب تر است را می توانید در جدول زیر ببینید.

مفهوم RAID و انواع RAID

نحوه تنظیم هارد دیسک بر روی سرورها

به طور کلی برای تنظیم هارد دیسک ها و RAID، سه نرم افزار ACU ,SSA و ORCA وجود دارد که جدیدترین آنها SSA است که بر روی سرورهای G9 برای تنظیم RIAD و دیگر تنظیمات مربوط به هارد دیسک ها استفاده می شود. برای ورود به این نرم افزار ابتدا باید وارد Intelligent Provisioning و سپس وارد SSA شد. برای تنظیم و استفاده از هارد دیسک ها ابتدا Array و سپس Logical ساخته می شود.

RAID 0

RAID 0 یا Stripping (نواری)، اطلاعات را به قسمت های مساوی به نام Stripe یا Chunk (نواری و قطعه قطعه) تقسیم کرده و هر قسمت را روی یک هارد ذخیره می کند در واقع بین مجموعه هاردهای موجود در آرایه توزیع و ذخیره می کند. این کار باعث می شود همزمان چندین هد کار کند و در نتیجه کارایی افزایش می یابد. برای تنظیم آن به حداقل 2 هارد دیسک نیاز است. در این نوع RAID هیچ نوعی از افزونگی وجود ندارد و ضریب خطای آن صفر است و در بین تمام RAID ها سریع ترین نوع محسوب می شود.

مفهوم RAID و انواع RAID

RAID 1

این RAID به نام Mirror یا آینه ای نیز شناخته می شود و حداقل به 2 هارد دیسک جهت راه اندازی نیاز دارد و تعداد هارد دیسک ها باید زوج باشد. در این مدل، ثبت اطلاعات روی هر دو دیسک انجام می شود بدین گونه که دیتا روی یک هارد دیسک دخیره می شود و سپس همان دیتا روی هادر دیسک دیگری رایت می شود. به عنوان مثال اگر 4 هارد دیسک را با این روش RAID کنیم، دو هارد دیسک کپی دیتای دو هارد دیسک دیگر می شود. این مدل ذخیره سازی دیتا باعث می شود اگر نصف تعداد هارد دیسک ها از بین برود سیستم بدون وقفه بتواند کار سرویس دهی خود را انجام دهد. ولی ایراد آن این است که نصف فضای مفید ذخیره سازی را از دست خواهیم داد و در واقع روشی گران قیمت اما برای سیستم عامل مناسب است. در این نوع RAID اطلاعات همزمان می تواند از روی دو هارد خوانده شود و به همین علت سرعت خواندن در این ساختار بالاست. اما سرعت نوشتن بر روی هارد در این ساختار هم اندازه سرعت نوشتن اطلاعات بر روی یک تک هارد است.

مفهوم RAID و انواع RAID

RAID 5
این نوع RAID نیازبه حداقل 3 هارد دیسک دارد اما برای افزایش کارایی توصیه شده است که از 5 هارد استفاده شود. اطلاعات، روی دو هارد دیسک اول و دوم ذخیره می شود و سپس محاسباتی روی دیتا انجام داده و با نام بیت افزونه یا Parity آن را روی هارد سوم ذخیره می کند. در دفعات بعدی Parity را روی هارد دیسک ها می چرخاند. در این نوع RAID حدودا فضای یک هارد دیسک را از دست می دهیم و چنانچه یک هارد دیسک به هر دلیلی دچار مشکل شود، سیستم بدون وقفه به ادامه کار خود می پردازد. پس از اینکه یک هارد دیسک دچار مشکل شد می توان یک هارد دیسک جدید روی سرور قرار داد و دیتا روی آن شروع به ریکاور شدن می کند.

تحمل پذیری در برابر خطا در این مدل RAID در حد یک هارد دیسک است و چنانچه هارد دوم دچار مشکل شود ،اطلاعات از بین می رود. معماری این RAID به گونه ای است که عملیات خواندن و نوشتن بر روی هاردها پخش می شود این امر باعث می شود که مجموع کارایی هاردها از کارایی یک هارد به مراتب بیشتر باشد. سرعت خواندن و نوشتن در 5 RAID نسبت به RAID 0 پائین تر و نسبت به RAID 1 و بالاتر است. این RAID مناسب برای پایگاههای داده مانند SQL است. این RAID برای سیستم هایی که عملیات نوشتن زیاد و فشرده بر روی هاردها دارند، اصلا گزینه مناسبی نیست زیرا عملیات تولید بیت افزونه Parity در زمان نوشتن اطلاعات کمی زمان بر است همچنین زمانی که یک هارد از مجموعه هاردها Fail شود زمان زیادی برای بازنشانی اطلاعات لازم است.

مفهوم RAID و انواع RAID

RAID 50
این نوع از RAID برای سیستم هایی که عملیات نوشتن زیادی بر روی هاردها دارند بسیار مناسب است. حفاظت از سلامت اطلاعات و همچنین قابلیت بازیابی آن نسبت به RAID 5 به مراتب بیشتر است.
کارایی این RAID نسبت به RAID5 از این جهت بهتر شده است که هر یک Fail فقط بر یک آرایه از اطلاعات تاثیر می گذارد.
اگر Fail شدن اطلاعات در آرایه های مختلف RAID رخ دهد قابلیت تحمل این RAID عدد 4 خواهد بود.
RAID 50 جهت پیاده سازی نیاز به کنترلر سخت افزاری پیشرفته دارد که شاید این مورد را بتوان به عنوان یکی از معایب عمده آن در نظر گرفت. اما زمانی که شما با اپلیکیشن هایی سر و کار دارید که اطلاعاتشان بسیار حیاتی است و امنیت آن ها از درجه اهمیت بالایی برخوردار است توصیه می شود از این نوع RAID استفاده نمایید.

مفهوم RAID و انواع RAID

RAID 10
برای راه اندازی این RAID حداقل 4 هارددیسک نیاز است و به این صورت عمل می کند که داده ها را بین هاردهای آینه ای شده به صورت نواری توزیع می کند. مادامی که یک هارد دیسک از هر جفت هارد آینه ای شده، فعال باشد اطلاعات قابل بازیابی هستند. اما اگر هر دو هارد از یک جفت آینه ای Fail شوند، اطلاعات به دلیل عدم وجود بیت افزونه (Parity) دیگر قابل دسترس نخواهد بود.

مفهوم RAID و انواع RAID

RAID 6
RAID 6 به نام RAID با بیت افزونه دوتایی (Double Parity RAID) هم معرفی می شود که در واقع از ساختار آن بر گرفته شده است. نحوه ذخیره سازی اطلاعات مانند RAID 5 است با این تفاوت که این RAID از دو بیت افزونه استفاده می کند یعنی Parityرا دوبار و با دو شیوه مختلف محاسبه کرده و روی دو هارد دیسک مختلف پراکنده می کند. این کار باعث می شود چنانچه دو هارد دیسک نیز از بین برود سیستم بدون وقفه بتواند به ادامه کار خود بپردازد. در واقع قابلیت تحمل خطای این RAID، عدد 2 است بدان معنا که اگر دو هارد به طور کامل Fail شوند، باز هم قابلیت بازیابی اطلاعات در آن وجود دارد. در صورتی که 3 هارد دیسک دچار مشکل شود دیتا از دسترس خارج خواهد شد. در RAID 5 ضریب اطمینان در حد یک هارد دیسک است.

در صورت از بین رفتن یک یا دو هارد دیسک یک مقدار افت کارایی خواهیم داشت و به همین دلیل می توان هارد Hot Spare قرار داد تا سریعا جایگزین هارد Fail شده شود. در RAID 6 حداقل 4 هارد دیسک مورد نیاز است.

مفهوم RAID و انواع RAID

RAID 60
این نوع RAID ترکیبی از RAID 0 و RAID 6 است و به گونه ای دیگر می توان این طور در نظر گرفت که اطلاعات را بین دو دسته هارد که RAID 6 شده اند به صورت نواری توزیع می کند. برای راه اندازی این مدل از RAID حداقل به 8 عدد هارد نیاز خواهد بود.

مفهوم RAID و انواع RAID

 

 

 

 


آخرین دیدگاه‌ها

    دسته‌ها