مزایا و معایب انواع RAID چیست؟

مزایا و معایب انواع RAID چیست؟

عمل اصلی در RAID چیست؟

این تکنولوژی به دو شکل اساسی عمل می‌کند. در ابتدا باید بدانید که رید کردن نیاز به دو یا تعداد بیش‌تری هارد دارد. بنابراین بدیهی است که هزینه‌ی شما برای ذخیره‌سازی اطلاعات، با هر هدفی که دارید، بالاتر خواهد رفت. از طرف دیگر بستن هاردها با چینش صحیح می‌تواند عملکرد شما را بهبود دهد و همین موضوع می‌تواند هزینه‌ی آن را منطقی کند.

دیسک‌های ذخیره‌سازی چه HDD باشند و چه SSD، با محدودیت‌هایی در پردازش مواجه هستند. در کارهای پیشرفته‌تر که نیاز به سرعت بسیار بالایی وجود دارد، بعضی از انواع RAID به شما کمک می‌کند تا عملکرد دیسک‌های ذخیره‌سازی خودتان را بهبود ببخشید و حتی سرعت پردازشی آن را تا ۲ برابر هم افزایش دهید. RAID کردن برای هاردهایی که به مرور کند شده‌اند هم کاربردی است. با این روش می‌توانید چنین هاردهایی را احیا کرده و تا مدت زمان دیگری هم از آن‌ها استفاده کنید.

در RAID به‌شکل عمومی دو عمل انجام می‌شود. یکی از عمل‌ها، به عمل آینه‌ای یا Mirroring شناخته می‌شود و دیگری به شکل هاشوری یا Striping.

عمل آینه‌ای یا Mirroring

عمل آینه‌ای با کپی کردن اطلاعات شما در یک هارد موازی، باعث می‌شود تا در زمانی که یک هارد دچار نقص یا مشکلی شود، اطلاعات شما هم‌چنان در دسترس باشد. به عبارت دیگر، شما همیشه از یک فایل، دو نسخه‌ی متفاوت در دو هارد موازی خواهید داشت. این عمل باعث افزایش امنیت اطلاعات شما می‌شود.

عمل هاشوری یا Striping

عمل هاشوری اطلاعات شما را قطعه قطعه کرده و هر قسمت را به یک هارد می‌فرستد. به عبارتی اطلاعات شما به‌شکل ناهمگون یا همگون بخش بخش و هر بخش در یک هارد مجزا ذخیره می‌شود. برای مثال اگر شما قصد ذخیره کردن یک فایل متنی ۳ حرفی را داشته باشید، در این روش هر فایل به یک هارد می‌رود.روش استریپینگ به افزایش سرعت خواندن اطلاعات کمک می‌کند. به عبارت دیگر از آن‌جا که خوانش اطلاعات از روی هاردها به‌شکل موازی انجام می‌شود، شما زمان کم‌تری برای بازیابی اطلاعات خود صرف می‌کنید. بنابراین این روش به بهبود عملکرد هارد و افزایش سرعت آن کمک می‌کند.

برای اطلاعات بیشتر به مقاله تکنولوژی RAID و انواع آن مراجعه کنید.

RAID چگونه کار می‌کند؟

رید همین دو عمل اصلی را انجام می‌دهد. اما چینش دیسک‌های ذخیره‌سازی می‌تواند باعث شود یکی از این عمل‌ها یا هر دوی آن‌ها هم‌زمان اجرایی شوند. طبیعی است که ترکیب این دو روش نیاز به تعداد هارد بیش‌تر و در نتیجه، هزینه‌ی بسیار بیش‌تری دارد. به همین خاطر است که قبل از هر چیز بهتر است نیازسنجی کنید.  در ادامه به سراغ انواع RAID می‌رویم تا این فناوری را بهتر بشناسیم.

چند نوع RAID وجود دارد؟

بسته به نیازهای متنوع در حوزه‌ی فناوری اطلاعات، انواع متنوعی از RAID ایجاد شده که هر کدام از آن‌ها کاربرد منحصربه‌فردی دارند. یکی کمک می‌کند تا اطلاعات خودتان را سریع‌تر پردازش کنید، دیگری به امنیت اهمیت بیش‌تری می‌دهد و یکی دیگر هم با هزینه‌ی بیش‌تر، هم امینت اطلاعات‌تان را تضمین می‌کند و هم سرعت پردازش را بهبود می‌دهد. در ادامه با مهم‌ترین روش‌های بستن RAID آشنا می‌شوید.

RAID 0 چیست؟

RAID 0 اولین نسخه‌ای بود که ایجاد شد و جهت عملکرد مطلوب، امکان خواندن و نوشتن با سرعت بالا را فراهم می‌کرد. RAID 0 دارای ساختار Stripping است، اما افزونگی دیتا و همچنین Fault Tolerance در آن وجود ندارد. برای تنظیم RAID 0 حداقل دو هارد باید وجود داشته باشد، تا داده‌ها در هر دو هارد قرار گیرند.

هر درایو قسمتی از اطلاعات را در بر می‌گیرد. در ضمن قرار گرفتن داده‌ها در این درایوها، به صورتی است که امکان دسترسی سریع به اطلاعات وجود دارد، اما در شرایطی که یکی از درایوها خراب شوند، تمامی اطلاعات آن هارد، از بین می‌روند.

اندازه‌گیری سرعت، توسط تعداد درایوهای موجود در مجموعه RAID 0 انجام می‌شود. بنابراین اگر در مجموعه RAID 0، چهار درایو وجود داشته باشد که چهار بار سریع‌تر از یک درایو واحد باشند، به جای داشتن یک مسیر جهت انتقال تمامی داده‌ها، مسیرهای متفاوتی وجود دارد.

پس در این صورت اطلاعات دارای مسیرهای رفت و برگشت می‌باشند. عدم data redundancy و خطر از دست رفتن داده‌ها در صورت خرابی یکی از درایوها وجود دارد.

مزایای RAID 0:

• عملکرد عالی در نوشتن و خواندن
• استفاده از تمامی ظرفیت‌های ذخیره سازی
• پیاده‌سازی آسان
• ارزان‌ترین نوع رید

معایب RAID 0:

• به دلیل عدم وجود fault tolerant، در صورت بروز خرابی در یک درایو، تمامی داده‌های موجود در آن هارد از بین می‌رود. بنابراین برای کارهای مهم و حیاتی مناسب نیست.

کاربرد RAID 0:

برای داده‌هایی مناسب است که مهم و حیاتی نیستند، در عین حال نیاز به خواندن و نوشتن در سرعت بالا دارند، مانند روتوش تصاویر یا ویرایش فیلم ها.

RAID یک برای مواقعی است که اطلاعات شما حساس بوده و نیاز دارید تا محافظتی دوچندان از آن داشته باشید. مواقعی که نمی‌خواهید به هیچ قیمتی اطلاعات‌تان از دست برود و با آسیب دیدن یک هارد کارتان دچار مشکل شود، باید سراغ RAID 1 بروید. در این روش با عمل آینه‌ای، اطلاعات شما به‌شکل موازی در دو هارد ذخیره می‌شود. به عبارتی، یک فایل یکسان در ۲ هارد موجود خواهد بود تا در مواقع اضطراری دسترسی شما به فایل‌هایتان برقرار باشد.

RAID 1 چیست؟

تنظیمات RAID 1 شامل حداقل 2 درایو است که باید اطلاعات کاملا یکسانی داشته باشند. تنظیمات این RAID شامل تحمل پذیری خطا (fault tolerance) می‌باشد، به این شکل که در صورت خرابی یک درایو، داده‌های درایو دیگر از بین نمی‌رود. بنابراین تا زمانی که یک درایو کار می‌کند، مجموعه به کار خود ادامه می‌دهد.

در این RAID ، داده‌ها دو بار ذخیره می‌شوند، یک بار بر روی هارد و یک بار همان دیتا روی هارد دیگری ذخیره می‌شود (mirror). این RAID برای کسانی که به قابلیت اطمینان، اهمیت زیادی می‌دهند، مناسب است. در اکثر موارد، عمل خواندن بهتر است در یک دیسک واحد اتفاق بیافتد، هر چند که اثر مخرب روی سرعت نوشتار و ظرفیت ذخیره سازی داشته باشد.

وقتی که داده‌ای به مجموعه رید اضافه می‌شود، می‌بایست به صورت مستقل در هر درایو اضافه گردد. سرعت نوشتن هم اندازه کندترین درایو در مجموعه است. به همین ترتیب، ظرفیت ذخیره سازی نیز بستگی به کوچک‌ترین سایز دیسک دارد. بنابراین با دارا بودن دو درایو 256GB و 512GB، نیمی از فضای ذخیره سازی هارد دوم از دست می‌رود.

به عنوان راه حل می‌توان گفت درایوهای مشابه هم از نظر عملکرد و هم از نظر اندازه، بهترین گزینه به شمار می‌روند. در ضمن با RAID 1 می‌توان در زمان نیز صرفه‌جویی کرد.

از نظر قیمت می‌توان گفت RAID 1 گران‌ترین آیتم به شمار می‌رود. زیرا اساسا کارایی آن را بر مبنای تعداد درایوها تقسیم بر تعداد خودش اندازه‌گیری می‌شود. به عنوان مثال، در صورتی که شما دو درایو داشته باشید، (کمترین تعداد برای تنظیم یک RAID )، فقط فضای ذخیره سازی کوچک‌ترین درایو را دریافت می‌کنید.

این معادله بدون در نظر گرفتن تعداد درایوها، یکسان به نظر می‌رسد. تنظیمات 10 درایوی، تنها اطلاعات یک درایو را در خود ذخیره می‌کند، هرچند که از data redundancy نیز برخوردار باشد.

Raid1 دو هارد با ابزار Storage Space

مزایای RAID 1:

• سرعت خواندن و نوشتن بالا به صورتی که قابل مقایسه با یک درایو واحد می‌باشد.
• در صورت بروز خرابی در درایو، داده‌ها نیاز به تکرار مجدد ندارند، بلکه در درایو جایگزین، کپی می‌شوند.
• دارای تکنولوژی بسیار ساده است.

معایب RAID 1:

• اصلی‌ترین ایراد این نوع رید این است که ظرفیت ذخیره سازی موثر تنها نیمی از مجموع ذخایر درایو می‌باشد، به این دلیل که داده‌ها دو بار ذخیره می‌شوند.
• امکان تعویض درایو برای همیشه وجود ندارد. به عبارت دیگر تعویض درایوی که مشکل دارد، تنها پس از خاموش کردن کامپیوتری که به آن متصل است، امکان‌پذیر می‌باشد. برای سرورهایی که توسط بسیاری از مردم به صورت همزمان استفاده می‌شود، این امکان پذیر نیست.

کاربرد RAID 1:

این رید، برای ذخیره سازی اطلاعات مهم و حیاتی مانند سیستم‌های حسابداری و همچنین برای سرورهای کوچک که در آنها فقط از دو درایو استفاده می‌شود، مناسب است.

RAID 5 چیست؟

اگر سه درایو دارید، احتمالا RAID 5 بهترین گزینه شما است. البته حداقل به سه درایو نیاز دارد ولی می‌تواند تا 16 درایو هم کار کند. RAID 5 از ترکیبی از striping و parity استفاده می‌کند به عبارتی داده‌ها را استرایپ می‌کند و parity را بین تمام هاردها توزیع می کند. رید 5 رایج‌ترین نوع به شمار می‌رود.

در صورت خرابی درایو، از دروازه‌ای انحصاری (Exclusive or XOR logic gate) [یک گیت منطقی است که دو ورودی دارد و تنها زمانی خروجی‌اش یک می‌شود که سطح منطقی ورودی‌هایش یکسان نباشند] استفاده می‌کند تا اطلاعات درایو از دست رفته را با استفاده از اطلاعات parity مربوط به درایو دیگر، کنار هم جمع کند.

این امر حتی زمانی که درایو دیگر در حال انجام عملیات مربوط به خودش است (حتی در سرعت پایین) نیز امکان‌پذیر است. به عبارت دیگر در صورت خرابی درایو، کمترین مقدار از دست رفتن اطلاعات رخ می‌دهد.

به عنوان مثال در تنظیم یک RAID 5 با سه درایو، داده‌ها بین دو درایو اول توزیع می‌شوند به همراه parity بر روی درایو سوم. با افزودن اطلاعات بیشتر، داده‌ها و parity بین دو درایو توزیع می‌شوند. هنوز هم شانس استفاده از مزایای عملکرد striping وجود دارد. به عبارتی چندین مسیر جهت رفت و آمد اطلاعات وجود دارد.

همچنین در صورت خرابی درایو نباید مانند RAID 0 اطلاعاتی از بین برود. هر چند که در تنظیمات یک RAID 5 با سه درایو، 33 درصد از فضای ذخیره سازی (یعنی معادل یک درایو) برای عملکرد parity از بین می‌رود. در ضمن با توجه به عملکرد parity، سرعت نوشتن کمتر می‌شود.

مزایای RAID 5:

• سرعت خواندن داده‌ها بسیار بالاست درحالی‌که سرعت نوشتن پایین است (به دلیل محاسبه parity).
• در صورت خرابی یک درایو، هنوز هم دسترسی به کل اطلاعات امکان‌پذیر است، این در حالی است که درایوی که مشکل دارد، جایگزین می‌شود و اطلاعات در درایو جدید توسط کنترلر، مجددا ایجاد می‌گردد.

معایب RAID 5:

• خرابی درایوها بر روی throughput نیز تاثیر منفی دارد، حتی اگر همه اطلاعات قابل دسترسی باشند.
• دارای تکنولوژی کاملا پیچیده است. در صورتی که در مجموعه‌ی RAID ها، یک دیسک با ظرفیت 4TB، دچار خرابی شود، برای جایگزین کردن و بازیابی داده‌ها، حدودا یک روز زمان، نیاز است. گاهی ممکن است بیشتر هم طول بکشد، البته بستگی به سرعت کنترل و زمان load دارد. چنانچه در زمان ذکر شده، دیسک دیگری دچار مشکل شود، داده‌ها برای همیشه از بین خواهند رفت.

کاربرد RAID 5:

رید 5، یک سیستم همه جانبه است، که دارای ذخیره سازی موثر به همراه عملکرد و امنیت عالی همراه می‌باشد. گفتنی است این Raid برای فایل‌ها و سرورهایی که دارای تعداد محدودی درایو برای ذخیره سازی اطلاعات می‌باشند، مناسب است.

RAID 6 چیست؟

RAID 6 مشابه RAID 5 است، البته با توجه به ضرورت parity دو گانه،در تنظیمات آن حداقل باید از چهار درایو استفاده شود. به عبارت دیگر داده‌های parity بر روی دو درایو ذخیره می‌شوند و در تنظیمات چهار درایوی، نیمی از فضای ذخیره سازی به علت parity از دست می‌رود. حداقل به چهار درایو نیاز دارد، و در عین حال خرابی دو دیسک به طور همزمان را می‌تواند تحمل کند و اطلاعات را به صورت سالم و دست نخورده باقی نگه می‌دارد.

قابل ذکر است احتمال خرابی دو درایو به صورت همزمان، بسیار کم است. سرعت خواندن در RAID 6 نیز همانند RAID 5 با توجه به striping بسیار عالی است، اما به طور کلی سرعت نوشتن با توجه به parity پایین است. با این که RAID 6 به چهار درایو نیاز دارد، ولی به طور کلی برای مجموعه‌های دارای پنج درایو یا بیشتر مناسب است.

مزایای RAID 6:

• مانند RAID 5 سرعت خواندن بسیار بالاست.
• اگر دو درایو خراب شوند، هنوز هم امکان دسترسی به کلیه اطلاعات وجود دارد، حتی اگر درایوهای خراب، جایگزین شوند. بنابراین می‌توان گفت رید 6 از رید 5 امنیت بالاتری دارد.

معایب RAID 6:

• با توجه به محاسبه داده‌های parity اضافه، سرعت نوشتن در مقایسه با رید 5 کمتر (حدودا 20%) است.
• خرابی درایو، تاثیر منفی بر روی throughput دارد، حتی اگر هنوز هم، داده‌ها قابل دستیابی باشند.
• دارای تکنولوژی پیچیده است و در صورت خرابی یک درایو، زمان زیادی برای بازسازی مجموعه ریدها نیاز است.

کاربرد RAID 6:

RAID 6، یک سیستم همه جانبه است، که دارای ذخیره سازی موثر به همراه عملکرد و امنیت عالی همراه می‌باشد. استفاده از رید 6 برای فایل‌ها و سرورهایی که از درایورهای بسیار بزرگ برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده می‌کنند، نسبت به رید 5 ارجحیت دارد.

RAID 10 چیست؟

RAID 10 (با نام RAID 1+0 نیز شناخته شده) به عنوان بهترین گزینه برای مجموعه‌های چهار درایوی است. RAID 10، به جای متکی بودن بر mirroring (اختصاص دادن درایو برای اطلاعات یکسان) یا striping، شامل هر دو آیتم می‌‌شود. به همین دلیل به آن 1+0 هم می‌گویند.

در اصل اطلاعات، بین دو مجموعه از دیسک‌های مشابه هم قرار می‌گیرد. سپس سیستمی را به وجود می‌آورند که بتوان شکست و خرابی یک درایو واحد را یا در مجموعه درایوها و یا در صورت خرابی همزمان هر دو مجموعه، کنترل کرد. تنها چیزی که قابل کنترل نیست، خرابی درایوهای یک مجموعه به صورت همزمان است.

به عنوان مثال، اگر شما شش بیت اطلاعات داشته باشید، اولین بیت (bit) در هر دو درایو در مجموعه اول، دقیقا همانند هم قرار می‌گیرند. بیت بعدی، در دومین مجموعه به صورت mirrored (دقیقا مشابه هم) قرار می‌گیرد، و سومین مورد در مجموعه بعدی و به همین ترتیب ادامه پیدا می‌کند.

اگر شما درایو اول را گم کنید، هنوز درایو مشابه را در مجموعه اول دارید، پس به اطلاعات خود دسترسی دارید. اما گم کردن دو درایو در یک مجموعه به صورت همزمان (دو درایو mirror)، به این معنی است که دسترسی به اطلاعات به هیچ عنوان امکان‌پذیر نیست.

با استفاده از تنظیمات RAID 10، نیمی از فضای ذخیره سازی کلی را به خاطر mirroring از دست می‌دهید و به احتمال زیاد شاهد کاهش سرعت نوشتن نیز خواهید بود.

مزایای RAID 10:

• اگر یکی از دیسک‌ها دچار خرابی شود، بازسازی آن به سرعت اتفاق می‌افتد، زیرا تنها کاری که می‌بایست انجام شود، کپی کردن داده‌ها از فایل mirror سالم به یک درایو جدید می‌باشد. برای یک فایل 1TB حدودا 30 دقیقه زمان لازم است.

معایب RAID 10:

• نیمی از ظرفیت ذخیره سازی جهت mirroring، استفاده می‌شود. بنابراین در مقایسه با رید 5 یا رید 6 بسیار گران قیمت برای داشتن redundancy به شمار می‌رود.

RAID های 2، 3، 4 و 7

این RAID ها نیز موجود هستند ولی خیلی رواج ندارند. RAID 3 اساسا شبیه به RAID 5 است با این تفاوت که داده‌های parity بر روی همان درایو نوشته می‌شود.

RAID یا backup

تمامی ریدها به جز RAID 0، از خرابی درایو محافظت می‌کنند. حتی سیستم RAID 6 می‌تواند خرابی همزمان دو دیسک را پشتیبانی کند. اما هیچ یک از روش‌های گفته شده، جایگزین مناسبی برای بکاپ‌گیری داده‌ها به حساب نمی‌آیند و جهت افزایش امنیت، می‌بایست از آنها، بکاپ گرفته شود.

اگر تمامی درایوها به دلایلی مانند قطعی برق یا دزدیده شدن مجموعه RAID ، به طور همزمان از کار بیفتند، تنها بکاپ است که مفید واقع می‌شود. حتی در صورت بروز بلایای طبیعی مانند آتش سوزی، بکاپ ایمن‌تر است، زیرا در یک محل دیگر نگهداری می‌شود.

یکی دیگر از مهم‌ترین دلایلی که نشان می‌دهد، بکاپ امن‌تر از RAID است این است که ممکن است خطای انسانی رخ دهد و برخی از اطلاعات مهم از بین برود و برای زمان طولانی، کسی متوجه آن نگردد.

بهترین روش RAID کدام است؟

انتخاب بهترین روش RAID کار آسانی نیست. در واقع این مورد به هدفی که از RAID کردن دیسک‌هایتان دارید برمی‌گردد. اگر تنها به افزایش سرعت و عملکرد فکر می‌کنید و محافظت از داده‌هایتان مهم نیست، RAID 0 می‌تواند بهترین و کم‌دردسرترین انتخاب برای شما باشد؛ اما اگر امنیت اطلاعات برای‌تان اهمیت بیش‌تری دارد، بهتر است به سراغ RAID 1 بروید.

اگر می‌خواهید هم عملکرد بهتری داشته باشید و هم امنیت اطلاعات برای‌تان مهم است، با هزینه‌ای بیش‌تر می‌توانید به سراغ روش‌هایی مثل RAID 10 و RAID 6 بروید. برای مثال‌های عملی‌تر بهتر است شرایط زیر را تصور کنید:

• اگر یک سازمان بزرگ هستید که تعداد زیادی سرور و مشتری دارد و کارمندان شما باید هرساعتی به اطلاعات دسترسی سریع داشته باشند، بهتر است به سراغ RAID 5، RAID 6 و RAID 10 بروید.
• اگر شرکتی کوچک دارید که اهمیت حفظ اطلاعات بیش‌تر از سرعت بازخوانی آن‌هاست، بهتر است سراغ RAID 1 و RAID 5 بروید.
• اگر سازمانی دارید که اطلاعات حساس و طبقه‌بندی‌شده دارد و از دست رفتن بخشی از آن‌ها می‌تواند باعث مخاطره امنیتی یا زیان اقتصادی سنگین شود، بهتر است سراغ RAID 6 و RAID 10 بروید.
• اگر گیمر، تولیدکننده‌ی محتوا، ویرایش‌گر صدا و تدوین‌گر هستید که سرعت و عملکرد هارد برای‌تان اهمیت بالاتری دارد، می‌توانید سراغ RAID 0 بروید اما حتما به‌شکل مداوم نسخه‌ی پشتیبان از فایل‌هایتان تهیه کنید.

تفاوت SSD و RAID چیست ؟

SSD ها، به دلیل سرعت بالا در بین کاربران محبوب هستند. این درحالی است که در بین انواع RAID ها، تنها RAID 0 می‌تواند سرعتی مشابه با سرعت SSD در خواندن و نوشتن داشته باشد. همچنین RAID 0 دارای محدودیت‌هایی است که به توان عملیاتی RAID Cnotroller و سرعت پردازش‌های عمومی مربوط می شود.

هرچند RAID 0 نزدیک‌ترین پیکربندی را به SSD دارد اما کارایی و سرعت آن به SSD نمی‌رسد. تنها مزیت RAID در مقابل SSD هزینه پایین‌تر آن است که می تواند فاکتور مهمی در انتخاب کاربر باشد.

جمع‌بندی

RAID کردن دیسک‌های ذخیره‌سازی یکی از متداول‌ترین روش‌های برای افزایش محافظت از فایل‌ها و بهبود عملکرد دیسک‌ها است. اگر شما هم قصد دارید یک شبکه از هاردهای خودتان بسازید، در متن بالا با انواعی از RAID آشنا شدید و فهمیدید که برای هر دسته از کاربران، کدام روش مناسب است. به ‌یاد داشته باشید که بهترین روش RAID وابسته به نیاز شماست.

هیواشبکه

خدمات ما در مجموعه هیواشبکه شامل :

شرکت فنی و مهندسی هیوانوآوران داده گستر : مجری طراحی ، پیاده سازی ، پشتیبانی پروژه های شبکه و امنیت در استان گیلان – رشت و شهرها و استانهای همجوار
آموزشگاه تخصصی هیواشبکه : برگزار کننده دوره های تخصصی شبکه و امنیت ، پیکربندی سرور HP ، مجازی سازی ، MCSA 2022 ، نتورک و … به صورت حضوری با مجوز از سازمان فنی و حرفه ای و آموزش کارکنان دولت در رشت ، استان گیلان و به صورت مجازی در سراسر کشور