تکنولوژی RAID چیست و چه انواعی دارد؟

در دنیای پر از فناوری امروزی، سرورها برای بهبود کارایی سازمان‌ها و شبکه‌های مدرن نقش بسیار حیاتی ایفا می‌کنند. اما آیا تا به حال به این فکر افتاده‌اید که این سرورها، با همه داده‌های حساس و مهمی که درون خود نگهداری می‌کنند، چگونه تضمین‌کننده امنیت و عملکرد خود هستند؟
در‌صورتی که انواع سرور، کامپیوتر‌های شخصی و… از RAID بهره‌برداری کنند، این به معنای داشتن یک سیستم ذخیره‌سازی پایدار و مناسب است که در‌ صورت خرابی یکی از هاردها، داده‌ها همچنان در‌ دسترس است. در ادامه این مطلب شما به اطلاعاتی اعم از تکنولوژی رید چیست، توضیح انواع RAID به همراه مزایا و معایب آن‌ها دست خواهید یافت.

RAID چیست؟

رید مخفف عبارت Redundant Array of Independent Drive، یک فناوری است که در سرورها و سیستم‌های ذخیره‌سازی استفاده می‌شود و به منظور افزایش عملکرد، سرعت و حفاظت از داده‌ها طراحی شده است. در‌واقع فناوری رید به عنوان تکنولوژی مجازی‌سازی ذخیره دیتا شناخته می‌شود. حال نحوه عملکرد raid چگونه است؟

با استفاده و پیاده‌سازی RAID، می‌توان چندین هارد دیسک را به‌صورت مجازی و نرم‌افزاری یا سخت‌افزاری با‌هم سری کرد و آن‌ها را به عنوان یک واحد ذخیره‌سازی بکار برد. به عبارت دیگر هدف اصلی RAID، ایجاد یک سطح اطمینان بیشتر در سیستم ذخیره‌سازی است. با ترکیب و سری درایوها در RAID، امکان ذخیره‌سازی داده‌ها به‌صورت توزیع شده و تکراری فراهم می‌شود؛ به این معنی که حتی در صورت خرابی یکی از درایوها، داده‌ها همچنان در دسترس خواهند بود.

raid controller چیست؟

رید کنترلر یک قطعه‌ی سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری است که وظیفه مدیریت تکنولوژی RAID و ارتباط بین هارد دیسک‌ و سیستم‌عامل را بر‌عهده دارد. در‌واقع این کنترلر نقش مهمی در عملکرد و عملیات RAID ایفا می‌کند؛ به عبارت دیگر raid controller یک تراشه است که با قرار‌گیری میان هارد دیسک و سیستم‌عامل، از هارد محافظت کرده، عملکرد آن را بهبود می‌بخشد، افزایش طول عمر مفید HDD را به همراه دارد و حجم عظیمی از داده‌ها و اطلاعات را مدیریت می‌کند.

همچنین بخوانید: بهترین سرور مجازی

انواع سطوح RAID

برای تکنولوژی رید، سطوح RAID مختلفی وجود دارد که هر‌کدام برای یک موقعیت خاص بهینه شده‌اند. با این حال رایج‌ترین سطوح رید شامل موارد زیر است:

سطح RAID 0 – Striping

در RAID 0 داده‌های سیستم به بلوک‌هایی تقسیم و در تمام درایوهای آرایه نوشته می‌شوند. در RAID 0 با استفاده از چندین دیسک (حداقل ۲) به طور همزمان، عملکرد و پردازش سریعتری ارائه می‌شود. البته عملکرد این سطح را می‌توان با استفاده از چند کنترلر در هر دیسک، افزایش بیشتری داد.

هدف از استفاده از RAID 0 افزودن سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها است؛ هر درایو در آرایه RAID 0 به‌صورت مستقل و به طور همزمان داده‌ها را خوانده یا می‌نویسد. در‌نتیجه، زمان لازم برای انجام عملیات ورودی/خروجی کاهش و سرعت کلی افزایش می‌یابد. این سطح بیشتر برای محیط‌هایی که نیاز به پردازش تصاویر و ویدیو دارند مورد‌ استفاده قرار می‌گیرد.

مزایای RAID 0:

•  RAID 0 بهترین نوع RAID از لحاظ سرعت است.
• تمام ظرفیت ذخیره‌سازی قابل استفاده است.
• RAID 0 دارای عملکرد فوق‌العاده و قوی‌ای در عملیات خواندن و نوشتن اطلاعات است.
• مقرون‌به‌صرفه و اقتصادی است؛ در‌واقع RAID 0 ارزان‌ترین نوع رید است.
• این فناوری به سادگی قابل پیاده‌سازی است.

معایب RAID 0: 

• امنیت بالایی را ارائه نمی‌دهد و تمرکز اصلی آن بر روی افزایش عملکرد و سرعت است.
• RAID 0 قابل تحمل خطا نیست؛ به این معنی که اگر یک دیسک خراب شود، ممکن است تمام داده‌های ذخیره شده در کل آرایه از بین برود.
• بیشتر برای محیط‌هایی ایده‌آل است که به سرعت و پردازش زیادی نیاز دارند.

سطح RAID 1 – Mirroring

RAID 1 که با نام RAID آینه‌ای نیز شناخته می‌شود به حداقل ۲ هارد دیسک (تعداد باید زوج باشد) نیاز دارد. در این نوع رید، داده‌ها و اطلاعات به شکل یکسان روی هر دو هارد دیسک ذخیره می‌شوند. در‌واقع سرعت و عملکرد خواندن نسبت به نوشتن، به خاطر اینکه نوشتن روی هر دو دیسک انجام می‌شود بالاتر است.

البته در RAID 1 به خاطر اینکه اطلاعات در دو هارد یکسان است، تنها نیمی از ظرفیت هارد دیسک‌ها قابل استفاده است. همچنین کاربرد سطح RAID 1 در محیط‌هایی بیشتر است که به کارایی و دسترس‌پذیری بالا همچون سیستم‌عامل‌ها، ایمیل‌ها و حتی اپلیکیشن‌هایی که به خواندن سریعی نیاز است.

مزایای RAID 1:

• RAID 1 سرعت خواندن عالی و سرعت نوشتن قابل قبولی ارائه می‌دهد.
• در RAID 1 تحمل خطا وجود دارد؛ به این معنی که در صورت بروز مشکل و یا دست دادن یک هارد، اطلاعات از بین نمی‌رود.
• RAID 1 یک فناوری بسیار ساده است.

معایب RAID 1:

• نقطه ضعف اصلی این نوع رید ظرفیت ذخیره‌سازی آن است؛ در‌حقیقت تنها نیمی از ظرفیت هارد دیسک‌ها را می‌توان استفاده کرد. به همین خاطر روش گران‌قیمتی نیز محسوب می‌شود.

 سطح Striping with parity – RAID 5

RAID 5 رایج‌ترین سطح RAID ایمن است که به حداقل ۳ دیسک نیاز دارد اما می‌تواند با ۱۶ دیسک کار کند. در‌ واقع اطلاعات به‌صورت نواری در هارد یک و دو ذخیره و پس از محاسباتی که بر روی دیتا انجام می‌شود، با نام بیت افزونه یا parity بر روی هارد سوم ذخیره می‌شوند؛ به همین خاطر فضای یک هارد دیسک از بین می‌رود. البته این Parity به شکل ثابت بر روی یک دیسک نیست و بین بقیه دیسک‌ها نیز توزیع می‌شود.

در RAID 5 سرعت خواندن نسبت به سرعت نوشتن بالاتر است. همچنین در زمانی که یکی از هاردها از بین برود، عملکرد این نوع رید متوقف نمی‌شود و به کار خود ادامه می‌دهد.

مزایای RAID 5:

• فرایند دیتاهای خواندنی بسیار سریع بوده در‌حالی که عملکرد نوشتن تا حدودی کندتر است.
• RAID 5 یک نوع رید همه جانبه خوب است که ذخیره‌سازی کارآمد را با امنیت عالی و عملکرد مناسب ارائه می‌دهد.
• اگر هارد دیسک از کار بیافتد، دسترسی به تمام داده‌ها حتی زمانی که درایو خراب و در‌حال تعویض بوده امکان‌پذیر است.

معایب RAID 5:

• RAID 5 یک فناوری پیچیده است. در زمان از کار افتادگی یکی از هاردها و جایگزینی آن زمان نسبتا زیادی برای ریکاوری اطلاعات و به اصطلاح ری بیلد کردن رید نیاز است. اگر دیسک دیگری در این مدت خراب شود، داده‌ها برای همیشه از بین خواهند رفت.

سطح RAID 6 – Striping with double parity

RAID 6 مانند RAID 5 است، اما داده و دیتاهای برابری در هردو هارد دیسک نوشته می‌شوند. این بدان معناست که حداقل به ۴ درایو نیاز است که نیمی هاردها برای ذخیره‌سازی و نیمی دیگر از این تعداد هارد دیسک برای قابلیت Parity استفاده می‌شود. تحمل این نوع رید عدد ۲ است؛ در سطح RAID 6 می‌تواند دو هارد به طور همزمان از بین بروند.

البته احتمال خرابی دو هارد دیسک دقیقاً در یک لحظه بسیار کم است. با این حال، اگر دو هارد خراب شوند باز هم رید ۶ بدون وقفه به کار خود می‌پردازد. اما اگر سه هارد با مشکل روبرو شوند، دیتا از دسترس خارج خواهد شد.

مزایای RAID 6:

• مانند RAID 5، فرایند خواندن داده بسیار سریعی دارد.
• اگر دو درایو از کار بی‌افتد، همچنان تمامی داده‌ها در دسترس هستند، حتی زمانی که هارد دیسک‌ها خراب و در‌حال تعویض هستند. بنابراین RAID 6 امن‌تر از RAID 5 است.

معایب RAID 6:

• تراکنش‌های داده نوشتنی به دلیل داده‌های برابر بیشتری که باید محاسبه شوند، کندتر از RAID 5 هستند. هزینه راه اندازی RAID 6 نسبت به RAID5 بیشتر است.
• RAID 6 یک فناوری پیچیده است که در آن، بازسازی اطلاعات و جایگزینی در زمان از کار افتادگی یک یا دو هارد زمان‌بر است.

سطح RAID 1 + 0 – ترکیبی از RAID 1 و RAID 0

RAID 10 ترکیبی از رید ۰ و ۱ است که برای پیاده‌سازی به حداقل ۴ هارد دیسک نیاز است. دیتا در RAID 10 ابتدا Mirror و سپس Stripe می‌شود. در‌واقع در این حالت نیمی از هارد‌ها Raid 0  و نیمی دیگر Raid 1 می‌شوند. مهمترین ویژگی رید ۱۰ امنیت و تحمل خطای بسیار بالا است.

مزایای RAID 10:

• اگر مشکلی برای یکی ازدیسک‌های موجود در پیکربندی RAID 10 پیش بیاید، زمان بازسازی بسیار سریع است. زیرا تنها چیزی که نیاز است کپی کردن تمام داده‌ها از هاردهای آینه‌ای در یک هارد جدید است. این ممکن است برای هاردهای ۱ ترابایتی ۳۰ دقیقه طول بکشد.

معایب RAID 10:

• در این نوع رید نیمی از ظرفیت ذخیره‌سازی به Mirroring اختصاص می‌یابد، بنابراین در مقایسه با RAID 5 یا RAID 6، این یک رید گران است.

همچنین بخوانید : سرور چیست؟ معرفی انواع سرورها

RAID جایگزینی برای پشتیبان‌گیری نیست!

حال این سوال مطرح است که با وجود تکنولوژی رید به بکاپ و پشتیبان‌گیری چه نیازی است؟ تمام سطوح RAID به جز RAID 0 از یک هارد خراب محافظت می‌کنند؛ حتی RAID 6  با خرابی ۲ دیسک به طور همزمان نیز باز‌هم به کار خود ادامه می‌دهد.

اما برای امنیت کامل، همچنان باید از اطلاعات ذخیره‌شده در یک RAID نسخه پشتیبان تهیه کنید. دلیل تهیه یک نسخه پشتیبان حتی در زمان پیاده‌سازی RAID به شرح زیر است:

• مهمترین دلیل برای پشتیبان‌گیری از چندین نسل از داده‌ها، خطای کاربر است. اگر شخصی به‌طور تصادفی برخی از داده‌های مهم را حذف کند و این برای چندین ساعت، روز یا هفته مورد‌توجه قرار نگیرد، مجموعه‌ای از پشتیبان‌گیری‌های خوب تضمین می‌کند که همچنان می‌توانید آن فایل‌ها را بازیابی کنید.
• اگر همه هارد دیسک‌ها به طور همزمان به دلیل افزایش قدرت از کار بیافتند، این پشتیبان به کار خواهد آمد.
• هنگامی که سیستم ذخیره‌سازی به سرقت می‌رود، وجود یک نسخه پشتیبان بسیار کمک‌کننده است.
• پشتیبان‌گیری‌ها را می‌توان خارج از سایت در مکان دیگری نگه داشت. اگر یک بلای طبیعی یا آتش‌سوزی محل کار شما را نابود کند، این تکنولوژی می‌تواند مفید باشد.

در‌نهایت تکنولوژی RAID امکان افزایش عملکرد، بهبود اعتبارسنجی داده‌ها، سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها و افزایش امنیت در سیستم‌های ذخیره‌سازی را فراهم می‌کند. هر سطح RAID ویژگی‌ها، مزایا و معایب خود را دارد که شما می‌توانید بسته به نوع نیاز، هزینه و… آن‌ها را انتخاب کنید. امیدواریم این مطلب به طور کامل پاسخگو سوال RAID چیست و توضیح انواع رید بوده باشد.

همچنین بخوانید: ۸ نکته ضروری که قبل از خرید سرور اختصاصی باید بدانید!

سوالات متداول

1. بهترین نوع رید (RAID) کدام است؟ 

رایج‌ترین و بهترین سطوح RAID، رید ۰، رید ۱، رید ۵ و رید ۶ هستند. البته رید دارای سطوح ۲، ۳، ۴ و ۷ RAID  نیز است اما چندان رایج نیستند. در‌حقیقت این سطوح‌ دارای جایگزین‌های بهتری هستند به طور مثال RAID 3 و RAID 4 به سرعت با RAID 5 جایگزین شدند.

2. سریع‌ترین سطح  RAID کدام است؟

RAID 0 تنها نوع RAID بدون تحمل خطا به عنوان سریع‌ترین نوع RAID است. در‌واقع RAID 0 سرعت و عملکرد ایده‌آلی را برای نوشتن و خواندن دیتا در کنار ایمنی قابل قبول ارائه می‌دهد.