RAID – کاربردها و تنظیمات

RAID کوتاه شده عبارت Redundant Array of Inexpensive Disks میباشد و کار آن ایجاد یک واحد از مجموع چند هارد دیسک میباشد. در واقع با قرار دادن چند هارد دیسک در کنار هم و پیاده سازی RAID همه هارد دیسکهای ما به یک واحد تبدیل میشوند و سیستم همه آنها را فقط به عنوان یک منبع واحد میبیند که بسته به اینکه چه سطحی از RAID پیاده سازی شده باشد میتواند باعث افزایش کارایی و یا امنیت اطلاعات و یا تلفیقی از این دو شود.
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.

گذرگاه IDE در طبقه بندی گذرگاههای سیستم ، جزء گذرگاههای خارجی محسوب می شود و در سیستم از آن به منظور ارتباط قطعاتی مانند Rewriter ، CD-ROM ، HDD و … استفاده می شود . در سیستمهای امروزی به طورمعمول دو کانکتور IDEبرای برقراری ارتباط بین 4 وسیله جانبی وجود دارد ولی در پاره ای سیستم ها تعداد این کانکتورها 4 مورد می باشد ، دو کانکتور به عنوان IDE ، و دو کانکتور اضافی برای استفاده تحت عنوان RAID یــــــــا

ATA 133,ATA 100 .
همانطور که می دانیم با استفاده از کانکتورهای IDE ی موجود روی مادر برد امکان استفاده از حداکثر دو دستگاه بر روی هر کانکتور وجود دارد .RAID تکنولوژی است که امکاناتی نظیر افزایش سرعت,Back up گیری همزمان روی یک یا چند درایو و … در اختیار کاربر قرار می دهد. برای هر کدام از آرایشهای ممکن هنگام استفاده ازدو یا چند هاردیسک , نسخه های متفاوت RAID مطرح می شود به عنوان مثال : RAID1 , RAID0 و….

JBOD : Just a Bunch Of Disks

از دو یا چند دیسک تشکیل می شود که می توانند دارای حجمهای متفاوتی باشند و هنگام ذخیره داده بترتیب از دیسک اول تا آخرین دیسک شروع به پر شدن می نمایند. حجم حافظه کل روی این مجموعه برابر با حجم تمامی دیسکهای موجود می باشد. این مجموعه هیچ فرقی از نظر افزایش سرعت دسترسی یا تامین بقای داده با یک دیسک تنها ندارد.

موارد استفاده این روش زمانی است که بخواهیم از دیسکهای کوچکی که استفاده چندانی ندارند، حجم مناسبی از حافظه بسازیم و یا دارای حافظه ای با مدیریت ساده باشیم که در آن تمامی دیسکها مثل یک دیسک واحد دیده شوند.

RAID0 : ذخیره سازی روی چند دیسک بدون کنترل خطا

مزایا و مشخصات :

– 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.

RAID1:
Backup   گیری همزمان داده ها به منظور Mirroring و Duplexing

Mirroning : کپی برداری هم زمان روی دو درایو

Duplexing : زمانی است که یکی از درایوها دچار مشکل شود و درایو سالمی را جایگزین نماییم سپس داده ها را روی درایو سالم کپی کنیم .

مزایا و مشخصات :

-هنگام سیکل نوشتن , گویی اطلاعات روی یک دیسک نوشته می شود (در صورتیکه عملأ بر روی دو دیسک نوشته می شود . مانند RAID0 ) ولی عمل خواندن , ازهر دودیسک انجام می شود ( کاهش ترافیک گذرگاه – نوشتن بر روی هر دو دیسک ولی خواندن مجزا )

– قابلیت برگرداندن %100 داده ها هنگام بروز مشکل برای یک دیسک . 
– در نرخ انتقالات داده تغییر محسوسی نداریم. (یعنی وجود دو دیسک تفاوتی با یک دیسک ندارد ) .

– در شرایط خاص RAID1, توانایی تحمل خرابی بیش از یک دیسک را نیز دارد . 
– ساده ترین طراحی در تکنولوژی RAID (مدار مربوط به Parity وجود ندارد )

معایب : 
– بیشترین تعداد هارد دیسک در میان انواع RAID (بسته به انتخاب User ) 
– هزینه بالا

RAID2 : دارای خاصیت ECC با استفاده از کد همینگ

مزایا و مشخصات :

– تصحیح خطای بسیار سریع

– مناسب برای انتقال اطلاعات

معایب :

– طراحی بسیار یچیده که با صدمه دیدن یک دیسک دچار مشکل می شود . 
– نامناسب در دید تجاری (تعداد زیاد درایوها )

کد همینگ :

یکی از روشهای محاسبه و کنترل خطا در سیستمهای دیجیتال می باشد . انواع روشها برای کنترل ترافیک داده های دیجیتال وجود دارد به عنوان مثال Parity haming code ,… که مجموعه این روشها را ECC می نامند . (Error Checking and Correcting)

RAID3 : انتقال موازی با استفاده از خاصیت Parity

مزایا و مشخصات :

– سیکل خواندن و نوشتن بسیار سریع .

معایب :

– طراحی بسیار پیچیده که با صدمه دیدن یک دیسک مجموعه دچار مشکل می شود .

کاربرد :

– میکس و مونتاژ تصویر

– ویرایش تصویر مانند RAID0

RAID4 : دیسک های داده مجزا دیسک مربوط به Parity مشترک 
مزایا و مشخصات :

– سیکل خواندن بسیار سریع ( ترافیک کمتر در گذرگاه)

معایب :

– پیچیدگی بسیار بالا در طراحی مدار کنترلی مشکل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشکال در یک دیسک ( چرا که داده ها روی دیسکها توزیع شده است )

RAID5 : دیسک های داده مجزا و Parity توزیع شده در دیسکهای Data 
مزایا و مشخصات :

– در این نوع به حداقل 3 درایو دیسک سخت نیاز داریم .

– تک تک بلوک های داده روی دیسک ها نوشته می شوند و Parity مربوط به هر بلوک نیز داخل هارد مربوط ذخیره می گردد.

– سیکل خواندن بسیار سریع (ترافیک کمتر در گذرگاه )

– سیکل نوشتن متوسط (محاسبات مربوط به Parity )

– قابلیت و اطمینان بالا (وجود ECC )

معایب :

– خرابی در یک دیسک در خروجی تاثیر ندارد.

– طراحی پیچیده مدار کنترلی

– مشکل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشکال

کاربرد :

– در سیستمهای Server و بانکهای اطلاعاتی ISPها

RAID6 : دیسکهای داده ها مجزا با دو Parity توزیع شده مجزا 
مزایا و مشخصات :

– RAID6 در واقع نسخه پیشرفته RAID5 می باشد که تصحیح و کنترل خطا را بهبود می بخشد . این ویرایش RAID اطمینان و توانایی بالا در زمینه data storage فراهم می کند .

– بهترین انتخاب برای کاربردهای بحرانی و حساس

معایب :

– طراحی مدار کنترلی بسیار پیشرفته و پیچیده .

– سیکل نوشتن بسیار کند ( دوبار محاسبه مربوط به Parity )

– نیاز به N+2 درایو دیسک سخت . بدلیل دارا بودن حالت Parity دو بعدی . ( N تعداد دیسکهای سخت در حالت معمولی )

 – ادغام اطمینان بالا با قابلیت بالا

RAID7 : نقل وانتقال بهینه شده غیر همزمان به منظوردستیابی به نرخ انتقال بسیار سریع

مزایا و مشخصات :

– نقل و انتقال غیر همزمان و دارای کنترلگرهای مستقل.

– درایو مجزا برای ذخیره کردن اطلاعات مربوط بهParity

– برخورداری از سیستم Open System و استفاده از گذرگاهSCSI

– گذرگاه Cache داخلی با سرعت بالا (X-bus )

– دیسک های خواندن و نوشتن از امکان Choching استفاده میکنند.

– تکنولوژی مدار تولید Parity تا حدودی با سایر انواع Raid تفاوت دارد .

-امکان Hot Swaping

Open system :

به سیستمی اطلاق می شود که قابلیت سازگاری با سخت افزارها و نرم افزارهای مختلف را داشته باشد و امکان کارکردن در سیستمهای مختلف را به راحتی داشته باشد .

RAID10 : این Raid حداقل به 4 دستگاه هاردیسک نیاز دارد .

مزایا و مشخصات :

– عمل تکه تکه کردن بلوکهای داده همانند Raid1 انجام می پذیرد .

– تصحیح و کنترل خطا نیز مانند Raid2 می باشد .

– نرخ انتقال بالا

– در شرایط معین , امکان تحمل خرابی چند دیسک در این نوع RAID وجود دارد .

معایب :

– بسیار گران قیمت

– منبع تغذیه حتمأ باید متصل به ups باشد .

– جابجایی درایوها باید به صورت موازی انجام گیرد .

– سیستمهای Server و بانکهای اطلاعاتی .

RAID53 : نرخ انتقال بالا همراه با قابلیت انتقال مناسب

مشخصات و مزایا :

-این آرایه RAID حداقل به 5 دستگاه دیسک سخت نیاز دارد .

– RAID53 در واقع باید RAID03 نلمیده شود زیرا عمل Striping آن همانند RAID0 بوده و Segment بندی آن نیز مانند RAID3 می باشد.

– تحمل خطای آن مانند RAID3 می باشد.

– نسبت به RAID3 دارای نرخ انتقال بسیار بهتری می باشد.

معایب :

– قیمت بالا

– همه دیسک ها باید با همدیگر سنکرون شوند که انتخاب نوع و مدل درایو را محدود می سازد  .

– Stripe کردن در سطح بایتها نهایتأ در محاسبه ظرفیت فرمت شده تأثیر منفی می گذارد .

RAID 0+1 : نرخ انتقال داده بهینه

مزایا و مشخصات :

– حداقل به 4 دستگاه هاردیسک نیاز دارد .

– RAID 0+1 به عنوان آرایه آینه ای نیز معروف است با این تفاوت که قطعات داده ها یا Segment ها طبق استراتژی RAID0 ایجاد شده اند .

– تحمل خطای این نوع آرایه مانند RAID5 می باشد .

– نرخ انتقال بالا .

– بهترین انتخاب برای سیستمهایی که به کارایی بالا بدون توجه به حداکثر اطمینان نیاز داشته باشند .

 معایب :

– RAID 0+1 نباید با RAID10 اشتباه گرفته شود . کوچکترین مشکل در عملکرد یک درایو , آرایه را به مدل RAID0 تبدیل خواهد کرد .

– قیمت بسیار بالا

– جابجایی درایوها باید به صورت موازی انجام گیرد .

کاربرد :

– پردازشهای تصویری و fileserever های عمومی .

نتیجه گیری :

همانطور که مشخص شد ، استفاده ازRAID برای مقاصد معین می باشد و در کاربردهای عادی و روزمره کارایی چشمگیری را به سیستم PC اضافه نمی کند .

به عنوان مثال امکان استفاده از CD-ROM و Rewriter روی این کانکتورها وجود ندارد .بنابراین هنگام استفاده از RAID ابتدا هدف و مورد استفاده خود را مشخص کنید سپس RAID مناسب را انتخاب نمایید.

RAID Controllers and RAID Controller cards

رید کنترلر یک دستگاه سخت افزار معتبر برای مدیریت درایوهای فیزیکی در یک سیستم می باشد و در حال حاضر آنها در کامپیوتر ها به عنوان واحدهای منطقی هستند تراشه رید کنترلر معمولاً بر روی مادر برد قرار دارد و هم می تواند به شکل کارتهایPCI expansion استفاده شود.

سخت افزار RAID :

شما نیاز دارید که مطمئن شوید که کارت RAID Controller  طراحی شده برای نوع هارد دیسکی که شما استفاده کرده اید مناسب است برنامه به نام HP Smart Start موجود است که از طریق آن می توانید هارد دیسک ها را RAID کنید و شکل فیزیکی و منطقی آنها را ببینید حتی به عنوان مثال می توان چند هارد دیسک RAID 0 و بقیه هارد دیسک ها را RAID 5 کرد اگر بخواهیم RAID را تغییر دهیم ویندوز از بین می رود و ویندوز را باید مجدداً نصب کنیم.

Serial controllers

Parallel SCSI Controllers