Raid چیست؛ همه چیز در مورد تکنولوژی رید

Raid چیست؛ همه چیز در مورد تکنولوژی رید

ذخیره سازی همیشه به عنوان یکی از مهمترین مباحث در کامپیوتر ها، اینترنت و شبکه، مورد توجه بوده است و به جرات می توان گفت که یکی اهمیت آن در سرعت بازدهی سیستم های کامپیوتری از خیلی از مواردی دیگر بالاتر است. سیستم های ذخیره سازی مختلفی وجود دارند که می توانند راندمان و کارایی را بالا ببرند. از انواع این سیستم ها می توان به SSD ها، تکنولوژی NVMe، تکنولوژی های وابسته به NAND و سطوح مختلف Raid را نام برد. در این مقاله قرار است که به بررسی این موضوع بپردازیم که Raid چیست و دقیقا چه کاری را انجام می دهد که تا توانسته است به عنوان یک روش مطرح از سال های دور باقی بماند.

البته ماهیت گسترش پذیر و قابل پیشرفت این معماری در این میان نقش بسیار مهمی داشته است. پیش از آنکه صحبت در رابطه با اینکه تکنولوژی Raid چیست را شروع کنیم لازم است تا کمی در مورد رسانه های ذخیره سازی و نقشی که می توانند روی یک هاست یا سرور داشته باشند صحبت کنیم و ببینیم اصلا چرا مهم است که در یک سرور از یک هارد Raid یا NVMe استفاده شود.

 

تکنولوژی ذخیره سازی چیست و چه تاثیری در سرعت دارد!؟

 اگر به ساختار یک برنامه کامپیوتری نگاه کنیم، چه به صورت یک برنامه پویا باشد و چه به صورت یک فایل که صرفا در زمان های خاص مورد استفاده  قرار می گیرد، تمامی این داده ها نیاز دارند تا روی یک بستر در داخل سیستم ذخیره سازی شوند. به عنوان مثال شما تمام فایل هایی که دارید روی هارد سیستم و یا لپتاپ خود یا حتی داخل حافظه موبایل خود ذخیره سازی کرده اید. در سیستم دو نوع حافظه وجود دارد. حافظه ای اصلی یا همان رم، که سرعت بسیار بالایی دارد و به علت قیمت بالا و پایدار نبودن در حجم های کم مورد استفاده قرار می گیرد، و نوع دوم نیز حافظه ای بزرگ و پایدار است که از قیمت مناسبی برخوردار است که در علوم کامپیوتر به آن فضای ذخیره سازی جانبی گفته می شود.

در سیستم های کامپیوتری وقتی قرار باشد به فایلی مورد استفاده قرار گیرد، و یا برنامه ای اجرا شود، فایل های ذخیره شده این برنامه و یا بخشی از آنها که به آن نیاز است، باید روی حافظه اصلی قرار بگیرند. پس داده های شما از حافظه جانبی به حافظه داخلی منتقل می شوند. یکی از بزرگترین اتفاق هایی که باعث می شود یک سیستم کامپیوتری، خصوصا وقتی برای بار اول می خواهد یک برنامه را اجرا کند و یا یک فایل را باز کند این است که این حافظه نمی تواند به درستی کار خود را انجام دهد و این انتقال مدت زمان بیشتری را از آنچه که باید طول بکشد، به هدر می دهد.

سیستم ذخیره سازی

یکی از اصلی ترین دلایلی که یک سیستم کامپیوتر قدیمی کند است، و یا بعضی از سایت ها به شدت کند لود می شوند، همین موضوع است. استفاده از دیسک هایی با تکنولوژی پایین می تواند برای کارکرد های سطح اینترنت و سرور ها، خصوصا سایت ها یک فاجعه را به بار بیاورند. پس روش ها و تکنیک های مختلفی ارائه گردید که بتواند این مشکلات را برطرف کند. در حال حاضر می توان بالاترین تکنولوژی را در هاردها تکنولوژی NVMe معرفی کرد که در مقاله NVMe چیست به طور کامل در مورد آن صحبت کردیم.

اکنون می خواهیم در مورد یکی از مهمترین تکنولوژی های ذخیره سازی که مدت های زیادی است با تغییرات مختلف و آپدیت های رنگارنگ توانسته است خود را بالا نگه دارد صحبت کنیم و ببینیم که Raid چیست و به چه دردی می خورد. ابتدا باید ببینیم که خواستگاه Raid چیست و از کجا کار خود را شروع کرده است.

 

نقطه شروع Raid چیست

قبل از اینکه بخواهیم در مورد اینکه تاریخچه Raid چیست صحبت کنیم باید بگوییم که Raid در واقع یک تکنیک برای استفاده از هارد های ارزان قیمت و قدیمی است. البته نه خیلی قدیمی، اما این اثبات شده است که با استفاده از چند دیسک قدیمی و ارزان به صورت همزمان می توان عملکرد یک سیستم گران قیمت را شبیه سازی کرد. به طور کلی اگر بخواهیم تاریخچه Raid چیست و این تفکر از کجا سر درآورده است باید به سال 1987 در مهد تمدن و پیشرفت رسانه های ذخیره سازی که خیلی از سیستم فایل های بزرگ و تکنیک های کار با داده ها از آنجا آغاز شده است، یعنی دانشگاه برکلی برگردیم. دیوید پترسون، گرت گیبسون و رندی کاتز سه محققی بودن که برای اولین بار این درک را که میتوان از سیستم های ارزان به صورت مجتمع استفاده کرد و به عنوان یک سیستم قوی بهره گرفت را در مورد هارد دیسک ها به یک تکنیک عملی تبدیل کردند.

نام این تکنیک RAID گذاشته شد که سرواژه ای است از عبارت Redundant Arrays of Inexpensive Disks، و ترجمه آن می شود آرایه ای افزونه دار از دیسک های ارزان. اولین بار این سیستم برای استفاده از هارد های سیستم های Mainframe که کامپیوتر های مرکزی و بزرگ از کار افتاده ای بودند که دیگر کسی در سال 87 سراغی از آنها نمی گرفت، ارائه شد. این سه نفر می خواستند که با روش های خاص خود از هاردهای بلا استفاده این سیستم ها یک مجموعه قوی را ایجاد کنند و تقریبا هم موفق شدند و مقاله را با شرح کامل این موضوع که Raid چیست در کنفرانسی بزرگ به نام SIGMOD منتشر کردند.

بازخورد این موضوع که Raid چیست گسترده تر از انتظار بود و در واقع بعد از ارائه این نام برای این تکنیک مشخص شد که قبلا هم چنین فعالیت هایی صورت گرفته است و در دهه 70 نیز تلاش هایی صورت گرفته است که عملی بوده است. برای همین موضوع یک طبقه بندی بین سطوح مختلف Raid شکل گرفت و ورژن های قدیمی تر از Raid 1 شروع به نامگذاری کردند تا به Raid 5 رسیدند که در سال 87 ارائه شده بود.

از اینجا بود که این تکنیک به یک روش برای ذخیره سازی تبدیل شد که هر کس یک بهینه سازی روی آن انجام می داد و ورژن بهتر با شماره جدید منتشر می شد و کار به جایی رسید که جواب سوال Raid چیست از یک تکنیک ذخیره سازی پر سرعت به مجموعه تکنیک های بهبود ذخیره سازی روی دیسک تغییر پیدا کرد.

تاریخچه Raid چیست

اکنون که فهمیدیم تاریخچه Raid چیست و این سیستم در واقع چگونه شکل گرفته است وقت آن رسیده است که ببینیم روش ذخیره سازی در Raid چیست و یک سیستم از این نوع برای ذخیره سازی دقیقا چه کاری انجام می دهد.

 

مکانیزم ذخیره سازی Raid چیست

مکانیزم ذخیره سازی در تمام سطوح Raid  و پیشرفت هایی که داشته است تقریبا بر یک اصل ساده و ثابت متمرکز بوده است. استفاده از چند دیسک به صورت همزمان و پخش کردن بخش های مختلف داده روی آنها. در واقع می توان گفت در پاسخ به اینکه اصلی ترین مکانیزم Raid چیست باید بگوییم تقسیم یک فایل و داده بزرگ به فایل های کوچک که در لحضه به صورت موازی روی دیسک ها نوشته می شوند و از آنها خوانده می شوند. Raid توانست با این تکنیک ساده و مختصر کردن سال تقریبا 40 سال به عنوان یکی از بهترین مکانیزم ها ذخیره سازی باقی بماند و با تغییرات کوچک در موارد مربوط به ذخیره سازی همیشه خود را آپدیت نگه دارد.

اگر بخواهیم کمی علمی به قضیه نگاه کنیم و تعریف Raid چیست را کمی بهتر توضیح دهیم باید گفت که Raid دیسک های سخت افزاری و فیزیکی مختلف را به صورت یک دیسک منطقی مجتمع در نظر می گیرد. معماری استفاده شده در Raid، تقریبا در تمام HDD های قدیمی یافت می شود. اگر هارد دیسک های قدیمی را به خاطر داشته باشید یک مکعب فلزی سنگین و ضخیم بودند که در مقایسه با SSD های کوچک امروزی و یا NVMe که فقط یک تراشه مانند رم است، بسیار بزرگتر و سنگین تر بودند. این به این علت بود که Raid به صورت همزمان چند دیسک را در یک HDD مجتمع کرده بود و هر بخشی از داده شما به صورت همزمان توسط هد ها روی دیسک نوشته می شد.

سوالی که اینجا پیش می آید این است که مسئولیت این که تمامی دیسک ها به صورت یک دیسک نمایش داده شوند در این روش ذخیره سازی بر عهده چه کسی است. در اینجا باید بگوییم ” کنترلر Raid ” است که همه این کار ها را انجام می دهد و در ادامه به معرفی اینکه کنترلر Raid چیست خواهیم پرداخت.

 

کنترلر Raid چیست

مدیریت دیسک های مختلف در سیستم ذخیره سازی Raid کار نسبتا پیچیده ای است. برای این کار یک واحد منطقی ایجاد شد که بین سخت افزار و سیستم عامل قرار می گیرد و به صورت یک برنامه مستقل که از بورد HDD اجرا می شد یک شفافیت را بین دیسک و سیستم عامل ایجاد می گرد. اگر بخواهیم واضح تر به این موضوع کنترلر Raid چیست پاسخ دهیم باید بگوییم که در واقع این کنترلر مسئول این بود که نگذارد سیستم عامل بفهمد و درون دیسک چه خبر است و درگیر این جزئیات ذخیره سازی نشود. سیستم عامل فقط اطلاعات داده ای که نیاز داشت، آن را به حافظه ببرد و روی دیسک ذخیره سازی کند، یا داده ای که می خواست آن را از روی دیسک بخواند را به کنترل می داد و کنترل خود داده را از داخل دیسک بیرون می کشید.

کنترلر Raid چیست

کنترلر Raid یکی از حیاتی ترین بخش های این سرویس به حساب می آمد و با گذشت زمان نه تنها از تاثیر آن کاسته نشد بلکه بر اهمیت آن نیز افزوده شد. از سطوح Raid 5 به بعد این کنترلر وظایفی جدید بر عهده داشت که باید قابلیت Fault Tolerant را نیز مدیریت می کرد. در مورد اینکه این قابلیت از Raid چیست و چه کارایی های دارد در ادامه بیشتر صحبت خواهیم کرد.

 

سطوح مختلف Raid چیست

با یک جست و جوی کوچک در اینترنت قطعا متوجه خواهید شد که Raid دارای سطوح و لول های متنوعی است که با یک شماره بعد از Raid از یکدیگر تفکیک می شوند. این سطوح قابلیت هایی است که Raid دارد و تقریبا می توان آنها را ورژن های مختلف این سیستم ذخیره سازی دانست. خود این شماره گذاری ها نیز به سه دسته کلی تقسیم می شوند که عبارتند از:

 

Raid استاندارد

در این از سیستم های Raid شما با یک ذخیره سازی استاندارد سازی شده طرف هستید. به این صورت که یک گروه حرفه ای از مهندسان و طراحان یک ذخیره سازی را بر بنای اصلی Raid ارائه کرده و به عنوان یک قرارداد بین المللی ثبت شده است. ویژگی اصلی این دسته از Raid ها این بود که به صورت استاندارد بوده و در همه جای دنیا و همه سیستم عامل ها از آنها پشتیبانی می شود.

 

Raid غیر استاندارد

نوع دیگری از Raid است که معمولا با بهینه سازی های موردی که توسط شرکت های مختلف ارائه می شدند همراه است. این نوع از سرویس های Raid استاندارد سازی نشده و پشتیبانی از آنها برای خیلی از دستگاه ها امکانپذیر نیست. در واقع این طرح ها عموما طرح های بهینه سازی شده برای سرور ها و یا سیستم های یک ارائه دهنده خدمات از این نوع بوده است که برای خود آن را ارائه داده و تقریبا کاربردی ندارد. این نوع از انواع Raid را می توانیم به عنوان یک نوع منسوخ از این سیستم ها بدانیم.

 

Nested Raid یا Raid تو در تو

اگر بخواهیم بگوییم که این نوع از انواع Raid چیست باید بگوییم که این سیستم ها، سیستم هایی ترکیبی هستند که از تلفیق دو نوع رید استاندارد با یکدیگر ساخته شده اند و نامگذاری آنها نیز با اعداد دو رقمی می باشد. به عنوان مثال از معروفترین انواع این نوع از سیستم های رید می توان به Raid 10 اشاره کرد که بسیار کاربردی می باشد و در ادامه راجع به آن توضیح خواهیم داد.

اکنون که دیدیم انواع سطوحی Raid چیست و یک سیستم رید می تواند در چه دسته بندی هایی قرار گیرد نوبت به آن رسیده است که به معرفی معروفترین موراد مربوط به این سطوح بپردازیم و ببینیم که کدام یک از این رید های شماره دار بیشتر مورد استفاده قرار گرفته اند.

سطوح مختلف Raid چیست

 

معروفترین ورژن های Raid چیست

اینکه بخواهیم بگوییم معروفترین سطوح Raid چیست و کدام یکی از بقیه بهتر و یا معروفتر هستند کار دشواری است و می توان گفت که هر کدام از این سطوح برای خود برو و بایی دارند و نمی توان گفت تفاوت زیادی بین آنها وجود دارد. خصوصا سطوح استاندارد که هر کدام از آنها یک انقلاب در کامپیوتر به حساب می آیند. اما به طور کلی می توان این موارد را جزو برترین سطوح رید معرفی نمود:

 

Raid 0

این سطح از ذخیره سازی Raid وقتی که ارائه شد حتی خودش هم از این که یک ذخیره سازی Raid است خبر نداشت و تقریبا 5 سال طول کشید که اسم Raid روی آن گذاشته شود. Raid 0 یک سیستم کاملا عادی بود و صرفا ذخیره سازی را با استفاده از چند دیسک مختلف انجام می داد. به این نوع از ذخیره سازی اصطلاحا Stripped گفته می شد. اگر بخواهیم بگوییم که مزیت این سرویس از Raid چیست باید گفت که صرفا به همین که ذخیره سازی را به صورت جزء به جزء انجام می داد بسنده می کرد.

 

Raid 1

سطح بعدی که از این نوع از ذخیره سازی ارائه شد، Raid 1 نام داشت. اگر بخواهیم بگوییم که این نوع از Raid چیست باید گفت که این سطح اولین سیستمی بود که به وسیله افزونی یا همان Redundancy یک سیستم فالت تولرنت را ایجاد کرد که می توانست خطاهای موجود در دیسک را تشخیص داده و اصلاح کند.

به این صورت که هر فایلی که روی دیسک ذخیره می شد در واقع دو بار ذخیره می شد. یک بار در هارد اصلی و یک بار در فضایی به نام Mirror (آینه). در این ذخیره سازی یک دیسک فقط ظرفیتی به اندازه نصف آن چیزی که در اختیار داشت را به ما می داد و اتلاف فضای بسیار زیادی داشت. همینطور هماهنگ سازی این نسخه های میرور، به شدت وقت گیر بود و هر تغییری باید دو بار ذخیره سازی می شد. روش Mirror هر چند خیلی کار آمد نبود اما می توان گفت که از هیچی بهتر بود و یک شروع خوب برای این گونه از سیستم ها به شمار می رفت.

معروفترین سطوح Raid چیست

 

Raid 2

در این سطح از رید یک تغییر بزرگ اتفاق افتاد. یک کد به نام کد اصلاح خطای Hamming (همینگ) وارد ماجرا شده بود که با استفاده از آن می شد افزونه دوبرابری تا حد زیادی کاهش داد. علاوه بر این این تکنولوژی باعث ارائه مکانیزمی به نام ECC یا همان Error Checking and Correcting می شد که می توانست خطا را تا حد زیادی اصلاح کند.

هر چند امروزه این نوع از سیستم رید کارایی خود را از دست داده است و دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرد اما می توان آن را به دلیل ارائه تکنیکی برای کاهش خطا یکی از مهمترین ورژن ها و سطوح ارائه شده برای رید دانست. 

 

Raid 5

در اینجا با یکی از مهمترین سطوح رید مواجه هستیم. در این نوع از سیستم ها افزونه داده ها از همان رید 4 استفاده می کرد که به یک چهارم از کل ظرفیت هارد دیسک کاهش پیدا کرده بود. و با توزیع افزونه بین دیسک های مختلف کارایی را تا حد زیادی بالا برد. این نسخه از رید را می توان یکی از مشهور ترین طراحی های رید و تقریبا نماد این نوع از ذخیره سازی دانست.

سرعت خواندن و نوشتن روی این هارد ها از سیستم های خیلی ساده نیز سریعتر است و برای پیاده سازی آن به تعداد دیسک های کمتری نیاز است. میتوان این نوع از پیاده سازی را با سه دیسک انجام داد اما بهترین بازدهی آن روی 5 دیسک مشاهده شده است. این ورژن یکی از امن ترین انواع رید شناخته می شود و سرعت بالا را می توان به عنوان یکی از مزایای مهم آن معرفی کرد. عموما این سرویس برای سرور هایی که در تعداد هارد محدودیت دارند می تواند یک گزینه خوب باشد.

 

Raid 10

در پاسخ به این موضوع که این نوع از Raid چیست باید بگوییم که در این نوع که یکی از انواع کاربردی نیز می باشد، با یکی از انواع تو در تو برای رید ها طرف هستیم که یکی از اولین نمونه های Nested Raid می باشد. این سرویس با ترکیب دو نوع رید های 0 و 1 به وجود آمده است. در این نوع از Raid از حداقل 4 دیسک استفاده می شود که به صورت دو به دو با هم Mirror شده اند. ذخیره سازی نیز روی هارد اصلی به صورت Stripped انجام می گیرد.

در این نوع از رید ما یک سرعت بالا را شاهد خواهیم بود که می تواند تا چند برابر سریعتر از خیلی از SSD های موجود عمل کند و یک گزینه ایده آل برای سرور ها و تجهیزات فعال در شبکه می باشد.

به طور کلی می توان در پاسخ به این سوال که معروفترین و کاربردی ترین سطوح Raid چیست این موارد را معرفی نمود. اکنون نوبت به آن رسیده است تا به بررسی این موضوع بپردازم که مزایای استفاده از Raid چیست و اگر این سیستم ذخیره سازی را به کار بگیریم چه خدماتی می تواند برای ما داشته باشد.

 

مزایای استفاده از Raid چیست

در مورد اینکه کارایی Raid چیست و چه مزیت هایی دارد موارد متعددی را می توان فهرست کرد. این موارد به این صورت می باشد:

 

بالا بردن کارایی با استفاده از افزونی

یکی از مهمترین مزایایی که میتوان برای سیستم های رید مطرح کرد این است که به صورت کامل با استفاده از افزونی باعث بالا رفتن کارایی این هارد ها می شود و می توان گفت که یک هارد دیسک وقتی که در حال نوشتن یک داده روی دیسک است از تمام قدرت خود استفاده می کند و همه اجزا درگیر هستند. خیلی از معماری ها یک گلوگاه دارد که کل سرعت و کارایی را تا حدی که این گلوگاه کشش داشته باشد، پایین می آورند. اما در رید از چنین مواردی خبری نیست و شما می توانید مطمئن باشید که تمام اجزای این سیستم در لحظه در خدمت شما هستند.

مزایای استفاده از Raid چیست

 

امکان ریکاوری دیتا

افزونگی تنها باعث بالا رفتن بازدهی و کارکرد بهینه نمی شود. اگر بخواهیم بگوییم که اصلی ترین دلیل افزونگی در هارد های Raid چیست باید بگوییم که این امر بخاطر ریکاوری اطلاعات و بازیابی آنها در صورت تخریب یکی از هارد ها می باشد. در صورتی که برای یک از دیسک های شما مشکلی پیش بیاید سایر دیسک ها می توانند به صورت کامل آن را کاور کنند.

در این حالت اطلاعات مربوط به دیسک تخریب شده توسط کدهای همینگ مربوطه که در سایر دیسک ها وجود دارد، می تواند داده را به صورت کامل روی دیسک جایگزین و یا همان دیسک که در حال ترمیم هست بازسازی کند. به علاوه این امکان وجود دارد که کاربران به صورت همزمان با بازسازی به داده ها دسترسی داشته باشند و این تخریب دیسک نتواند در کارکرد هیچ خللی وارد کند.

 

استفاده از دیسک های ارزان

در ابتدا در مورد اینکه Raid چیست گفتیم که یک حافظه طبقه بندی شده از حافظه های ارزان کهدر کنار هم مجتمع شده اند. با توجه به این مسئله می توان گفت که هزینه ای که برای هارد ها پرداخت می کنید پایین بوده و از قصد داشته باشید که یک مجموعه بزرگ از این دیسک ها را برای یک سرویس خیلی بزرگتر مانند دیتاسنتر ها راه اندازی کنید. به نسبت هزینه کمتری نسبت به سایر سرویس ها پرداخت خواهید کرد.

 

بالا بودن سرعت

وقتی در مورد کارایی این نوع از حافظه صحبت می کردیم به این مساله اشاره کردیم که کلیه اجزای این نوع از حافظه در حال کار است. پس می توان گفت که این سیستم ها از سرعت بالایی برخوردارند و می توانند عملیات خواندن و نوشتن را در زمان خیلی کوتاه تری نسبت به سایر حافظه ها داشته باشند. البته باید در نظر داشته باشید که تکنولوژی های سریعتر از رید نیز برای این کار وجود دارد. اما رید هنوز در سرعت حرفی برای گفتن دارد و می تواند یک مدعی باشد.

مزیت های Raid چیست

 

نتیجه گیری

در این مقاله در مورد اینکه Raid چیست و چه کاری را انجام می دهد، تکنیک های ذخیره سازی در Raid چیست و چگونه میتواند از سایر موراد سریعتر باشد و همینطور این مساله که انواع مختلف Raid چیست و چه سطوحی از آن وجود دارد صحبت کردیم و دیدیم که مزایای این نوع از ذخیره سازی چیست. البته معایبی نیز برای این سیستم ها وجود دارد که باید مراقب آنها باشید. به عنوان مثال پیاده سازی انواع رید تو در تو یا ترکیبی که بهترین بازدهی را دارند کمی هزینه بر خواهد بود. و یا اینکه اگر فایل هایی که برای افزونی داده ها روی سایر دیسک ها وجود داشته باشد تخریب شده باشند یا آسیبی دیده باشند، ساخت مجدد حافظه آسیب دیده با مشکلات بسیاری مواجه خواهد شد و ممکن است خیلی از فایل ها قابل بازگردانی نباشند. به طور کلی اگر به فکر استفاده از Raid هستید باید تمامی موارد را در مورد آن بسنجید.

 

واکنش شما چیست؟
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
برچسب‌ها:, , ,
تیم تولید محتوا

Author by : تیم تولید محتوا

تیم تولید محتوای مارال هاست در تلاش است بهترین و تخصصی ترین مطالب آموزش هاستینگ را با بهترین شیوه نگارش و به صورت کاملا کاربری به کاربران وب فارسی و مشتریان ارجمند مارال هاست ارائه نماید . رسالت ما ارتقای دانش حوزه تخصصی میزبانی وب در جامعه فارسی زبان می باشد .

نظر دهید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد‌شد.