هر انسانی یک تعداد اسناد و اطلاعات ارزشمند دارد که برای حفظ و ذخیره آن‌ها، از هارد دیسک ها و دیگر تجهیزات سخت افزاری استفاده می‌کند. اما سرعت و امنیت، دو فاکتور مهم در انتخاب این بستر های ذخیره سازی اطلاعات هستند. به همین دلیل دانشمندان همواره سعی دارند از تکنولوژی های جدید برای پیکربندی فضا‌های ذخیره سازی اطلاعات استفاده کنند. RAID نام تکنولوژی است که در ارتباط با این موضوع به وجود آمد. با بهره گیری از تکنیک های در دسترس رید، می‌توان کارایی و امنیت فضای ذخیره سازی را افزایش داد. در ادامه این مطلب، توضیحات کاملی در خصوص RAID و انواع آن ارائه خواهیم داد.
RAID چیست؟
واژه RAID، مخفف عبارت Redundant Array of Independent Disks و به معنای آرایه ای افزونه از دیسک های مستقل است. در ابتدا از واژه Inexpensive به جای Independent در این عبارت استفاده می‌کردند. چون هدف اولیه طراحان این تکنولوژی، دستیابی به کارایی دیسک های High level با ترکیب دیسک‌های ارزان قیمت بود. اما به تدریج اهمیت مجازی سازی ذخیره دیتا باعث شد که بر جنبه مجازی سازی، بیشتر از قیمت آن تاکید شود. در واقع با استفاده از رید می‌توان چند درایو فیزیکی را با یکدیگر ترکیب کرده و یک واحد منطقی مستقل ایجاد کرد.
سیستم عامل نیز، هارد‌های RAID شده را به عنوان یک هارد مستقل شناسایی می‌کند. اطلاعات ذخیره شده در هارد RAID، بین چند هاردی که به هم متصل شده‌اند، توزیع می‌شود. با در نظر گرفتن این تعاریف، می‌توان RAID را روشی برای گروه بندی و ترکیب درایو‌های فیزیکی مجزا دانست. این قابلیت به سرور کمک می کند تا عملیات خواندن و نوشتن را بین چندین درایو انجام دهد؛ که به افزایش کارایی، سرعت و امنیت کل سیستم کمک می‌کند.
مطلب مرتبط: تاثیر امنیت بر سئو سایت
تاریخچه پیدایش RAID
اصطلاح RAID برای اولین بار در سال ۱۹۸۷ میلادی و توسط سه دانشمند عرصه کامپیوتر مطرح شد. رندی کتز، دیوید پترسون و گارث آلن گیبسون سه شخصیتی بودند که در سال ۱۹۸۸، مقاله خود را در زمینه ترکیب دیسک های ارزان قیمت و افزونگی آن‌ها مطرح کردند. نظریه آن‌ها درباره ذخیره و بازیابی اطلاعات بر روی هارد دیسک های مختلف بود. ایده‌ای که باعث افزایش کارایی سیستم و امنیت آن می‌شد.
البته سابقه تحقیق در این زمینه از قبل وجود داشت؛ ولی تا آن زمان، نامی مشخص برای این تکنولوژی انتخاب نشده بود. اما رده بندی و معرفی انواع RAID توسط این سه نفر، زمینه را برای تولید محصولات جدیدی در عرصه ذخیره سازی داده‌ها فراهم کرد. در ابتدا این تکنولوژی را بر روی دیسک های SCSI اجرا کردند. اما به تدریج و با پیشرفت فناوری، استفاده از رید، در ترکیب دیسک های SATA نیز استفاده شد.
پیدایش RAID باعث شد تا تک هارد دیسک های ذخیره اطلاعات قدیمی، جای خود را به این نسل جدید از فضای ذخیره سازی داده بدهند. تکنولوژی که به سیستم عامل کمک می‌کند تا اطلاعات را به صورت موازی بر روی چند هارد دیسک ذخیره نماید. پس اگر یکی از آن‌ها در در دسترس نباشد، می‌توان از اطلاعات موجود در دیگر دیسک‌ها استفاده کرد.
تکنولوژی RAID را می توان به دو صورت سخت افزاری و نرم افزاری پیاده کرد. البته مدل سخت افزاری آن پایداری و سرعت بیشتری دارد و نسخه نرم افزاری آن، برای افرادی مناسب است که بودجه و فضای کافی برای اجرای سخت افزاری این تکنولوژی را نداشته باشند. در روش نرم افزاری، وظیفه پیاده سازی آن بر عهده سیستم عامل و یا BIOS است. اما در روش سخت افزاری، این کار را کنترل کننده های سخت افزاری انجام می دهند که به آن‌ها Raid Controller می‌گویند.
رید کنترلر (Raid Controller) چیست؟
برای مدیریت هارد درایو‌های موجود در یک آرایه ذخیره‌سازی، از دستگاهی به نام رید کنترلر (Raid Controller) استفاده می‌شود. این دستگاه همان لایه انتزاعی است که گروه دیسک‌ها را به صورت واحد نمایش داده و به عنوان واسطه‌ای بین سیستم عامل و دیسک‌های فیزیکی عمل می‌کند. رید کنترلر حکم سپری محافظ را دارد که از دیتا و اطلاعات موجود در دیسک‌ها در زمان خرابی محافظت کرده و به بهبود کارایی سیستم کمک می‌کند.
رید کنترلر‌ها می‌توانند مبنایی سخت افزاری و یا نرم افزاری داشته باشند. رید کنترلر‌های نرم افزاری، از منابع سخت افزاری رم و CPU استفاده می‌کنند. اما در Raid های مبتنی بر سخت افزار، این کنترلر ها فیزیکی بوده و می‌توانند بر روی مادربورد سرور نیز قرار گیرند. رید کنترلر های سخت افزاری در مقایسه با نوع نرم افزاری خود، سرعت و کارایی بیشتری دارند و از فرمت های SATA و SCSI پشتیبانی می‌کنند.
موضوع مهم در ارتباط با RAID Controller این که، انتخاب آن باید متناسب با نیاز شرکت یا شخص شما در حفظ، بازیابی و امنیت داده ها باشد. چون برند‌های مختلفی برای رید کنترلر وجود دارند که از انواع Raid پشتیبانی نمی کنند. پس قبل از تهیه و صرف هزینه، حتماً با کارشناسان متبحر در این زمینه مشورت کنید.
لزوم استفاده از Raid برای ذخیره سازی داده ها
هر Raid آرایه ای از دیسک های متصل شده به یکدیگر است. به هر یک از این هارد دیسک ها، عضو آرایه می گویند و بر اساس چگونگی اتصال آن‌ها به یکدیگر، رید‌ها به انواع مختلفی تقسیم می شوند. رید‌ها را بر اساس سطح قرارگیری هارد دیسک‌ها، با عنوان RAID level مشخص می‌کنند. RAID ۱ و RAID ۰ دو نمونه از رید‌های ساده هستند. اما هدف از بکارگیری تکنولوژی رید در ترکیب فضا‌های ذخیره سازی، افزایش ظرفیت، کارایی و امنیت سیستم است.
وقتی دو هارد دیسک را به یکدیگر متصل کرده و یک رید جدید ایجاد می‌شود، کنترلر داده‌ها را به دو قسمت مساوی تقسیم کرده و هر کدام را در یک هارد قرار می‌دهد. این کار، عملیات خواندن و نوشتن اطلاعات در سیستم ذخیره سازی را دو برار کرده و باعث افزایش کارایی آن می‌شود.
امنیت داده‌ها نیز از این لحاظ افزایش می‌یابد که، اطلاعات بر روی دو یا چند هارد دیسک متفاوت نوشته می‌شود. پس اگر یکی از هارد دیسک‌ها با مشکل مواجه شود، اطلاعات مورد نظر را می‌توان از هارد دیسکی دیگر خواند. پس داده های موجود در سیستم ذخیره سازی در هر صورت محفوظ مانده و از بین نمی‌روند. افزایش ظرفیت نیز امری طبیعی در رید‌ها است. چون به جای استفاده از یک هارد دیسک، می‌توان چندین هارد را به یکدیگر متصل کرده و ظرفیت ذخیره سازی سیستم را افزایش داد.
مطلب مرتبط: انتقال امن اطلاعات با فایل زیلا
تکنیک های ذخیره سازی داده در Raid
احتمالاً تا به اینجای کار باید فهمیده باشید که Raid از ترکیب هارد دیسک های مستقل ایجاد می‌شود. اما قرارگیری داده و اطلاعات در این آرایه، بر اساس تکنیک هایی انجام می‌شود که در ادامه توضیح خواهیم داد.
۱- روش نواری یا Striping
در این تکنیک از ذخیره سازی داده‌ها، اطلاعات به بلاک‌هایی مساوی تقسیم شده و به صورت یک به یک در رید قرار می‌گیرند. یعنی بخش‌های مساوی اطلاعات در روش نواری، به ترتیب در هارد دیسک ها نوشته می‌شوند. عملیات خواندن و نوشتن در آرایه‌هایی با این تکنیک، بسیار سریع است. این روش توسط سیستم های ذخیره سازی اطلاعات به شیوه های مختلفی انجام گرفته و در نهایت باعث افزایش فضای سیستم می‌شود. آرایه دو دیسکی RAID ۰، مثالی ساده از این نوع تکنیک بکار رفته در ذخیره سازی اطلاعات است.
۲- روش آیینه ای یا Mirroring
تکنیک دیگری که بیشتر با هدف حفظ امنیت داده ها در سیستم بکار گرفته می‌شود، روش آیینه ای است. در این روش یک کپی از اطلاعات را به طور همزمان بر روی چندین هارد دیسک قرار می‌دهند. پس از بابت حذف اطلاعات موجود در یک هارد دیسک مجموعه، نگرانی نخواهیم داشت؛ چون نسخه ای دیگری از این اطلاعات، در هارد دیسک‌های رید وجود دارد. خواندن اطلاعات در آرایه های Mirroring بسیار راحت است؛ چون داده‌ها به طور همزمان از چندین دیسک خوانده می‌شوند.
اما عملیات نوشتن در آرایه هایی با این تکنیک، کمی زمان بر است؛ چون داده ها باید در چند دیسک جداگانه نوشته شوند. بازسازی اطلاعات نیز در آرایه های آیینه ای راحت انجام می‌شود. چون تنها باید داده ها را از یک دیسک سالم، به دیسک جدید کپی کرد. RAID۱ با دو دیسک را می‌توان نمونه‌ای ساده از آرایه‌های آیینه ای دانست.
۳- تکنیک افزونه یا Parity
در این روش، داده ها مانند روش نواری به بلاک هایی مساوی تقسیم شده و به صورت همزمان و با تکیه بر تکنیک checksum، در رید ذخیره می‌شوند. در تکنیک Parity از تابعی استفاده می شود که اطلاعات هارد دیسک را بررسی کرده و در صورت شناسایی و بروز مشکل، آن را بازسازی می‌کند. پس مطمئناً عملیات نوشتن در این تکنیک، زمان بر بوده و کارایی مجموعه را کاهش می‌دهد.
این سه روشی که معرفی کردیم، تکنیک های اصلی ذخیره سازی داده در رید هستند. اما می‌توان متناسب با کارایی و امنیت مد نظر خود، الگوریتم آن‌ها را با یکدیگر ترکیب کرد. طراحی و پیکربندی رید مد نظر شما، باید متناسب با سطح کارایی و حفاظت از داده ای باشد که نیاز دارید.
انواع RAID بر اساس سطوح
رید ها سطح بندی متفاوتی دارند؛ بر همین اساس آن ها را به سه دسته مختلف زیر تقسیم می‌کنند:
۱- رید های استاندارد (Standard RAID)
رید‌های استاندارد، هفت نوع مختلف از رید هستند که از RAID ۰ تا RAID ۶ را شامل می‌شوند. نوع این رید‌ها را می‌توان از عددی که بعد از کلمه RAID می‌آید، تشخیص داد. دو نمونه ابتدایی و ساده از رید‌های استاندارد را در ادامه معرفی می‌کنیم.
RAID ۰: سریع‌ترین نوع رید است که از تکنیک Striping یا نواری برای پیکربندی آن استفاده می‌شود. برای تنظیم این رید، حداقل به دو هارد دیسک نیاز داریم. در این نوع از رید استاندارد، داده‌ها به قسمت‌های مساوی تقسیم شده و هر قسمت روی یک هارد ذخیره می‌شود. ضریب خطای این رید صفر است و افزونگی دیتا نیز ندارد. از این رید می‌توان برای ذخیره داده در اپلیکیشن هایی استفاده کرد که حساس نبوده و صرفاً سرعت خواندن و نوشتن آن‌ها مهم باشد.
RAID ۱: برای پیکربندی این رید از تکنیک آیینه‌ای استفاده می‌کنند و به همین دلیل نام دیگر آن، رید Mirror است. تعداد هارد دیسک های لازم برای راه اندازی این رید، باید زوج باشند و برای ایجاد ساده‌ترین نوع آن، حداقل به دو دیسک نیاز داریم. کارایی خواندن اطلاعات در این رید، بهتر از نوشتن آن است. چون عملیات نوشتن باید دو بار و بر روی دو دیسک جداگانه انجام گیرد. چنین ریدی مناسب اپلیکیشن هایی است که به سرعت خواندن و کارایی بالا نیاز دارند.
۲- رید‌های ترکیبی یا تو در تو (Nested RAID)
این رید‌ها از ترکیب چند نوع RAID دیگر به وجود می‌آیند و به همین دلیل به آن‌ها رید تو در تو می‌گویند. RAID ۱۰ و RAID ۰۳ نمونه هایی از این نوع رید هستند. برای سازماندهی این رید‌ها، چند تکنیک را با یکدیگر ترکیب می‌کنند. مثلاً در RAID ۱۰، به طور همزمان از دو تکنیک نواری و آیینه‌ای استفاده می‌شود. ترتیب استفاده از این تکنیک‌ها بسیار مهم است و می‌تواند به کلی نوع رید را تغییر دهد. رید‌های تو در تو کارایی بالایی دارند؛ اما هزینه راه اندازی آن‌ها زیاد است.
۳- رید‌های غیر استاندارد (Nonstandard RAID)
بعضی شرکت‌ها و سازمان های بزرگ ترجیح می‌دهند که از رید‌های اختصاصی در سیستم ذخیره سازی اطلاعات خود استفاده کنند؛ به این نوع از رید‌ها، غیر استاندارد می‌گویند. Adaptive RAID و Linux MD RAID ۱۰، دو نمونه نام آشنا از رید‌های غیر استاندارد هستند.
مزایای استفاده از RAID
- سرعت بالا در بازیابی اطلاعات
- امکان استفاده از چند هارد دیسک برای افزایش کارایی
- تامین افزونگی
- افزایش سرعت خواندن و نوشتن داده از فضای ذخیره سازی
- کاهش هزینه های مرتبط با سیستم راه اندازی
معایب استفاده از RAID
- نوع نرم افزاری این تکنولوژی، کندتر از نسخه سخت افزاری آن است.
- شاید با خرابی یک درایو، اطلاعات از بین برود.
- با خراب شدن یک درایو، امکان خراب شدن دیگر درایو‌ها نیز وجود دارد.
به طور کلی سطح و نوع رید مورد استفاده را باید متناسب با نیاز‌های اپلیکیشن انتخاب کرد. یعنی باید بررسی شود که برای اپلیکیشن کدام معیار از درجه اهمیت بیشتری برخوردار است. عملیات خواندن، نوشتن، امنیت و سرعت سیستم، فاکتور‌هایی تأثیر‌گذار در این انتخاب هستند. اما در کل می توان RAID ۱ را به عنوان مطمئن ترین رید، RAID ۰ را سریع‌ترین نوع از رید و RAID ۵ را ریدی ویژه با ترکیب سرعت و اطمینان، معرفی کرد.
کلام آخر
کارایی و امنیت سیستم ذخیره‌سازی، برای شرکت‌ها و سازمان‌های معتبر بسیار مهم است. این که بتوان با خیالی راحت اطلاعات خود را در هارد دیسک ها ذخیره کرد، امری ضروری به نظر می‌رسد. تکنولوژی RAID به شما این امکان را می‌دهد تا هارد دیسک‌ها را به یکدیگر متصل کرده و کارایی مجموعه را افزایش دهید. با بهره‌گیری از تکنیک های موجود در پیاده سازی اطلاعات رید، می توان فضای ذخیره سازی را متناسب با توان مالی و نیاز خود راه‌اندازی کرد. سوالات و پیشنهادات خود در ارتباط با رید و انواع آن را می‌توانید در بخش دیدگاه ها با ما در میان بگذارید.
مطلب مرتبط:
دیدگاهتان را بنویسید