انواع Raid

Raid به زبان ساده قابلیت ذخیره سازی اطلاعات بر روی چند دیسک می باشد. ترکیب های مختلف ذخیره سازی اطلاعات بر روی چند دیسک موجب تفاوت میان Raid های مختلف می گردد. استفاده از هر نوع Raid متناسب با کاربردهای خودش می باشد و مطلقا نمی توان گفت که کدام نوع Raid بهتر است.

Raid 0

این Raid در حقیقت اطلاعات را بین هارد دیسک ها تقسیم می کند (Stripping) و به این ترتیب هر هارد قسمتی از اطلاعات را ذخیره می نماید. به این ترتیب ما از کل فضا هارد دیسک ها استفاده می کنیم. یعنی اگر ما دو هارد دیسک ۴ ترابیت را با Raid 0  تنظیم کرده باشیم، ۸ ترابایت فضا برای ذخیره سازی اطلاعات در اختیار داریم. از خصوصیات Raid 0 سرعت بالا در خواندن و نوشتن اطلاعات می باشد. البته تقسیم اطلاعات با توابعی انجام میشود و قابلیت منحصر به فرد این Raid در اینجاست که اگر اطلاعات هر یک از هاردها به هر دلیل از دست رفت، امکان بازیابی آن با کمک هارد دیگر وجود دارد.

Raid 1

در این شیوه به اصطلاح انعکاسی یا برگردان فایل ها در هارد دیسک ها ذخیره می شود. به عبارت دیگر یک نسخه پشتیبان (اما به طور همزمان) بر روی هارد دیسک دیگر ذخیره می شود. در این شیوه سرعت نوشتن اطلاعات به نسبت Raid 0 کمتر می باشد همینطور سرعت خواندن اطلاعات به نسبت Raid 0 در Raid 1 کمتر می باشد. در Raid 1  اگر ما دو هارد ۴ ترابایت داشته باشیم، با توجه به ذخیره نظیر به نظیر اطلاعات ما در مجموع هم تنها ظرفیت ذخیره سازی ۴ ترابایت اطلاعات را داریم.

سئوال: چرا در حالی که Raid 0 قابلیت بازیابی اطلاعات را داراست  و ظرفیت کامل هر دو هارد دیسک را در اختیار ما می گذارد و البته سریعتر است کسی بخواد از Raid 1  استفاده کند؟

جواب: به علت سرعت بازیابی اطلاعات در Raid 1. در این Raid اگر یکی از هاردها در حین کار مشکلی برایش پیش آمد  سیستم بدون لحظه ای وقفه به کارش ادامه می دهد، در حالی که اگر مشکل مشابه در یک سیستم با Raid 0 پیدا شود، ادمین سرور ناچار است برای بازیابی اطلاعات یک وقفه در سرویس دهی خود را بپذیرد.

 

Raid 2

در RAID 2 نیز از روش Striping استفاده می‏شود و داده‏ها به صورت نوارهای سکتوری ذخیره می‏شوند. و بعضی از درایوهای آرایه برای اطلاعات ECC (کدهای تصحیح خطا) در نظرگرفته می‏شوند. هر بیت داده که روی هارد دیسک‏ها نوشته‏می‏شود ،کد ECC  مربوط به خود را دارد. این کدها روی درایوهای جداگانه ذخیره می‏شوند و به منظور حفاظت از یکپارچگی و سلامت داده‏ها مورد استفاده قرار می‏گیرند.  ECC ارزش‏های عددی داده‏های ذخیره‏شده بر روی بلوک‏های مشخص در درایو مجازی را با استفاده از فرمولی به نام (Check-Sum) جدول بندی می‏کند.

سپس در صورت نیاز ،‌ جمع کنترلی برای تایید سلامت داده‏ها به انتهای بلوک داده الحاق می‏شود.هنگامی که داده‏ها مجدداً خوانده می‏شوند ، جدول بندی ECC مجدداً محاسبه می‏شود. سپس جمع کنترلی هر بلوک داده‏ی خاص، ‌خوانده شده و با آخرین جدول بندی مقایسه می‏شود. چنانچه اعداد همانند باشند داده‏ها بدون نقص هستند، اما اگر تناقضی وجود داشته‏باشد ، داده‏ها ی از دست رفته با استفاده از اولین جمع کنترلی (یا جمع کنترلی قبلی) ‌به عنوان یک نقطه‏ی مرجع، ‌قابل محاسبه‏ی مجدد هستند. از این سطح به ندرت استفاده می‏شود. به دلیل این‏که تمام هارد دیسک‏ها امروزه اطلاعات ECC را در هر سکتور جاسازی می‏کنند،RAID2  مزیت قابل توجهی نسبت به سایر نمونه‏های RAID  ندارد .

Raid 3

Raid 3 امروزه، ‌بسیار کم مورد استفاده قرار می‏گیرد و خیلی شبیه RAID 2 می‏باشد و اطلاعات را به صورت سکتوری روی گروهی از درایوها stripe می‏کند. تفاوت آن این‏است که یک درایو جداگانه برای ذخیره‏ی داده‏های پریتی درنظر می‏گیرد.  Raid3بر داده‏های ECC جاسازی شده در هر سکتور برای ردیابی اشکالات ، تکیه دارد. اگر درایوی از کار افتاد به‏وسیله‏ی XOR کردن اطلاعات موجود روی سایر درایوها، ‌عملیات بازیابی را انجام می‏دهد.این سطح در واقع انطباقی از RAID 0 است که مقداری از طرفیت هر یک از درایوها را قربانی می‏کند اما به سطح بالایی از سلامت اطلاعات و تحمل خطا دست‏یابد. در این حالت، بلوک‏های داده به نوارهایی تقسیم شده و بر روی تمام درایوهای درون آرایه به جز یکی از آن‏ها نوشته می‏شوند. اطلاعات موازنه‏ی نوار که برای بررسی سلامت داده در تمام درایوهای درون زیرسیستم مورد استفاده قرار می‏گیرند د رهنگام نوشتن داده‏ها، ایجاد شده و بر روی دیسک پریتی، ‌نوشته می‏شوند. درایو موازنه نیز به نوارهایی تقسیم شده‏است و هر یک از این نوارها در درایو موازنه برای نگهداری اطلاعات پریتی مربوط به نوارهای داده‏ی متناظر آن که در سراسر آرایه گسترده شده، مورد استفاده قرار می‏گیرد. اطلاعات موازنه هنگام خواندن داده‏ها بازبینی می‏شود. این شیوه با خواندن یا نوشتن داده‏ها بر روی تمام درایوها به طور هم‏زمان یا به صورت موازی توانایی انتقال داده بسیار بالایی را در اختیار قرار می‏دهد ولی در عین حال مزیت بازسازی داده در صورت از کارافتادن یکی از درایوها و حفظ سلامتی داده‏ها برای سیستم را نیز از دست نمی‏دهد. رکوردهایی که در تمام درایوها گسترده شده‏اند، نرخ انتقال را در دیسک بهینه می‏کنند.

به دلیل این‎که هر درخواست I/O به چندین درایو از آرایه دسترسی دارد. در این سطح RAID در یک زمان فقط به یک درخواست پاسخ داده می‏شود. و برای محیط‏های تک کاربره، تک کاره با رکوردهای طولانی،‌ بهترین کارآیی را دارد.

 

Raid 4

Raid 4 با RAID 3 یکسان است. به جز این‏که از نوارهای بزرگ‏تری استفاده‏ می‏کند. به همین دلیل رکوردها از هر درایو جداگانه می‏توانند خوانده‏شوند (‌البته به جز درایو پریتی). این عمل این امکان را می‏دهد تا عملیات خواندن به اشتراک گذاشته‏شود. در هنگام نوشتن، ‌عملیات آهسته می‏شود چون پس از ذخیره شدن داده‏ها بر روی یک دیسک، ‌باید اطلاعات پریتی نیز در درایو مربوط به پریتی نوشته شوند. به هرحال با هر بار عمل نوشتن باید پریتی به روزآوری شود و لذا درایوها در موقع نوشتن نمی‏توانند مشترکاً استفاده شوند. این ساختار مزیت ویژه‏ای نسبت به سایر حالات ندارد.

 

Raid 5

اساساً  RAID 5 شبیه RAID 1 است. با این تفاوت که RAID 5 برای هر نوار از داده‏ها یک پریتی ذخیره می‏کند. اما در مقایسه با RAID 1 عملیات نوشتن آهسته‏تر است. زیرا یک زمان اضافی برای نوشتن اطلاعات پریتی نیاز است. در موقع نوشتن اطلاعات RAID 5  تقریباً ۶۰ درصد آهسته‏تر از RAID 1 عمل می‏کند. عملیات خواندن هم هیچ تغییری پیدا نمی‏کند. برای رسیدن به بهترین کارآیی،  RAID 5 باید یک فضای ذخیره‏سازی داشته باشد برابر با حاصل جمع فضای تمامی هارد دیسک‏ها منهای ۱٫ بعضی مواقع به این سطح از RAID ،‌” آرایه با پریتی چرخشی ” نیز گفته‏می‏شود. چرا که مانند RAID 4 پریتی‏ها را در یک درایو جداگانه جمع نمی‏کند و این اطلاعات را در تمام آرایه و بر تمام درایوها توزیع می‏کند. هیچ درایو منحصر بفردی برای ذخیره‏ی اطلاعات پریتی وجود ندارد. تمام درایوها شامل داده هستند و عملیت خواندن می‏تواند از تمام درایوها به صورت مشترک انجام شود. برای نوشتن اطلاعات نیز به یک درایو داده و نیز یک درایو دیگر برای ذخیره‏ی اطلاعات پریتی نیاز داریم. با توجه به این‏که، ‌پریتی رکوردهای مختلف روی درایوهای دیگر قرارمی‏گیرد، ‌عملیا ت نوشتن معمولاً می‏تواند به اشتراک گذاشته شود.

 

بیشترین استفاده از RAID 5 در سرورها و شبکه‏های محلی می‏باشد، ‌جایی که فضای ذخیره‏سازی و تحمل خطا بسیار اهمیت دارد. در این روش نیازی به وجود درایو آیینه وجود ندارد. زیرا اگر یکی از دیسک‏های اصلی از کار بیفتد، سرور اطلاعات از دست رفته از نوارهای پریتی ذخیره شده روی دیگر درایوها بازسازی می‏کند. برای اجرای RAID 5 ،‌ حداقل به سه هارد دیسک نیاز داریم.

 

 

Raid 6

دیسکهای داده ها مجزا با دو Parity توزیع شده مجزا.  RAID6 در واقع نسخه پیشرفته RAID5 می باشد که تصحیح و کنترل خطا را با استفاده از دو parity بهبود می بخشد. این ویرایش RAID اطمینان و توانایی بالا در زمینه Data Storage فراهم می کند و
بهترین انتخاب برای کاربردهای بحرانی و حساس می باشد. برخی از معایب این نوع Raid  به شرح ذیل می باشد:

• 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 دیسکهای سخت در حالت معمولی)

 

 

 

Raid 7

 

• نقل وانتقال بهینه شده غیر همزمان به منظوردستیابی به نرخ انتقال بسیار سریع
• 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)
• تکنولوژی مدار تولید Parity تا حدودی با سایر انواع Raid تفاوت دارد
• امکان Hot Swapping

 

Raid 10

این مدل از RAID از ترکیب دو حالت RAID 0 و RAID 1  تشکیل می‌شود که برای مثال در صورتی که ۴ هارد داشته باشیم، این هاردها با هم  RAID 1  شده و امنیت بالایی را به وجود می‌آورند و تعداد ۲ هارد باقیمانده نیز به صورت RAID 0 شده تا سرعت نوشتن بر روی این هاردها نیز به نسبت افزایش یابد. (لازم به ذکر است که سرعت در این روش نسبت به حالت RAID 3,5,6 کمتر است).

 

 

Raid 50

این مدل نیز از ترکیب دو حالت RAID 0 و RAID 5 تشکیل شده است. در برخی از Storageهای معمول، تنها تعداد محدودی از هارد را می‌توان Raid 5 نمود. این مشکل با معرفی حالت RAID 50 تا حدی برطرف شده است. امروزه در این مدل Storageها، در ابتدا تمام هاردها به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم شده و هر قسمت به صورت RAID 5 تنظیم می‌شوند. در نهایت تمام بسته‌های RAID5 با هم به صورت RAID 0 تنظیم می‌شود تا امکان دسترسی به تمام هاردها و حجم آنها برای کاربران وجود داشته باشد. لازم به ذکر است در حالت RAID 3 ,5 ,6، ظرفیت نهایی Storage به دلیل استفاده از هاردهای رزرو و ساختار داخلی این RAIDها پایین می‌باشد. برای مثال اگر شما Storage  با ظرفیت ۲۴ عدد هارد داشته باشید و تمام هاردهای شما نیز ظرفیت ۲ ترابایت داشته باشند، ظرفیت نهایی در حالت RAID 5،  40 ترابایت خواهد شد. (در حالت معمول باید این مقدار ۴۸ ترابایت باشد)

 

 

Raid های دیگری مانند Raid 53 ، Raid 0 + 1 وجود دارد که همانطور که از نامشان پیداست ترکیبی از ریدهای ارائه شده فوق می باشد (Raid 53 ترکیبی از ریدهای ۵ و ۳ می باشد).