امروزه چيپ‌ست‌هاي مادربردها به شما امكان مي‌دهند كه متداول‌ترين آرايه‌هاي RAID را بدون نياز به هيچ كنترلر اضافي راه‌اندازي كنيد. در واقع تنها محدوديت شما در اين وضعيت، تعداد كانكتورهايي است كه كنترلر مادربرد در اختيارتان قرار مي‌دهد . دو پيكربندي كه در اين مقاله به بررسي آن‌ها خواهيم پرداخت با هدف تأمين امنيت اطلاعات و بهبود عملكرد طراحي شده‌اند.

RAID درعمل (قسمت دوم)

::  7 شهريور 1391  ::

 

 

امروزه چيپ‌ست‌هاي مادربردها به شما امكان مي‌دهند كه متداول‌ترين آرايه‌هاي RAID را بدون نياز به هيچ كنترلر اضافي راه‌اندازي كنيد. در واقع تنها محدوديت شما در اين وضعيت، تعداد كانكتورهايي است كه كنترلر مادربرد در اختيارتان قرار مي‌دهد . دو پيكربندي كه در اين مقاله به بررسي آن‌ها خواهيم پرداخت با هدف تأمين امنيت اطلاعات و بهبود عملكرد طراحي شده‌اند.


RAID 0+1
در مستندات مادربردهاي مختلف گاهي اوقات به اين پيكربندي تحت عنوان RAID 10 اشاره مي‌شود، اما بايد توجه داشته باشيد كه اين دو نوع آرايه از نظر ساختاري با يكديگر تفاوت‌هايي دارند. در يك آرايه RAID 0+1، كنترلر ابتدا يك آرايه RAID 0 را تشكيل داده و سپس از هر هارد ديسك عضو آن يك Mirror ايجاد مي‌كند. به اين ترتيب اگر هر يك از درايو‌هاي شركت‌كننده در RAID 0 از كار بيفتد، درايو Mirror به‌طور خودكار جايگزين آن خواهد شد و اطلاعات شما را نجات مي‌دهد. در نتيجه هنگام راه‌اندازي يك آرايه RAID 0+1 ظرفيت كلي ساختار ذخيره‌سازي شما معادل نصف مجموع ظرفيت هاردهاي عضو آن خواهد بود (با فرض استفاده از درايوهايي كه ظرفيت يكسان دارند). بنابراين ما با استفاده از 4 هارد ديسك يك ترابايتي فضايي معادل 2 ترابايت را به‌دست خواهيم آورد. بايد توجه داشته باشيد كه براي ايجاد چنين آرايه‌اي شما حداقل به 4 درايو نياز خواهيد داشت. اما اجازه بدهيد ببينيم كه وضعيت عملكرد آرايه در چنين شرايطي چگونه است:



شكل 4- آرايه 1+0 RAID


همان‌طور كه در شكل 4 مشاهده مي‌كنيد، مقادير سرعت آرايه در هنگام نوشتن اطلاعات معادل 182,4، 142,3 و 60,7 مگابايت بر ثانيه هستند. از سوي ديگر، هنگام خواندن اطلاعات نيز مقادير حداكثر، متوسط و حداقل سرعت به 217,6، 158,8 و 89,4 مگابايت بر ثانيه مي‌رسند. به اين ترتيب مي‌توان گفت كه عملكرد آرايه ما در هنگام نوشتن و خواندن اطلاعات تقريبا به 1,5 برابر سرعت يك درايو واحد افزايش پيدا كرده است. از سوي ديگر، در اينجا ما مزيت حفاظت از اطلاعات خود را نيز در اختيار داريم همان‌طور كه قبلا نيز اشاره كرديم، تا زماني كه يكي از درايو‌هاي Mirror شده در آرايه RAID 0 ما حضور داشته باشند، هيچ آسيبي به اطلاعات ذخيره شده نخواهد رسيد. در نتيجه ما يك گام به سمت دستيابي به هر دو هدف برداشته‌ايم، هر چند كه نسبت هزينه به ظرفيت ذخيره‌سازي در اين حالت دو برابر خواهد بود. اما آيا راهي وجود دارد كه اين نسبت را بهبود بخشيم؟ حال اجازه بدهيد به سراغ يكي از بحث‌انگيزترين پيكربندي‌هاي RAID برويم كه هدف اصلي آن ايجاد يك توازن منطقي مابين عملكرد و سلامت اطلاعات است.

RAID 5
هنگام پيكربندي يك آرايه RAID 5، شما حداقل به 3 درايو نياز خواهيد داشت، بنابراين هر 4 درايو ما در آرايه ايجاد شده شركت خواهند داشت. با اين‌حال همان‌طور كه در بخش فناوري راجع به اين آرايه توضيح داديم، ظرفيت كلي آرايه ما در هنگام استفاده از 4 درايو يك ترابايتي معادل سه ترابايت خواهد بود. از سوي ديگر، اين آرايه تحمل خرابي يكي از درايوهاي خود را دارد. بنابراين ما ظرفيت بيشتري نسبت به يك آرايه RAID 0+1 را به‌ همراه سطح معيني از تحمل خرابي در اختيار خواهيم داشت. در اين وضعيت، مادربرد ما اجازه مي‌دهد كه حداكثر از شش هارد ديسك در آرايه استفاده كنيم. اما اجازه بدهيد ببينيم كه عملكرد فضاي ذخيره‌سازي در چنين شرايطي چگونه خواهد بود.



شكل 5: آرايه RAID 5



اجازه بدهيد در اين مورد ابتدا عملكرد آرايه در هنگام خواندن اطلاعات را بررسي كنيم. همان‌طور كه در شكل 5 مي‌بينيد، مقادير حداكثر، متوسط و حداقل سرعت خواندن اطلاعات از اين آرايه به‌ترتيب معادل 235,7، 185,5 و 100,2 مگابايت بر ثانيه هستند. در واقع مي‌توان گفت كه گرچه اطلاعات عملا تنها از 3 هارد ديسك خوانده مي‌شوند، ولي ما در اينجا كاملا به عملكرد يك آرايه RAID 0 با 4 درايو نزديك شده‌ايم. از سوي ديگر، برخلاف آرايه RAID 0 در اينجا مزيت تحمل خرابي را نيز در اختيار خواهيم داشت كه وضعيت را بيش از پيش جذاب مي‌كند. به نظر مي‌رسد كه ما به بهترين توازن مابين عملكرد و سلامت اطلاعات دست پيدا كرده‌ايم. اما عجله نكنيد، زيرا بخش مهم موضوع هنوز باقي مانده است. همان‌طور كه قبلا نيز اشاره كرديم، RAID 5 يكي از بحث‌انگيزترين پيكربندي‌هاي موجود براي ايجاد آرايه‌هاي RAID به شمار مي‌آيد و شما با يك نگاه به شكل 5 متوجه دليل اين موضوع خواهيد شد. همان‌طور كه در شكل مي‌بينيد، هنگام نوشتن اطلاعات، سرعت آرايه ما از 16,6 مگابايت بر ثانيه بالاتر نرفته است. از سوي ديگر، حداقل سرعت نوشتن اطلاعات حتي به 8,2 مگابايت بر ثانيه مي‌رسد. البته شايد نتايج به‌دست آمده در دنياي واقعي تا حدودي بهتر از اين اعداد و ارقام باشند، اما به هر حال وضعيت مشابهي را به نمايش خواهند گذاشت. اما چه مشكلي در اينجا وجود دارد؟ اجازه بدهيد نحوه كار RAID 5 را روي آرايه‌ مورد آزمايش خود بررسي كنيم. در آرايه ما كه از 4 درايو تشكيل شده، براي هر سه Stripe از داده‌ها يك Strip اطلاعات Parity ايجاد مي‌شود. اين داده‌هاي Parity به ترتيب روي هر يك از ديسك‌ها نوشته خواهند شد و به همين دليل است كه ظرفيت كلي آرايه RAID 5 شما معادل حاصل‌ضرب ظرفيت درايوها در تعداد آن‌ها منهاي يك خواهد بود. حال فرض كنيد يكي از درايوهاي شما از كار بيفتد. در اين شرايط اگر بخواهيم اطلاعات را بخوانيم، اگر سه Strip داده يك بسته روي سه درايو ديگر قرار داشته باشند، به‌طور طبيعي براي خواندن اطلاعات نيازي به درايو چهارم نخواهيم داشت، پس عمليات بدون هيچ مشكلي انجام مي‌شود. اما اگر يكي از Stripeهاي داده روي درايو خراب قرار داشته باشد، كنترلر با بررسي دو Stripe سالم و همچنين استفاده از داده‌هاي Parity مي‌تواند Stripe از دست رفته را بازسازي كند. در اين وضعيت، آرايه RAID 5 شما در حالت Degraded قرار مي‌گيرد زيرا توانايي تحمل خرابي خود را از دست داده و در عين حال عملكرد آن هنگام خواندن اطلاعات كاهش پيدا مي‌كند. همان‌طور كه متوجه شديد، فرآيند نوشتن اطلاعات روي يك آرايه RAID 5 با محاسبات پيچيده‌اي سر و كار دارد و به همين دليل فشار زيادي را بر كنترلر تحميل مي‌كند. از آنجايي كه كنترلرهاي پياده‌سازي شده در چيپ‌ست واقعا كنترلر RAID به‌شمار نمي‌آيند، قابليت چنداني براي اداره اين محاسبات ندارند. در واقع چيپ‌ست اينتل كه ما در اينجا از آن استفاده كرده‌ايم به‌عنوان قدرتمندترين كنترلر RAID مجتمع در بين محصولات مشابه از AMD يا Nvidia در نظر گرفته مي‌شود. به همين دليل و با توجه به نتايجي كه مشاهده مي‌كنيد، معمولا توصيه نمي‌شود كه با تكيه بر كنترلر مجتمع مادربرد خود يك آرايه RAID 5 را ايجاد كنيد. در واقع اين‌كار تنها زماني منطقي به نظر مي‌رسد كه بخواهيد يك‌بار اطلاعات را روي فضاي ذخيره‌سازي آرايه خود نوشته و پس از آن تنها اطلاعات را بخوانيد.در واقع اين تركيب براي آرشيو كردن اطلاعات يك گزينه مناسب به‌شمار مي‌آيد.


البته توجه داشته باشيد كه كنترلرهاي تخصصي RAID با چنين مشكلي مواجه نيستند، زيرا تراشه پردازنده اين كنترلرها به‌طور اختصاصي براي چنين مقاصدي طراحي شده و به آساني از عهده پردازش محاسبات Parity در هنگام خواندن يا نوشتن اطلاعات برمي‌آيد. با اين‌حال تمركز ما در اينجا استفاده از امكانات خود مادربرد براي ايجاد آرايه‌هاي RAID است و در نتيجه بايد اين شرايط را در نظر داشته باشيم.

جمع‌بندي
همان‌طور كه مي‌بينيد، در اين آزمايش بدون آن كه تغييري در هزينه‌هاي ما ايجاد شود توانستيم نتايج بسيار متمايزي را به‌دست آوريم. اين موضوع شاهدي بر نظريه ما است كه صرف هزينه بيشتر الزاما به‌معناي كسب نتايج بهتر نخواهد بود. در واقع با در اختيار داشتن تعداد معيني هارد ديسك و استفاده از يك پيكربندي سخت‌افزاري ثابت براي سيستم ميزبان، شما بايد تصميم بگيريد كه كدام روش ايجاد RAID مي‌توان بهترين امكانات و نتايج را براي شما به همراه داشته باشد.


به هر حال به‌نظر مي‌رسد كه با توجه به سطح قيمتي هارد ديسك‌هاي موجود در بازار و امكاناتي كه به‌طور طبيعي در اختيار بسياري از كاربران قرار گرفته، وقت آن رسيده تا به‌طور جدي‌تري درباره بهره‌گيري از آرايه‌هاي RAID فكر كنيم. البته در اين زمينه نبايد ملاحظاتي مانند توان منبع تغذيه و خنك‌كنندگي مناسب كيس را فراموش كنيد.