در سال 1987، سه تن از محققين دانشگاه بركلي كاليفرنيا با نام‌هاي Patterson، Gibson و Katz مقاله‌اي را تحت عنوان «A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disksم(RAID)» منتشر كردند. اين مقاله به تشريح انواع مختلفي از آرايه‌هاي ديسك پرداخته و به هر يك از آن‌ها با نام خلاصه شده RAID اشاره مي‌كرد

RAID و انواع پيكربندي‌هاي آن (قسمت دوم)

::  7 شهريور 1391  ::

 

 

در سال 1987، سه تن از محققين دانشگاه بركلي كاليفرنيا با نام‌هاي Patterson، Gibson و Katz مقاله‌اي را تحت عنوان «A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disksم(RAID)» منتشر كردند. اين مقاله به تشريح انواع مختلفي از آرايه‌هاي ديسك پرداخته و به هر يك از آن‌ها با نام خلاصه شده RAID اشاره مي‌كرد.ايده ابتدايي RAID، تركيب چند هارد ديسك كوچك و ارزان‌قيمت در يك آرايه از هارد ديسك‌ها بود كه عملكردي بالاتر از يك درايو بزرگ و گران‌قيمت را فراهم مي‌كرد. از سوي ديگر، اين آرايه از ديد كامپيوتر به‌عنوان يك درايو يا واحد ذخيره‌سازي منطقي واحد در نظر گرفته مي‌شد. در واقع ايده بهره‌گيري از RAID در زماني مطرح شده كه محدوديت‌هاي فناوري امكان دستيابي به عملكرد بالايي را در زمينه ذخيره‌سازي اطلاعات فراهم نمي‌كردند. با اين‌حال حتي امروزه با ارايه اينترفيس‌هايي با پهناي باند بسيار بالا و هارد ديسك‌هاي سريع، هنوز از آرايه‌هاي RAID استفاده مي‌شود. پياده‌سازي آرايه‌هاي RAID با دو هدف اصلي انجام مي‌شود: افزايش عملكرد و محافظت از داده‌هاي مهم. هر يك از پيكربندي‌هاي RAID روي يكي از اين دو هدف يا هر دو آن‌ها تمركز دارد. اين پيكربندي‌ها كه تحت عنوان سطوح مختلف RAID نيز شناخته مي‌شوند، مي‌توانند داده‌ها را مابين چند هارد ديسك تقسيم و يا تكرار كنند. در هر صورت، همان‌طور كه قبلا هم اشاره كرديم هر چند كه يك آرايه RAID از چند هارد ديسك تشكيل شده است اما از ديد سيستم‌عامل به‌عنوان يك ديسك واحد در نظر گرفته مي‌شود. در اين قسمت از مقاله به بررسي ديگر پيكربندي‌ها يا سطوح RAID مي‌پردازيم:


RAID 5
آرايه RAID 5 از Striping سطح بلوك بهره مي‌گيرد، اما داده‌هاي Parity را روي تمام ديسك‌هاي عضو آرايه توزيع مي‌كند. RAID 5 به‌خاطر هزينه پايين افزونگي خود محبوبيت زيادي به‌دست آورده است. ظرفيت كلي يك آرايه RAID 5 معادل حاصل ضرب ظرفيت كوچك‌ترين ديسك عضو آرايه در n-1 خواهد بود كه در آن n تعداد ديسك‌هاي عضو آرايه است. با وجود آن‌كه RAID 5 مي‌تواند در يك كنترلر ديسك پياده‌سازي شود، اما محاسبات Parity در بعضي از ساختارها توسط يك پردازنده اختصاصي انجام مي‌شوند، در حالي‌كه ساير پيكربندي‌ها از پردازنده اصلي سيستم براي محاسبات مذكور استفاده مي‌كنند. حتي بعضي از سيستم‌هاي عامل نيز پشتيباني نرم‌افزاري از RAID 5 را به‌طور مستقل از قابليت‌هاي كنترلر ديسك فراهم مي‌كنند.


براي ايجاد يك آرايه RAID 5 حداقل به 3 ديسك نياز خواهيد داشت و چنين آرايه‌اي تحمل بروز خرابي در يكي از ديسك‌هاي خود را دارد. به‌طور كلي مي‌توان گفت كه آرايه RAID 5 عملكرد بالايي را در هنگام خواندن اطلاعات فراهم مي‌كند، اما عملكرد آن در هنگام نوشتن اطلاعات به‌خصوص روي كنترلرهاي عادي بسيار پايين خواهد بود. در حالت بهينه و با استفاده از يك كنترلر RAID اختصاصي، عملكرد يك آرايه RAID 5 معادل يك آرايه RAID 0 با يك ديسك كمتر خواهد بود.





RAID 6
آرايه RAID 6،ا Striping سطح بلوك، به همراه دو مجموعه Parity توزيع شده فراهم مي‌كند. در واقع اين آرايه، پيكربندي RAID 5 را با يك بلوك Parity اضافي توسعه مي‌دهد. استفاده از دو مجموعه بلوك Parity باعث مي‌شود كه آرايه RAID 6 تحمل خرابي دو ديسك عضو مجموعه خود را داشته باشد. اما در عين حال همين ويژگي تاثير چشمگيري بر عملكرد آن در هنگام نوشتن اطلاعات دارد زيرا محاسبات دوگانه Parity سربار قابل ملاحظه‌اي را بر آرايه تحميل مي‌كند. براي پياده‌سازي يك آرايه RAID 6 حداقل به 4 ديسك نياز خواهيد داشت. ظرفيت كلي چنين آرايه‌اي معادل حاصل‌ضرب كوچك‌ترين ديسك عضو آن در n-2 خواهد بود كه n تعداد كل ديسك‌هاي عضو آرايه است.





آرايه‌هاي تركيبي
علاوه بر آرايه‌هاي استانداردي كه در بالا به آن‌ها اشاره كرديم، امكان تركيب بعضي از اين پيكربندي‌ها با يكديگر نيز وجود دارد كه در دنياي ذخيره‌سازي تحت عنوان Hybrid RAID شناخته مي‌شوند. در واقع ايده كلي در تركيب آرايه‌هاي RAID اين است كه عناصر يك آرايه مي‌توانند ديسك‌هاي جداگانه و يا خود آرايه‌هاي RAID باشند. از آنجايي كه هيچيك از سطوح ابتدايي RAID با عددي بالاتر از 9 شناخته نمي‌شوند، آرايه‌هاي تركيبي معمولا براي شناسايي خود از تركيب اسامي RAIDهاي اصلي استفاده مي‌كنند. در اين زمينه گاهي معمولا يك علامت + مابين دو نوع آرايه تركيب شده قرار مي‌گيرد (مثل RAID 1+0) اما بعضي از فروشندگان اين علامت را حذف كرده‌اند (مانند RAID 10)، هر چند كه تركيب نهايي كاملا يكسان است. حال اجازه بدهيد با پرمصرف‌ترين انواع RAID تركيبي آشنا شويم:

RAID 0+1
اين آرايه، يك انعكاس Mirror را از يك آرايه Striped ايجاد مي‌كند. براي ايجاد يك آرايه RAID 1+0 حداقل به 4 ديسك نياز داريد و اين تعداد هميشه به صورت زوج افزايش پيدا مي‌كند. آرايه RAID 1+0 دو ويژگي عملكرد بالا و تحمل خطا را به‌طور هم‌زمان تامين مي‌كند، اما در عين حال پيچيدگي پياده‌سازي را نيز افزايش مي‌دهد. اين آرايه تا وقتي كه يك يا چند درايو در يك مجموعه Mirror از كار بيفتند به كار خود ادامه مي‌دهد، اما اگر درايوهاي مشابه در هر دو مجموعه Mirror دچار خرابي شوند، كل داده‌هاي ذخيره شده روي سيستم RAID از دست خواهند رفت.

RAID 10
اين آرايه كه تحت عنوان RAID 1+0 نيز شناخته مي‌شود، يك آرايه Striped را از آرايه‌هاي Mirror ايجاد مي‌كند. تفاوت اصلي اين پيكربندي با RAID 0+1 در اين است كه RAID 0 مجموعه Striped خود را از يك سري درايوهاي Mirror شده تشكيل مي‌دهد. در صورت بروز خرابي در ديسك‌هاي عضو آرايه، RAID 10 عملكرد بهتري را به نمايش مي‌گذارد زيرا استفاده از تمام ديسك‌هاي باقي مانده ادامه پيدا خواهد كرد. اين آرايه مي‌تواند بروز خرابي در چند ديسك عضو خود را تحمل كند، البته مادامي‌كه هيچ‌يك از Mirrorها تمام درايوهاي خود را از دست ندهد.






امروزه اكثر قريب به اتفاق از كنترلرهاي ديسك پياده‌سازي شده روي مادربردها از پيكربندي‌هاي RAID متعددي پشتيباني مي‌كنند. از سوي ديگر با توجه به كاهش چشمگير قيمت هارد ديسك‌ها و همچنين نياز گسترده كاربران به تامين فضاي ذخيره‌سازي امن و سريع، استفاده از پيكربندي‌هاي RAID مي‌تواند به‌عنوان يك گزينه منطقي مطرح باشد. با كمي شناخت نسبت به انواع مختلف RAID و همچنين قابليت‌هايي كه مادربرد كامپيوترتان در اختيار شما مي‌گذارد، مي‌توانيد به نتايج بسيار خوبي دست پيدا كنيد.