RAID چيست؟

[Mahdi1944]

از: مجله رايانه

گذرگاه IDE در طبقه بندي گذرگاههاي سيستم ، جزء گذرگاههاي خارجي محسوب مي شود و در سيستم از آن به منظور ارتباط قطعاتي مانند Rewriter ، CD-ROM ، HDD و ... استفاده مي شود . در سيستمهاي امروزي به طور معمول دو كانكتور IDE براي برقراري ارتباط بين 4 وسيله جانبي وجود دارد ولي در پاره اي سيستم ها تعداد اين كانكتورها 4 مورد مي باشد ، دو كانكتور به عنوان IDE ، و دو كانكتور اضافي براي استفاده تحت عنوان RAID يا ATA 133,ATA 100 .

همانطور كه مي دانيم با استفاده از كانكتورهاي IDE ي موجود روي مادر برد امكان استفاده از حداكثر دو دستگاه بر روي هر كانكتور وجود دارد .RAID تكنولوژي است كه امكاناتي نظير افزايش سرعت , Back up گيري همزمان روي يك يا چند درايو و … در اختيار كاربر قرار مي دهد . براي هر كدام از آرايشهاي ممكن هنگام استفاده از دو يا چند هارديسك , نسخه هاي متفاوت RAID مطرح مي شود به عنوان مثال : RAID1 , RAID0 و….

در اين مقاله سعي داريم كه به نسخه هاي متفاوت RAID نگاهي نزديكتر و دقيق تر بيا ندازيم .

RAID0 : ذخيره سازي روي چند ديسك بدون كنترل خطا
مزايا و مشخصات :
- داده ها به بلوكهايي تبديل مي شوند و هر بلوك در هارد ديسك مجزا ذخيره مي شود.

- باعث بالا رفتن كارايي سيستم I/O مي گردد چرا كه بار ترافيكي نقل و انتقالات بين چندين كانال مجزا تقسيم مي شود.

- بالارفتن كارايي بدليل وجود كنترلرهاي مختلفي كه عمل كنترل ترافيك را به عهده مي گيرند (افزايش سرعت)

- طراحي بسيار ساده ( زيرا مدار محاسبه Parity وجود ندارد )

- عدم پرداختن به محاسبات مربوطه به Parity وكنترل خطا (افزايش سرعت به دليل عدم پرداختن به محاسبات مربوط به Parity )

معايب :
- عدم استفاده از Parity .(هيچ گونه كد تشخيص و تصحيح خطا در اين نوع RAID وجود ندارد ).

- از كار افتادن يك درايو باعث از دست رفتن كليه اطلاعات خواهد شد.

- عدم كارايي در محيطهاي حساس به حفظ داده ها

موارد استفاده :
- ميكس و پردازش تصاوير ويديويي (ميكس و مونتاژ ).

- واژه پردازي (نرم افزارهاي تايپ و... )

- كارهايي كه نياز به سرعت بالا دارد.

Backup : RAID1 گيري همزمان داده ها به منظور Mirroring و Duplexing
Mirroning : كپي برداري هم زمان روي دو درايو

Duplexing : زماني است كه يكي از درايوها دچار مشكل شود و درايو سالمي را جايگزين نماييم سپس داده ها را روي درايو سالم كپي كنيم .

مزايا و مشخصات :
-هنگام سيكل نوشتن , گويي اطلاعات روي يك ديسك نوشته مي شود (در صورتيكه عملأ بر روي دو ديسك نوشته مي شود . مانند RAID0 ) ولي عمل خواندن , ازهر دوديسك انجام مي شود ( كاهش ترافيك گذرگاه - نوشتن بر روي هر دو ديسك ولي خواندن مجزا )

- قابليت برگرداندن %100 داده ها هنگام بروز مشكل براي يك ديسك .

- در نرخ انتقالات داده تغيير محسوسي نداريم. (يعني وجود دو ديسك تفاوتي با يك ديسك ندارد ) .

- در شرايط خاص RAID1, توانايي تحمل خرابي بيش از يك ديسك را نيز دارد .

- ساده ترين طراحي در تكنولوژي RAID (مدار مربوط به Parity وجود ندارد )

معايب :
- بيشترين تعداد هارد ديسك در ميان انواع RAID (بسته به انتخاب User )

- هزينه بالا

RAID2 : داراي خاصيت ECC با استفاده از كد همينگ
مزايا و مشخصات :
- تصحيح خطاي بسيار سريع

- مناسب براي انتقال اطلاعات

معايب :
- طراحي بسيار يچيده كه با صدمه ديدن يك ديسك دچار مشكل مي شود .

- نامناسب در ديد تجاري (تعداد زياد درايوها )

كد همينگ :
يكي از روشهاي محاسبه و كنترل خطا در سيستمهاي ديجيتال مي باشد . انواع روشها براي كنترل ترافيك داده هاي ديجيتال وجود دارد به عنوان مثال Parity haming code ,… كه مجموعه اين روشها را ECC مي نامند . (Error Checking and Correcting)

RAID3 : انتقال موازي با استفاده از خاصيت Parity
مزايا و مشخصات :
- سيكل خواندن و نوشتن بسيار سريع .

معايب :
- طراحي بسيار پيچيده كه با صدمه ديدن يك ديسك مجموعه دچار مشكل مي شود .

كاربرد :
- ميكس و مونتاژ تصوير

- ويرايش تصوير مانند RAID0

RAID4 : ديسك هاي داده مجزا ديسك مربوط به Parity مشترك
مزايا و مشخصات :
- سيكل خواندن بسيار سريع ( ترافيك كمتر در گذرگاه)

معايب :
- پيچيدگي بسيار بالا در طراحي مدار كنترلي مشكل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشكال در يك ديسك ( چرا كه داده ها روي ديسكها توزيع شده است )

RAID5 : ديسك هاي داده مجزا و Parity توزيع شده در ديسكهاي Data
مزايا و مشخصات :
- در اين نوع به حداقل 3 درايو ديسك سخت نياز داريم .

- تك تك بلوك هاي داده روي ديسك ها نوشته مي شوند و Parity مربوط به هر بلوك نيز داخل هارد مربوط ذخيره مي گردد.

- سيكل خواندن بسيار سريع (ترافيك كمتر در گذرگاه )

- سيكل نوشتن متوسط (محاسبات مربوط به Parity )

- قابليت و اطمينان بالا (وجود ECC )

معايب :
- خرابي در يك ديسك در خروجي تاثير ندارد.

- طراحي پيچيده مدار كنترلي

- مشكل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشكال

كاربرد :
- در سيستمهاي Server و بانكهاي اطلاعاتي ISPها

RAID6 : ديسكهاي داده ها مجزا با دو Parity توزيع شده مجزا
مزايا و مشخصات :
- RAID6 در واقع نسخه پيشرفته RAID5 مي باشد كه تصحيح و كنترل خطا را بهبود مي بخشد . اين ويرايش RAID اطمينان و توانايي بالا در زمينه data storage فراهم مي كند .

- بهترين انتخاب براي كاربردهاي بحراني و حساس

معايب :
- طراحي مدار كنترلي بسيار پيشرفته و پيچيده .

- سيكل نوشتن بسيار كند ( دوبار محاسبه مربوط به Parity )

- نياز به N+2 درايو ديسك سخت . بدليل دارا بودن حالت Parity دو بعدي . ( N تعداد ديسكهاي سخت در حالت معمولي )

- ادغام اطمينان بالا با قابليت بالا

RAID7 : نقل وانتقال بهينه شده غير همزمان به منظوردستيابي به نرخ انتقال بسيار سريع
مزايا و مشخصات :
- نقل و انتقال غير همزمان و داراي كنترلگرهاي مستقل.

- درايو مجزا براي ذخيره كردن اطلاعات مربوط بهParity

- برخورداري از سيستم Open System و استفاده از گذرگاهSCSI

- گذرگاه Cache داخلي با سرعت بالا (X-bus )

- ديسك هاي خواندن و نوشتن از امكان Choching استفاده ميكنند.

- تكنولوژي مدار توليد Parity تا حدودي با ساير انواع Raid تفاوت دارد .

-امكان Hot Swaping

Open system :
به سيستمي اطلاق مي شود كه قابليت سازگاري با سخت افزارها و نرم افزارهاي مختلف را داشته باشد و امكان كاركردن در سيستمهاي مختلف را به راحتي داشته باشد .

RAID10 : اين Raid حداقل به 4 دستگاه هارديسك نياز دارد
مزايا و مشخصات :
- عمل تكه تكه كردن بلوكهاي داده همانند Raid1 انجام مي پذيرد .

- تصحيح و كنترل خطا نيز مانند Raid2 مي باشد .

- نرخ انتقال بالا

- در شرايط معين , امكان تحمل خرابي چند ديسك در اين نوع RAID وجود دارد .

معايب :
- بسيار گران قيمت

- منبع تغذيه حتمأ بايد متصل به ups باشد .

- جابجايي درايوها بايد به صورت موازي انجام گيرد .

- سيستمهاي Server و بانكهاي اطلاعاتي .

RAID53 : نرخ انتقال بالا همراه با قابليت انتقال مناسب
مشخصات و مزايا :
-اين آرايه RAID حداقل به 5 دستگاه ديسك سخت نياز دارد .

- RAID53 در واقع بايد RAID03 نلميده شود زيرا عمل Striping آن همانند RAID0 بوده و Segment بندي آن نيز مانند RAID3 مي باشد.

- تحمل خطاي آن مانند RAID3 مي باشد.

- نسبت به RAID3 داراي نرخ انتقال بسيار بهتري مي باشد.

معايب :
- قيمت بالا

- همه ديسك ها بايد با همديگر سنكرون شوند كه انتخاب نوع و مدل درايو را محدود مي سازد .

- Stripe كردن در سطح بايتها نهايتأ در محاسبه ظرفيت فرمت شده تأثير منفي مي گذارد .

RAID 0+1 : نرخ انتقال داده بهينه
مزايا و مشخصات :
- حداقل به 4 دستگاه هارديسك نياز دارد .

- RAID 0+1 به عنوان آرايه آينه اي نيز معروف است با اين تفاوت كه قطعات داده ها يا Segment ها طبق استراتژي RAID0 ايجاد شده اند .

- تحمل خطاي اين نوع آرايه مانند RAID5 مي باشد .

- نرخ انتقال بالا .

- بهترين انتخاب براي سيستمهايي كه به كارايي بالا بدون توجه به حداكثر اطمينان نياز داشته باشند .

معايب :
- RAID 0+1 نبايد با RAID10 اشتباه گرفته شود . كوچكترين مشكل در عملكرد يك درايو , آرايه را به مدل RAID0 تبديل خواهد كرد .

- قيمت بسيار بالا

- جابجايي درايوها بايد به صورت موازي انجام گيرد .

كاربرد :
- پردازشهاي تصويري و fileserever هاي عمومي .

نتيجه گيري :
همانطور كه مشخص شد ، استفاده ازRAID براي مقاصد معين مي باشد و در كاربردهاي عادي و روزمره كارايي چشمگيري را به سيستم PC اضافه نمي كند . به عنوان مثال امكان استفاده از CD-ROM و Rewriter روي اين كانكتورها وجود ندارد .بنابراين هنگام استفاده از RAID ابتدا هدف و مورد استفاده خود را مشخص كنيد سپس RAID مناسب را انتخاب نماييد.