فناوری رید
فناوری رید یا آرایه اضافی از دیسک‌های مستقل به (RAID) سرنام Redundant Array of Independent Disks راهکاری هوشمندانه برای مدیریت و ذخیره سازی داده‌ها است. به بیان دقیق‌تر، رید روشی راهکاری قدرتمند و نوین به منظور ترکیب چند هارد دیسک فیزیکی ارائه می‌دهد تا در قالب یک مخزن ذخیره‌سازی بزرگ‌تر و قابل اعتمادتر در اختیار میزبان‌ها و کلاینت‌ها قرار بگیرد.
کارشناسان شبکه به دلایل مختلفی از فناوری رید استفاده می‌کنند، از آن جمله باید به افزایش سرعت دسترسی به داده‌ها، افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی، بهبود قابلیت اطمینان و محافظت در برابر خرابی هارد دیسک‌ها اشاره کرد. در رید، داده‌ها به صورت موازی بر روی چند دیسک توزیع می‌شوند که این امر باعث افزایش سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها می‌شود. همچنین، با ایجاد نسخه‌های پشتیبان از داده‌ها بر روی دیسک‌های مختلف، در صورت خرابی یکی از دیسک‌ها، داده‌ها از بین نرفته و سیستم همچنان قابل استفاده خواهد بود، البته این موضوع به نوع معماری انتخاب شده بستگی دارد.
انواع مختلفی از رید
فناوری رید با ارائه طیف گسترده‌ای از سطوح، راهکارهای متفاوتی را برای نیازهای مختلف ذخیره سازی ارائه می‌دهد. هر سطح رید، تعادل خاصی بین سرعت، ظرفیت، قابلیت اطمینان و هزینه ایجاد می‌کند. برخی از مهم‌ترین انواع معماری رید به شرح زیر هستند:
RAID 0 (Striping): افزایش سرعت با کاهش افزونگی
رید صفر (RAID 0) یا Striping، ساده‌ترین سطح از آرایه‌های رید است که در آن داده‌ها به صورت بلوک‌هایی کوچک بر روی چند دیسک توزیع می‌شوند. تصور کنید یک فایل بزرگ را می‌خواهیم ذخیره کنیم. در RAID 0، این فایل به قطعات کوچکتر تقسیم شده و این قطعات به صورت متناوب بر روی دیسک‌های مختلف نوشته می‌شوند. این معماری، مزایای بالقوه‌ای در اختیار ما قرار می‌دهد. اولین مورد افزایش سرعت است. با توزیع داده‌ها بر روی چند دیسک، عملیات خواندن و نوشتن به صورت موازی انجام می‌شود که منجر به افزایش چشمگیر سرعت دسترسی به داده‌ها می‌شود. این ویژگی RAID 0 را برای کاربردهایی که نیاز به سرعت بالا دارند، مانند ویرایش ویدئو و رندرینگ گرافیکی، بسیار مناسب می‌سازد. مورد بعد افزایش ظرفیت است. RAID 0 اجازه می‌دهد ظرفیت ذخیره‌سازی را با ترکیب چند دیسک افزایش دهید. با این‌حال، معماری فوق معایبی نیز دارد. اولین مورد نداشتن افزونگی است. بزرگ‌ترین عیب RAID 0 این است که هیچ گونه افزونگی یا محافظتی در برابر خرابی دیسک‌ها ارائه نمی‌دهد. اگر یکی از دیسک‌های آرایه خراب شود، تمام داده‌های موجود در آرایه از دست خواهند رفت. به عبارت دیگر، RAID 0 قابلیت تحمل خطا ندارد. بنابراین به دلیل عدم وجود افزونگی، استفاده از RAID 0 برای ذخیره داده‌های مهم و حیاتی توصیه نمی‌شود.
RAID 1 (آینه‌سازی): حفظ داده‌ها در قالب ساخت یک کپی کامل
رید یک (RAID 1) یا به عبارت ساده‌تر رید قرینه‌سازی، یکی از رایج‌ترین و قابل اطمینان‌ترین سطوح رید است که در آن داده‌ها به صورت کامل بر روی دو یا چند دیسک کپی می‌شوند. تصور کنید یک فایل را در یک استوریج یا سرور با RAID 1 ذخیره می‌کنید. این فایل به طور همزمان بر روی همه دیسک‌های آرایه کپی می‌شود. به این ترتیب، هر دیسک یک نسخه کامل و یکسان از داده‌های اصلی را در خود جای می‌دهد. این معماری یکسری مزایای کلیدی در اختیار ما قرار می‌دهد. اولین مورد امنیت بسیار بالا است. مزیت مهمی که RAID 1 ارائه می‌دهد، سطح بالای امنیت داده‌ها است. در صورت خرابی یک دیسک، سیستم می‌تواند به کار خود ادامه دهد و داده‌ها از روی دیسک دیگر قابل بازیابی هستند. این ویژگی RAID 1 را برای ذخیره داده‌های حیاتی و مهم بسیار مناسب می‌سازد. همچنین، به دلیل وجود چندین کپی از داده‌ها، عملیات خواندن به صورت موازی انجام شده که افزایش سرعت خواندن را به همراه دارد. علاوه بر این، نظارت و مدیریت معماری مبتنی بر RAID 1 نسبت به برخی از معماری‌های فناوری رید ساده‌تر است. با این‌حال، معماری فوق معایبی نیز دارد. اولین مورد هزینه بالا است. برای ایجاد یک آرایه RAID 1، به تعداد دیسک‌های برابر با تعداد کپی‌های مورد نظر نیاز است که باعث افزایش هزینه‌ها می‌شود. همچنین، در RAID 1، ظرفیت موثر ذخیره‌سازی برابر با ظرفیت یکی از دیسک‌ها است. به عبارت دیگر، نیمی از ظرفیت کل دیسک‌ها بلااستفاده رزرو می‌شود. این رید عمدتا در ارتباط با سرورهای پایگاه داده، سرورهای فایل و موارد مشابه استفاده می‌شود.
RAID 5: تعادلی بین سرعت، ظرفیت و قابلیت اطمینان
RAID 5 یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین سطوح RAID است که ترکیبی هوشمندانه از Striping و Parity را ارائه می‌دهد. در RAID 5، داده‌ها به صورت بلوک‌های کوچک بر روی چندین دیسک توزیع می‌شوند (Striping) و علاوه بر این، اطلاعات اضافی تحت عنوان توازن (Parity) نیز محاسبه شده و بر روی همه دیسک‌ها به جز یکی توزیع می‌شود. این بلوک توازن به عنوان یک نوع چک‌سام عمل می‌کند و برای بازیابی داده‌های از دست رفته در صورت خرابی یک دیسک استفاده می‌شود. این معماری در مقایسه با نمونه‌های شرح داده شده یکسری مزایای کلیدی در اختیار ما قرار می‌دهد. اولین مورد تعادل بین عملکرد و قابلیت اطمینان است. یکی از ویژگی‌ها خوب RAID 5، سرعت بالای آن در فرآیند خواندن و نوشتن اطلاعات به ویژه روی هارد دیسک‌هایی با سرعت پایین است. همچنین، وجود اطلاعات توازن، باعث می‌شوند فرآیند بازیابی داده‌ها در صورت خرابی یک دیسک امکان‌پذیر باشد. این سطح در مقایسه با RAID 1، ظرفیت ذخیره‌سازی بالاتری ارائه می‌دهد، به این دلیل که قابلیت استفاده از تمام فضای دیسک‌ها با هدف ذخیره‌سازی اطلاعات را دارد. همچنین، در صورتی که یکی از دیسک‌های آرایه RAID 5 خراب شود، می‌توان با استفاده از اطلاعات توازن، داده‌های از دست رفته را بازسازی کرد تا سیستم بدون وقفه به کار ادامه دهد. با این‌حال، RAID 5 معایب خاص خود را دارد. در صورت خرابی یک دیسک، فرآیند بازسازی داده‌ها ممکن است زمان‌بر باشد، به خصوص اگر حجم داده‌ها زیاد باشد. اگر در حین فرآیند بازسازی، دیسک دیگری خراب شود، ممکن است تمام داده‌های موجود در آرایه از دست بروند. همچنین، پیچیدگی بیشتری نسبت به RAID 0 و RAID 1 دارد. RAID 5 یکی از پر کاربردترین معماری‌های مورد استفاده در سرورها و استوریج‌ها است.
RAID 6؛ حفاظت دوگانه در خدمت داده‌های حیاتی
RAID 6 یکی از کارآمدترین و ایمن‌ترین معماری‌های رید است که توانایی محافظت از داده‌های حیاتی و کلیدی تجاری را دارد. در این سطح، داده‌ها به صورت بلوک‌های کوچک بر روی چند دیسک توزیع می‌شوند و علاوه بر اطلاعات اضافی که توازن نام دارند، یک بلوک توازن اضافی نیز محاسبه و بر روی دیسک‌ها ذخیره می‌شود. به عبارت دیگر، فناوری رید رید 6 از دو بلوک توازن به منظور بازیابی داده‌ها استفاده می‌کند. همین مسئله باعث شده تا RAID 6 در برابر خرابی همزمان دو دیسک محافظت کارآمدری را ارائه دهد. این ویژگی آن را برای سیستم‌هایی که نیازمند تحمل خطای بالایی هستند، بسیار مناسب می‌سازد. همچنین، نسبت به RAID 1، ظرفیت بیشتری در اختیار کسب و کارها قرار می‌دهد. نکته مهمی که باید به آن اشاره کنیم این است که وجود دو بلوک توازن، باعث می‌شوند فرآیند بازسازی داده‌ها حتی در صورت خرابی یک دیسک بازهم امکان‌پذیر باشد. با این‌حال، معایب خاص خود را دارد. به دلیل نیاز به دو بلوک توازن، RAID 6 نسبت به RAID 5 هزینه بیشتری دارد و پیکربندی و مدیریت پیچیده‌تری نسبت به RAID 5 دارد. این رید در مراکز داده‌ای که دسترس‌پذیری داده‌ها در آن اهمیت زیادی دارد به شکل گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور معمول، ارائه‌دهنده خدمات ابری از رید 6 با هدف حصول اطمینان از پایداری و دسترس‌پذیری داده‌ها و ماشین‌های مجازی استفاده می‌کنند. با این حال، قبل از انتخاب RAID 6، باید به عوامل مختلفی مانند حجم داده‌ها، سرعت مورد نیاز، بودجه و سطح تحمل خطا توجه کنید.
تفاوت RAID 5 و RAID 6؛ کدام یک برای سرور یا استوریج مناسب است؟
RAID 5 و RAID 6 هر دو برای افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم‌های ذخیره‌سازی استفاده می‌شوند. هر دو این سطوح داده‌ها را بر روی چند دیسک توزیع می‌کنند و از یک یا چند بلوک توازن برای بازیابی داده‌های از دست رفته در صورت خرابی یک دیسک استفاده می‌کنند. اما تفاوت اصلی بین RAID 5 و RAID 6 در تعداد بلوک‌های توازن و سطح محافظت از داده‌ها است. فناوری رید 5 از یک بیت توازن استفاده می‌کند که به شکل توزیع‌شده روی همه دیسک‌ها قرار می‌گیرد. به بیان دقیق‌تر، در صورت خرابی یک دیسک، داده‌های از دست رفته می‌توانند با استفاده از اطلاعات موجود در بلوک توازن بازسازی شوند. رید 5 سرعت بالا بالایی در مقایسه با رید 6 دارد و همچنین به شکل کارآمدتری از ظرفیت دیسک‌ها استفاده می‌کند، اما در عین حال، اگر دو دیسک به طور همزمان خراب شوند، احتمال از دست رفتن داده‌ها به طور کامل وجود دارد.
RAID 6 از دو بلوک توازن استفاده می‌کند که بر روی دیسک‌های مختلف توزیع می‌شوند. بنابراین، توانایی تحمل خرابی همزمان دو دیسک را دارد و سطح امنیت بالاتری نسبت به RAID 5 دارد. با این حال، RAID 6 به دلیل استفاده از دو بلوک توازن، سرعت نوشتن کمتری نسبت به RAID 5 دارد و ظرفیت موثر آن نیز کمتر است.
با توجه به توضیحاتی که ارائه کردیم، RAID 5 برای سیستم‌هایی مناسب است که به سرعت بالا و ظرفیت موثر نیاز دارند و احتمال خرابی همزمان دو دیسک در آن‌ها کم است. در نقطه مقابل RAID 6 برای تجهیزاتی که امنیت داده‌ها در آن‌ها اهمیت زیادی دارد و باید در برابر خرابی چند دیسک مقاوم‌تر باشند، مناسب‌تر است. بنابراین، در انتخاب بین RAID 5 و RAID 6، باید عوامل زیر را در نظر بگیرید:
- سطح تحمل خطا: اگر نیاز به سطح بالاتری از محافظت در برابر خرابی دیسک‌ها دارید، RAID 6 مناسب‌تر است.
- سرعت: اگر سرعت نوشتن برای شما بسیار مهم است، RAID 5 می‌تواند گزینه بهتری باشد.
- ظرفیت: RAID 5 ظرفیت موثر بیشتری نسبت به RAID 6 دارد.
- هزینه: RAID 6 به دلیل استفاده از دو بلوک توازن، هزینه بیشتری دارد.
در نهایت توجه داشته باشید که هیچ سیستمی به طور کامل در برابر خطرات فیزیکی و انسانی مصون نیست و اگر از رید 6 نیز استفاده کنید، بازهم احتمال از دست رفتن داده‌ها وجود دارد. بنابراین، تهیه نسخه پشتیبان از اطلاعات بهترین گزینه است. با این حال، رید 6 یک انتخاب عالی در ارتباط با تجهیزات زیرساختی است که امنیت و قابلیت اطمینان حرف اول را در ارتباط با آن‌ها می‌زند.
RAID 10: ترکیبی قدرتمند از سرعت و امنیت
RAID 10 یا RAID 1+0، یکی دیگر از پیکربندی‌های رید محبوب است که مزایای دو سطح RAID 1 (قرینه‌سازی) و RAID 0 (توزیع شده) را در قالب یک پیکربندی واحد ارائه می‌دهد. این پیکربندی به گونه‌ای طراحی شده است که سرعت خواندن و نوشتن را به طور قابل توجهی افزایش دهد و از داده‌ها در برابر خرابی یک یا چند دیسک محافظت کند. در رید 10، داده‌ها روی دو یا چند دیسک که به شکل قرینه‌سازی شده پیکربندی شده‌اند، نوشته می‌شوند درست شبیه به رید 1. سپس، این مجموعه‌های آینه‌ای به صورت توزیع‌شده با هم ترکیب می‌شوند (مانند RAID 0). به عبارت دیگر، داده‌ها به صورت بلوک‌های کوچک بر روی هر جفت دیسک آینه‌ای توزیع می‌شوند و سپس این بلوک‌ها به صورت متناوب بر روی آرایه‌های مختلف نوشته می‌شوند. این ترکیب منجر به ایجاد یک سیستم ذخیره‌سازی با عملکرد بالا و قابلیت اطمینان می‌شود. با ترکیب RAID 0 و RAID 1، RAID 10 سرعت خواندن و نوشتن را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و در برابر خرابی یک یا چند دیسک در هر جفت قرینه محافظت می‌کند. نکته مهم معماری فوق این است که رید 10 به تعداد زیادی دیسک نیاز دارد که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد. همچنین، نسبت به رید 0، ظرفیت موثر ذخیره‌سازی در RAID 10 کمتر است.
علاوه بر این سطوح، انواع دیگری از فناوری رید مانند RAID 3، RAID 50 و RAID 60 نیز وجود دارند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند، اما کمتر رایج هستند و برخی مثل RAID 3 منسوخ شده‌اند.
کلام آخر
انتخاب سطح مناسب رید به عوامل مختلفی مانند حجم داده‌ها، سرعت مورد نیاز، بودجه، تعداد دیسک‌ها و آستانه تحمل خطا بستگی دارد. برای مثال، اگر سرعت بسیار بالا برای شما مهم‌تر از قابلیت اطمینان است، می‌توانید از RAID 0 استفاده کنید، اما اگر حفاظت از داده‌ها برای شما اولویت دارد، RAID 1 یا RAID 6 گزینه‌های مناسبی هستند. در نهایت، انتخاب سطح رید باید بر اساس نیازهای خاص هر سیستم انجام شود. بنابراین، توصیه می‌شود قبل از انتخاب سطح رید، با متخصصان فنی مفتاح رایانه‌افزار مشورت کنید تا بتوانید بهترین گزینه را برای سرور یا استوریج انتخاب کنید. به طور کلی، رید یک فناوری بسیار مفید برای افزایش کارایی و امنیت سیستم‌های ذخیره‌سازی داده است و در سرورها، سیستم‌های ذخیره‌سازی شبکه‌ای (NAS) و دستگاه‌های ذخیره‌سازی متصل به شبکه (SAN) به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. کارشناسان مفتاح رایانه‌افزار به شما در انتخاب، پیاده‌سازی و شناسایی و رفع مشکلات مرتبط با ریدبندی هارد دیسک‌ها و حافظه‌های حالت جامد به شما کمک می‌کنند.
نویسنده: حمیدرضا تائبی
