RAID چیست

RAID، یا Redundant Array of Independent Drives، یک فناوری است که در سیستم‌های ذخیره‌سازی و سرورها به کار می‌رود. این فناوری برای افزایش عملکرد، سرعت، و حفاظت از داده‌ها طراحی شده است و به عنوان یک تکنولوژی مجازی‌سازی ذخیره‌سازی معروف است.

عملکرد RAID از طریق ترکیب و ادغام چندین هارد دیسک به‌صورت مجازی، سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری، به واحدی منطقی واحد ذخیره‌سازی اطلاعات ایجاد می‌کند. این سیستم توزیع و تکراری کردن داده‌ها را فراهم می‌کند، به‌طوری که در صورت خرابی یک درایو، داده‌ها همچنان در دسترس باقی می‌مانند و سیستم از این تکراری بودن برای جبران از دست رفتن داده‌ها استفاده می‌کند.

RAID Controller:
رید کنترلر، یک قطعه سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری است که مسئولیت مدیریت تکنولوژی RAID و برقراری ارتباط بین هارد دیسک‌ها و سیستم‌عامل را بر عهده دارد. این کنترلر نقش بسیار مهمی در عملکرد و عملیات RAID دارد؛ به عبارت دیگر، این تراشه با قرار گرفتن در میان هارد دیسک‌ها و سیستم‌عامل، عملکرد هارد را بهبود می‌بخشد، اطمینان از حفاظت داده‌ها را فراهم می‌آورد و مدیریت حجم عظیمی از اطلاعات را به عهده دارد.

انواع سطوح RAID:
سطوح مختلف RAID برای موقعیت‌های خاصی بهینه‌سازی شده‌اند، اما رایج‌ترین آنها عبارتند از:

RAID 0 – Striping:
در این سطح، داده‌های سیستم به بلوک‌هایی تقسیم شده و به تمام درایوهای آرایه نوشته می‌شوند. RAID 0 با استفاده از چندین دیسک به‌طور همزمان، عملکرد و پردازش سریع‌تری فراهم می‌آورد. هدف اصلی استفاده از RAID 0 افزایش سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها است. این سطح بیشتر برای محیط‌هایی که به پردازش تصاویر و ویدیو نیاز دارند، مناسب است.

مزایا:

• افزایش عملکرد و سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها.
• قابلیت استفاده از تمام ظرفیت ذخیره‌سازی.
• پیاده‌سازی ساده و اقتصادی.

معایب:

• کاهش امنیت؛ در صورت خرابی یک دیسک، اطلاعات کل آرایه از بین می‌روند.
• قابلیت تحمل خطا ندارد.
• بیشتر برای محیط‌هایی با نیاز به سرعت بالا مناسب است.

سطح RAID 1 – Mirroring:
RAID 1، که با نام RAID آینه‌ای هم شناخته می‌شود، نیازمند حداقل دو هارد دیسک (باید تعداد زوج باشد) است. در این نوع RAID، داده‌ها و اطلاعات به‌طور یکسان روی هر دو هارد دیسک ذخیره می‌شوند. به این ترتیب، سرعت خواندن نسبت به نوشتن بالاتر است زیرا هر دو دیسک همزمان می‌خوانند.

با این حال، به دلیل اینکه اطلاعات در دو هارد یکسان ذخیره می‌شوند، تنها نصف ظرفیت هارد دیسک‌ها قابل استفاده است. همچنین، استفاده از سطح RAID 1 بیشتر در محیط‌هایی با نیاز به کارایی و دسترس‌پذیری بالا همچون سیستم‌عامل‌ها، ایمیل‌ها و حتی اپلیکیشن‌هایی که به خواندن سریعی نیاز دارند، مناسب است.

مزایا:

• ارائه سرعت خواندن عالی و سرعت نوشتن قابل قبول.
• تحمل خطا؛ در صورت خرابی یک هارد، اطلاعات از بین نمی‌روند.
• فناوری بسیار ساده‌ای است.

معایب:

• کاهش ظرفیت ذخیره‌سازی؛ تنها نصف ظرفیت هاردها قابل استفاده است.
• از لحاظ هزینه، روش گران‌قیمتی است.

سطح Striping with parity – RAID 5:
RAID 5، یکی از رایج‌ترین سطوح RAID است که به حداقل ۳ هارد دیسک نیاز دارد و می‌تواند با حداکثر ۱۶ دیسک کار کند. در این نوع RAID، اطلاعات به‌صورت نواری در هارد اول و دوم ذخیره می‌شوند و پس از انجام محاسبات، با نام بیت افزونه یا parity بر روی هارد سوم ذخیره می‌شوند؛ به همین دلیل فضای یک هارد دیسک از بین می‌رود. با این حال، پاریتی به شکل ثابت بر روی یک دیسک نیست و بین سایر دیسک‌ها توزیع می‌شود.

در RAID 5، سرعت خواندن نسبت به سرعت نوشتن بالاتر است. همچنین، در صورت خرابی یکی از هاردها، عملکرد این نوع RAID متوقف نمی‌شود و به کار خود ادامه می‌دهد.

مزایا:

• سرعت خواندن بسیار سریع با کارآیی متوسط در عملکرد نوشتن.
• ترکیبی از ذخیره‌سازی کارآمد، امنیت عالی و عملکرد مناسب.
• امکان دسترسی به تمام داده‌ها حتی در صورت خرابی یکی از هاردها و در‌حال تعویض آن.

معایب:

• پیچیدگی فنی؛ زمان زیادی برای ریکاوری داده‌ها و ری‌بیلد کردن رید در صورت خرابی یک هارد.
• در صورت خرابی یک هارد در حین ری‌بیلد کردن، داده‌ها برای همیشه از بین می‌روند.

سطح RAID 6 – Striping with Double Parity:
RAID 6 شبیه به RAID 5 است، با این تفاوت که داده‌ها و دیتاها در هر دو هارد دیسک به صورت برابری نوشته می‌شوند. بنابراین، حداقل ۴ درایو نیاز است که نیمی برای ذخیره‌سازی و نیمی دیگر برای قابلیت Parity استفاده شود. RAID 6 قابلیت تحمل دو خرابی را دارد؛ به این معنا که دو هارد به طور همزمان می‌توانند از بین بروند.

با این حال، احتمال خرابی دو هارد دیسک در یک لحظه بسیار کم است. اگر دو هارد خراب شوند، RAID 6 همچنان به کار خود ادامه می‌دهد. اما اگر سه هارد با مشکل روبرو شوند، داده‌ها از دسترس خارج می‌شوند.

مزایا:

• سرعت خواندن داده‌ها بسیار سریع است.
• تحمل دو خرابی هارد دیسک و دسترسی به تمام داده‌ها حتی در حال تعویض هاردها.

معایب:

• کند بودن تراکنش‌های داده نوشتنی به دلیل محاسبات بیشتر برای داده‌های برابر.
• هزینه بالای راه‌اندازی نسبت به RAID 5.
• بازسازی اطلاعات و جایگزینی در زمان از کار افتادگی یک یا دو هارد زمان‌بر است.

سطح RAID 1 + 0 – ترکیبی از RAID 1 و RAID 0:
RAID 10 یک ترکیب از RAID 0 و RAID 1 است که برای پیاده‌سازی به حداقل ۴ هارد دیسک نیاز دارد. در این تنظیمات، داده‌ها ابتدا در حالت Mirror شده و سپس Stripe می‌شوند. به عبارت دیگر، نیمی از هاردها به سطح RAID 0 و نیمی دیگر به سطح RAID 1 تعلق دارند. امنیت و تحمل خطای بسیار بالا از مهمترین ویژگی‌های RAID 10 است.

مزایا:

• زمان بازسازی بسیار سریع؛ زیرا تنها نیاز است که داده‌ها از هاردهای آینه‌ای در یک هارد جدید کپی شوند.
• امنیت بالا و تحمل خطا بی‌نظیر.

معایب:

• نیمی از ظرفیت ذخیره‌سازی به Mirroring اختصاص می‌یابد؛ بنابراین این یک رید گران بها است مقایسه با سطوح RAID 5 یا RAID 6.

درست است که RAID به تنهایی جایگزینی برای فرایند پشتیبان‌گیری نیست، اما با این حال، پشتیبان‌گیری همچنان اهمیت خود را حفظ می‌کند و دلایل زیر نشان می‌دهد که چرا هنوز نیاز به این فرایند وجود دارد:

1. خطای کاربر: گاهی اشتباهات تصادفی کاربران می‌تواند به حذف داده‌های مهم منجر شود. در این صورت، داشتن نسخه‌های پشتیبان از داده‌ها امکان بازیابی آن‌ها را فراهم می‌کند.
2. خرابی هارد دیسک‌ها: حتی با تکنولوژی RAID، خرابی هارد دیسک‌ها همچنان اتفاق می‌افتد. در صورت خرابی همزمان چندین هارد دیسک، داشتن نسخه پشتیبان از داده‌ها امکان بازیابی آن‌ها را فراهم می‌کند.
3. سرقت و فروپاشی سیستم: در صورتی که سیستم ذخیره‌سازی به سرقت برود یا دچار فروپاشی شود، داشتن نسخه پشتیبان از داده‌ها به بازسازی آن‌ها کمک می‌کند.
4. موارد بلایای طبیعی: در صورتی که محل کار به دلایلی مانند آتش‌سوزی یا بلایای طبیعی نابود شود، داشتن نسخه پشتیبان از داده‌ها کمک می‌کند تا اطلاعات مهم حفظ شده و بازیابی شوند.

بنابراین، هرچند که تکنولوژی RAID امنیت و اطمینان بیشتری را در ذخیره‌سازی داده‌ها فراهم می‌کند، اما همچنان توصیه می‌شود که به همراه RAID، فرآیند منظم پشتیبان‌گیری از داده‌ها نیز اجرا شود.