ذخیره‌سازهای تحت شبکه به یکی از ابزارهای مهم دنیای کسب‌و‌کار تبدیل شده‌اند. درست است که شرکت‌ها می‌توانند بدون نیاز به یک استوریج فعالیت‌های تجاری خود را انجام دهند، اما NASها با ارائه یک مکانیزم یکپارچه و کارآمد به کسب‌وکارها اجازه می‌دهند به‌شکل ساده‌ای به سازمان‌دهی اطلاعات بپردازند و فرآیند اشتراک‌گذاری اطلاعات را ساده کنند. هنگامی که قصد خرید استوریج‌ها را دارید باید به نکات مختلفی دقت کنید، اما یک موضوع اهمیت بیشتری دارد که روی تمامی فاکتورهایی که هنگام خرید استوریج به آن‌ها دقت می‌کنید، تاثیرگذار خواهد بود. این مسئله مهم فناوری «رید» (RAID) است که استوریج از آن پشتیبانی می‌کند یا شما به آن نیاز دارید. در این مقاله به‌طور اجمالی به معرفی معماری‌های مختلف رید خواهیم پرداخت و مزایا و معایب هر یک را برخواهیم شمرد.

آرایه اضافی از دیسک‌های ارزان‌قیمت

افرادی که در حوزه شبکه و فضای ذخیره‌سازی مشغول به کار هستند، با فناوری رید آشنا هستند، اما همه آن‌ها به‌درستی نمی‌دانند کدام سطح از این معماری جواب‌گوی نیازهای کاری است. در این مقاله شما را با تفاوت‌ها و قابلیت‌هایی که هر یک ارائه می‌کنند، آشنا خواهیم کرد. «آرایه اضافی از دیسک‌های ارزان قیمت» (RAID) سرنام Redundant Array of Inexpensive Disks یکی از محبوب‌ترین تکنیک‌های دنیای شبکه و مبحث ذخیره‌سازی است و در حالی که قدمتی بیش از سه دهه دارد، هنوز هم جایگزین مناسبی برای آن ارائه نشده است. رید ضمن ارائه مکانیزم محافظت از داده‌ها، این توانایی را دارد تا عملکرد عملیات نوشتن و خواندن را بهبود بخشد. به‌طور معمول، بسته به معماری‌ای که انتخاب می‌کنید، رید سعی می‌کند از یک حافظه واسط که کش نام دارد برای تجمیع عملیات نوشتن خرد استفاده کند. به این صورت که عملیات نوشتن را که اندازه کمی دارند، در کش نگه‌داری می‌کند و به یک‌باره برای استوریج ارسال می‌کند. این‌کار باعث می‌شود تا تعداد عملیات نوشتن روی استوریج به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کند. همچنین، از تکنیک نوشتن موازی استفاده می‌کند تا به‌شکل یکسان از دیسک‌های آرایه استفاده شود و عملکرد بهبود پیدا کند. 

تفاوت بین سطوح RAID چیست و چگونه گزینه مناسب را انتخاب کنیم؟

RAID در سطوح مختلف در دسترس است، اما بیشتر سازمان‌ها از یکی از پنج سطح استاندارد 0، 1، 5، 6 یا 10 استفاده می‌کنند. نوع‌های ترکیبی مثل 7، 50، 60 و غیره نیز وجود دارند، اما به‌ندرت و در شرایط خاصی استفاده می‌شوند. به‌طور کلی، بیشتر سطوح رید توانایی ذخیره‌سازی داده‌ها در چند درایو را دارند، اما هر یک به روش خاصی این‌کار را انجام می‌دهند.

RAID 0

• بر مبنای معماری RAID 0، تمام داده‌ها به بلوک‌هایی تقسیم می‌شوند و بلوک‌ها روی درایوها نوشته می‌شوند. این نوع معماری و نوشتن اطلاعات striping نام دارد که مبتنی بر نوشتن موازی اطلاعات روی دیسک است. از مزایای شاخص نوشتن موازی اطلاعات باید به افزایش سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات اشاره کرد. در معماری فوق، هیچ‌گونه تکثیر اطلاعاتی انجام نمی‌شود و بنابراین از کل ظرفیت ذخیره‌سازی هر درایو به بهترین شکل استفاده می‌شود. نقطه ضعف RAID 0 این است که هیچ‌گونه مکانیزم حفاظتی ارائه نمی‌کند و خطر ازدست‌رفتن داده‌ها همواره وجود دارد. در معماری فوق، اگر هر یک از درایوها خراب شود، اطلاعات آن درایو قابل بازیابی نیست.

RAID 1

• تمام داده‌ها دو بار روی دیسک‌ها نوشته می‌شوند. به بیان دقیق‌تر، داده‌ها ابتدا روی یک درایو یا درایوها نوشته می‌شوند و دوباره همان اطلاعات روی درایو یا درایوهای دیگر ذخیره‌سازی می‌شوند. به این تکنیک نوشتن اطلاعات، مدل «قرینه‌ای» (Mirroring) می‌گوییم. 
• RAID 1 به‌منظور پیشگیری از خطر ازدست‌دادن داده‌ها استفاده می‌شود. اگر یکی از درایوها از کار بیفتد، داده‌ها قابل بازیابی هستند،  زیرا یک نسخه قابل اطمینان از اطلاعات وجود دارد. RAID 1 سرعت خواندن و نوشتن یکسانی با سیستم تک‌درایوی ارائه می‌کند، زیرا عملیات خواندن و نوشتن روی یک دیسک انجام می‌شود که عملکرد را کاهش می‌دهد. یکی دیگر از معایبی که RAID 1 دارد این است که تنها نیمی از ظرفیت آرایه ذخیره‌سازی استفاده می‌شود، زیرا همواره نیمی از ظرفیت برای نگه‌داری نسخه پشتیبان از اطلاعات استفاده می‌شود. RAID 1 هیچ یک از مزایای عملکردی RAID 0 را ارائه نمی‌دهد و سرعت آن برابر با زمانی است که از یک سیستم مجهز به یک هارددیسک استفاده می‌کنید. 

RAID 5

• RAID 5 به حداقل سه درایو نیاز دارد، بنابراین آرایه ذخیره‌سازی که قصد خرید آن‌را دارید باید حداقل سه سینی برای میزبانی دیسک‌درایوها داشته باشد. RAID 5 از مکانیزم توازن مبتنی بر چک‌سام (Checksum) برای کنترل و نظارت بر نوشتن اطلاعات استفاده می‌کند. در مکانیزم فوق بر مبنای محاسبات ریاضی امکان بازسازی داده‌های ازدست‌رفته وجود دارد. در معماری فوق داده‌ها همراه با داده‌های Checksum در تمام درایوها نوشته می‌شود. در این حالت، اگر هر یک از درایوها از کار بیفتد، داده‌های ازدست‌رفته را می‌توان با استفاده از چک‌سام بازیابی کرد. از مزایای معماری RAID 5 باید به سرعت بالای آن در خواندن اطلاعات اشاره کرد، اما سرعت نوشتن آهسته است. علاوه بر این، مکانیزمی کارآمد برای محافظت از داده‌ها ارائه می‌کند. به بیان دقیق‌تر، RAID 5 توانایی تحمل خطای یک درایو را دارد. از معایب این معماری باید به پیچیده بودن روند تعمیر یک درایو خراب اشاره کرد که زمان‌بر است. علاوه بر این، اگر بیش از یک درایو از کار بیفتد، داده‌ها از بین می‌روند. رویکرد فوق، باعث می‌شود که یک سیستم مبتنی بر RAID 5 در مدت زمانی که قرار است دیسک سالم جایگزین دیسک معیوب ‌شود، با خطر ازدست‌دادن داده‌ها روبه‌رو باشد. 

RAID 6

• معماری RAID 6 مشابه معماری RAID 5 است، با این تفاوت که داده‌های توازن به‌جای آن‌که روی یک درایو نوشته شوند، روی دو درایو نوشته می‌شوند. برای پیاده‌سازی معماری فوق حداقل به چهار درایو نیاز است، بنابراین، باید هنگام خرید آرایه به‌فکر نمونه‌هایی باشید که قیمت نسبتا بالایی دارند. با این‌حال، مزیت بزرگی که معماری فوق ارائه می‌کند این است که تحمل خرابی دو درایو را دارد. به بیان دقیق‌تر، اگر دو درایو از دست بروند، بازهم آرایه قادر به سرویس‌دهی است. 
• فلسفه طراحی و توسعه RAID 6 این است که اگر یک درایو از کار بیفتد، دور از انتظار است که درایو دیگری در زمان تعمیر و جایگزینی درایو معیوب از کار بیفتد. اگر در شرایط خاصی دو درایو به‌طور همزمان از کار بیفتند، داده‌ها از دست نمی‌روند. RAID 6 همانند RAID 5 در خواندن اطلاعات سریع است، اما هنگامی که صحبت از محافظت از داده‌ها به‌میان می‌آید، عملکرد آن بهتر از RAID 5 است. با این‌حال، یک نکته منفی درباره RAID 6 وجود دارد؛ کندی عملیات نوشتن در RAID 6 از RAID 5 بیشتر است. 

RAID 10

RAID 10  ترکیبی از RAID 1 و RAID 0 است. در معماری فوق برای محافظت از داده‌ها در برابر خطر ازدست‌رفتن، داده‌ها روی چند درایو و به‌شیوه قرینه‌سازی نوشته می‌شوند. بزرگ‌ترین مزیتی که معماری فوق ارائه می‌کند این است که سرعت نوشتن اطلاعات به میزان قابل توجهی افزایش پیدا می‌کند. RAID 10 اجازه می‌دهد داده‌های از‌دست‌رفته یک درایو را سریع‌تر از معماری RAID 5 یا RAID 6 بازیابی کرد. با این‌حال، نکته منفی معماری فوق این است که همانند RAID 1 به تکثیر داده‌ها وابسته است. به این معنا که به فضای ذخیره‌سازی بیشتری نسبت به RAID 5 یا RAID 6 نیاز دارد.

از چه نوع RAID در ارتباط با آرایه ذخیره‌سازی باید استفاده کنیم؟

همان‌گونه که مشاهده کردید، هر یک از سطوح اشاره‌شده، مزایا و معایب خاص خود را دارند و در جزئیات فنی با یک‌دیگر متفاوت هستند. اگر مطمئن نیستید کدام سطح برای پروژه شبکه‌ای که قصد پیاده‌سازی آن‌را دارید مناسب است، پیشنهاد می‌کنیم به چند توصیه مهم زیر دقت کنید: 

• RAID 0: اگر به‌دنبال افزایش عملکرد داده‌هایی هستید که حیاتی و مهم نیستند، بهترین گزینه است. با این حال، هرگز نباید در مورد داده‌های حساس از آن استفاده کنید، زیرا با خطر از‌دست‌دادن همیشگی داده‌ها روبه‌رو هستید. 
• RAID 1: ساده‌ترین راه را برای محافظت از داده‌ها ارائه می‌کند و هنگامی که آرایه با خرابی روبه‌رو می‌شود به کمترین زمان بازیابی نیاز دارد. اگر مشکلی از بابت هزینه خرید دیسک‌های سخت ندارید، RAID 1 گزینه مناسبی است، زیرا همواره یک کپی مطمئن از داده‌ها در اختیارتان قرار می‌دهد. اگر فعالیت‌های روزانه کسب‌وکارتان زیاد است و حجم زیادی از اطلاعات در یک روز تولید می‌شوند یا سرعت نوشتن اطلاعات مسئله مهمی است، بهتر است از معماری رید 5 یا 6 استفاده کنید. این سطوح به‌ویژه برای سرورهای وب و هر پروژه‌هایی که حجم زیادی از داده‌ها را تولید و استفاده می‌کنند، مناسب است. 
• RAID 10: در مورد بیشتر پروژه‌های شبکه عملکرد قابل قبولی دارد و اغلب زمانی استفاده می‌شود که عملکرد مهم‌تر از استفاده بهینه از ظرفیت ذخیره‌سازی است. 

در نهایت به این نکته دقت کنید که رید با هدف پیشگیری از بروز مشکل ازدست‌دادن اطلاعات توسعه پیدا کرده است، اما جایگزینی برای پشتیبان‌گیری منظم از اطلاعات نیست. به بیان دقیق‌تر، باید در بازه‌های زمانی مشخص و کوتاه از اطلاعات نسخه پشتیبان تهیه کنید. با توجه به این‌که همه داده‌های سازمانی در یک سیستم ذخیره می‌شوند، رید در شرایط زیر قادر به محافظت از اطلاعات نیست: 

•  حمله‌های باج‌افزاری.
•  سرقت درایوها.
•  آتش‌سوزی یا سایر بلایای طبیعی.
•  نوسان شدید جریان برق که ممکن است به همه درایوها به‌طور همزمان آسیب برساند. 
•  خطای کاربری، مانند این‌که کاربر به‌طور تصادفی اطلاعاتی را حذف کند و قبل از بازیابی آن‌ها، اطلاعات جدیدی روی آن‌ها بنویسد. 

تنها راه محافظت از اطلاعات در برابر این تهدیدات، تهیه منظم نسخه پشتیبان از اطلاعات است. نسخه‌هایی که باید در روی رسانه‌های مختلفی نگه‌داری شوند. 

آیا به فناوری RAID هنگام استفاده از NAS نیاز داریم؟ 

• RAID یک فناوری مقرون‌به‌صرفه برای افزایش عملکرد و کاهش خطر ازدست‌دادن اطلاعات است. بسته به نوع معماری‌ای که استفاده می‌کنید، رید اجازه می‌دهد سرور آنلاین باشد و سرویس‌های تجاری بدون وقفه در اختیار کاربران قرار بگیرند.