أي نوع من RAID يجب أن تستخدمه لخوادمك؟

RAID ، أو "المصفوفة الزائدة للأقراص الرخيصة" ، هي عملية الجمع بين عدة محركات أقراص صلبة أو محركات أقراص صلبة على التوازي كوحدة تخزين منطقية واحدة ، مما يجعل المصفوفة أكثر مقاومة لفشل محرك الأقراص. هناك أنواع عديدة من RAID ، وسنناقش أي نوع يجب أن تختاره.

ما هو RAID؟

لنفترض أن لديك محركي أقراص صلبة سعة 1 تيرابايت. في جهاز الكمبيوتر العادي ، من المحتمل أن تقوم فقط بتوصيلهما والحصول على 2 تيرابايت من المساحة الصالحة للاستخدام للعمل بها. ومع ذلك ، في بيئة الخادم ، من الأفضل في الواقع أخذ القرص الثاني واستخدامه كنسخة احتياطية ، وتشكيل مصفوفة RAID.يمكن القيام بذلك في الوقت الفعلي باستخدام وحدة تحكم RAID ، والتي تتصل بمحركات الأقراص وتدير مجموعة RAID نيابة عنك. هناك أيضًا برنامج RAID ، لكن معظم الخوادم ستأتي بوحدة تحكم RAID مخصصة.

بدون RAID ، لا يوجد تكرار - ومع ذلك ، هذه ليست المشكلة الرئيسية في الواقع. لا ينبغي أبدًا فقدان البيانات حقًا باستخدام إستراتيجية نسخ احتياطي جيدة ، ولكن إذا فقدت محرك أقراص ، فيمكن لهذا الخادم أن يواجه بعض التعطل الخطير أثناء استعادته. هذا غير مقبول في بيئة الخادم ، وهو أسوأ بكثير من فقدان البيانات المؤقت.

يمكن إعادة بناء مصفوفات RAID بينما تظل قابلة للاستخدام ، وعندما يفشل محرك أقراص واحد ، لن تضطر إلى الاستعادة من النسخ الاحتياطية. هذه هي الميزة الأساسية لمصفوفات RAID. تم تصميم الخوادم بحيث لا تتعطل أبدًا ، حتى بالنسبة للصيانة في كثير من الحالات - يمكنك حرفيًا فصل محرك أقراص من خادم ويب إنتاجي ، وسيستمر في الصراخ ، وإن كان ذلك بأداء أقل.

من نواح كثيرة ، RAID أفضل بكثير من محرك كبير واحد. محرك أقراص كبير سعة 8 تيرابايت ليس مرنًا مثل خمسة محركات أقراص سعة 2 تيرابايت تم تكوينها في RAID 5. ستتعرض لضغوط شديدة للعثور على خادم مزود بمحرك أقراص واحد فقط مثبت.

يعملRAID بشكل أفضل مع محركات الأقراص المتطابقة. يمكن أن يعمل مع محركات أقراص متنوعة ، ولكنك ستقتصر عادةً على سرعة ومساحة أبطأ وأصغر محرك أقراص ، مما يجعله دون المستوى الأمثل.

لا تنطبق هذه المناقشة بالكامل إلا إذا كنت تدير خادمًا بنفسك ، مثل NAS بالمنزل يحتوي على العديد من محركات الأقراص الثابتة ؛ في هذه الحالة ، يكون نوع RAID الذي تختاره مهمًا جدًا. إذا كنت تستأجر خوادم افتراضية من AWS أو بشكل أساسي من أي مزود آخر ، فعادة ما يتم تكوين RAID لك من قبل الشركة المضيفة ، حيث يتم تجريد هذا المستوى من التحكم بعيدًا عنك.

ملاحظة قبل أن نبدأ: الأرقام المستخدمة لتعيين مستويات مختلفة من RAID لا تعني شيئًا حقًا. RAID 5 ليس أفضل بخمس مرات من RAID 1. هناك مستويات أخرى من RAID غريبة ، مثل RAID 2 و 3 و 4 ، لكنها لا تُستخدم في الممارسة ولا تستحق الشرح.

JBOD

هذا ليس تكوين RAID تقنيًا ، لكن من الجدير بالذكر هنا. يرمز JBOD من الناحية الفنية إلى "Joint Batch Of Disks" ، ولكن يمكنك تسميته "مجرد مجموعة من الأقراص" ، نظرًا لأن هذا هو في الأساس ما هو عليه. يقوم JBOD ببساطة بربط الأقراص معًا في قرص واحد كبير. لا يقدم هذا أي تحسين في الأداء ، ولا يحتوي على أي فائض ، ولكنه لا يهتم على الإطلاق بالأقراص الموجودة فيه.

ستوفر العديد من وحدات تحكم RAID وضع JBOD. ربما لا يجب عليك استخدامه ، إلا إذا كنت قد حصلت على مجموعة من الأقراص ذات الأحجام المختلفة وترغب في ربطها ببعضها البعض.

RAID 0

البيانات في RAID 0 مخططة عبر محركات أقراص متعددة ؛ على سبيل المثال ، إذا كنت تريد قراءة ملف من مصفوفة RAID ، فسوف تقرأ من محركات أقراص متعددة على التوازي ، مما يجعل RAID 0 أسرع بكثير من أي محرك واحد.

ومع ذلك ، لا يوجد انعكاس أو تماثل أو آلية تكرار أخرى ، لذلك إذا فشل محرك أقراص واحد ، فستفقد جميع البيانات الموجودة في المصفوفة بأكملها. لهذا السبب ، يتم استخدام RAID 0 عندما تكون السرعة مهمة ، والتكرار ليس ضروريًا.

بطريقة ما ، RAID 0 مشابه جدًا لعدم وجود RAID على الإطلاق. يمنحك ميزة وجود جميع محركات الأقراص في وحدة تخزين واحدة كبيرة ، بالإضافة إلى سرعات وصول أعلى بكثير. ومع ذلك ، يمكن أن يكون فشل محرك أقراص واحد كارثيًا على البيانات الموجودة على المصفوفة ، لذلك يجب عليك أبدًاتشغيل RAID 0 بدون حل النسخ الاحتياطي ما لم يكن من المفترض أن تكون البيانات سريعة الزوال بنسبة 100٪.

يعملRAID 0 أيضًا على زيادة السعة ، نظرًا لعدم استخدام مساحة للتكرار. إذا كان لديك قرصان بسعة 1 تيرابايت ، فسيكون حجم صفيفك 2 تيرابايت. ومع ذلك ، فإن RAID 0 يقتصر على أقل حجم للقرص خارج المجموعة - إذا حاولت RAID 0 محرك أقراص بسعة 2 تيرابايت مع محرك 1 تيرابايت ، فلن يكون لديك سوى 2 تيرابايت من المساحة ، مع 1 تيرابايت ستضيع بالكامل.

RAID 0 مع SSD هو أمر شائع ، والأكثر منطقية بالنظر إلى أن محركات SSD لديها معدلات فشل أقل. يعد هذا إعدادًا شائعًا في أنظمة سطح المكتب المتطورة ، نظرًا لأن السرعة مهمة أكثر من التكرار.

RAID 1

RAID 1 هو نوع أساسي آخر من RAID. على غرار RAID 0 ، فإنه يستخدم قرصين أو أكثر ، ولكن بدلاً من تقسيم البيانات عبرهما ، تنعكس البيانات من محرك الأقراص الأول إلى الثاني (وأي محركات أقراص إضافية في الصفيف). إذا كان لديك محركان ، فسيتم استخدام أحدهما بالكامل كنوع من النسخ الاحتياطي في الوقت الفعلي ، مما يؤدي إلى خفض إجمالي سعة التخزين لديك إلى النصف في هذه العملية. إذا قام أي من المحركين بركل الحاوية ، فيمكنك متابعة القراءة من محرك الأقراص الآخر ، وإعادة بناء الصفيف عن طريق استبدال محرك الأقراص المعيب.

يحتوي هذا على بعض مزايا أداء القراءة ، حيث يمكن استخدام محركي أقراص ، ولكن نظرًا لأنه يقرأ نفس البيانات من كل محرك أقراص ، فغالبًا ما لا يكون بجودة RAID 0. سيقتصر أداء الكتابة على السرعة من أبطأ محرك

RAID 1 هو خيارك العملي الوحيد إذا كان لديك محركان ولا يمكنك تحمل فشل محرك الأقراص في إخراج بياناتك. ومع ذلك ، فهي ليست الأكثر كفاءة ، حيث إنك تقوم بخفض سعة التخزين لديك إلى النصف ، وبالتالي ستكلف ضعف تكلفة محرك الأقراص الواحد القابل للمقارنة.

ومع ذلك ، فإن التكرار في إعداد الخادم يستحق أكثر بكثير من سعر محرك أقراص واحد. إذا كنت تحتاج فقط إلى إعداد محرك أساسي ، فانتقل إلى مجموعة RAID 1 بسيطة. ستتحول معظم وحدات تحكم RAID إلى RAID 1 افتراضيًا عند توصيل محركي أقراص

RAID 5

RAID 5 هو المكان الذي تبدأ فيه الأمور في إثارة الاهتمام. بدلاً من تكرار البيانات مثل RAID 1 ، يستخدم RAID 5 طريقة تماثل أكثر فاعلية.

التكافؤ هو شكل من أشكال التحقق من الأخطاء ، مثل التجزئة ، ولكنه أبسط بكثير. يتم استخدامه بشكل شائع للتأكد من عدم تشويش حركة مرور الشبكة في الأسلاك. بشكل أساسي ، لنفترض أن لديك 7 بتات من البيانات التي تريد إرسالها إلى شخص ما ، وتريد التأكد من وصولها إلى هناك سليمة تمامًا. إذا تم قلب الإرسال قليلاً ، فلن يكون لديهم أي وسيلة لمعرفة ذلك. الحل هو عد كل البتات الموجبة ؛ إذا كان هناك عدد زوجي من الآحاد ، فسيكون التكافؤ

0

إذا كان هناك عدد فردي من الآحاد ، فسيكون التكافؤ

1تضيف هذا إلى البيانات التي ترسلها ، وعندما يستلمها الشخص الموجود على الطرف الآخر ، يحسب التكافؤ أنفسهم. إذا كان هناك خطأ ، وتم قلب بعض الشيء (حتى بت التكافؤ نفسه) ، فسيعرف الشخص الآخر ، ويطلب إعادة إرسال البيانات. بالطبع ، إذا كان هناك خطأان في إرسال واحد ، فإن هذا النظام ينكسر ، لكن هذا ليس شائعًا.

بدلاً من تخزين نسخ من البيانات (وهو ما يشبه إرسال رسالة مرتين) ، يقوم RAID 5 ببساطة بتخزين بت التكافؤ. يمكنك تخيله مثل RAID 0 مع التكرار - يتطلب ما لا يقل عن ثلاثة محركات. يتم استخدام جميع محركات الأقراص باستثناء محرك واحد مثل صفيف RAID 0 عادي ، ولكن يتم استخدام محرك الأقراص الأخير من أجل التكافؤ. إذا ذهب أحد محركات الأقراص ، فيمكنك إجراء حساب التكافؤ في الاتجاه المعاكس لاستعادة جميع البيانات الموجودة على أي من محركات الأقراص (على الرغم من أن هذه عملية طويلة ومكثفة).

من الناحية العملية ، لا يستخدم RAID 5 محرك أقراص مخصصًا للتكافؤ ، حيث أنه من الأسرع تجريد بتات التكافؤ عبر جميع محركات الأقراص ، ولكن يمكنك التفكير في الأمر بهذه الطريقة عند حساب مقدار مساحة مصفوفة RAID 5 سوف أعطيك.بشكل أساسي ، أضف جميع محركات الأقراص باستثناء محرك واحد ، وهذا هو مقدار المساحة التي ستتاح لك. تحصل RAID 5 على مساحة أكبر مع المزيد من محركات الأقراص - ثلاثة محركات بكفاءة 66٪ ، لكن 10 محركات هي كفاءة 90٪. هذا يقلل من التكاليف بشكل كبير على RAID 1.

ومع ذلك ، فإن RAID 5 لا يخلو من العيب. نظرًا لأنه يجب حساب التكافؤ كلما تمت كتابة محرك الأقراص ، يتم تقليل أداء الكتابة. يتم تضخيم المشكلة عندما تأخذ في الاعتبار حقيقة أن قلب بت واحد في محرك أقراص واحد يتطلب قراءة جميع محركات الأقراص من أجل إعادة حساب التكافؤ لتلك الكتلة. من الناحية العملية ، إذا أعطى RAID 0 قياسًا للأداء باستخدام محركات، فإن RAID 5 يعطي أداء

n - 1لعمليات الكتابة. مع وجود مصفوفة كبيرة بما يكفي ، فإن المشكلة ليست بهذا السوء.

أيضًا ، بغض النظر عن عدد محركات الأقراص لديك ، يمكنك فقط النجاة من فشل محرك أقراص واحد. قد لا تبدو هذه مشكلة كبيرة ، نظرًا لأن حالات الفشل غير شائعة ومن غير المرجح أن تواجه اثنتين منها في نفس الوقت ، ولكن إعادة بناء المصفوفة يمكن أن تكون مكثفة للغاية على محركات الأقراص - فأنت تقرأ كل جزء من البيانات بشكل أساسي من كل واحد ، في الوقت الذي يكونون فيه أكثر عرضة للخطر.لذلك إذا ذهب أحدهم ، فهناك فرصة أكبر لفشل محرك أقراص آخر أيضًا.

يجب أن يكون RAID 5 هو الخيار المفضل لديك إذا كان لديك ثلاثة محركات أقراص ، لأن RAID 1 سيكون مضيعة للمساحة. إذا كان لديك 4 محركات ، فمن المحتمل أنه لا يزال الخيار الأفضل ، لكن الخيارين الآخرين في هذه القائمة متاحان لك أيضًا.

RAID 6

RAID 6 يشبه RAID 5 ، باستثناء "قرص التماثل" معكوس. هذا يسمح للصفيف الخاص بك بالبقاء على قيد الحياة مع فشل محرك الأقراص. ومع ذلك ، فإن أداء الكتابة أسوأ في

n - 2، وستكون لديك مساحة أقل بالطبع.

ليس هناك الكثير ليقال عنه. إذا كان لديك مجموعة كبيرة من محركات الأقراص (6 أو 8 أو أكثر) ، فقد ترغب في التفكير في RAID 6 لتوفره الإضافي. يفي RAID 6 وحده بالجزء الأول من مخزن استراتيجية النسخ الاحتياطي 3-2-1 على الأقل ثلاث نسخ من بياناتك ، مع نسختين احتياطيتين على وسائط مختلفة ، مع وجود نسخة واحدة منها على الأقل خارج الموقع.يمكن لـ RAID 6 أن يتغلب على عطلتي محرك ، مما يجعله وظيفيًا هو نفسه RAID 1 مع ثلاثة أقراص (مطروحًا منه مرات إعادة البناء).

من الناحية العملية ، لن يتعرض RAID 6 أبدًا لفشل كامل في المصفوفة ، خاصة إذا أضفت المزيد من أقراص التكافؤ إلى المعادلة. هذا ، جنبًا إلى جنب مع النسخ الاحتياطية والنسخ في مراكز البيانات الأخرى ، هو كيف تحقق خدمات الأرشفة مثل AWS Glacier و Backblaze متانة بنسبة 99.999999999٪.

RAID 10 (1 + 0)

RAID 10 تقنيًا شكل من أشكال RAID المتداخل ، وهو شيء معقد آخر خاص به. بشكل أساسي ، إذا كان لديك أربعة محركات أقراص ، ولا تريد استخدام RAID 5 أو 6 ، فإن الخيارات الأخرى الوحيدة المتاحة لك هي RAID 0 و 1 ، وكلاهما له مشكلاتهما. بدلاً من ذلك ، تقوم بتقسيم محركات الأقراص هذه إلى نصفين ، وإنشاء صفيفتين RAID 1 ، ثم تأخذ هذه المصفوفات وتستخدمها لإنشاء مجموعة RAID 0 كبيرة واحدة. يتطلب RAID 10 أربعة محركات أقراص على الأقل ، ويتطلب أيضًا عددًا زوجيًا من إجمالي محركات الأقراص.

يمنحك هذا جميع مزايا RAID 1 و RAID 0 بدون العديد من سرعات القراءة السريعة ، وسرعات الكتابة السريعة ، والتكرار العالي ، وإعادة البناء السهلة ، مع الاستمرار في القدرة على استخدام نصف المساحة الإجمالية لجميع محركات الأقراص الخاصة بك. RAID 10 هو في الواقع أكثر مرونة من RAID 1. في الرسم التخطيطي أعلاه ، قد يفشل القرص 1 والقرص 3 ، ولا يزال من الممكن إعادة بناء المصفوفة بالكامل (على الرغم من فشل كل من القرص 0 والقرص 1 ، فإن هذا الصفيف غير قابل للاسترداد).

RAID 10 هو مستوى RAID شائع جدًا للخوادم. إنه سريع جدًا ، ويمكنه تحمل فشل محرك أقراص واحد على الأقل. المشكلة الحقيقية الوحيدة هي السعر ، حيث لا تزال تدفع ضعفًا للاحتفاظ بنسخ من جميع بياناتك ، ولكن بالنسبة لأحمال العمل العامة ، يتفوق RAID 10 تقريبًا على كل تكوين RAID آخر للسرعة ، ويخسر فقط إلى RAID 0 للإنتاجية.

RAID 50/60

RAID 50/60 عبارة عن صفيفتين RAID 5 أو 6 في RAID 0. هذا يحسن الأداء تمامًا مثل RAID 10 ، والأهم من ذلك تحسين أداء الكتابة ، لأن القراءة من محركات الأقراص الأخرى عند حساب التكافؤ تكون أسرع.

يتطلب ما لا يقل عن ستة محركات أقراص (ثمانية في حالة RAID 60) ، ونظرًا لوجود صفيفات RAID 5 منفصلة ، فستحتاج إلى محركات أقراص تكافؤ إضافية ، مما يجعلها أقل كفاءة في المساحة ، ولكنها أكثر مرونة قليلاً. بشكل عام ، يعد RAID 50 إصدارًا أكثر أداءً من RAID 5.