مع تعمق البشر في العصر الرقمي ، يستمر الطلب على الخوادم وأنظمة التخزين الأسرع والأكثر موثوقية في النمو.كمثال لاحتياجات تخزين البيانات ومعالجتها ، Googleمن خلال خوادمهم يوميًامعالجة 20 بيتابايت من معلومات البيانات.
كطريقة لتجنب الفشل الكارثي ، تقوم الشركات ببناء مصفوفات الخوادم ، وهي عبارة عن شبكات واسعة من محركات أقراص التخزين المستخدمة لمعالجة المعلومات الرقمية.في حالة فشل أحد محركات الأقراص ، يقوم الآخر بتعويضه عند استبدال محرك الأقراص التالف.
إذن ، كيف يتم ذلك بالضبط دون فقدان أي بيانات أو التسبب في توقف العمل؟تقنية RAID ومستويات RAID.
ما هو RAID بالضبط وكيف يعمل؟
مجموعة أقراص مستقلة زائدة عن الحاجةأو RAID هي طريقة لتخزين البيانات حيث يمكنك تقليل فقد البيانات وتحسين أداء القراءة / الكتابة عن طريق تخزين المعلومات على محركات أقراص ثابتة متعددة تسمى المصفوفة.هذا ممكن لأن معظم تقنيات RAID تستخدم ملفاتشريط البياناتقم بتقسيم البيانات المتسلسلة أو فصلها (مثل الملفات أو مقاطع الفيديو أو المستندات) إلى مقاطع متجاورة.ثم يتم تخزين المقاطع بالتسلسل في محرك الأقراص الخاص بك.
3 مثال على تقسيم ملف الفيديو في صفيف RAID على القرص الصلب
على سبيل المثال ، إذا تم تقسيم ملف الفيديو إلى 4 مقاطع متتالية ؛A1-A4 ولديك 3 محركات أقراص ثابتة في صفيف RAID الخاص بك ، وسيتم تخزين A1 على محرك الأقراص الثابتة رقم 1 ، وسيتم تخزين A2 على محرك الأقراص الثابتة رقم 2 ، وسيتم تخزين A3 على محرك الأقراص الثابتة رقم 3 ، وسيتم تخزين A4 على القرص الصلب # 1 متفوق.
عندما تذهب لاسترداد الملف ، يطلب الكمبيوتر من أول محرك أقراص ثابت تحميل A1 ، ثم ينتقل على الفور إلى محرك الأقراص الثابتة التالي للجزء A2 ، لأن القرص الصلب رقم 1 مشغول.يسمح هذا للكمبيوتر بتحميل A1-A3 ثم A4 في نفس الوقت.عند محاولة تحميل مقطع فيديو مدته 40 دقيقة ، يقوم الكمبيوتر بتحميل أربعة مقاطع مدة كل منها 4 دقائق ثم يعرضها كملف واحد ، مما يجعل عملية الاسترجاع أسرع.
تستخدم بعض مستويات RAID تقنيات الانعكاس.ما هذا؟
لمنع فقدان البيانات ،تستخدم بعض مصفوفات RAID الانعكاس، الذي ينسخ المعلومات عند إنشائها وتخزينها.يركز التخطيط على السرعة ، بينما يركز الانعكاس على ضمان وجود نسخة من البيانات في حالة فشل القرص الصلب.يقوم النسخ المتطابق بذلك عن طريق التأكد من أن جميع محركات الأقراص الثانوية هي نسخ طبق الأصل من محرك الأقراص الأساسي.
على سبيل المثال ، إذا كان جهاز الكمبيوتر الخاص بك يحتوي على محركي أقراص ثابتة وتوقف محرك الأقراص الثابتة الأساسي عن العمل ، فسيقوم النظام تلقائيًا بالتبديل إلى محرك الأقراص الثابتة الثانوي دون أن تلاحظ ذلك.سيظهر نظام التشغيل وأي إعدادات شخصية وكل ملف تقوم بإنشائه وحفظه في المكان الذي تركته فيه.في إعداد غير RAID ، يعني فشل محرك الأقراص الثابتة أن جميع البيانات الموجودة على محرك الأقراص هذا قد تصبح غير قابلة للاسترداد.
3 أنواع أو تطبيقات RAID مختلفة
قبل أن نصل إلى مستويات RAID المختلفة ، من المهم الإشارة إلى أن هناك عدة طرق مختلفة يمكن من خلالها تنفيذ إعداد RAID في نظام الكمبيوتر الخاص بك.يمكن تقسيم هذه التطبيقات إلىالأجهزة أو البرامج أو البرامج الثابتة، واستخدم وحدة تحكم RAID المقابلة.
في مقال آخر ، نغطي الاختلافات الرئيسية بين وحدات تحكم RAID للأجهزة وبرامج التحكم في RAID ، ونفصل مزاياها وعيوبها وحالات استخدامها النموذجية.
ما هي وحدة تحكم RAID؟
تحكم RAIDمسؤول عن إدارة ويوجه تدفق المعلومات من وإلى مجموعة القرص الثابت.بدون وحدة تحكم RAID ، فإن مجموعة RAID الخاصة بك هي مجرد مجموعة من محركات الأقراص الثابتة.يمكنك تنفيذ وحدة تحكم RAID بإحدى الطرق الثلاث.
1. جهاز تحكم RAID
عادة ما تكون وحدة التحكم في RAID للأجهزة شريحة أو بطاقة مادية مخصصة تؤثر بشكل مباشر على تدفق المعلومات من وإلى مجموعة RAID.يتم استخدامه بشكل شائع في الخدمات المصرفية لمركز البيانات أو الأنظمة التي تستخدم الخوادم البعيدة.
2. برنامج تحكم RAID
وحدة تحكم RAID البرمجية هي برنامج يعمل مباشرة مع نظام تشغيل الكمبيوتر.يوجه تدفق المعلومات ويديره باستخدام موارد أجهزة الكمبيوتر الموجودة ، مثل وحدة المعالجة المركزية (CPU).هذا أمر شائع في أجهزة إعداد مصفوفة RAID للكمبيوتر المنزلي.
3. وحدة تحكم RAID المستندة إلى البرامج الثابتة
وحدات تحكم RAID المستندة إلى البرامج الثابتة عبارة عن شرائح مثبتة مسبقًا على اللوحة الأم للكمبيوتر وتتطلب برامج تشغيل لتعمل.سيتم تنشيط الشريحة أثناء التمهيد ، ولكن بمجرد تحميل نظام التشغيل ، يتم تمرير كل عناصر التحكم إلى برنامج التشغيل المناسب ، مما يؤدي إلى نقل جميع العمليات إلى وحدة المعالجة المركزية.يُعرف هذا النوع من وحدات تحكم RAID أيضًا باسم RAID البرامج المدعومة بالأجهزة ، وعلى الرغم من أنها أقل تكلفة من وحدة تحكم RAID للأجهزة ، إلا أنها تضع ضغطًا أكبر على نظامك.
مستويات RAID القياسية من 0 إلى 6
بغض النظر عن وحدة تحكم RAID المستخدمة ، يشير مستوى RAID إلى البنية المحددة المستخدمة لتوزيع البيانات بين محركات الأقراص.سيتم تحديد مستوى RAID الذي تستخدمه بناءً على الأداء الذي تبحث عنه ونوع التسامح مع الخطأ الذي تريده.
RAID 0
يعمل RAID 0 عادةً باستخدام أزواج من محركات الأقراص الثابتة ، عن طريق تقسيم البيانات المتسلسلة وتخزينها عبر محركات أقراص متعددة.مع هذا المستوى ، يتعلق الأمر كله بتحسين أداء محرك الأقراص الثابتة وسرعته دون القلق بشأن فقد البيانات لأن RAID 0 لا يستخدم النسخ المتطابق.
إنه يعمل عن طريق أخذ بياناتك المخزنة ، وتقسيمها إلى وحدات أو شرائح شريطية ، ثم توزيعها عبر محركات الأقراص الثابتة في صفيف.يتيح ذلك لإعداد RAID 0 كتابة البيانات وقراءتها بسرعة نظرًا لأن لديك أكثر من بيانات معالجة على محرك أقراص ثابتة في نفس الوقت.ومع ذلك ، إذا فشل أحد محركات الأقراص في هذا الإعداد ، فسيتم فقد جميع البيانات.
RAID 1
يركز RAID المستوى 1 بالكامل على تكرار البيانات ، مما يحافظ على المعلومات آمنة حتى في حالة فشل محرك الأقراص.لتحقيق ذلك ، لا يزيل RAID 1 أي بيانات ، ولكنه ينسخ المعلومات على محرك أقراص ثانٍ (نسخة متطابقة).
بهذه الطريقة ، يزداد أداء القراءة لديك ، مما يعني أنه يمكن للكمبيوتر الوصول إلى أي من محركي الأقراص في أي وقت لأن كلاهما لهما نفس المعلومات.إذا كان أحد محركات الأقراص مشغولاً ، فيمكنه الوصول إلى محرك الأقراص الثاني.مع هذا المستوى ، يمكنك الحصول على أداء رائع مع بعض التسامح مع الخطأ.ومع ذلك ، لا تتحسن سرعة عمليات الكتابة مقارنة بإعداد محرك أقراص واحد لأنه يجب كتابة جميع المعلومات على كلا القرصين في مجموعة RAID 1.
RAID 2
يستخدم مستوى RAID هذا التقسيم ، ولكن بدلاً من تقسيم بيانات الملف إلى مقاطع محظورة ، يقوم بتقسيمها على مستوى البت.ستقوم بعض محركات الأقراص الثابتة في إعداد هذا الصفيف بتخزين معلومات رمز الخطأ والتصحيح لاستبدالهاكود هامينجمن أي تكافؤ.نادرًا ما يتم استخدام مستوى RAID هذا اليوم حيث تم استبداله بإعدادات أفضل.
RAID 3
RAID 3 هو نسخة مطورة من RAID المستوى 2.تستخدم المصفوفة تخطيطًا على مستوى البايت لتحسين الأداء ، مع تخصيص محرك أقراص واحد لتخزين معلومات التماثل وتوزيع البيانات عبر محركات الأقراص المتبقية.ومع ذلك ، فإن أي أمر I / O سيعالج كل محرك أقراص ثابت في نفس الوقت ، مما يعني أن الأداء سيكون مقيدًا بقرص تماثل واحد ، لأنه لا يمكنه معالجة طلبات متعددة في نفس الوقت.
RAID 4
على غرار RAID المستوى 3 ، تم تخصيص هذا المستوى لمحرك تماثل فردي ، ولكنه ينشئ شرائح أكبر عندما يكون مخططًا ، مما يسمح للكمبيوتر بالوصول إلى البيانات وقراءتها بسرعة من أي محرك أقراص في أي وقت.بالإضافة إلى ذلك ، يسمح المستوى 4 من RAID بأن تكون وظائف قراءة الإدخال / الإخراج المتعددة نشطة في نفس الوقت.ومع ذلك ، سيظل النظام مقيدًا بقدرة الإدخال / الإخراج للكتابة مرة واحدة نظرًا لأن أي أمر كتابة سيتطلب تحديث محرك التماثل.لهذا السبب ، فإن المستوى 4 هو مجرد ترقية طفيفة من المستوى 3.
يتم استبدال مستويات RAID 3 و 4 بـ RAID 5 في معظم حالات الاستخدام.
RAID 5
هذا هو مستوى الغارة الأكثر استخدامًا لأنه يحقق توازنًا جيدًا بين السرعة وأمان البيانات.لتحسين الأداء ، يتم تخطيط البيانات عبر العديد من محركات الأقراص الثابتة ، عادةً خمسة ، كما هو الحال مع مستويات RAID السابقة.ومع ذلك ، فإن معلومات التكافؤ مبعثرة أيضًا عبر كل قرص ، مما يؤدي إلى إنشاء ما يُعرف بمصفوفة تماثل دوارة.يسمح هذا للكمبيوتر بأداء وظائف إدخال / إخراج متعددة للقراءة والكتابة في وقت واحد ، مع ترك أكبر قدر ممكن من المعلومات للكمبيوتر في حالة فشل محرك الأقراص.مستوى RAID 5 ليس أفضل أداء (RAID 0 أسرع) ، لكنه رائع للأنظمة التي تحتاج إلى توازن بين الأداء والتكرار.
RAID 6
يستخدم المستوى 6 من RAID جميع الأنظمة نفسها التي يستخدمها المستوى 5 من RAID ، ولكنه يطبق أيضًا مصفوفة تماثل دوارة ثانية على نفس عدد محركات الأقراص.هذا يعني أن نظام المستوى 6 من RAID يمكنه التعامل مع ما يصل إلى فشلين متزامنين في محرك الأقراص ، بينما يمكن لنظام المستوى 5 التعامل مع محرك أقراص واحد مفقود فقط في كل مرة.
تعني مضاعفة مقدار معلومات التماثل أن أداء عمليات الكتابة قد انخفض مقارنةً بـ RAID 5.لا تتأثر عمليات القراءة ، وتكون عمليات القراءة بنفس سرعة RAID 5.
ما هو متداخل RAID؟
في قسم مستويات RAID أعلاه ، ذكرنا ثلاثة مصطلحات أساسية تشرح وظيفة RAID:التخطيط والانعكاس والتكافؤ.當عندما يتم استخدام اثنين منهم في مصفوفة واحدة ، فإن هذا يسمى RAID المتداخل.قبل أن ندخل في هذا المثال ، دعنا نشرح بإيجاز ما تعنيه هذه المصطلحات الرئيسية الثلاثة.
شريط RAID
يحدث شريط RAID عندما يتم تخزين بعض البيانات على محرك أقراص واحد ويتم تخزين أجزاء أخرى من تلك البيانات على محرك أقراص آخر.
انعكاس RAID
انعكاس RAID هو نسخ متماثل للبيانات من محرك أقراص إلى آخر من أجل التكرار.يحمي بياناتك من الضياع.
تماثل RAID
يستخدم تماثل RAID حسابات رياضية معقدة لإعادة بناء البيانات المفقودة أثناء أعطال محرك الأقراص الثابتة.
RAID 10 أو RAID 1 + 0
مثال رائع على RAID المتداخل هومستوى RAID 10 أو RAID 1 + 0.فهو يجمع بين مستويات RAID 0 و RAID 1 ويعمل فقط في صفيفات تحتوي على أربعة محركات أقراص ثابتة على الأقل.على عكس مستويات RAID الأخرى التي تعتمد فقط على الشريط أو النسخ المتطابق ، يجمع RAID 10 بين كلتا الميزتين للحصول على أداء أفضل ، ولكن بتكلفة أعلى.مع مستوى RAID هذا ، تحصل على سرعة شريطية القرص ، ولكنك تحصل أيضًا على وفرة بيانات النسخ المتطابق للقرص.
يمكن إعداده كـ RAID 1 + 0 ، حيث يتم عكس البيانات ، ثم يتم تخطيط هذه المرايا ، أو يمكن إعدادها كـ RAID 0 + 1 ، حيث يتم تخطيط البيانات عبر محركات الأقراص الثابتة ، ثم الأقراص معكوسة.RAID 10 هو ما تريده إذا كنت تحاول منع محرك أقراص واحد في أي مجموعة من محركات الأقراص من الفشل أو فشل محرك أقراص واحد في مجموعتي محركات الأقراص في نفس الوقت.
يُستخدم مستوى RAID هذا عادةً للخوادم أو التطبيقات التي تحتاج إلى تشغيل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.الجانب السلبي لـ RAID 10 هو أنك إذا فقدت أكثر من 50٪ من محركات الأقراص في المصفوفة ، فستفقد جميع بياناتك.
الأسئلة الشائعة حول RAID
ما هو مستوى RAID الأفضل؟
لكل مستوى RAID مجموعته الخاصة من المزايا والعيوب ، ومع ذلك ، فإن المستويات 0 و 1 و 5 و 10 هي الأكثر شيوعًا.يوفر المستويان 0 و 5 سرعة أعلى ومساحة تخزين أكبر ، ولكن مع أمان أقل وتكلفة أعلى على التوالي.يوفر المستوى 1 حماية أفضل ولكنه يفتقر إلى السرعة ويضحي بمساحة التخزين.من المحتمل أن يكون المستوى 10 هو الأكثر توازناً ، حيث أنه يقدم أفضل ما في المستويين 0 و 1 ، ولكنه يكلف الكثير لأنه يتطلب المزيد من محركات الأقراص الثابتة.
هل يمكنك RAID محركات الأقراص الصلبة ذات الأحجام المختلفة؟
نعم ، ولكن يمكنك التضحية بمساحة التخزين.على سبيل المثال ، فإن استخدام المستوى الأول من RAID مع محرك أقراص أساسي سعة 256 جيجابايت ومحرك أقراص ثانوي بسعة 512 جيجابايت يعني أن محرك الأقراص الثانوي لن يستخدم سوى نصف مساحة التخزين الخاصة به.تبديل محركات الأقراص يعني أن نصف البيانات فقط سيتم عكسها ، مما يجعل العملية برمتها غير ذات صلة.
هل يمكنك RAID محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة؟
نعم ، يمكن استخدام أي محرك أقراص ثابت في مجموعة RAID ، ولكن يوصى باستخدام محركات أقراص ثابتة مماثلة لأن السرعة والتخزين يقتصران عمومًا على أبطأ وأصغر محركات الأقراص المتاحة.يؤدي استخدام محركات أقراص متشابهة أو متطابقة إلى إزالة هذا القيد.
يمكنك RAID محركات أقراص NVMe؟
نعم ، مثل محركات الأقراص الثابتة الأخرى ، يمكن أيضًا استخدام محركات أقراص NVMe في صفيفات RAID وستعمل على تحسين الأداء بشكل كبير.ومع ذلك ، فإن هذا النوع من الإعداد ليس عمليًا بالنسبة للمستهلكين ، حيث أن محركات الأقراص نفسها قوية جدًا بالفعل ، حيث يبلغ متوسط سرعات نقل البيانات أكثر من ست مرات أسرع من محركات أقراص الحالة الصلبة النموذجية.
مقارنة مستوى RAID
إذا كنت تحاول الاختيار بين مستويين محددين من RAID لبيئتك ، فقد أنشأنا العديد من المقارنات المتعمقة لتسهيل اتخاذ القرار:
- RAID 0 و RAID 1
- RAID 1 و RAID 5
- RAID 5 و RAID 6
- RAID 5 و RAID 10
![كيف ترى إصدار Windows [بسيط جدًا]](https://infoacetech.net/wp-content/uploads/2023/06/Windows%E7%89%88%E6%9C%AC%E6%80%8E%E9%BA%BC%E7%9C%8B-180x100.jpg)
