بلاگ

RAID controller

کنترل‌کنندهRAID یک دستگاه سخت افزاری یا برنامه نرم افزاری است که برای مدیریت درایوهای دیسک سخت (HDD) یا درایوهای حالت جامد (SSD) در رایانه یا آرایه ذخیره سازی استفاده می‌شود، بنابراین به عنوان یک واحد منطقی کار می‌کنند. یک کنترل‌کنندهRAID درجه‌ای از محافظت از داده‌های ذخیره شده را فراهم می‌کند و همچنین ممکن است با تسریع دسترسی به داده‌های ذخیره شده به بهبود عملکرد محاسبات کمک کند.
RAID مخفف آرایه اضافی دیسک‌های مستقل است. یک سیستم RAID ممکن است سخت‌افزار یا نرم‌افزار باشد و درایوهای ذخیره سازی فیزیکی را برای بهبود عملکرد و ایجاد افزونگی داده مجازی سازی کند. RAID مبتنی بر کنترل کننده، به طورکلی به RAID مبتنی بر سخت‌افزار اشاره دارد، در مقابل آن RAID مبتنی بر سرور است، که ترکیبی از نظر نرم افزاری است.

کاری که کنترل‌کنندهRAID انجام می‌دهد

یک کنترل‌کنندهسطح انتزاعی بین سیستم عامل و درایوهای فیزیکی را ارائه می‌دهد. یک کنترل‌کنندهRAID گروه‌ها ‌یا بخش‌‌هایی ‌از درایوها را به عنوان واحدهای منطقی برای برنامه‌های حفاظت از داده برای برنامه‌ها ‌و سیستم عامل‌ها ‌ارائه می‌دهد. واحدهای منطقی به عنوان درایوها (یا قسمتهایی از درایوها) در برنامه‌ها ‌و سیستم عامل‌ها ‌ظاهر می‌شوند، حتی اگر ممکن است از چندین درایو تشکیل شده باشند. از آنجا که کنترل‌کنندهتوانایی دسترسی به چندین نسخه از داده‌ها ‌در چندین دستگاه فیزیکی را دارد، در صورت خرابی سیستم توانایی بهبود عملکرد و محافظت از داده‌ها ‌را دارد.

حدود ده پیکربندی RAID مختلف و همچنین تغییرات انحصاری متعدد از مجموعه استاندارد سطوح RAID وجود دارد. یک کنترل‌کننده RAID از سطح RAID یا گروهی از سطوح مرتبط پشتیبانی می‌کند.
کنترل‌کنندهRAID یک کارت یا تراشه است که بین سیستم عامل و درایوهای ذخیره سازی، معمولاً درایوهای هارد دیسک قرار دارد. RAID افزونه داده‌ها ‌را فراهم می‌کند و یا عملکرد دیسک سخت را بهبود می‌بخشد. بیشتر سطح RAID هر دو را انجام می‌دهد. RAID در SSD‌ها ‌افزونگی ایجاد می‌کند، اما عملکرد SSD را بهبود نمی بخشد. RAID که مخصوص SSD تولید شده هم افزونگی را فراهم می‌کند و هم عملکرد را بهبود می‌بخشد.

کنترل‌کننده‌های RAID با مجازی‌سازی درایوها به گروه‌های مجزا با ویژگی‌های خاص محافظت از داده و افزونگی کار می‌کنند. رابط جلویی با سرور ارتباط برقرار می‌کند، معمولاً از طریق یک آداپتور مبتنی بر میزبان (HBA). و با رسانه‌های ذخیره‌سازی اساسی ارتباط برقرار می‌کند و آنها را مدیریت می‌کند. معمولاً ATA، SCSI، SATA، SAS یا فیبر کانال.

کنترل‌کنندههای RAID با چندین ویژگی از جمله انواع درایو مانند SATA یا SAS، تعداد پورت‌ها ‌و تعداد درایوهایی که می‌تواند پشتیبانی کند، سطح RAID خاص، معماری رابط و مقدار حافظه موجود در حافظه نهان داخلی طبقه بندی می‌شوند. به عنوان مثال، این بدان معنی است که کنترل‌کنندهای که برای یک محیط SATA ساخته شده است روی آرایه SAS کار نخواهد کرد و کنترلر RAID 1 را نمی توان به RAID 10 تغییر داد.

کنترل‌کنندههای RAID کنترل‌کنندههای ذخیره سازی نیستند. کنترل‌کنندههای ذخیره سازی دیسک‌های فعال را به سیستم عامل ارائه می‌دهند، در حالی که کنترل‌کنندهRAID به عنوان حافظه پنهان RAM عمل می‌کند و عملکرد RAID را فراهم می‌کند. تعداد و هویت دیسکهای RAID به پیکربندی کنترلر RAID بستگی دارد.

مبتنی بر سخت افزار: RAID Controller

کنترل‌کنندههای سخت افزاری اختصاصی دارای دو معماری متفاوت هستند: کارت کنترلر RAID خارجی و تراشه داخلی RAID

کارت کنترل‌کنندهRAID: کارت کنترل کننده

RAID کارت توسعه پلاگین است که به شکاف مادربرد PCIe یا PCI-X متصل می‌شود. این شامل یک پردازنده RAID و پردازنده‌های ورودی / خروجی با رابط‌های درایو است.

RAID-on-Chip:

RAID-on-Chip ارزان تر، یک تراشه مادربرد واحد است که رابط میزبان، رابط‌های ورودی / خروجی HDD، پردازنده RAID و کنترل‌کنندهحافظه را ادغام می‌کند. سیستم عامل RAID را راه اندازی می‌کند، سپس کنترل را به درایورها منتقل می‌کند.

مبتنی بر نرم افزار: RAID مبتنی بر سرور

RAID نرم‌افزار خدمات RAID را از میزبان ارائه می‌دهد. این نرم‌افزار دارای دو مدل است: با نرم‌افزار تعریف شده در سیستم عامل و معماری ترکیبی که شامل یک مولفه سخت افزاری برای کاهش بار پردازنده است.

RAID نرم افزار:

RAID نرم‌افزار معمولاً به عنوان یک تابع بومی در سیستم عامل موجود است که باعث می‌شود کمترین هزینه از گزینه‌های RAID باشد. برنامه مبتنی بر میزبان، محاسبات RAID را مدیریت کرده و با استفاده از رابط ورودی و خروجی HBA به درایوهای ذخیره سازی متصل می‌شود. وقتی سیستم عامل درایور RAID را بارگیری می‌کند، شروع به کار می‌کند.

سخت‌افزار / نرم‌افزار ترکیبی RAID :

سخت‌افزار / نرم‌افزار ترکیبی RAID از یک مولفه سخت افزاری برای ارائه توابع RAID BIOS از مادربرد یا HBA استفاده می‌کند. این فناوری هیبریدی لایه دیگری اضافه می‌کند و فقط از نظر نرم افزاری گران تر است اما در صورت بروز اتفاقی برای سیستم عامل، سیستم RAID را از خطاهای بوت محافظت می‌کند.

سخت‌افزار در مقابل کنترل‌کننده های RAID نرم افزار

در RAID مبتنی بر سخت افزار، از یک کنترل‌کنندهفیزیکی برای مدیریت آرایه RAID استفاده می‌شود. کنترل‌کنندهمی‌تواند به شکل کارت PCI یا PCI Express (PCIe) باشد که برای پشتیبانی از قالب درایو خاصی مانند SATA یا SCSI طراحی شده باشد. (برخی از کنترل‌کنندههای RAID همچنین می‌توانند با مادربرد تلفیق شوند.) از سخت افزارهای کنترل‌کنندهRAID اغلب به عنوان آداپتورهای RAID نام برده می‌شود.
قیمت کنترل‌کنندههای RAID سخت افزاری به میزان قابل توجهی متفاوت است و با کارتهای دارای دسک تاپ با کمتر از 50 دلار در دسترس هستند. کنترل‌کنندههای پیچیده RAID سخت افزاری که می‌توانند عملکرد کافی برای پشتیبانی از ذخیره سازی شبکه‌ای مشترک را داشته باشند، بسیار گران تر هستند.

LSI (اکنون بخشی از Broadcom)، Microsemi Adaptec، Intel، IBM، Dell و Cisco تنها برخی از شرکت‌‌هایی ‌هستند که کنترل‌کنندههای RAID سخت افزاری را در حال حاضر ارائه می‌دهند.

برخی از ویژگی‌های اصلی که در هنگام انتخاب کنترل‌کنندهRAID سخت افزاری باید در مورد آنها تصمیم بگیرید شامل موارد زیر است:

SATA و / یا رابط SAS (و سرعت‌های مربوط به توان عملیاتی)
آیا سطح RAID پشتیبانی می‌شود
سازگاری سیستم عامل
تعداد دستگاههای پشتیبانی شده
عملکرد خواندن / نوشتن
رتبه بندی IOPs
اندازه حافظه پنهان
رابط PCIe
قابلیت رمزگذاری
مصرف برق
یک کنترل‌کنندهRAID ممکن است فقط با استفاده از منابع سخت افزاری سیستم میزبان، به ویژه CPU و DRAM میزبان، فقط نرم‌افزار باشد. RAID مبتنی بر نرم‌افزار به طور کلی عملکرد مشابه RAID مبتنی بر سخت‌افزار را فراهم می‌کند، اما عملکرد آن معمولاً کمتر از نسخه‌های سخت افزاری است.
مزایای اصلی استفاده از کنترل‌کنندهRAID نرم‌افزار انعطاف پذیری و هزینه کم است زیرا به سخت‌افزار خاصی نیازی نیست. با این حال، اطمینان از اینکه پردازنده سیستم میزبان به اندازه کافی برای اجرای نرم‌افزار RAID بدون تأثیر منفی بر عملکرد برنامه‌‌هایی ‌که روی میزبان نیز اجرا می‌شوند، بسیار مهم است.

برخی از سیستم عامل‌ها ‌شامل نرم‌افزار کنترل‌کنندهRAID هستند. به عنوان مثال، Windows Server با امکانات Storage Spaces خود قابلیت RAID را فراهم می‌کند. اکثر نسخه‌های سرورهای لینوکس در کلاس سازمانی، نرم‌افزار کنترل‌کنندهRAID را از طریق ابزار Linux mdadm نیز ارائه می‌دهند.

همچنین کنترل‌کنندههای RAID نرم‌افزار شخص ثالث از جمله محصولاتی مانند SnapRAID، Stablebit DrivePool، SoftRaid و FlexRAID در دسترس هستند، این برنامه‌ها ‌معمولاً برای نصب‌های کوچک مناسب هستند اما ممکن است در مقابل عملکرد ذخیره سازی و ظرفیت مورد نیاز محیط‌های کسب و کار مقاومت نکنند.

برخی از آرایه‌های ذخیره سازی موجود در بازار از نرم افزارهای کنترل‌کنندهRAID استفاده می‌کنند، اما به طور معمول این نرم‌افزار توسط فروشنده ذخیره سازی توسعه یافته و برای ارائه عملکرد کافی بهبود می‌یابد. همچنین، سیستم‌های ذخیره سازی که میزبان نرم افزارهای کنترل‌کنندهRAID هستند، به طور معمول در اطراف پردازنده‌های قدرتمند ساخته می‌شوند که اختصاص به کنترل و مدیریت سیستم ذخیره سازی مشترک دارند.

مزایای RAID

RAID یک محافظ اساسی از داده‌ها ‌و درایورهای HDD و SSD و درایورهای عملکردی برای HDD است. مزایای اصلی عبارتند از:

قابلیت اطمینان بهتر به غیر از RAID 0، RAID تضمین می‌کند که یک گره خراب با آن آرایه را کاهش نمی دهد. هنگامی که گره خراب تعمیر یا جایگزین می‌شود، برنامه‌ها ‌همچنان روی گره‌های باقیمانده کار می‌کنند، که این امر باعث حفظ ثبات داده‌ها ‌می‌شود و از تلف شدن داده‌ها ‌محافظت می‌کند.
افزونگی داده‌ها ‌RAID معکوس سازی و / یا نوارگیری با برابری، داده‌ها ‌را در چندین گره پخش می‌کند، و اطمینان حاصل شود که در صورت خرابی گره، هیچ داده‌ای از بین نمی رود.
بیشتر سطوح RAID با اجازه دادن به برنامه‌ها ‌برای خواندن و نوشتن همزمان از چند درایو، توان عملیاتی را بهبود می‌بخشند. این یک بهبود خودکار نیست: سطوح بالاتر RAID، به ویژه RAID 10، سربار سیستم را اشغال می‌کند، و آنها را برای آرایه‌‌هایی ‌با عملکرد پایین یا متوسط نامناسب می‌کند. این آرایه‌ها ‌بیشترین بهره را از RAID می‌برند – بهبود عملکرد، یا RAID 5/6 برای عملکرد بعلاوه افزونگی. در یک آرایه با کارایی بالا، RAID 10 عملکرد را افزایش می‌دهد و افزونگی و در دسترس بودن را فراهم می‌کند.

مزایای کنترلرهای RAID

معماری کنترلر RAID مبتنی بر سخت‌افزار گران تر از RAID مبتنی بر نرم‌افزار است، اما عملکرد سیستم را افزایش می‌دهد و مشکلی برای خطاهای راه اندازی ندارد. حافظه نهان RAID مبتنی بر کنترل‌کنندهمعمولاً حافظه پنهان دیسک اضافی را فراهم می‌کند که باعث تسریع در عملیات RAID می‌شود.
پردازش اختصاصی سیستم‌های مبتنی بر کنترل، جدا از سیستم عامل، پیکربندی RAID را به طور مستقل مدیریت می‌کن و کنترل‌کنندهRAID به پردازش دیسک، قدرت و سرعت بیشتری برای RAID نرم‌افزار نیاز ندارد.
از آنجا که RAID فقط نرم‌افزار در سیستم عامل قرار دارد، مشمول خطاهای بوت می‌شود که می‌تواند یک آرایه کامل را به خطر بیندازد. خطاهای بوت بر کنترل‌کنندههای RAID تأثیری نخواهد داشت.
هر محیطی برای RAID مبتنی بر کنترل منطقی نیست. در یک فضای ذخیره سازی کاملاً محدود، RAID 0 فقط با نرم‌افزار عملکرد HDD را بهبود می‌بخشد و RAID 1 فقط با نرم‌افزار افزونه قابل قبول داده را فراهم می‌کند.

با این حال، در محیط‌های با کارایی بالاتر با آرایه‌های فشرده، سخت‌افزار RAID 5/6 عملکرد بهتری نسبت به نرم‌افزار RAID ارائه می‌دهد. و اگر نیاز به افزایش مقیاس RAID 10 دارید، احتمالاً گزینه‌های مبتنی بر نرم‌افزار نخواهید یافت.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

10 − نه =