این مقاله کمک شایانی خواهد داشت برای کسانی که با رید کنترلر آشنایی ندارند؟ پس برای آشنایی کامل با مفهوم و عملکرد رید کنترلر با ما همراه باشید.
رید کنترلر 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 می‌کند. یک رید کنترلر 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.
رید مخفف آرایه اضافی دیسک های مستقل است. یک سیستم رید ممکن است سخت‌افزار یا نرم‌افزار باشد و درایوهای ذخیره سازی فیزیکی را برای بهبود عملکرد و ایجاد افزونگی داده مجازی سازی کند. رید مبتنی بر کنترل کننده، به طورکلی به رید مبتنی بر سخت‌افزار اشاره دارد.
کاری که رید کنترلر انجام می‌دهد
یک رید کنترلر گروه‌ها یا بخش‌‌هایی از درایو 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 رید کنترلر توانایی دسترسی به چندین نسخه از داده‌ها در چندین دستگاه فیزیکی را دارد در صورت خرابی سیستم توانایی بهبود عملکرد و محافظت از داده‌ها را خواهد داشت.
حدود ده پیکربندی برای رید کنترلر و همچنین تغییرات انحصاری متعدد از مجموعه استاندارد سطوح رید کنترلر وجود دارد. یک کنترل‌کننده RAID از سطح RAID یا گروهی از سطوح مرتبط پشتیبانی می‌کند.
رید کنترلر یک کارت یا تراشه است که بین سیستم عامل و درایوهای ذخیره سازی، معمولاً در درایوهای هارد دیسک قرار می‌گیرد. رید کنترلر افزونه داده‌ها را فراهم می‌کند و یا عملکرد دیسک سخت را بهبود می‌بخشد. رید کنترلر در SSDها افزونگی ایجاد می‌کند، اما عملکرد SSD را بهبود نمی بخشد. رید کنترلر که مخصوص SSD تولید شده است هم افزونگی را فراهم می‌کند و هم عملکرد را بهبود می‌بخشد.
رید کنترلرها 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.
رید کنترلرها با چندین ویژگی از جمله انواع درایوهایی مانند SATA یا SAS، تعداد پورت‌ها و تعداد درایوهایی که می‌تواند پشتیبانی کند، سطح رید خاص و معماری رابط و مقدار حافظه موجود در حافظه نهان داخلی طبقه بندی می‌شوند. به عنوان مثال، این بدان معنی است که کنترل‌کننده هایی 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.
رید کنترلرها کنترل‌کننده‌های ذخیره سازی نیستند. کنترل‌کننده‌های ذخیره سازی دیسک‌های فعال را به سیستم عامل ارائه می‌دهند، در حالی که رید کنترلر به عنوان حافظه پنهان RAM عمل می‌کند و عملکرد رید را فراهم می‌کند. تعداد و هویت دیسک‌های رید به پیکربندی رید کنترلر بستگی دارد.
رید کنترلر مبتنی بر سخت افزار است
کنترل‌کننده‌های سخت افزاری اختصاصی دارای دو معماری متفاوت هستند: کارت رید کنترلر خارجی و تراشه داخلی رید.
کارت رید کنترلر
کارت توسعه پلاگین است که به شکاف مادربرد PCIe یا PCI-X متصل می‌شود. این کارت شامل یک پردازنده رید و پردازنده‌های ورودی / خروجی با رابط‌های درایو است.
RAID-on-Chip
RAID-on-Chip ، یک تراشه مادربرد واحد است که رابط میزبان، رابط‌های ورودی / خروجی HDD، پردازنده رید و کنترل‌کننده حافظه را ادغام می‌کند. سیستم عامل رید را راه اندازی می‌کند، سپس کنترل را به درایورها منتقل می‌کند.
رید مبتنی بر سرور
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.
رید نرم افزار
رید نرم‌افزار معمولاً به عنوان یک تابع بومی در سیستم عامل موجود است که باعث می‌شود کمترین هزینه از گزینه‌های رید باشد. برنامه مبتنی بر میزبان، محاسبات رید را مدیریت کرده و با استفاده از رابط ورودی و خروجی HBA به درایوهای ذخیره سازی متصل می‌شود و وقتی سیستم عامل درایور رید را بارگیری کند، شروع به کار خواهد کرد.
سخت‌افزار / نرم‌افزار ترکیبی رید:
سخت‌افزار / نرم‌افزار ترکیبی رید 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 رید را از خطاهای بوت محافظت می‌کند.
سخت‌افزار در مقابل کنترل‌کننده های نرم افزاری رید
در رید مبتنی بر سخت افزار، از یک کنترل‌کننده فیزیکی برای مدیریت آرایه رید استفاده می‌شود. کنترل‌کننده می‌تواند 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 کنترل‌کننده های رید همچنین می‌توانند با مادربرد تلفیق شوند.) از سخت افزارهای رید کنترلر اغلب به عنوان آداپتورهای رید نام برده می‌شود.
قیمت رید کنترلر سخت افزاری به میزان قابل توجهی متفاوت است و با کارت‌های دارای دسک تاپ با کمتر از 50 دلار در دسترس هستند. کنترل‌کننده‌های پیچیده رید سخت افزاری که می‌توانند عملکرد کافی برای پشتیبانی از ذخیره سازی شبکه‌ای مشترک را داشته باشند، بسیار گران‌تر هستند.
LSI (اکنون بخشی از Broadcom)، Microsemi Adaptec، Intel، IBM، Dell و Cisco تنها برخی از شرکت‌‌هایی هستند که رید کنترلر سخت افزاری را در حال حاضر ارائه می‌دهند.
برخی از ویژگی‌های اصلی که در هنگام انتخاب رید کنترلر 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 رید 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 رید کنترلر ممکن است فقط با استفاده از منابع سخت افزاری سیستم میزبان به ویژه CPU و DRAM میزبان، فقط نرم‌افزار باشد. رید 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 رید کنترلر نرم‌افزار انعطاف پذیری بوده و هزینه کمتری نیاز دارد زیرا به سخت‌افزار خاصی نیاز نیست. با این حال، اطمینان از اینکه پردازنده سیستم میزبان به اندازه کافی برای اجرای نرم‌افزار رید بدون تأثیر منفی بر عملکرد برنامه‌‌هایی که روی میزبان هم اجرا می‌شوند، بسیار مهم است.
برخی از سیستم عامل‌ها شامل نرم‌افزار رید کنترلر هستند. به عنوان مثال، Windows Server با امکانات Storage Spaces خود قابلیت رید را فراهم می‌کند. اکثر نسخه‌های سرورهای لینوکس در کلاس سازمانی، نرم‌افزار رید کنترلر را از طریق ابزار Linux mdadm نیز ارائه می‌دهند.
همچنین رید کنترلر 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 رید کنترلر 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 رید کنترلر هستند، به طور معمول در اطراف پردازنده‌های قدرتمند ساخته می‌شوند که اختصاص به کنترل و مدیریت سیستم ذخیره سازی مشترک دارند.
مزایای رید
رید 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 نمی‌دهد. 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 رید 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 رید، 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 رید می‌برند.
مزایای کنترلرهای رید
معماری رید کنترلر مبتنی بر سخت‌افزار گران تر از رید مبتنی بر نرم‌افزار است، اما عملکرد سیستم را افزایش می‌دهد و مشکلی برای خطاهای راه اندازی ندارد. حافظه نهان رید مبتنی بر کنترل‌کننده معمولاً حافظه پنهان دیسک اضافی را فراهم می‌کند که باعث تسریع در عملیات رید می‌شود.
پردازش اختصاصی سیستم‌های مبتنی بر کنترل، جدا از سیستم عامل، پیکربندی رید را به طور مستقل مدیریت می‌کند و رید کنترلر به پردازش دیسک، قدرت و سرعت بیشتری برای رید نرم‌افزار نیاز ندارد.
از آنجا که رید نرم‌افزار فقط در سیستم عامل قرار دارد، مشمول خطاهای بوت می‌شود که می‌تواند یک آرایه کامل را به خطر بیندازد. خطاهای بوت بر کنترل‌کننده‌های رید تأثیری نخواهد داشت.
هر محیطی برای رید 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.