رید کردن(Raid) هارد سرور اچ پی چیست و چه کاربردی دارد؟

رید کردن هارد سرور اچ پی چیست و چه کاربردی دارد؟ برای جواب دادن به این سؤال باید در ابتدا در خصوص رید کردن هارددیسک‌ها اطلاعاتی را به دست بیاوریم. سپس در خصوص هارد سرور اچ پی اطلاعات لازم را کسب کرده و درنهایت این فرایند را در سرورهای نسل جدید HPE بررسی کنیم.

رید کردن هارد چیست؟

رید که با نام RAID نیز شناخته می‌شود یک فناوری مجازی‌سازی در ذخیره‌سازی داده‌ها و اطلاعات است. در این فناوری از چندین درایو دیسک فیزیکی در کنار هم استفاده می‌شود. هدف از رید کردن ذخیره بهتر و مطمئن‌تر داده و همچنین بیشتر شدن فضای ذخیره‌سازی است. بااین‌حال رید کردن هارددیسک‌ها فرایند پیچیده‌ای است که هرکدام از روش‌های آن بر اساس مزایا و معایبی که دارد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

درواقع بسته به سطح موردنیاز و عملکرد، یکی از چندین روش که با نام سطوح RAID نامیده می‌شوند، در شرکت ها و موسسات استفاده می‌شوند. در این نام‌گذاری در ابتدا از کلمه رند استفاده شده و سپس بعد از آن یک عدد قرار می‌گیرد. در حالت استاندارد در ابتدا پنج سطح رید بندی وجود داشت اما شرکت‌ها با استفاده از لایه‌های تودرتو و استفاده از فناوری‌های خاص خود، این سطح‌ها را افزایش داده‌اند. یکی از این شرکت‌ها شرکت HPE است. این مجموعه با تولید سرورهای خاص خود توانسته است که سطوح مختلف رید بندی را در سرورهای اچ پی انجام دهد.

برای انجام رید بندی‌های مختلف شما می‌توانید از هارد سرور اچ پی استفاده کنید. در مدل‌های نسل 9 سرور HPE و نسل 10 سرورهای HP شما باید از هارد های پرسرعت اچ پی استفاده کنید. با مطالعه راهنمای خرید هارد سرور HP می‌توانید به‌راحتی نوع و ظرفیت هارد مناسب با سرور خود را شناسایی و مشخص کنید.

رید کردن هارد سرور اچ پی چیست و چه کاربردی دارد؟

همان‌طور که گفته شد در ابتدا، پنج سطح استاندارد RAID وجود داشت، اما تغییرات بسیاری از جمله چندین سطح تودرتو و بسیاری از سطوح غیر استاندارد (عمدتاً اختصاصی) باعث شد که استانداردهای رید افزایش پیدا کند.

در حال حاضر رید های سطح 0، 1، 2، 3، 4، 5 و سطح 6 وجود دارند. بر اساس نوع شرکت سازنده سخت‌افزار سرور ممکن است یک یا چند سطح مختلف دیگر برای رید کردن هارد دیسک ها ایجادشده باشد. هرکدام از سطوح مختلف رید دارای مزایا و معایبی هستند که شما بر اساس نوع کاربرد آن‌ها می‌توانید از آن‌ها استفاده کنید.

مهم‌ترین نکته و استاندارد در رید کردن هارد سرور این است که با خراب شدن یک هارددیسک ، اطلاعات موجود در هارد های دیگر پاک نشود. در نتیجه تمامی تنظیمات و سطح‌بندی‌ها بر اساس این استاندارد استفاده می‌شود و هر شرکت و سر رو از سطح مدنظر خود استفاده می‌کند. در این بین رید کردن هارد سرور اچ پی دارای شرایط و ظرافت‌های خاص خود است. به همین دلیل شرکت HP از راهکارهای جدیدی برای استفاده از فناوری رید کردن هارددیسک‌ها، در سرورهای خودش استفاده کرده است.

با معرفی سرورهای HPE ProLiant Gen9 به عنوان سرورهای هوشمند، حافظه هوشمند HPE نیز تکامل یافته است. حافظه هوشمند HPE برای سرورهای ProLiant Gen9 چندین ویژگی را که HPE قبلاً در چرخه عمر ProLiant Gen8 معرفی کرده بود را ترکیب و به روز کرده است. همچنین ویژگی‌ها و گزینه‌های ذخیره‌سازی جدیدی را اضافه می‌کند. این ویژگی‌های در نسل 10 سرورهای HP به تکامل بالایی رسیده است.

استفاده از سطوح مختلف رید در فرایند رید کردن هارد سرور اچ پی به‌صورت زیر است:

هنگامی که یک درایو از کار می‌افتد، همه درایوهای منطقی که در یک آرایه هستند تحت تأثیر قرار می‌گیرند. هر درایو منطقی در یک آرایه ممکن است از روش تحمل خطای متفاوتی استفاده کند، بنابراین هر هارددیسکی می‌تواند به طور متفاوتی تحت تأثیر قرار گیرد.

در اینجا اطلاعاتی را در مورد سطوح مختلف  RAID 10, RAID 6, RAID 5, RAID 1,RAID 0 آورده ایم:

RAID 0

RAID 0  نوعی از پیکربندی RAID است که از خط کشی (striping) در سطح بلوک، بدون هیچ گونه افزونگی استفاده می کند. برای پیاده سازی این نوع رید بندی به حداقل دو دیسک نیاز دارد.

RAID 0 چگونه کار می کند

در پیکربندی  RAID 0، داده‌ها روی چندین دیسک در سطح بلوک استریپ می‌شوند که چنین چیزی امکان افزایش عملکرد خواندن و نوشتن را فراهم می کند، زیرا می توان به طور همزمان به چندین دیسک دسترسی داشت.

با این حال، هیچ افزونگی در RAID 0 وجود ندارد، به این معنی که اگر یک دیسک از کار بیفتد، تمام داده های آرایه از بین می رود.

مزایای RAID 0

RAID 0  چندین مزیت را نسبت به سایر تنظیمات RAID ارائه می دهد:

– عملکرد بالا، زیرا می توان به داده ها از چندین دیسک به طور همزمان دسترسی داشت

– مقرون به صرفه است، زیرا به هیچ دیسک اضافی برای افزونگی نیاز ندارد

معایب RAID 0

با این حال، RAID 0  دارای معایبی نیز هست:

– بدون افزونگی (redundancy) است، به این معنی که خرابی یک دیسک می تواند منجر به از دست رفتن کامل داده ها شود

– افزایش خطر خرابی داده ها، زیرا داده ها در چندین دیسک پخش می شوند

– برای برنامه هایی که به قابلیت اطمینان داده بالایی نیاز دارند، مناسب نیست

RAID 1

RAID 1  نوعی از پیکربندی RAID است که از Mirroring برای افزونگی استفاده می کند و برای پیاده سازی به حداقل دو دیسک نیاز دارد.

 RAID 1 چگونه کار می کند

در پیکربندی  RAID 1، داده ها به طور یکسان روی دو یا چند دیسک نوشته می شوند و این امر افزونگی را فراهم می کند، زیرا اگر یک دیسک از کار بیفتد، دیسک(های) دیگر همچنان می تواند برای دسترسی به داده ها استفاده شود.

مزایای RAID 1

RAID 1  چندین مزیت را نسبت به سایر تنظیمات RAID ارائه می دهد:

– قابلیت اطمینان داده بالا، زیرا داده ها به طور یکسان روی چندین دیسک نوشته می شوند

– عملکرد خواندن خوب، زیرا داده ها را می توان از هر دیسک خواند

– پیاده سازی ساده، زیرا فقط به دو دیسک نیاز دارد

معایب RAID 1

با این حال، RAID 1  دارای معایبی نیز هست:

– عملکرد نوشتن پایین تر، زیرا داده ها باید روی چندین دیسک نوشته شوند

– هزینه بالاتر، زیرا به دو برابر دیسک RAID 0 برای همان مقدار فضای ذخیره سازی قابل استفاده نیاز دارد

RAID 5 چیست ؟

RAID 5  نوعی از پیکربندی RAID (آرایه اضافی دیسک‌های مستقل) است که از خط ‌بندی در سطح بلوک با برابری توزیع شده استفاده می‌کند. این نوع رید بندی برای پیاده سازی به حداقل سه دیسک نیاز دارد و برای ارائه عملکرد و افزونگی طراحی شده است.

RAID 5 چگونه کار می کند

در پیکربندی RAID 5، داده‌ها روی چندین دیسک در سطح بلوک استریپ می‌شوند. علاوه بر داده ها، هر بلوک حاوی اطلاعات پاریتی نیز می باشد که با استفاده از الگوریتم خاصی محاسبه می شود. در این نوع رید بندی اطلاعات پاریتی (توازن، تعادل) به جای اینکه در یک دیسک پاریتی (توازن، تعادل) اختصاصی ذخیره شود، در تمام دیسک های موجود در آرایه توزیع می شود.

هنگامی که یک درخواست خواندن دریافت می شود، RAID  کنترلر از اطلاعات پاریتی برای بازسازی هر گونه داده از دست رفته از یک دیسک خراب استفاده می کند. هنگامی که یک درخواست نوشتن دریافت می شود، کنترلر اطلاعات پاریتی را محاسبه کرده و آن را در دیسک(های) مناسب می نویسد.

اطلاعاتی در مورد مکانیسم  RAID 5

Block-level striping ( خط کشی در سطح بلوک)

در پیکربندی RAID 5، داده ها به بلوک هایی با اندازه ثابت، معمولاً 64 کیلوبایت یا 128 کیلوبایت تقسیم می شوند. سپس هر بلوک روی چندین دیسک در آرایه استریپ می شود. برای مثال، اگر سه دیسک در آرایه داشته باشیم، بلوک اول ممکن است روی دیسک 1، بلوک دوم روی دیسک 2، بلوک سوم روی دیسک 3، بلوک چهارم دوباره روی دیسک 1 و غیره نوشته شود. این نوار باعث افزایش عملکرد خواندن و نوشتن می شود، زیرا می توان به طور همزمان به چندین دیسک دسترسی داشت.

Distributed parity  (پاریتی توزیع شده)

علاوه بر بلوک های داده، هر دیسک در آرایه RAID 5 دارای یک بلوک پاریتی است. بلوک پاریتی با استفاده از یک الگوریتم خاص به نام XOR (OR exclusive) محاسبه می شود. عملیات XOR طبق قوانین زیر دو بیت را به عنوان ورودی و یک بیت را خروجی می گیرد:

– اگر دو بیت ورودی یکسان باشند (هر دو 0 یا هر دو 1)، خروجی 0 است.

– اگر دو بیت ورودی متفاوت باشند (یکی 0 و دیگری 1)، خروجی 1 است.

برای محاسبه بلوک پاریتی برای مجموعه ای معین از بلوک های داده، RAID  کنترلر یک عملیات XOR را روی بیت های مربوطه هر بلوک انجام می دهد. برای مثال، فرض کنید سه بلوک داده زیر را داریم:

بلوک 1: 11010101

بلوک 2: 00111011

بلوک 3: 11100010

برای محاسبه بلوک پاریتی، کنترلر یک عملیات XOR را روی بیت های مربوط به هر بلوک انجام می دهد:

پاریتی: 00000100

سپس بلوک پاریتی به دست آمده بر اساس الگوی استریپ بر روی دیسک مناسب در آرایه نوشته می شود.

Redundancy  (افزونگی)

پاریتی توزیع شده در یک پیکربندی RAID 5 افزونگی را فراهم می کند، زیرا به کنترلر اجازه می دهد تا داده های از دست رفته را از یک دیسک خراب بازسازی کند. برای مثال، فرض کنید یکی از دیسک های آرایه سه دیسکی ما از کار بیفتد. اگر بخواهیم بلوکی از اطلاعات ذخیره شده در دیسک خراب را بخوانیم، RAID  کنترلر می تواند از اطلاعات پاریتی روی دیسک های دیگر برای بازسازی بلوک از دست رفته استفاده کند. سپس بلوک بازسازی شده را می توان بدون از دست دادن داده به برنامه درخواست کننده بازگرداند.

مزایای RAID 5

RAID 5  چندین مزیت را نسبت به سایر تنظیمات RAID ارائه می دهد:

– تعادل خوب عملکرد و افزونگی

– می تواند خرابی یک دیسک را بدون از دست دادن داده ها تحمل کند

– مقرون به صرفه است، زیرا تنها به یک دیسک اضافی برای پاریتی نیاز دارد

معایب RAID 5

با این حال، RAID 5  همچنان دارای معایبی نیز هست:

– عملکرد آن می تواند در حین بازسازی پس از خرابی دیسک تحت تأثیر قرار گیرد

– خرابی های متعدد دیسک می تواند منجر به از دست رفتن اطلاعات شود

– محاسبه پاریتی می تواند بصورت عملیات فشرده CPU باشد که می تواند بر عملکرد کلی سیستم تأثیر بگذارد

حال که بصورت کلی اطلاعاتی را در مورد رید5 ارائه نمودیم، موقع آن رسیده است که بیشتر در مورد این نوع رید بندی صحبت کنیم:

ملاحظات عملکردی

در حالی که RAID 5 عملکرد و افزونگی خوبی ارائه می دهد، برخی ملاحظات عملکردی وجود دارد که باید در نظر داشته باشید:

– محاسبه پاریتی به ویژه هنگام نوشتن داده ها در آرایه، می تواند عملیات فشرده CPU باشد. این محاسبه می تواند بر عملکرد کلی سیستم، به ویژه در سیستم های قدیمی یا کندتر تأثیر بگذارد.

– در طول بازسازی پس از خرابی دیسک، عملکرد می تواند تحت تاثیر قرار گیرد زیرا RAID کنترلر باید تمام بلوک های داده باقیمانده و بلوک های پاریتی را از دیسک های دیگر در آرایه بخواند و سپس اطلاعات پاریتی دیسک جدید را دوباره محاسبه کند که این کار به خصوص در آرایه های بزرگتر می تواند فرآیندی وقت گیر باشد.

– RAID 5  برای اپلیکیشن هایی که نیاز به نوشتن کوچک مکرر دارند مناسب نیست، زیرا هر نوشتن به یک عملیات خواندن-تغییر-نوشتن برای به روز رسانی اطلاعات پاریتی نیاز دارد که این کار می تواند منجر به عملکرد ضعیف و افزایش ساییدگی دیسک ها شود.

به طور کلی، RAID 5  یک پیکربندی RAID محبوب است که عملکرد خوب و افزونگی را برای بسیاری از برنامه‌ها فراهم می‌کند. با این حال، مهم است که نیازهای خاص برنامه خود را در نظر بگیرید و بر اساس آن سطح RAID مناسب را انتخاب کنید.

RAID 6

RAID 6  نوعی از پیکربندی RAID است که از نوارگذاری (striping) در سطح بلوک با برابری توزیع شده (distributed parity) دو برابر برای افزونگی استفاده می کند. برای پیاده سازی این نوع ریدبندی به حداقل چهار دیسک نیاز دارد.

چگونه کار می کند

در پیکربندی  RAID 6، داده‌ها روی چندین دیسک در سطح بلوک استریپ می‌شوند و دو مجموعه از اطلاعات پاریتی با استفاده از یک الگوریتم خاص محاسبه می‌شوند. اطلاعات پاریتی در تمام دیسک‌های موجود در آرایه توزیع می‌شود و در صورت بروز حداکثر دو مشکل دیسک، افزونگی را فراهم می‌کند.

مزایای RAID 6

RAID 6  چندین مزیت را نسبت به سایر تنظیمات RAID ارائه می دهد:

– قابلیت اطمینان داده بالا، زیرا می تواند تا دو شکست (failure) در عملکرد دیسک را بدون از دست دادن داده ها تحمل کند

– تعادل خوب عملکرد و افزونگی

– مناسب برای برنامه هایی که به قابلیت اطمینان داده بالا نیاز دارند، مانند ذخیره سازی سازمانی

معایب RAID 6

با این حال، RAID 6  دارای معایبی نیز هست از جمله:

– هزینه بالاتر، زیرا به دیسک های بیشتری نسبت به RAID 0 یا RAID 1 نیاز دارد

– عملکرد می تواند در حین بازسازی پس از خرابی دیسک تحت تأثیر قرار گیرد

RAID 10

RAID 10  نوعی از پیکربندی RAID است که از ترکیبی از striping (خط بندی) سطح بلوک و mirroring (منعکس سازی) برای افزونگی استفاده می‌کند. برای پیاده سازی این نوع رید بندی به حداقل چهار دیسک نیاز است.

 RAID 10 چگونه کار می کند

در پیکربندی  RAID 10، داده‌ها روی چندین دیسک در سطح بلوک استریپ می‌شوند و هر مجموعه از داده‌های استریپ شده به مجموعه دیگری از دیسک‌ها منعکس می‌شود. این کار هم کارایی و هم افزونگی را فراهم می کند، زیرا می توان به داده ها از چندین دیسک به طور همزمان دسترسی داشت و در صورت خرابی دیسک می توان از دیسک های آینه ای بازیابی کرد.

 

مزایای RAID 10

RAID 10  چندین مزیت را نسبت به سایر تنظیمات RAID ارائه می دهد:

– عملکرد بالا، زیرا می توان به داده ها از چندین دیسک به طور همزمان دسترسی داشت

– قابلیت اطمینان داده بالا، زیرا داده ها به چندین دیسک منعکس می شوند

– تعادل خوب عملکرد و افزونگی

معایب RAID 10

با این حال، RAID 10  دارای معایبی نیز هست:

– هزینه بالاتر، زیرا به دو برابر دیسک RAID 0 برای همان مقدار فضای ذخیره سازی قابل استفاده نیاز دارد

– پیاده سازی پیچیده تر از RAID 0 یا  RAID 1

 

در حالت کلی یکی از حالات زیر رخ می‌دهد:

• پیکربندی‌های RAID 0 شکست درایو را تحمل نمی‌کنند. اگر هر درایو فیزیکی موجود در آرایه از کار بیفتد، تمام درایوهای منطقی RAID 0 در همان آرایه نیز از کار می‌افتند.
• پیکربندی‌های RAID 1 و RAID 10 چندین درایو خرابی را تحمل می‌کنند، البته این تحت شرایطی است که هیچ درایو خرابی به درایو دیگر منعکس نشود.
• پیکربندی‌های RAID 5 خرابی یک درایو را تحمل می‌کند.
• پیکربندی‌های RAID 50 خرابی یک درایو شکست خورده را در هر گروه از آرایه‌ها تحمل می‌کنند.
• پیکربندی‌های RAID 6 دو درایو خراب را در یک زمان معین تحمل می‌کنند.
• پیکربندی‌های RAID 60 دو درایو شکست خورده( خراب) را در هر گروه از آرایه‌ها تحمل می‌کنند.

 

در صورتی که در یک سرور HP هاردی خراب شود چگونه باید آن را تعویض کرد

قبل از تعویض هارد سرور اچ پی در سطوح مختلف رید شده باید به نکات زیر دقت کنید:

• مطمئن شوید که در سرور مخصوص رید بندی، یک پشتیبان فعال و معتبر دارد.
• بررسی کنید که درایو جایگزین از همان نوع درایو تخریب شده است (SAS یا SATA و یا هارددیسک یا درایو حالت جامد SSD)
• از درایوهای جایگزینی استفاده کنید که ظرفیتی برابر یا بزرگ‌تر از ظرفیت کوچک‌ترین درایو در آرایه دارند. دقت داشته باشید که کنترل کننده بلافاصله درایوهایی را که ظرفیت کافی ندارند خراب می‌کند.
• در سیستم‌هایی که از ذخیره‌سازی اطلاعات خارجی استفاده می‌کنند، مطمئن شوید که سرور اولین واحدی است که خاموش می‌شود و آخرین واحدی است که روشن می‌شود. انجام این اقدامات احتیاطی تضمین می‌کند که سیستم اصلی به اشتباه درایوها را در هنگام روشن شدن سرور به عنوان هاردخراب علامت‌گذاری نمی‌کند.

تعویض درایوها در سرورهای HP

رایج‌ترین دلیل برای تعویض درایو این است که از کار افتاده و خراب شده است. بااین‌حال، یکی از دلایل دیگر، افزایش تدریجی ظرفیت ذخیره‌سازی کل سیستم است. در سرورهای HP از دو ویژگی استفاده می‌شود. شما یا می‌توانید از قابلیت hot-plugable یا همان اتصال داغ استفاده کنید (در این حالت زمانی که سرور روشن است و هارد کار می‌کند می‌توانید آن را جدا کنید) یا اینکه قبل از جدا کردن هارد سرور، در ابتدا سرور را خاموش کرده و سپس هارد را جدا کنید.

• روش اول در سرورهای HPE برای سیستم‌هایی که از درایوهای hot-plugable پشتیبانی می‌کنند

اگر کاربر یک درایو خراب متعلق به پیکربندی تحمل‌کننده خطا را جایگزین کند (در حالی که برق سیستم روشن است)، تمام فعالیت درایو در آرایه برای 1 یا 2 ثانیه متوقف می‌شود (در حالی که درایو جدید در حال آماده‌سازی اولیه است.) وقتی درایو آماده شد، بازیابی اطلاعات درایو جایگزین به طور خودکار شروع می‌شود.

• روش دوم برای سیستم‌هایی که از درایوهای غیر داغ پشتیبانی می‌کنند

اگر کاربر درایوی متعلق به پیکربندی مقاوم در برابر خطا را در حالی که برق سیستم خاموش است جایگزین کند، هنگامی که سیستم در مرحله بعدی روشن می‌شود، پیام POST ظاهر می‌شود. این پیام از کاربر می‌خواهد که کلید F1 را برای شروع بازیابی خودکار اطلاعات فشار دهد. اگر کاربر بازیابی خودکار داده‌ها را فعال نکند، حجم منطقی در شرایط آماده برای بازیابی باقی می‌ماند و هر زمان که سیستم راه‌اندازی مجدد شود همان پیام POST ظاهر می‌شود.

 

نتیجه

به طور کلی، انتخاب پیکربندی RAID به نیازهای خاص برنامه بستگی دارد. RAID 0 عملکرد بالا را ارائه می دهد اما بدون افزونگی (redundancy) است، RAID 1 قابلیت اطمینان داده بالا اما عملکرد نوشتن پایین تر را ارائه می دهد، RAID 5  یک پیکربندی RAID محبوب است که تعادل خوبی بین عملکرد و افزونگی ارائه می دهد که به طور ویژه برای اپلیکیشن هایی که با بحث های هزینه ای مواجه اند ، مناسب است، اما هنوز مقداری از افزونگی در ان مورد نیاز است. RAID 6 قابلیت اطمینان داده بالا و تعادل خوبی بین عملکرد و افزونگی ارائه می دهد، و RAID 10 هم عملکرد بالا و هم قابلیت اطمینان داده بالا را با هزینه بالاتر ارائه می دهد. بنابر این با درک محدودیت های هر کدام از ریدبندی های ذکر شده و درنظر گرفتن نیازهای خاص سیستم، می توان نوعی از رید را انتخاب نمود که هماهنگی بیشتری را با سیستم دارا باشد.

تفاوت رید سخت افزاری با رید نرم افزاری چیست؟

رید کردن که به زبان لاتین با نام RAID و مخفف Redundant Array of Independent است، برای حفظ اطلاعات مهم روی هارد SSD و HDD انجام می‌شود. همانطور که اشاره کردیم، این فرآیند به دو شکل نرم افزاری و سخت افزاری قابل انجام است که هر کدام مزایای خاص خودشان را دارند. قبل از اینکه بخواهیم در مورد تفاوت رید سخت افزاری با رید نرم افزاری چیست صحبت کنیم، باید ابتدا تعریفی از این دو فرآیند رید کردن داشته باشیم. پس بیایید ابتدا با رید سخت افزاری و نرم افزاری آشنا شویم.