با گستردهتر شدن اطلاعات در دنیای امروزی، نیازها برای افزایش فضای ذخیره سازی بیشتر شده است. دادهها به فضاهای زیادی برای ذخیره سازی احتیاج دارند و اینجاست که نیاز ما به RAID Group و Storege pool به وجود میآید. با این مطلب از بلاگ آموزشگاه کندو همراه باشید.
آشنایی با اصطلاحات
برای درک بهتر نیاز است در ابتدا با چند اصطلاح آشنا شویم:
- (Redundant Array of Independent Disk) RAID: دیسکهای سخت افزاری
- (Logical unit number) LUN: یک شناسه برای دستگاههای ذخیره سازی
- (Serial Attached SCSI) SAS: یک رابط فیزیکی و پروتکل ارتباطی برای دستگاههای ذخیره سازی
- Parity: یک مفهوم مهم در رمزگذاری و اطلاعات کنترلی برای افزودن امنیت است.
برای آشنایی تخصصی میتوانید دوره storage plus کندو را بگذرانید و در آن ثبت نام کنید.
RAID Group و Storege Poll
در سال 1980 یک تکنولوژي مهم به اسم RAID در زمینه ذخیره سازی اطلاعات توسط دیوید پاترسون در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، ابداع شد. سپس با پیشرفت فناوریهای ذخیره سازی و ارتباطات، این تکنولوژی توسط گارث جانسون و رندل اسمیت توسعه یافت.
در مقابل Storege pool در دهه 2000 با پیشرفت فناوریهای ذخیره سازی و مجازی سازی، مفهوم استخرهای ذخیره سازی ظهور کرد. در سال 2010 با گسترش فناوریهای ابری و استفاده از سیستمهای ذخیره سازی نرم افزاری، شرکتهای فناوری Microsoft و Open Srack از استخرهای ذخیره سازی خود رونمایی کردند.
در این مقاله قصد داریم هرکدام را به صورت جداگانه بررسی کرده تا شما را بیشتر با معنا و مفهوم، کاربرد و همچنین تفاوت هر دو را به زبان ساده شرح دهیم.
RAID چیست؟
RAID ذخیره سازی داده است که از ترکیب چندین دیسک سخت (هارد دیسک) به منظور افزایش عملکرد، ایمنی و قابلیت بازیابی دادهها استفاده میشود. یعنی اطلاعات را بین تمام دیسکها پخش میکند تا عملکرد سیستم را بهبود ببخشد و امنیت را افزایش دهد.
به عنوان مثال فرض کنید شما یک سرور دارید که دارای چندین دیسک سخت افزاری است و دادههای شما به صورت mirroring بین دو دیسک سخت افزاری کپی میشوند. به این معنا که هر داده، دو بار ذخیره میشود و در هر دو دیسک یک نسخه وجود دارد و اگر یکی از دیسکها خراب شود، دادها همچنان در دیسک دیگری حفظ شدهاند.
البته این مثال مربوط میشود به RAID1 و ما چندین نوع RAID داریم که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.
نحوه عملکرد RAID
RAID با قرار دادن دادهها روی چندین دیسک کار میکند و سپس اجازه میدهد هر دو عملیات ورودی و خروجی (0/1) باهم همپوشانی داشته باشند. از آنجایی که RAID یک فناوری مجازی سازی جهت ذخیره سازی داده است، میتوانید چندین هارد دیسک را برای تشکیل یک یا چند واحد منطقی ترکیب کنید. این سطح از مجازی سازی مرکز داده، اطمینان و مقیاسپذیری را فراهم میکند.
برای ایجاد یک RAID Group به چه چیزی احتیاج است؟
RAID Group از مجموعهای از دیسکها تشکیل شدهاند و میتوانند برای ایجاد استخر ذخیره سازی استفاده شوند. بنابراین قبل از ساخت RAID Group باید نیازهای مرکز داده را درک کنید و بدانید چه چیزی برای شما بهتر کار میکند. چرا که انتخاب نوع و تعداد درایوها برای ساخت RAID Group براساس حجم کاری متفاوت است.
انواع درایوهای دیسک
انواع درایور دیسکها عبارتاند از: SAS، NL_SAS و Flash/SSD که در ادامه با آنها آشنا خواهیم شد.
- Flash/SSD: فلش سریعترین درایو از بین سه مورد نام برده شده است. درایوهای فلش بیشترین عملیات ورودی/ خروجی در ثانیه (IOPS) را ارائه میدهند.
- SAS: اغلب به عنوان یک درایو Sweet Spot استفاده میشود. زیرا طیف وسیعی از اندازهها را ارائه میدهد و در عین حال سرعت خوبی دارد.
- NL_SAS: اینها نوعی درایو دیسک سخت (HDD) هستند که تعادلی بین عملکرد بالای درایوهای SAS سنتی و مقرون به صرفه بودن درایوهای SATA (Serial ATA) ارائه میکنند. درایوهای NL_SAS اغلب در سیستمهای ذخیرهسازی که ترکیبی از عملکرد و ظرفیت مورد نیاز است، مانند آرایههای ذخیرهسازی سازمانی یا مراکز داده، استفاده میشوند.
این درایوها معمولاً برای مواردی استفاده میشوند که به دسترسی سریع به دادهها نیاز دارند، اما به بالاترین عملکرد موجود نیازی نیست. از این نوع درایوها معمولا برای کارهایی مانند پشتیبان گیری از دادهها، ذخیره سازی در بایگانی و دادههایی که کمتر به آنها دسترسی وجود دارد، استفاده میشوند. بنابراین با دانستن حجم کاری خود میتوانید بهترین نوع درایو را انتخاب کنید. سپس سطح RAID را که در ادامه قرار است با آن آشنا شوید، انتخاب کنید.
سطوح مختلف RAID
چندین سطح برای RAID Group موجود است. این سطوح مختلف نوع متفاوتی از عملکرد را ارائه میدهند و میتوانند بر عملکرد مرکز داده نیز تاثیر بگذارند. اساسا سطوح RAID میتوانند به شما این امکان را بدهند که تکنیکهای مانند: mirroring و parity striping برای ذخیره دادهها در مکانهای مختلف داشته باشید. انتخاب بهترین سطح RAID بسته به نیاز کاملا میتواند متفاوت باشد.
انواع RAID Group
همانطور که در بالا مثالی ازRAID 1 زدیم و همچنین توضیح دادیم که سطحهای متفاوتی ازRAID وجود دارند که با ذکرمثال با آنها آشنا خواهیم شد.
RAID 0
در این سطح، دادهها به صورت بلوکهای متوالی بین دو دیسک یا بیشتر تقسیم میشوند. در اصل فقط از RAID 0 برای افزایش عملکرد استفاده میشود و در صورت خرابی، هیچ کپی وجود ندارد و همچنین ایمنی دادهها تضمین نمیشود. بنابراین اگر ایمنی برای شما مهم و حیاتی است RAID 0 پیشنهاد خوبی نمیتواند باشد.RAID 0 با تقسیم دادهها بین چندین دیسک، عملکرد سیستم را به طور قابل توجهی افزایش میهد
مزایا
- با تقسیم دادهها بین دیسکها سرعت خواندن و نوشتن افزایش مییابد.
معایب
- در صورت خرابی یکی از دیسکها، تمامی اطلاعات از بین میرود.
RAID 1
Mirror set نام دیگر RAID 1 است و در این سطح دادهها به صورت مشابه روی دو یا تعداد بیشتری از دیسکها کپی میشوند. به این معنا که هر داده دو بار روی دیسکهای دیگر ذخیره میشود. این روش به این دلیل Mirror set نامیده میشود که دادهها به صورت آیینهای بر روی دیسکها کپی میشوند. مثال RAID 1 در قسمت بالاتر مقاله برای شما آورده شده است.
مزایا
- اگر یکی از دیسکها خراب شود دادههای موجود بر روی دیسک دیگر، همچنان در دسترس خواهند بود و سیستم بدون هیچگونه توقف یا از دست دادن داده، کار خود را ادامه خواهد داد.
- میتواند سرعت خواندن را افزایش دهد چرا که RAID 1 برای خواندن میتواند از هر دو دیسک استفاده کند.
معایب
- برای هر داده دو بار فضای ذخیره سازی لازم است بنابراین نیاز به دو برابر فضای ذخیره سازی نسبت به حالت عادی وجود دارد.
- معمولا در RAID 1 به دلیل نیاز به دوبرابر تعداد دیسکها، هزینه پیاده سازی و نگهداری بیشتر است.
RAID 5
RAID 5 به شما 5 درایو میدهد و این امکان را به شما میدهد که یک parity داشته باشید. Parity به شما این امکان را میدهد که دادهها را در تمام دیسکهای گروه توزیع کنید. هچنین این امکان را میدهد که تمامی دیسکها بدانند در دیسکهای دیگر، چه نوع اطلاعاتی موجود است.
مثال: فرض کنید که یک شرکت فناوری اطلاعات، یک سرور مرکزی دارد که برای ذخیره سازی دادههای حیاتی و مهم استفاده میشود. این سرور به عنوان مرکزیترین نقطه در شبکه شرکت عمل میکند و تمای دادههای شرکت را در قالب بلوکهایی با حروف الفبایی مثل:
- بلوک A1: دادههای مهم اسناد شرکت
- بلوک B2: فایلهای تصویری و ویدیویی
به صورت هم زمان و متناوب ذخیره میکند.
مزایا
- اگر یکی از دادهها خراب شود، اطلاعات موجود بر روی دیسکهای دیگر و بلوکهای parity کمک میکند تا دادهها بازیابی شوند.
- به دلیل محسابات Parity امنیت سیستم بیشتر میشود.
معایب
- در صورت خراب شدن همزمان دو دیسک یا بیشتر، اطلاعات بازیابی نمیشوند و از دست میروند.
- هنگام نوشتن دادهها به دلیل محسبات Parity سرعت عملیات مقداری کاهش مییابد.
RAID 6
RAID 6 از parity دوگانه برای ایجاد ایمنی بیشتر در مقابل خرابی دستگاهها استفاده میکند. یعنی علاوه بر بیت parity اصلی که برای هر گروه استفاده میشود، یک parity دیگر هم برای همان گروه از دادهها تولید میشود. این بیت parity دوم امکان بازیابی دادهها را در صورت خرابی دو دیسک به صورت همزمان فراهم میکند. یک سرور دارای سطح RAID 6 یعنی دارای 6 دیسک است.
مثال: RAID 6 میتواند در یک شرکت بزرگ فناوری اطلاعات باشد که دادههایی حیاتی و مهم را ذخیره میکند. این شرکت برای اطمینان از ایمنی دادهها و جهت جلوگیری از دست رفتن آنها درصورت خرابی دیسکها، تصمیم به استفاده از RAID 6 برای تنظیم سیستم ذخیره سازی میگیرد. چرا که در صورت خرابی دیسک، با استفاده از دادههای موجود در دیسکهای دیگر و هچنین دو بلوک Parity اطلاعات موجود را میتوان به صورت کامل بازیابی کرد.
مزایا
- با وجود Parity دوگانه RAID 6 قادر است تا در صورت بروز مشکل در دیسکها، دادههای موجود را بازیابی کند.
- با استفاده از دو بیت Parity، استفاده از فضای ذخیره سازی بهینهتر و کارایی بالاتری ارائه میدهد.
معایب
- هزینه و نگهداری RAID 6 نسبت به مابقی سطحهای RAID دیگر بیشتر است.
- محسابات Parity دوگانه ممکن است باعث کندی در عملیات نوشتن شود.
همانطور که در بالا هم اشاره کردیم این مقاله قصد دارد که RAID Group و Storege pool را تعریف کند. ما الان با RAID Group و کارایی آن و همچنین انواع آن اشنا شدهایم و ادامه این مطالب در مورد فضای ذخیره سازی دیگر یعنی Storege pool و تفاوت آن با RAID Group است.
Storege pool چیست؟
یک فناوری مهم در زمینه مدیریت فضای ذخیره سازی داده است. درواقع Storege pool به صورت یک تجمیع از منابع ذخیره سازی فیزیکی عمل میکند و یک فضای ذخیره سازی مجازی را برای استفاده در سیستمهای رایانهای فراهم میکند.
Storege pool میتواند تمامی منابع را با استفاده از ذخیره سازی فیزیکی به صورت یکپارچه مدیریت کند. این به شما امکان میدهد تا فضای ذخیره سازی موجود را به صورت متمرکز مدیریت کنید و به طور موثرتری از آن استفاده کنید. Storege pool انعطاف پذیری بالایی دارد و میتوانید در صورت دلخواه فضای ذخیره سازی خود را به سرعت تغییر دهید و در صورت لزوم آن فضا را به منابع دیگر اختضاص دهید.
درکل به شما کمک میکند تا دادههای خود را به صورت موثرتر و بهینهتر مدیریت کنید.
نحوه کارایی Storege pool
ابتدا منابع ذخیره سازی فیزیکی مانند درایوهای سخت را دریک مجموعه جمع میکند. این منابع میتوانند از چندین درایو سخت، درایوهای نرم افزاری یا حتی درایوهای شبکهای مثل: SAN یا NAS باشند. پس از تجمیع منابع فیزیکی یک فضای ذخیره سازی مجازی ایجاد میشود که به عنوان یک منبع فضای ذخیره سازی تکی عمل میکند.
این فضا به عنوان فضایی برای ذخیره سازی دادهها درسیستمهای عامل یا برنامههای مورد استفاده قرار میگیرد. بعد ازایجاد فضای ذخیره سازی میتوانید این فضای ذخیره سازی را مدیریت کنید. این شامل مواردی مانند: افزودن یا حذف فضا، تعیین Storege pool، قوانین دسترسی، مدیریت مصرف فضا و غیره میشود.
برای ایجاد یک Storege pool به چه چیزی احتیاج است؟
باید از منابع ذخیره سازی فیزیکی مانند: درایوهای سخت، درایوهای نرم افزاری یا درایوهای شبکهای استفاده کنید تا فضای ذخیره سازی را ایجاد کنید. این منبع باید به شبکه متصل شده و در دسترس سیستم باشند. برای ایجاد و مدیریت ذخیره سازی، نیاز به سیستم عامل یا نرم افزارهایی دارید که این امکان را فراهم کند.
سیستم عامل مانند: Windows و همچنین نرمافزارهای مدیریت ذخیره سازی مانند: Free BSD یا Free NAS و غیره امکاناتی را برای ایجاد و مدیریت فراهم میکند. پس از فراهم کردن منابع ذخیره سازی و انتخاب سیستم عامل، نوبت به تنظیمات و پیکربندیها میشود که باید تعیین فضای مجازی، تخصیص فضا به موارد مختلف، تعیین قوانین دسترسی و مدیریت مصرف فضا میشود.
Storage poolها انواع مختلفی دارند که در ادامه با آنها آشنا خواهیم شد.
انواع Storege pool
انواع مختلفی از Storege poolها وجود دارد که بسته به نیازها و محیطهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. در ادامه با انواع رایج آنها آشنا خواهیم شد.
Software storage pool
این نوع با استفاده از نرم افزارهای مدیریت ذخیره سازی مانند: ZFS، Btrfs، Mdadm و LVM ایجاد میشود. بطور معمول این نوع Storege poolها در سطح سیستم عامل ایجاد میشود و به شما این امکان را میدهد منابع ذخیره سازی فیزیکی را به صورت مجازی ترکیب و مدیریت کنید.
مثال: فرض کنید که مدیر سرور باید منابع ذخیره سازی بدون سرمایه گذاری در سخت افزار اضافی را به طور موثر مدیریت کند. آنها میتوانند از راه حلهای مبتنی بر نرم افزارها که در پارگراف قبل اشاره شد، برای ایجاد یک استخر ذخیره سازی نرم افزار استفاده کنند. با استفاده ازهرکدام از نرم افزارها در یک سیستم عامل مانند: ویندوز، مدیر میتواند چندین درایو فزیکی را در یک استخر ذخیره سازی کند. میتواند بعد از ذخیره سازی از ویژگیهای افزونگی دادهها، بررسی یکپارچکی دادهها و عکسهای فوری استفاده کند.
مزایا
- استخرهای ذخیره سازی نرم افزار انعطاف پذیری را در مدیرت منابع ذخیره سازی ارائه میدهد.
- میتوانند به ذخیره سازی نرم افزاری متکی باشند و این باعث مقرون به صرفهتر بودن نسبت به ذخیره سازی مبتنی بر سخت افزار است.
- سازگاری بالایی دارد و میتوان در سیستمهای عامل پلتفرمهای مختلف پیاده سازی کرد و آن را با پیکربندیهای سخت افزاری مختلف سازگار کرد.
معایب
- راهحلهای ذخیره سازی مبتنی بر نرم افزار ممکن است به دلیل پردازشهای اضافی تداخل عملکرد داشته باشند.
- پیکربندی و مدیرت استخرهای ذخیره سازی نرم افزار ممکن است نیاز به دانش تخصصی داشته باشد و این باعث پیچیدگی میشود.
- استخرهای ذخیره سازی نرم افزار از فضای منابع سیستم: مانند CPU و RAM بسیاری برای مدیریت عملیات ذخیره سازی استفاده میکند و این عملکرد سیستم را کند میکند.
- Hardware Storege Pool
منابع ذخیره سازی فیزیکی توسط تجهیزات سخت افزاری تخصصی مانند Storege Arrayasمدیریت میشوند. این منابع معمولا از فناوریهایی مانند: RAID استفاده میکنند و قابلیت مدیریت و پیکربندی پیشرفتهای را ارائه میدهند.
برای مثال: شرکتی که دادههای حیاتی دارد میتواند Hardware Storege Pool را با استفاده از راهحل SAN، سازمانی برای اطمینان از دسترس بودن، عملکرد حفاظت از دادهها مستقرکند. چرا که معماری SAN مسیرهای اضافی برای ذخیره سازی، محافظت ازRAID در برابر خرابی دیسک و پشتیبانگیری در صورت بروز مشکل را فراهم کند.
مزایا
- استخرهای ذخیره سازی سخت افزار، قابلیتهایی با کارایی بالا را ارائه میدهند.
- استخرهای ذخیره سازی سخت افزاری از سطوحRAID 5) وRAID 6 ) برای اطمینان از یکپارچکی دادهها و کاهش بروز مشکل استفاده میکنند.
- استخرهای ذخیره سازی بسیار مقیاسپذیر هستند.
- استخرهای ذخیره سازی سخت افزار اغلب دارای رابطهای مدیریتی بصری و ابزارهای نرم افزاری هستند که پیکربندی، نظارت و وظایف نگهداری را ساده میکند.
معایب
- تهیه و نگهداری استخرهای ذخیره سازی سخت افزار هزینه بالایی دارند.
- برای استفاده از آن نیاز به یک متخصص وجود دارد.
Network- Attached Storege (NAS) Pool
این نوع ذخیره سازی یعنی استخر ذخیره سازی متصل به شبکه، از طریق دستگاههای NAS متصل به شبکه ایجاد میشود و به عنوان یک منبع ذخیره سازی مشترک در شبکه عمل میکند. این دستگاهها معمولا ویژگیهای پیشرفتهای را برای مدیریت دادهها و اشتراک گذاری فایل ارائه میدهد.
مثال: نمونهی ذخیره سازی متصل به شبکه (NAS) یک محیط اداری کوچک است که درآن کارکنان باید فایلها را به اشتراک بگذارند. این کار از طریق یک دستگاه (NAS) مانند: WD Cloud در شبکه اداری راهاندازی میشود.
مزایا
- راهاندازی و نگهداری آنها آسان است و به حداقل تخصص فنی برای استقرار و نگهداری نیاز دارند.
- مقایس پذیر هستند و اجازه میدهند تا ظرفیت ذخیره سازی در صورت نیاز افزایش یابد
معایب
- عملکرد دستگاههای NAS محدود است و ممکن است سرورهای ذخیره سازی پیشرفتهای را ارائه ندهند.
- ازآنجایی که دستگاههای NAS برای دسترسی به دادهها به شبکه متکی هستند، مشکلات شبکه میتواند باعث کندی و وقفه در سرویس شود.
- به دلیل این که NAS به اینترنت متصل است امکان بروز مشکلات امنیتی نیز وجود دارد.
مواردی که در بالا گفته شد تنها چند نوع از Storege Pool است و هرکدام مناسب برای محیط و نیازهای خاصی است. درادامه قصد داریم تفاوت این دو را به صورت کلی بررسی کنیم.
برای آشنایی بیشتر با ساختار DAS، NAS و SAN و بررسی تفاوتهای آنها این مطلب را بخوانید.
تفاوت Storege Pool با RAID Group
برای این که بتوانیم بهتر این دو را بشناسیم و درک کنیم، یک نگاه اجمالی به نقاط برتری هر دو خواهیم داشت.
نقاط قوت RAID نسبت به Storege Pool در امنیت شبکه است. امنیت در RAID بیشتر از Storege Pool خصوصا در نسخه نرم افزاری آن است. در مقابل نقاط قوتی که Storege Pool نسبت به RAID دارد، مقیاس پذیری و انعطاف پذیری بالای آن است. در RAID Group پیچیدگی به مراتب کمتر از Storege Pool است و مدیریت آن آسانتر است. Storege Pool شامل طیف جامعتری از وظایف، برنامه ریزیها و ویژگیهای پیشرفتهتر میشود.
نکات پایانی
به طور کلی انتخاب بین RAID Group و Storege Pool به الزمات و اولویتهای خاص سازمان بستگی دارد. هر دو نقاط قوت و ضعف خود را دارند و عواملی همانند: عملکرد، الزامات حفاظت از دادهها، مقاسپذیری و حتی بودجه در نظرگرفته شده میتواند عملی برای سنجش تصمیم شما باشد.
معمولا RAID Group توسط مشاغل کوچک با نیازهای ذخیره سازی سادهتر استفاده میشود. چرا که مقرون به صرفه است و مدیریت آن آسان میباشد. Storege Pool برای سازمانهایی با نیازهای ذخیره سازی بیشتر و تمایل به ویژگیهای پیشرفتهتری همانند: شرکتهایی که فضای ابری تولید میکنند، استفاده میشود.
