RAID چیست؟

RAID کوتاه شده عبارت Redundant Array of Inexpensive Disks میباشد و کار آن ایجاد یک واحد از مجموع چند هارد دیسک میباشد. در واقع با قرار دادن چند هارد دیسک در کنار هم و پیاده سازی RAID همه هارد دیسکهای ما به یک واحد تبدیل میشوند و سیستم همه آنها را فقط به عنوان یک منبع واحد میبیند که بسته به اینکه چه سطحی از RAID پیاده سازی شده باشد میتواند باعث افزایش کارایی و یا امنیت اطلاعات و یا تلفیقی از این دو شود.

پیاده سازی RAID همچون بسیاری دیگر از تکنولوژی ها هم بصورت سخت افزاری و هم نرم افزاری امکان پذیر است که مسلماً مدل سخت افزاری دارای سرعت و پایداری بیشتری است و مدل نرم افزاری فقط در شرایطی پیشنهاد میشود که با کمبود امکانات و بودجه مواجه هستیم و یا اینکه قرار است بر روی یک سیستم پشتیبان و نه مادر پیاده سازی شود. همیشه با این مساله مخالف بوده ام که سیستمی را که در آن از تکنولوژی RAID استفاده نشده است را یک سرویس دهنده بنامم و به همین دلیل همیشه سعی کردم مشتری را به پیاده سازی حداقل، که همانا پیاده سازی RAID به روش نرم افزاری است قانع کنم. خوشبختانه همزمان با گسترش فرهنگ استفاده از سیستمها در بین مدیران و صاحبان مشاغل و اهمیت اطلاعات و حفظ آن برای این گروه، هزینه پیاده سازی RAID به کمک پیشرفت تکنولوژی روز به روز ارزانتر میشود و هم اکنون با توسعه بیش از پیش این تکنولوژی و کشیده شدن آن به دایره دیسکهای با تکنولوژی ATA حتی شاهد درخواست پیاده سازی این تکنولوژی بر روی سیستمهای رومیزی هستیم! اما فارغ از اینکه RAID بصورت نرم افزاری و یا سخت افزاری پیاده سازی میشود و یا نیاز ما استفاده از هارد دیسکهای SCSI و یا ATA است، تکنولوژی RAID دارای سطوح گوناگون است که در ادامه به ذکر عمده ترین آنها میپردازم:


RAID0 : ذخیره سازی روی چند دیسک بدون کنترل خطا مزایا و مشخصات :
- داده ها به بلوکهایی تبدیل می شوند و هر بلوک در هارد دیسک مجزا ذخیره می شود.
- باعث بالا رفتن کارایی سیستم I/O می گردد چرا که بار ترافیکی نقل و انتقالات بین چندین کانال مجزا تقسیم می شود.
- بالارفتن کارایی بدلیل وجود کنترلرهای مختلفی که عمل کنترل ترافیک را به عهده می گیرند (افزایش سرعت)
- طراحی بسیار ساده ( زیرا مدار محاسبه Parity وجود ندارد )
- عدم پرداختن به محاسبات مربوطه به Parity وکنترل خطا (افزایش سرعت به دلیل عدم پرداختن به محاسبات مربوط به Parity )

معایب :
- عدم استفاده از Parity .(هیچ گونه کد تشخیص و تصحیح خطا در این نوع RAID وجود ندارد ).
- از کار افتادن یک درایو باعث از دست رفتن کلیه اطلاعات خواهد شد.
- عدم کارایی در محیطهای حساس به حفظ داده ها موارد استفاده :
- میکس و پردازش تصاویر ویدیویی (میکس و مونتاژ ).
- واژه پردازی (نرم افزارهای تایپ و... )
- کارهایی که نیاز به سرعت بالا دارد.

---

RAID1 : بک آپ گیری همزمان داده ها به منظور Mirroring و Duplexing Mirroningکپی برداری هم زمان روی دو درایو Duplexing : زمانی است که یکی از درایوها دچار مشکل شود و درایو سالمی را جایگزین نماییم سپس داده ها را روی درایو سالم کپی کنیم . مزایا و مشخصات :

-هنگام سیکل نوشتن , گویی اطلاعات روی یک دیسک نوشته می شود (در صورتیکه عملأ بر روی دو دیسک نوشته می شود . مانند RAID0 ) ولی عمل خواندن , ازهر دودیسک انجام می شود ( کاهش ترافیک گذرگاه

- نوشتن بر روی هر دو دیسک ولی خواندن مجزا )
- قابلیت برگرداندن %100 داده ها هنگام بروز مشکل برای یک دیسک .
- در نرخ انتقالات داده تغییر محسوسی نداریم. (یعنی وجود دو دیسک تفاوتی با یک دیسک ندارد ) .
- در شرایط خاص RAID1, توانایی تحمل خرابی بیش از یک دیسک را نیز دارد .
- ساده ترین طراحی در تکنولوژی RAID (مدار مربوط به Parity وجود ندارد )

معایب :

 بیشترین تعداد هارد دیسک در میان انواع RAID (بسته به انتخاب User )
- هزینه بالا

---

RAID2 :دارای خاصیت ECC با استفاده از کد همینگمزایا و مشخصات :
- تصحیح خطای بسیار سریع
- مناسب برای انتقال اطلاعات معایب :
- طراحی بسیار یچیده که با صدمه دیدن یک دیسک دچار مشکل می شود .
- نامناسب در دید تجاری (تعداد زیاد درایوها ) کد همینگ : یکی از روشهای محاسبه و کنترل خطا در سیستمهای دیجیتال می باشد .انواع روشها برای کنترل ترافیک داده های دیجیتال وجود دارد به عنوان مثال Parity haming code ,… که مجموعه این روشها را ECC می نامند .

RAID3 :Error Checking and Correcting : انتقال موازی با استفاده از خاصیت Parity مزایا و مشخصات :
- سیکل خواندن و نوشتن بسیار سریع .

معایب :
- طراحی بسیار پیچیده که با صدمه دیدن یک دیسک مجموعه دچار مشکل می شود.
کاربرد : میکس و مونتاژ تصویر
- ویرایش تصویر مانند RAID0

---

RAID 3  :  این مرحله از RAID هم کاملا شبیه به RAID 5  است با این تفاوت که در این دسته از دیسک ها اطلاعات parity  بجای اینکه همراه با اطلاعات در سطح دیسک ها پخش و ذخیره شود در یک دیسک جداگانه ذخیره می شود برای راه اندازی RAID 3 حداقل به سه دیسک نیاز است، (عکس شماره 7) این نوع RAID  می تواند در مقابل آسیب دیدن یک دیسک مقاوم باشد و می توان بدون هیچ مشکلی به اطلاعات در دیسک آسیب دیده دسترسی داشت. بر خلاف RAID 5   در این نوع دیسک هر دو عملیات خواندن و نوشتن اطلاعات بازدهی بالایی دارند و حتی در زمان آسیب دیدن یکی از دیسک ها بازدهی در خواندن و نوشتن اطلاعات افت نمی کند.از این مرحله از RAID کمتر استفاده می شود.

---

RAID4 :دیسک های داده مجزا دیسک مربوط به Parity مشترک مزایا و مشخصات :
- سیکل خواندن بسیار سریع ( ترافیک کمتر در گذرگاه) معایب :
- پیچیدگی بسیار بالا در طراحی مدار کنترلی مشکل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشکال در یک دیسک ( چرا که داده ها روی دیسکها توزیع شده است )

---

RAID5 :دیسک های داده مجزا و Parity توزیع شده در دیسکهای Data مزایا و مشخصات :
- در این نوع به حداقل 3 درایو دیسک سخت نیاز داریم .
- تک تک بلوک های داده روی دیسک ها نوشته می شوند و Parity مربوط به هر بلوک نیز داخل هارد مربوط ذخیره می گردد.
- سیکل خواندن بسیار سریع (ترافیک کمتر در گذرگاه )
- سیکل نوشتن متوسط (محاسبات مربوط به Parity )
- قابلیت و اطمینان بالا (وجود ECC )

معایب :
- خرابی در یک دیسک در خروجی تاثیر ندارد.
- طراحی پیچیده مدار کنترلی
- مشکل در برگرداندن داده ها هنگام بروز اشکال کاربرد :
- در سیستمهای Server و بانکهای اطلاعاتی ISPها

---

RAID6 :دیسکهای داده ها مجزا با دو Parity توزیع شده مجزا مزایا و مشخصات :
- RAID6 در واقع نسخه پیشرفته RAID5 می باشد که تصحیح و کنترل خطا را بهبود می بخشد . این ویرایش RAID اطمینان و توانایی بالا در زمینه data storage فراهم می کند .
- بهترین انتخاب برای کاربردهای بحرانی و حساس

معایب :
- طراحی مدار کنترلی بسیار پیشرفته و پیچیده .
- سیکل نوشتن بسیار کند ( دوبار محاسبه مربوط به Parity )
- نیاز به N+2 درایو دیسک سخت . بدلیل دارا بودن حالت Parity دو بعدی . ( N تعداد دیسکهای سخت در حالت معمولی )
- ادغام اطمینان بالا با قابلیت بالا

---

RAID7 : نقل وانتقال بهینه شده غیر همزمان به منظوردستیابی به نرخ انتقال بسیار سریع مزایا و مشخصات :
- نقل و انتقال غیر همزمان و دارای کنترلگرهای مستقل.
- درایو مجزا برای ذخیره کردن اطلاعات مربوط بهParity
- برخورداری از سیستم Open System و استفاده از گذرگاهSCSI
- گذرگاه Cache داخلی با سرعت بالا (X
-bus )

- دیسک های خواندن و نوشتن از امکان Choching استفاده میکنند.
- تکنولوژی مدار تولید Parity تا حدودی با سایر انواع Raid تفاوت دارد .
-امکان Hot Swaping Open system : به سیستمی اطلاق می شود که قابلیت سازگاری با سخت افزارها و نرم افزارهای مختلف را داشته باشد و امکان کارکردن در سیستمهای مختلف را به راحتی داشته باشد .

---

RAID10 : این Raid حداقل به 4 دستگاه هاردیسک نیاز دارد مزایا و مشخصات :
- عمل تکه تکه کردن بلوکهای داده همانند Raid1 انجام می پذیرد .
- تصحیح و کنترل خطا نیز مانند Raid2 می باشد .
- نرخ انتقال بالا
- در شرایط معین , امکان تحمل خرابی چند دیسک در این نوع RAID وجود دارد .

 معایب :
- بسیار گران قیمت
- منبع تغذیه حتمأ باید متصل به ups باشد .
- جابجایی درایوها باید به صورت موازی انجام گیرد .
- سیستمهای Server و بانکهای اطلاعاتی .

---

RAID53 : نرخ انتقال بالا همراه با قابلیت انتقال مناسب مشخصات و مزایا :
- این آرایه RAID حداقل به 5 دستگاه دیسک سخت نیاز دارد .
- RAID53 در واقع باید RAID03 نامیده شود زیرا عمل Striping آن همانند RAID0 بوده و Segment بندی آن نیز مانند RAID3 می باشد.
- تحمل خطای آن مانند RAID3 می باشد.
- نسبت به RAID3 دارای نرخ انتقال بسیار بهتری می باشد.

 معایب :
- قیمت بالا
- همه دیسک ها باید با همدیگر سنکرون شوند که انتخاب نوع و مدل درایو را محدود می سازد .
- Stripe کردن در سطح بایتها نهایتأ در محاسبه ظرفیت فرمت شده تأثیر منفی می گذارد .

---

RAID 0+1 : نرخ انتقال داده بهینه مزایا و مشخصات :
- حداقل به 4 دستگاه هاردیسک نیاز دارد .
- RAID 0+1 به عنوان آرایه آینه ای نیز معروف است با این تفاوت که قطعات داده ها یا Segment ها طبق استراتژی RAID0 ایجاد شده اند .
- تحمل خطای این نوع آرایه مانند RAID5 می باشد .
- نرخ انتقال بالا .
- بهترین انتخاب برای سیستمهایی که به کارایی بالا بدون توجه به حداکثر اطمینان نیاز داشته باشند .

معایب :
- RAID 0+1 نباید با RAID10 اشتباه گرفته شود . کوچکترین مشکل در عملکرد یک درایو , آرایه را به مدل RAID0 تبدیل خواهد کرد .
- قیمت بسیار بالا
- جابجایی درایوها باید به صورت موازی انجام گیرد . کاربرد :
- پردازشهای تصویری و fileserever های عمومی .

---

نتیجه گیری : همانطور که مشخص شد ، استفاده ازRAID برای مقاصد معین می باشد و در کاربردهای عادی و روزمره کارایی چشمگیری را به سیستم PC اضافه نمی کند . به عنوان مثال امکان استفاده از CD
-ROM و Rewriter روی این کانکتورها وجود ندارد . بنابراین هنگام استفاده از RAID ابتدا هدف و مورد استفاده خود را مشخص کنید سپس RAID مناسب انتخاب کرد

2 نوشته شده در  یکشنبه یکم مهر 1386ساعت 15:23  توسط امین  |  3 نظر

---

مقایسه مادربردهای GIGABYTE P35-DS3R و ASUS P5K

آزمایش‌های حرارتی:

GIGABYTE P35-DS3R(Rev:1.1)	ASUS P5K

قطعات مورد استفاده در آزمایش:
پردازنده:          Smithfield 840-XE FSB: 800MHz 3.2GHz
حافظه:           Kingmax DDR2 800MHz 512MB*4
کارت گرافیک:    GV-NX73G128D-RH

موارد آزمایش:
1- مقایسه درجه حرارت مدار تغذیه پردازنده بر روی مادربرد:
      a. آزمایش پردازنده در بار 70 آمپر
      b. آزمایش مادربرد در نرم‌افزار 3Dmark 2006
      c. آزمایش پردازنده P4 در حداکثر بار کاری

مادربرد GIGABYTE P35-DS3R rev 1.0 (با استفاده از نسل دوم طراحی با طول عمر بالا): دارای طراحی مدار تغذیه 6 فاز با 18 عدد  MOSFET با (Rds(on پایین، چوک‌های با هسته فریت، استفاده کامل از خازن‌های حالت جامد ساخت ژاپن.
مادربرد Asus P5K: دارای طراحی مدار تغذیه 3 فاز با استفاده از 9 عدد MOSFET معمولی و خازن‌های الکترولیت غیر ژاپنی.
نتایج به‌دست آمده: طراحی مدار تغذیه 6 فاز از مدار تغذیه 3 فاز بهتر است، به دلیل استفاده از 3 فاز اضافی حرارت تولیدی توسط مدار تغذیه پردازنده تا حد زیادی کاهش می‌یابد.

مادربرد GIGABYTE P35-DS3R rev:1.0 برای ایجاد ولتاژ هسته پردازنده (یا VCORE) از مدار تغذیه با طراحی 6 فاز استفاده می‌کند. هدف از این کار افزایش بهره‌وری مخصوصا تحت بارهای کاری سنگین و هنگامی که از پردازنده‌هایی مانند Pentium (Extreme Edition) (برای مثال مدل 840XE) استفاده می‌شود می‌باشد. کارایی حرارتی در این حالت بسیار بیشتر مدار تغذیه با طراحی سه فاز قرار گرفته بر روی مادربرد P5K است. به بیان ساده مادربرد P35-DS3R دارای نتایج حرارتی بهتری است.

a. آزمایش پردازنده در بار 70 آمپر: در مادربرد GIGABYTE P35-DS3R درجه حرارت MOSFETهای ایجاد کننده ولتاژ هسته پردازنده حداکثر 93.2 سانتی‌گراد می‌باشد.
اما در مادربرد ASUS P5K درجه حرارت MOSFETهای ایجاد کننده ولتاژ هسته پردازنده حداکثر تا 141.0 درجه سانتی‌گراد است.
تفاوت بین این دو مادربرد به 47.8 درجه سانتی‌گراد می‌رسد.

b. آزمایش مادربرد در نرم‌افزار 3Dmark 2006: در مادربرد GIGABYTE P35-DS3R درجه حرارت MOSFETهای ایجاد کننده ولتاژ هسته پردازنده حداکثر 86.9 سانتی‌گراد می‌باشد.
اما در مادربرد ASUS P5K درجه حرارت MOSFETهای ایجاد کننده ولتاژ هسته پردازنده حداکثر تا 105.8 درجه سانتی‌گراد است.
تفاوت بین این دو مادربرد به 18.9درجه سانتی‌گراد می‌رسد.

c. آزمایش پردازنده P4 در حداکثر بار کاری: در مادربرد GIGABYTE P35-DS3R درجه حرارت MOSFETهای ایجاد کننده ولتاژ هسته پردازنده حداکثر 129.0 سانتی‌گراد می‌باشد.
اما در مادربرد ASUS P5K درجه حرارت MOSFETهای ایجاد کننده ولتاژ هسته پردازنده حداکثر تا 166.6 درجه سانتی‌گراد است.
تفاوت بین این دو مادربرد به 37.9 درجه سانتی‌گراد می‌رسد.

درجه حرارت‌های اندازه گیری شده در آزمایش‌های مختلف به شرح زیر بود:
1. مقایسه درجه حرارت مدار تغذیه پردازنده بر روی مادربرد

A. درجه حرارت اتاق 25 درجه سانتی‌گراد، 70 آمپر بار جریان 20 دقیقه / بدون جریان هوای داخلی، اندازه‌گیری درجه حرارت نقاط مشخص شده پس از 20 دقیقه

مادربرد P35-DS3R	مادربرد ASUS-P5K

آزمایش پردازنده در بار 70 آمپر

مادربرد P35-DS3R 1.0	مادربرد ASUS-P5K	در دمای داخل اتاق
حداکثر درجه حرارت	حداکثر درجه حرارت
42.1	70.7	پل‌شمالی	ناحیه یک
91.0	126.5	MOSFET + چوک	ناحیه دو
93.2	141.0	MOSFET + چوک	ناحیه سه
82.6	105.5	خازن‌های خروجی	ناحیه چهار
82.5	106.6	خازن‌های خروجی	ناحیه پنج

B. درجه حرارت اتاق 25 درجه سانتی‌گراد، اجرای نرم‌افزار 3D mark 2006، پردازنده از سیستم خنک سازی مایع استفاده می‌کند (برای جلوگیری از تولید جریان هوای داخلی) / اندازه‌گیری درجه حرارت نقاط مشخص شده پس از 20 دقیقه

مادربرد P35-DS3R	مادربرد ASUS-P5K

آزمایش مادربرد در نرم‌افزار 3Dmark 2006

مادربرد P35-DS3R 1.0	مادربرد ASUS-P5K	در دمای داخل اتاق
حداکثر درجه حرارت	حداکثر درجه حرارت
68.3	80.8	پل‌شمالی	ناحیه یک
86.9	104.1	MOSFET + چوک	ناحیه دو
86.3	105.8	MOSFET + چوک	ناحیه سه
77.4	84.2	خازن‌های خروجی	ناحیه چهار
75.7	76.9	خازن‌های خروجی	ناحیه پنج

C. درجه حرارت اتاق 25 درجه سانتی‌گراد، آزمایش پردازنده P4 در حداکثر بار کاری ، پردازنده از سیستم خنک سازی مایع استفاده می‌کند (برای جلوگیری از تولید جریان هوای داخلی) / اندازه‌گیری درجه حرارت نقاط مشخص شده پس از 20 دقیقه

مادربرد P35-DS3R	مادربرد ASUS-P5K

آزمایش پردازنده P4 در حداکثر بار کاری

مادربرد P35-DS3R 1.0	مادربرد ASUS-P5K	در دمای داخل اتاق
حداکثر درجه حرارت	حداکثر درجه حرارت
68.3	92.9	پل‌شمالی	ناحیه یک
129.0	152.6	MOSFET + چوک	ناحیه دو
127.9	166.9	MOSFET + چوک	ناحیه سه
109.8	119.0	خازن‌های خروجی	ناحیه چهار
107.1	113.4	خازن‌های خروجی	ناحیه پنج

نتیجه‌گیری: مادربرد ASUS P5K با وجود استفاده از لوله‌های ناقل حرارت که پل شمالی و MOSFETها را به یکدیگر متصل می‌کند، در نواحی مختلف دارای درجه حرارت بسیار بالاتری نسبت به مادربرد GIGABYTE P35-DS3R می‌باشد.

منبع