کنترلر رِید (Raid Controller) چیست؟
کنترلر Raid (Raid Controller) که به نام کنترلر دیسک نیز شناخته میشود، یکی از تجهیزات استوریج است که درایوهای دیسک را در یک زیربنای Raid مدیریت میکند. این کلمه مختصر شدهی redundant array of independent disk میباشد که به معنی صف مازاد دیسک های مستقل میباشد. کنترلر رید یک کارت یا چیپ میباشد که میان سیستم کاربری و درایو حافظه (معمولا هارد درایو) قرار میگیرد.
یک کنترلر رید دو وظیفه اصلی دارد:
1- جمع کردن چند حافظه کم سرعت یا ظرفیت پایین در یک مجموعه تا به عنوان یک واحد منطقی عمل کنند
2- افزونگی داده که باعث میشود در زمان های ایراد در درایو، همچنان بشود از اطلاعات استفاده کرد.
یک کنترلر Raid چگونه عمل میکند؟
یک کنترلر رید درایوها را در چند گروه مشخص مجازی سازی میکند که دارای محافظت مشخص و ویژگی های افزونگی مخصوص به خود میباشند. محیط front-end معمولا توسط آداپتور Bus هاست با سرور مکالمه میکند اما بخش back-end دیسک ها را مدیریت و نظارت میکند.
یک کنترلر استوریج دیسک های فعال را به سیستم ارائه میدهد، اما کنترلر Raid به عنوان کش ram عمل میکند و عملکردهای Raid را ارائه میدهد. بنابراین نمیتوان کنترلر Raid را به عنوان یک کنترلر حافظه عنوان کرد.
همچنین یک کنترلر رید که برای محیط sata تولید شده، در محیط sas قابل استفاده نمیباشد. این به این دلیل است که کنترلرها با ویژگی های متعددی مانند پروتکل مدل درایو (sata یا sas)، تعداد پورت ها و درایوها، محیط کاربری و معماری، لولهای Raid و مقدار مموری موجود در cashe بخش بندی میشوند.
وظیفه کنترلر Raid چیست؟
اگر در مشاغل شما فعال بودن دائم سرور و در دسترس بودن حیاتی است، کنترلر Raid بسیار کاربردی خواهد بود. با وجود اینکه بک آپ ها خیال شما را از خراب شدن داده محافظت میکنند، بازگرداندن مقادیر حجیم داده کاری (مثلا در زمان های خرابی درایو) بسیار زمان بر خواهد بود. اگر بکاپ ها برای ساعت ها یا روزهای قبل باشد، شما تمام داده های ذخیره شده از آن زمان به بعد را از دست خواهید داد. اما با کنترلر رید، شما میتوانید از خرابی یک درایو یا چندین درایو – حتی در بعضی شرایط بدون خاموشی موقت – بدون اینکه داده خود را از دست بدهید، سربلند بیرون بیایید.
اما با این حساب استفاده از Raid به جای بکاپ گرفتن به صورت همیشگی توصیه نمیشود، چرا که حتی کنترلر رید هم میتواند خاموشی داشته باشد (چه بسا هیچ تجهیزاتی نمیتواند!). با این توصیف، ما 7 لول (سطح) Raid داریم:
Raid 0
از روش Disk striping استفاده میکند و افزونگی ارائه نمیدهد. اگر هر درایوی دارای مشکل شود، در این سطح، Raid نیز شکست میخورد.
Raid 1
از mirroring استفاده میکند و به تعداد 2 درایو، داده های مشابه مینویسد.
Raid 5
خواندن و نوشتن داده را بالانس میکند و با استفاده از روش block-level stripping، برای هر دیسک به طور مساوی parity (یک بایت یا کلمه که در آن وضعیت انتقال یا ارور را در خود ذخیره میکند) تقسیم میکند و باعث میشود هیچ دیسکی گلوگاه (bottleneck) نشود.
Raid 6
به طور مشابه لول 5 عمل میکند اما برای هر دیسک یک بلاک parity اضافی مشخص میکند.
Raid 10
میتوانید لول های Raid را بنا به خواست خود ترکیب کنید تا یک رید 2 رقمی برای خود داشته باشید. این ترکیب سطوح 1 و 0 را باهم ترکیب میکند که نتیجه آن سرعت و قابلیت ارتجاعی در دیسک میباشد.
Raid 50
این کنترلر ترکیب رید 5 و 0 میباشد که میتواند امنیت بالای داده و بازسازی سریع را ارائه دهد.
Raid 60
و درنهایت این Raid ترکیب سطوح 6 و 0 میباشد که به عنوان محافظت درایو جفت (Dual drive protection) شناخته میشود.
انواع کنترلر Raid
اما کنترلر رید میتواند دو حالت سخت افزاری و نرم افزاری داشته باشد که در بخش ذیل به آن میپردازیم:
کنترلر Raid سخت افزاری
مدل فیزیکی این کنترلر برای مدیریت صف رید تنظیم شده است که با توجه به معماری آن میتواند مانند یک PCIe باشد تا بتواند از فرمت درایو به خصوصی مانند SATA یا SCSI پشتیبانی کند. بعضی Raid ها هم میتوانند به صورت پیش فرض در مادربوردها ساخته بشوند و قرار بگیرند. مدل سخت افزاری کنترلر Raid گاهی اوقات به عنوان آداپتور Raid نیز شناخته میشود. همچنین کمپانی هایی مانند Broadcom، Intel، Dell، Cisco و HP کمپانی هایی هستند که این مدل Raid را ارائه میدهند.
و اما ویژگیهایی که موقع انتخاب کردن Raid برای خود باید در نظر بگیرید، عبارت اند از:
- مدل SATA یا SCSI و همچنین سرعت انتقال آن
- لول پشتیبانی شده ی Raid
- سازگاری با OS
- تعداد حداکثری دستگاههای متصل
- عملکرد خواندن/نوشتن
- نرخ عملیات های ورودی/خروجی در ثانیه
- اندازهی cashe
- محیط PCIe
- قابلیت های رمز گذاری
- مصرف انرژی
با استوک سرور، تجربهای مطمئن و قدرتمند از سرورها را با بهترین قیمت داشته باشید، اکنون زمان انتخاب هوشمندانه است، برای کسب اطلاعات بیشتر و ثبت سفارش همین امروز اقدام کنید.
کنترلر Raid نرم افزاری
یک کنترلر رید میتواند تماما نرم افزاری باشد. در این صورت از منابع سیستم هاست (cpu یا ram) استفاده میکند. کنترلرهای Raid نرم افزار محور اصولا کاربری مشابه مدل سخت افزاری دارند اما بدیهی است که عملکرد کلی ضعیف تری نسبت به آن دارد. نقطه مثبت اصلی استفاده از مدل نرم افزاری، انعطاف پذیری و هزینه ی پایین در مواقعی که سخت افزار قدرتمند نیاز نیست، میباشد.
اما این نکته را به یاد داشته باشید که باید از پشتیبانی و قدرت سیستم خود مطمعن شوید که اگر یک Raid روی آن درحال فعالیت باشد، قدرت سیستم را به صورت چشمگیر پایین نبرد و دچار اختلال سیستم و برنامه های دیگر آن نشود. بعضی OSها مانند “ویندوز سرور” و ورژن enterprise لینوکس، نرم افزار کنترلر Raid را به طور پیشفرض در خود دارند.
همچنین برنامه های جداگانه برای کنترلر Raid نرم افزاری مانند SnapRAID، StableBit DrivePool و SoftRAID وجود دارند. این مدل نرم افزارها اکثرا برای محیط های کوچک کافی میباشند اما ممکن است درمقابل محیط های شغلی توانایی و ظرفیت لازم را نداشته باشند.
RAID سختافزاری از یک کنترلر اختصاصی با پردازنده و حافظه کش مخصوص خود برای مدیریت آرایه استفاده میکند. این یعنی تمام محاسبات سنگین (مثل محاسبه Parity در RAID 5 یا 6) روی پردازنده کنترلر انجام میشود و فشاری به CPU اصلی سرور وارد نمیکند. در مقابل، RAID نرمافزاری توسط خود سیستمعامل یا یک نرمافزار مدیریت میشود و برای محاسبات خود از CPU و RAM سرور استفاده میکند. برای سرورهای سنگین مثل دیتابیسهای پرتراکنش یا هایپروایزرهای مجازیسازی، RAID سختافزاری انتخاب بهتری است چون هم کارایی بالاتری دارد (مخصوصاً در بازسازی آرایه) و هم با داشتن باتری پشتیبان (BBU) از دادههای داخل کش در برابر قطع برق محافظت میکند.
باتری پشتیبان (Battery Backup Unit) وظیفه دارد در صورت قطع ناگهانی برق، محتویات حافظه کش (Cache) کنترلر RAID را برای چندین ساعت حفظ کند تا دادههایی که هنوز روی دیسک نوشته نشدهاند، از بین نروند. وقتی BBU خراب میشود، کنترلر بهطور خودکار سیاست نوشتن را از Write-Back به Write-Through تغییر میدهد. در حالت Write-Back، کنترلر داده را داخل کش مینویسد و بلافاصله به سیستمعامل تأیید میدهد که عملیات کامل شده؛ اما در Write-Through، کنترلر باید صبر کند تا داده مستقیماً روی دیسک فیزیکی نوشته شود—این یعنی سرعت نوشتن تا ۸۰٪ کاهش مییابد. برخی کنترلرهای مدرن از فناوری Flash-Backed Write Cache (FBWC) استفاده میکنند که بهجای باتری، از خازنهایی با طول عمر نامحدود برای تخلیه دادههای کش به حافظه فلش در زمان قطع برق بهره میبرند.
وقتی یک دیسک در یک آرایه افزونه (Redundant) مثل RAID 5 یا 6 خراب میشود، آرایه به حالت Degraded (تحلیلرفته) میرود و دادهها از روی Parity و دیسکهای باقیمانده بازیابی میشوند—اما تا زمان تکمیل بازسازی، آرایه دیگر افزونه نیست. اگر Hot Spare (دیسک آمادهبهکار) از قبل پیکربندی شده باشد، کنترلر بهطور خودکار فرآیند Rebuild را روی آن آغاز میکند و زمان آسیبپذیری را به حداقل میرساند. اگر Hot Spare وجود نداشته باشد، تا زمانی که یک دیسک جدید بهصورت دستی جایگزین نشود، آرایه در معرض خطر باقی میماند. نکته مهم این است که در طول Rebuild، فشار سنگینی به دیسکهای باقیمانده وارد میشود—برای یک هارد ۱۰ ترابایتی ممکن است ۸ تا ۱۲ ساعت طول بکشد—و اگر در این حین دیسک دومی هم خراب شود (که در آرایههای بزرگ و قدیمی محتمل است)، کل دادهها از دست میرود. به همین دلیل، RAID 6 با تحمل خرابی دو دیسک و حتماً Hot Spare، برای آرایههای بزرگ توصیه میشود.
Patrol Read یک عملیات پیشگیرانه است که کنترلر بهطور خودکار و در پسزمینه، تمام بلوکهای داده روی دیسکها را میخواند و سلامت آنها را بررسی میکند. هدف آن شناسایی خطاهای رسانهای (Media Errors) و سکتورهای معیوب پیش از آنکه به خرابی کامل دیسک منجر شوند است—اگر خطایی پیدا شود، کنترلر آن را از روی دادههای سالم بازسازی میکند. Consistency Check اما یکپارچگی دادههای افزونه (Parity یا Mirror) را تأیید میکند: مثلاً در RAID 5، Parity محاسبهشده از روی دادهها را با Parity ذخیرهشده مقایسه میکند و اگر مغایرتی پیدا کند—که معمولاً ناشی از خاموشی ناگهانی یا مشکل کش کنترلر است—آن را تصحیح میکند. بهطور پیشفرض، Patrol Read معمولاً هر ۷ روز یکبار روی دیسکهای SAS اجرا میشود، در حالی که Consistency Check معمولاً بهصورت دستی یا با زمانبندی مشخص فعال میگردد. هر دو عملیات برای جلوگیری از خرابیهای خاموش (Silent Data Corruption) که ممکن است ماهها پنهان بمانند، حیاتی هستند.
RAID Level Migration (RLM) فرآیندی است که به شما اجازه میدهد سطح RAID یک آرایه را بدون از دست دادن دادههای موجود تغییر دهید—برای مثال، مهاجرت از RAID 1 به RAID 5 یا از RAID 5 به RAID 6. Online Capacity Expansion (OCE) نیز به شما امکان میدهد با اضافه کردن دیسکهای جدید به یک آرایه موجود، ظرفیت آن را بهصورت آنلاین و بدون خاموش کردن سرور افزایش دهید. هر دوی این عملیاتها معمولاً از طریق ابزارهای مدیریتی کنترلر (مثل HPE Smart Storage Administrator یا Dell OpenManage) و با کلیک راست روی Virtual Disk و انتخاب گزینه Reconfigure یا Expand انجام میشوند. نکته مهم: این قابلیتها فقط روی کنترلرهای سختافزاری میانرده و ردهبالا در دسترس هستند—کنترلرهای پایه یا نرمافزاری معمولاً از آنها پشتیبانی نمیکنند. همچنین آرایههای Spanned (مثل RAID 50 یا 60) معمولاً قابل Reconfigure نیستند. قبل از انجام هرگونه عملیات RLM یا OCE، حتماً یک نسخه بکاپ کامل از دادهها تهیه کنید—هرچند این فرآیندها بدون از دست رفتن داده طراحی شدهاند، اما خطای کاربری یا قطع برق در حین عملیات میتواند فاجعهبار باشد.
اگر سوالی درمورد مشخصات و یا قیمت های تجهیزات سرور دارید، میتوانید به قسمت تماس با ما مراجعه فرمایید.
