آرایه چندگانه دیسک‌های مستقل (RAID) مخفف “Redundant Array of Independent Disks” به مجموعه‌ای از تکنیک‌های استفاده شده در ارتباط با ذخیره‌سازی داده‌ها بر روی دیسک‌ها اشاره دارد. هدف اصلی رید، افزایش عملکرد، اعتماد‌پذیری و ظرفیت ذخیره‌سازی داده‌ها است. در معماری رید، داده‌ها بین چند دیسک تقسیم می‌شوند و براساس تکنیک‌های مختلفی مانند قرینه‌سازی (mirroring)، توازن (parity) و توزیع موازی (striping)، ذخیره می‌شوند. این معماری قابلیت‌های شاخصی مثل توانایی بازیابی اطلاعات در صورت خرابی یک دیسک (fault tolerance)، افزایش سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها (performance) و غیره ارائه می‌دهد. رید را می‌توان به روش‌های مختلفی پیاده‌سازی کرد که در این مقاله با معروف‌ترین روش‌ها آشنا می‌شویم. معماری رید عمدتا در سرورها و استوریج‌ها استفاده می‌شود. در صورت نیاز به دریافت قیمت NAS استوریج، با شرکت نتسا تماس حاصل فرمایید.

بررسی انواع رید

RAID 0

RAID 0 یکی از رایج‌ترین و پر کاربردترین معماری‌های رید است که برای افزایش سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها استفاده می‌شود. در RAID 0، داده‌ها بین دو یا بیشتر دیسک تقسیم می‌شوند و به صورت متوالی بر روی دیسک‌ها ذخیره می‌شوند. در RAID 0، عملیات خواندن و نوشتن به صورت موازی بین دیسک‌ها انجام می‌شود. به این ترتیب، سرعت عملیات I/O (ورودی/خروجی) به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. هر دیسک در این تنظیمات بخشی از داده‌ها را میزبانی می‌کند و به طور همزمان می‌تواند داده‌ها را در اختیار کلاینت‌ها قرار دهد. به عنوان مثال، فرض کنید دو دیسک سخت در RAID 0 داریم و یک فایل 100 مگابایتی را ذخیره می‌کنیم. در این حالت، 50 مگابایت اطلاعات ابتدا بر روی دیسک اول و 50 مگابایت بعدی بر روی دیسک دوم ذخیره می‌شود. هنگامی که فایل را می‌خوانیم، هر دیسک اطلاعات بخش خود را به صورت موازی ارائه می‌دهد و ترکیب آنها باعث می‌شود فایل به صورت کامل بازیابی شود. با این حال، دقت کنید در RAID 0، هیچ تکرار یا جلوگیری از خطا (fault tolerance) وجود ندارد. به این معنی که اگر یکی از دیسک‌ها خراب شود، اطلاعاتی که بر روی آن ذخیره شده است به طور کامل از بین می‌رود. بنابراین، RAID 0 برای کاربردهایی که نیاز به بازیابی داده‌ها در صورت خرابی دیسک دارند، مناسب نیست. در عوض، RAID 0 برای استفاده در مواردی مانند برنامه‌هایی که نیاز به سرعت بالا و عملکرد بهینه دارند، مناسب است.

RAID 1

RAID 1 یکی دیگر از ریدهای پر کاربرد است که برای حفظ امنیت داده‌ها استفاده می‌شود. در RAID 1، داده‌ها به صورت تکراری بین دو یا بیشتر دیسک سخت ذخیره می‌شوند. در RAID 1، هر دیسک داده‌های یکسان را نگهداری می‌کند. هنگامی که اطلاعاتی بر روی یک دیسک نوشته می‌شود، اطلاعات مشابه به صورت همزمان بر روی دیسک دیگری نیز نوشته می‌شود. به این ترتیب، اگر یکی از دیسک‌ها خراب شود، اطلاعات موردنظر از دیسک سالم بازیابی می‌شود. با استفاده از RAID 1، امنیت داده‌ها افزایش می‌یابد، زیرا در صورت خرابی یک دیسک، داده‌ها همچنان در دیسک سالم دیگر موجود خواهند بود. به عبارت دیگر، RAID 1 امکان بازیابی داده‌ها در صورت خرابی یکی از دیسک‌ها را فراهم می‌کند. همچنین، با استفاده از RAID 1 می‌توان سرعت خواندن داده‌ها را افزایش داد. زمانی که یک درخواست خواندن از سیستم ارسال می‌شود، داده‌ها همزمان از هر دو دیسک خوانده می‌شوند، که باعث افزایش سرعت خواندن می‌شود. به طور خلاصه، RAID 1 یک راهکار قدرتمند برای تامین امنیت داده‌ها و بازیابی در صورت خرابی یکی از دیسک‌ها استفاده می‌شود. هر دیسک در RAID 1 داده‌های یکسان دارد و اطلاعات همزمان بر روی هر دو دیسک نوشته و خوانده می‌شوند. RAID 1 مناسب برای کاربردهایی است که امنیت داده‌ها و بازیابی در صورت خرابی از اهمیت بالایی برخوردارند.

RAID 5

RAID 5 برای دستیابی به ترکیبی از تکثیر و امنیت داده‌ها استفاده می‌شود. در RAID 5، داده‌ها به شکل تقسیم شده و با استفاده از توازن بر روی چند دیسک ذخیره می‌شوند. در RAID 5، داده‌ها به صورت بلوک‌های کوچک تقسیم می‌شوند و به صورت پیوسته بر روی دیسک‌های مختلف ذخیره می‌شوند. همچنین، برای هر بلوک داده، یک بیت توازن نیز محاسبه می‌شود که اطلاعاتی برای بازیابی داده‌ها در صورت خرابی یکی از دیسک‌ها فراهم می‌کند. بیت توازن در RAID 5 به صورت ترکیبی از بیت‌های توازن بلوک‌های قبلی محاسبه می‌شود. به عبارت دیگر، اگر بلافاصله پس از هر بلوک داده یک بیت توازن قرار دهیم، توازن بلوک قبلی با بلوک جدید ترکیب می‌شود تا بیت توازن بلوک جدید محاسبه شود. این فرایند به شکل خودکار انجام می‌شود و نیازی به انجام کارها از طریق کاربر نیست. با استفاده از RAID 5، اطلاعات در صورت خرابی یکی از دیسک‌ها قابل بازیابی هستند. زمانی که یکی از دیسک‌ها خراب می‌شود، با استفاده از اطلاعات توازن، داده‌های از درست رفته محاسبه و بازیابی می‌شوند. از مزایای RAID 5 می‌توان به افزایش بازیابی داده‌ها و استفاده بهینه از فضای ذخیره سازی اشاره کرد. با توزیع داده‌ها به صورت تقسیم شده بین دیسک‌ها، عملیات خواندن و نوشتن با سرعت بالا انجام می‌شود. همچنین، با استفاده از تکنیک توازن، RAID 5 به صورت موازی و همزمان بر روی چندین دیسک عمل می‌کند که باعث افزایش عملکرد سیستم می‌شود.

RAID 6

RAID 6 نیز با هدف دستیابی به تکثیر و بازیابی داده‌ها استفاده می‌شود، اما عملکردی بالاتر از RAID 5 دارد. RAID 6 از بیت توازن استفاده می‌کند و امکان بازیابی داده‌ها را در صورت خرابی همزمان دو دیسک را فراهم می‌کند. در RAID 6، داده‌ها به صورت تقسیم شده و با استفاده از توازن بر روی دیسک‌ها ذخیره می‌شوند، مشابه RAID 5. با این حال، در RAID 6 دو بیت توازن برای هر بلوک داده محاسبه می‌شود، در حالی که در RAID 5 تنها یک بیت توازن استفاده می‌شود.

استفاده از دو بیت توازن در RAID 6 امکان بازیابی داده‌ها را در صورت خرابی همزمان دو دیسک فراهم می‌کند. در صورت خرابی یکی از دیسک‌ها، با استفاده از اطلاعات توازن، داده‌های مفقوده محاسبه و بازیابی می‌شوند. همچنین، در صورت خرابی همزمان دو دیسک، اطلاعات با استفاده از بیت توازن دوم قابل بازیابی هستند. با استفاده از RAID 6، امنیت داده‌ها در مقایسه با RAID 5 بهبود می‌یابد، زیرا دو بیت توازن این اطمینان خاطر را می‌دهد که داده‌ها بازهم در بالاترین سطح از امنیت قرار خواهند داشت. این ویژگی RAID 6 باعث شده تا معماری فوق به شرکت‌های فعال در زمینه ارائه خدمات رایانش ابری این اطمینان خاطر را بدهد که مشکل جدی از بابت میزبان ماشین‌های مجازی روی هارد دیسک‌ها یا حافظه‌های فلش آن‌ها را تهدید نمی‌کند. به علاوه، RAID 6 همچنین از مزایایی مانند توانایی تحمل خرابی یک دیسک (همانند RAID 5)، استفاده بهینه از فضای ذخیره سازی و عملکرد بالا برخوردار است. با استفاده از ترکیب RAID 6، می‌توان از طریق تقسیم داده‌ها و محاسبه بیت‌های توازن امنیت داده‌ها و بازیابی موثر آنها را بهبود بخشید. با این حال، باید توجه داشت که RAID 6 نیازمند بیشترین تعداد دیسک‌ها است که برای پیاده‌سازی آن باید حداقل 4 دیسک استفاده شود.

RAID 10

رید فوق ترکیبی از ریدهای 0 و 1 است و سعی می‌کند از مزایای این دو رید به بهترین شکل استفاده کند تا امنیت داده‌ها را افزایش دهد و عملکرد سیستم را بهبود بخشد. در RAID 10، داده‌ها به صورت تقسیم شده و به صورت قرینه‌ای روی دیسک‌ها ذخیره می‌شوند، مشابه RAID 1. به عبارت دیگر، هر بلوک داده روی دستگاه‌های ذخیره‌سازی دوباره نوشته می‌شود. این بلوک‌ها به صورت تکراری روی دو ستون از دیسک‌ها قرار می‌گیرند. علاوه بر این، در RAID 10، دستگاه‌های ذخیره‌سازی به گروه‌های دوتایی تقسیم می‌شوند و هر گروه دارای دو دیسک است. در هر گروه، داده‌ها بر روی یک دیسک ذخیره می‌شوند، در حالی که دیسک دیگر به عنوان یک کپی (آینه) از داده‌ها عمل می‌کند. این طراحی توانایی تحمل خرابی یک دیسک را فراهم می‌کند.

با استفاده از RAID 10، امنیت داده‌ها بهبود می‌یابد، زیرا در صورت خرابی یک دیسک، کپی موجود در دیسک دیگر استفاده می‌شود. این حرف به این معنا است که اگر یک دیسک خراب شود، داده‌ها همچنان در دیسک دیگر موجود خواهند بود و سیستم قابلیت ادامه عملیات را خواهد داشت. علاوه بر امنیت، RAID 10 همچنین عملکرد بالا را فراهم می‌کند. با تقسیم داده‌ها بین دستگاه‌های ذخیره‌سازی، عملیات خواندن و نوشتن به صورت همزمان روی دیسک‌ها انجام می‌شود، که عملکرد سیستم را بهبود می‌بخشد. همچنین، از آنجایی که دیسک‌ها در گروه‌های دوتایی قرار دارند، قابلیت توسعه عمودی نیز در RAID 10 وجود دارد، به این معنی که می‌توان تعداد دیسک‌ها را در سیستم افزایش داد تا ظرفیت ذخیره‌سازی و عملکرد سیستم را افزایش دهد. با توجه به توضیحاتی که ارائه کردیم باید بگوییم که RAID 10 یکی از معماری‌های پر کاربرد است که علاوه بر افزایش امنیت داده‌ها، توانایی تحمل خرابی یک دیسک و بازیابی داده‌ها از کپی‌های موجود را دارد. همچنین، عملکرد سیستم را نیز بهبود می‌بخشد با تقسیم داده‌ها و عملیات همزمان بر روی دیسک‌ها. با این حال، باید توجه داشت در صورتی که قصد استفاده از رید RAID 10 را دارید باید دو برابر تعداد دیسک‌های اصلی برای ایجاد کپی و قرینه‌سازی از داده‌ها، دیسک جانبی داشته باشید.

RAID 01

RAID 01 به صورت برعکس RAID 10 عمل می‌کند، به این معنی که ابتدا از RAID 0 استفاده می‌کند و سپس RAID 1 را بر روی آن اعمال می‌شود. در RAID 01، دستگاه‌های ذخیره‌سازی به دو گروه تقسیم می‌شوند. هر گروه شامل حداقل دو دیسک است. در هر گروه، داده‌ها به صورت پشت سر هم (striping) روی دیسک‌ها ذخیره می‌شوند، مشابه RAID 0. راهکار فوق باعث افزایش سرعت عملیات خواندن و نوشتن می‌شود. سپس، با استفاده از RAID 1، یک کپی از داده‌ها ایجاد می‌شود. این کپی روی دستگاه‌های دیگری در گروه دیگر قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر، هر بلوک داده دو بار روی دیسک‌ها ذخیره می‌شود، یک بار در گروه اول و یک بار در گروه دوم.

معماری RAID 01 نیز همانند RAID 10 امنیت داده‌ها و عملکرد سیستم را افزایش می‌دهد، زیرا با تقسیم داده‌ها و استفاده از RAID 0، سرعت عملیات خواندن و نوشتن بهبود پیدا می‌کند. همچنین، با استفاده از RAID 1 و ایجاد کپی از داده‌ها، تحمل خرابی یک دیسک به دست می‌آید. به طوری که اگر یک دیسک در گروه اول خراب شود، داده‌ها همچنان در گروه دوم موجود خواهند بود و سیستم قابلیت ادامه عملیات را خواهد داشت. در معماری RAID 01 حداقل به چهار دیسک نیاز است، زیرا برای تشکیل RAID 0 بر روی هر گروه دو دیسک و همچنین ایجاد کپی در RAID 1 نیاز به دو گروه دیسک دیگر نیاز است.

لازم به توضیح است که معماری‌های یاد شده از گزینه‌های اصلی هستند، هرچند معماری‌های دیگری مثل RAID 2، RAID 3، RAID 4، RAID 7 و غیره نیز وجود دارند که برخی از آن‌ها در موارد خاص استفاده می‌شوند. به طور کلی، استفاده از سیستم‌های RAID در سرورها و سیستم‌های ذخیره‌سازی اطلاعات، بهبود قابل توجه عملکرد، اعتمادپذیری و امنیت داده‌ها را ارائه می‌کند. به طوری که در صورت خرابی یک دیسک، داده‌ها قابل بازیابی هستند و سیستم به طور خودکار به حالت عادی باز می‌گردد بدون از دست دادن اطلاعات. مهم‌ترین نکته در استفاده از RAID این است که باید بر مبنای منابع در دسترس و تعداد دیسک‌ها و مطابق با استراتژی‌های تجاری انتخاب شود. همچنین، RAID تنها یک راه حفاظت فیزیکی از داده‌ها است و برای مواجهه با خطاها و مشکلات نرم‌افزاری نیاز به راهکاری دیگری نیز دارد.

آموزش نصب و راه اندازی NAS

نصب و راه‌اندازی NAS در یک شبکه محلی (LAN) اجازه می‌دهد تا فرآیند ذخیره‌سازی و اشتراک‌گذاری اطلاعات به شکل ساده‌ای انجام شود. مراحل اصلی نصب و راه‌اندازی یک NAS به شرح زیر است.

مرحله 1: انتخاب NAS

انتخاب یک استوریج NAS به نیازهای کاربری در زمینه ظرفیت ذخیره‌سازی، تعداد درایوها، امکانات شبکه و پشتیبانی از پروتکل‌های ارتباطی بستگی دارد. بنابراین، باید اطمینان حاصل کنید دستگاه انتخابی با سیستم‌عامل و شبکه شما سازگار است.

مرحله 2: نصب درایوها

هنگامی که دستگاه را انتخاب کردید، درایوهای ذخیره‌سازی را در NAS نصب کنید. این درایوها می‌توانند هارد دیسک‌ها یا حافظه‌های SSD باشند.

مرحله 3: اتصال به شبکه

دستگاه NAS را از طریق اتصال به روتر یا سوئیچ به شبکه متصل کنید. اگر دستگاه NAS از Wi-Fi پشتیبانی می‌کند، می‌توانید به شبکه بی‌سیم متصل شوید.

مرحله 4: تنظیمات شبکه

اکنون به رابط کاربری دستگاه NAS از طریق مرورگر وب متصل شوید. در برخی موارد نیز شرکت‌ها نرم‌افزارهای اختصاصی خود را برای مدیریت استوریج ارائه می‌دهند. در هر دو حالت، برای پیکربندی استوریج به ابزار مناسب نیاز دارید.

مرحله 5: تنظیمات ذخیره‌سازی

تعیین کنید که چگونه درایوها بر روی دستگاه NAS باید در قالب معماری رید کار کنند. از معماری‌های مطرح باید به RAID 0، RAID 1، RAID 5 و غیره اشاره کرد. پس از انتخاب رید، فرآیند پیکربندی تنظیمات را انجام دهید.

مرحله 6: ایجاد حساب کاربری

برای دسترسی به داده‌ها و مدیریت دستگاه NAS، یک حساب کاربری مدیریتی ایجاد کنید. این حساب کاربری اجازه می‌دهد به دستگاه NAS دسترسی پیدا کرده و آن‌را مدیریت کنید. همچنین، می‌توانید حساب‌های کاربری برای کاربران نیز ایجاد کنید تا بتوانند اشتراک‌گذاری داده‌ها را انجام دهند.

مرحله 7: پشتیبان‌گیری و امنیت

تنظیمات پشتیبان‌گیری خودکار داده‌ها را در دستگاه NAS تنظیم کنید که شامل ایجاد بک‌آپ‌های منظم از داده‌ها و تنظیمات، استفاده از رید برای تحمل خطا، رمزگذاری داده‌ها و استفاده از سایر امکانات امنیتی است.

مرحله 9: آزمایش و استفاده

پس از انجام مراحل یاد شده، NAS را آزمایش کنید و فرآیند اشتراک‌گذاری داده‌ها را انجام دهید تا مطمئن شوید کارها به درستی انجام می‌شود. برای این منظور می‌توانید از طریق کامپیوتر، تلفن‌های هوشمند و سایر دستگاه‌های متصل به شبکه استفاده کنید.