آداک فن آوری مانیا:: رید کنترلر و انواع آن

رید کنترلر و انواع آن

31 مرداد 1401 0 دیدگاه

با توجه به اینکه میزان ذخیره سازی و تنوع مدل ذخیره سازی در دنیا روز به روز در حال پیشرفت است بنابراین تکنولوژی باید به سمتی پیش رود که هم نیاز ذخیره سازی را برطرف کند و هم سرعت و امنیت را افزایش دهد. کنترلرها از جمله قطعاتی هستند که به سرورها کمک می‌کنند تا آپ تایم بالا و پایداری در سرویس دهی را فراهم کنند. به طور کلی رید کنترلرهای HPE راهکارهای قدرتمند I/O هستند که ۴ نیاز اولیه و اساسی ذخیره سازها فراهم می‌کنند:

رشد ظرفیت
کارایی بالا
دسترسی به دیتا
قابل مدیریت بودن

رید کنترلر (Raid Controller) یک قطعه ی سخت افزاری یا نرم افزاری می باشد و وظیفه ی آن ، مدیریت ، نظارت و پشتیبانی از هارد دیسک ها (HDD ) و حافظه ی SSD است.

می توان گفت هارد دیسک ها برای این که بتوانند وظیفه ی خود را به درستی انجام دهند ، به نظارت و کنترل Raid Controller نیاز دارند. رید در واقع می تواند تعدادی از چند هارد دیسک مختلف را به عنوان یک هارد دیسک واحد به برنامه ها یا سیستم عامل ها معرفی نماید. این کار باعث می شود که سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات روی سرورهای اچ پی با استفاده از قابلیت Raid افزایش پیدا کند. و در عین حال نیز اطلاعات به صورت متمرکز روی چندین هارد دیسک نوشته شوند در نتیجه با استفاده از این تکنولوژی امکان از بین رفتن اطلاعات به شدت کاهش پیدا می‌کند.

Raid Controller از داده ها و اطلاعات در مقابل حمله ها و خطراتی که ممکن است به وجود آید ، محافظت می کند. و هم چنین می تواند اطلاعات یک سیستم کامپیوتری یا سرور را به سرور دیگر منتقل کند.

همان طور که گفته شد رید ها هم به صورت سخت افزاری و هم به صورت نرم افزاری وجود دارند. رید کنترلری که به صورت سخت افزاری ساخته می شود مانند یک کارت PCI است که وظیفه ی پشتیبانی از دستگاه های SAS و SATA را بر عهده دارند.

بسیاری از سرورها کنترلرهایی دارند که از RAID نرم افزاری استفاده می‌کنند و اغلب به صورت تعبیه شده در سرور قرار دارد. در بسیاری هم قابلیت رید خاموش است تا هارد درایوها را به صورت JBOD – فقط یه تعداد هارد، نشان دهد در نتیجه نرم افزاری که روی سرور اجرا می‌شود، افزونگی دیتا را در لایه نرم افزاری مدیریت می‌کند نه در لایه سخت افزاری.

مزایای استفاده از RAID سخت افزاری

انجام عملیات با سرعت بالا
برخورداری از قابلیت جایگزینی دیسک سالم با دیسک خراب به صورت آنی
برخورداری از امنیت بالا در حفظ اطلاعات
امکان نصب کارت گرافیک به صورت مجزا
برخورداری از قابلیت حفاظت و مدیریت دیسک های خراب در زمان بوت

معایب استفاده از RAID نرم افزاری

کند بودن عمل پردازش
وجود برخی محدودیت ها هنگام تغییر سیستم عامل
عدم استفاده از ویژگی های کش در آن
آسیب پذیری در مقابل ویروس ها به دلیل ماهیت نرم افزاری
خطر حذف شدن تمامی اطلاعات در صورت بروز مشکل نرم افزاری یا سخت افزاری
عدم وجود قابلیت حفاظت و مدیریت دیسک های خراب در منوی بوت

وظایف RAID Controller

1- مانیتورینگ فعالیت I/O

2- پیگیری پارامترهای کلیدی

3- پیش بینی مشکلات سیستم

4- انجام اصلاح مشکلات

5- انجام ریکاوری اتوماتیک

6- مدیریت خطا

7- محافظت در برابر Downtime

رید کنترلر دارای پردازنده، Cache و درایو است تا بتواند بهترین کارایی را در RAID فراهم کند. بعلاوه با هارد درایوهای مورد استفاده (SAS یا SATA) هماهنگ هستند تا نرخ خطا و از دست دادن دیتا را کاهش دهند. موتور چند پردازنده و چند هسته‌ای رید کنترلر، سیستم RAID را کنترل می‌کند. کنترلرهای کنونی از پردازنده RAID-on-Chip یا RoC تعبیه شده استفاده می‌کنند که فرکانس ۶۰۰ MHZ را دارند.

raid controller های نسل ۱۰ در سرورهای HPE در واقع جدیدترین کنترلرهای ذخیره سازی اچ پی ای هستند.

Smart Array نامیست که کمپانی HPE برای رید کنترلرهای خود قرار داده است

شرکت HP از سال ۱۹۸۹، در زمینه سیستم‌های RAID پیشرو بوده و آن را توسعه داده و راهکارهای تمام و کمالی در زمینه ذخیره سازی ارایه کرده است. کنترلرهای HPE Smart Array از انواع RAIDهای ۰، ۱، ۱۰، ۵ ،۶، ۵۰ و ۶۰ پشتیبانی می‌کنند.

مدل های مختلفی از رید هارد دیسک ها وجود دارد. این مدل ها با شماره هایی معرفی می شود. RAID ها از 0 شروع شده و تا عدد 6 ادامه پیدا می‌کند. به رید های ترکیبی مانند 10 , 50 و 60 نیز می توان اشاره کرد. هر عدد در واقع نمایانگر نوع RAID است. با تولید هارد درایو های جدید و تکنولوژی های پیشرفته دیگر از ریدبندی های 2 , 3 و 4 در سرورهای امروزی استفاده نمی شوند. و مدیران شبکه اینگونه ریدبندی ها را پیشنهاد نمی کنند همچنین از لحاظ اقتصادی اصلا به صرفه سازمان ها نمی باشد.

رید 0 Striping

این نوع RAID را می توان بهترین نوع RAID از لحاظ سرعت نامید. این رید که strip volume هم گفته می شود اطلاعات بصورت بلوک های خطی بر روی هارد ها نوشته می شوند. در این حالت حداقل به 2 عدد هارد دیسک نیاز است. این نوع بهترین کارایی و سرعت را در بین مدل های دیگر دارد و شما می‌توانید از تمامی فضای هارد دیسک ها استفاده کنید. نکته قابل توجه این است که این نوع RAID توسط تمامی RAID کنترلر های سرورهای HP پشتیبانی می شود و در واقع ارزان ترین نوع RAID است. ولی از لحاظ امنیت پایین ترین نوع خود را شامل می شود. به دلیل عدم استفاده از Parity هیچگونه تحمل خطایی شامل این پیکربندی نمی باشد. اگر یکی از هارد ها failed شود تمام اطلاعات شما از بین می رود.

از این نوع رید برای شرایط کش کردن و محیط هایی که نیاز به پردازش تصاویر و ویدو دارند بیشتر استفاده می شود.

برای سرعت بالا در نوشتن و خواندن از این نوع Raid استفاده می شود. ولی برای امنیت اطلاعات به هیچ عنوان پیشنهاد نمی شود.

رید 1 Mirroring

این نوع RAID که با نام RAID آینه ای نیز شناخته می شود به حداقل دو عدد هارد دیسک نیاز دارد. اطلاعات به صورت یکسان روی هر دو هارد دیسک کپی می‌شود در نتیجه خواندن با سرعت بالا انجام می شود. ولی نوشتن با سرعت پایین چرا که در این نوع RAID انگار که روی یک هارد دیسک اطلاعات کپی می شود. در این نوع RAID ما نیمی از ظرفیت هارد دیسک ها را بیشتر نمی توانیم استفاده کنیم و در نتیجه فضای ما به صنف کاهش پیدا می‌کند. در Raid 1 تحمل خطا وجود دارد و در صورت از دست دادن یک هارد اطلاعات از بین نمی رود. Raid 1 بهترین عملکرد را برای نصب سیستم عامل ها به شما ارائه می دهد.

برای استفاده از بیش از 2 هارد این Raid صرفه اقتصادی ندارد.

رید 2

یکی از مدل های منسوخ شده RAID است که امروزه دیگر کارایی ندارد و بیشتر به جای آن از Raid 3 استفاده می شود… این روش کارایی و انعطاف پذیری بالایی ندارد و یکی از ضعیف ترین حالت های RAID را دارا می باشد. در این رید ابتدا اطلاعات بر روی یک دیسک نوشته و بعد از تکمیل ظرفیت بروی هارد بعدی نوشته می شود. الگوریتم این رید بسیار پیچیده است.

این رید در سازمان های تجاری پیشنهاد نمی شود.

رید 3

رید 3 نیز کارایی خود را از دست داده است و امروزه کاربرد چندانی ندارد. این نوع RAID نمی تواند پاسخگوی چندین درخواست به صورت همزمان باشد در نتیجه نمی تواند برای سرورهایی که اطلاعات کوچک با حجم های معمولی دارند مناسب باشد. این نوع RAID به سرعت با RAID نوع 5 جایگزین شده است. در این رید parity شامل یک دیسک می شود.

این نوع پیکربدی رید برای اطلاعات مهم پیشنهاد نمی شود.

رید 4

این نوع ر نیز مانند رید 3 بوده و کارایی خود را از دست داده است. با پیشرفت تکنولوژی و استفاده از دیتای های خرد و بزرگ در کنار هم این نوع رید نیز کارایی چندانی ندارد. این نوع پکربندی مانند رید 3 می باشد فقط parity را بلوک , بلوک می کند.

این پیکرندی نیز ماند رید 3 پیشنهاد نمی شود.

رید 5

در این نوع RAID کارایی به نحوی است که فرایند خواندن اطلاعات از روی چندین هارد دیسک با سرعت بالایی انجام می شود. البته این سرعت به‌پای رید 0 نمی‌رسد اما نسبت به RAID1 سرعت خواندن و نوشتن بالاتری دارد. در این رید خواندن و نوشتن اطلاعات از فرمول N-1 استفاده می کند.

در رید 5، Parity بصورت ثابت بر روی یک دیسک نیست و بین دیسک ها توزیع می شود. سرعت نوشتن در این رید پایین است ولی سرعت خواندن بالا می باشد. نکته مهم برای 5 RAID این است که برای راه اندازی آن نیاز به حداقل 3 هارد دیسک دارید. در این نوع رید تقریباً فضای یک هارد دیسک را از دست می‌دهیم. ولی اگر یکی از هارد دیسک ها از بین برود خیلی راحت می توانید هارد دیسک دیگر را جایگزین آن کنید. همچنین اگر یک هارد دیسک دچار مشکل شود سیستم بدون وقفه به کار خود ادامه می دهد و متوقف نمی‌شود.

این نوع پیکربندی بسیار محبوب می باشد در سازمان های تجاری پیشنهاد می شود.

رید 6

رید 6 نیز مانند رید 5 است و مزیتی که نسبت به RAID5 دارد این است. که اگر دو هارد دیسک خراب شود باز هم سیستم بدون وقفه به کار خود ادامه می دهد. درواقع در این رید ما دو Parity داریم و از فرمول N-2 استفاده می شود. البته هزینه راه اندازی RAID6 نسبت به RAID5 بیشتر است. در RAID6 حداقل به 4 هارد دیسک نیاز داریم که نیمی از آن برای ذخیره سازی و نیمی دیگر از این تعداد هارد دیسک برای قابلیت Parity استفاده می شود. در نظر داشته باشید که Prity بصورت ثابت در 2 دیسک نمی باشد و حالت آن متغیر است. در کل از الگوریتم بسیار پیچیده ای استفاده می کند و و سرعت آن نسبت به رید 5 پایین تر می باشد ولی از امنیت بیشتری برخوردار است.

رید 10

رید 10 در واقع ترکیبی از رید 0 و 1 می باشد. در این رید حداقل نیاز به 4 عدد دیسک می باشد و نحوه پیکربندی اینگونه است که Main Raid از Raid 0 و Sub Raid از Raid 1 بروی دیسک ها استفاده می کند. نیمی از دیسک ها Raid 0 و نیمی رید Raid 1 می شوند و تحمل خطا بسیار بالا می باشد. همچنین نسبت به رید های 0 , 1 و 5 از امنیت بالاتری برخوردار است.

بیشتر این نوع پیکربندی در بانک های اطلاعاتی مورد استفاده قرار می گیرید.

رید 50

این نوع پیکربندی نیز بصورت ترکیبی می باشد که متشکل از Raid 0 و Raid 5 می باشد. حداقل 6 عدد دیسک مورد نیاز می باشد و نحوه پیکربندی مشابه با دیگر رید های ترکیبی می باشد. و از Main Raid و Suba Raid که ترکیب Raid 0 و Raid 5 می باشد استفاده می کند. در این پیکربندی تحمل خطا و سرعت بستگی به استفاده از رید های 0 و 5 است و هرچه کمتر از Sub Raid یا رید 5 استفاده شود سرعت در این پیکربندی بالاتر می رود. ولی شامل هزینه سنگینی می باشد که برای سازمان های کوچک به صرفه نمی باشد .

این پیکربندی نیز بیشتر برای بانک های اطلاعاتی مورد استفاده قرار می گیرد.

رید 60

این نوع Raid نیز مثل Raid 50 می باشد و تفاوت آن فقط در ترکیب رید ها می باشد. و از رید 0 و 6 استفاده می کند.در این مدل نیاز به 8 عدد هاردیسک می باشد. و برای سازمان های کوچک به صرفه نمی باشد.

برای استفاده مناسب از RAID ها در سرورهای HPE باید از رید کنترلر استفاده کنید. در واقع این نوع کنترلر ها به عنوان واسط عمل کرده تا بتوانند ارتباط بین هارد دیسک ها با پردازنده و سیستم عامل را به خوبی برقرار کنند. در سرورهای HPE پیکربندی RAID توسط این قطعات سخت افزاری فراهم می شود. رید کنترلر سرور HPE به عنوان یک قطعه سخت افزاری در تمامی مدل های سرورهای HPE قرار گرفته است.

همراه با سرورهای نسل دهم HPE، رید کنترلرهای نسل ۱۰ هم وارد بازار شد. از جمله ویژگی‌های این رید کنترلرهای اچ پی، افزایش کارایی و افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی به همراه انعطاف پذیری و امنیت بیشتر است.

در Raid Controller های نسل ۱۰، رمزگذاری در کلاس انترپرایز با SR Secure Encryption ارائه می‌شود. این سری کنترلرها یعنی HPE Smart Array G10، از ۱٫۶ میلیون IOPS پشتیبانی می‌کند که نسبت به نسل ۹ می‌تواند تا ۶۵ درصد کارایی بهتری را فراهم کند. همچنین ۴۵ درصد در مصرف برق صرفه‌جویی می‌کند.

با وجود قابلیت Mixed Mode می‌توان از HBA و RAID روی یک کنترلر استفاده کرد. زمان RAID بندی در کنترلرهای نسل ۱۰ و در UEFI کم شده و همچنین Parity Initialization برای ایجاد Volumeهای منطقی در رید ۵، ۶، ۵۰ و ۶۰ بسیار سریع انجام می‌شود.

انواع کنترلر در سرور HPE DL380 G10 و استفاده از قابلیت Smart Array HPE

سرور HPE DL380 G10 که نام کامل آن HPE ProLiant DL380 Gen10 یکی از محبوب ترین مدل های سرور تولید شده توسط شرکت HPE است. یکی از ویژگی‌های این سرور این است که رید کنترلر در سرور می تواند خاموش باشد. و در نتیجه فرایند RAID کردن هارد دیسک ها به صورت نرم افزاری انجام شود.

همچنین شما می توانید از کنترلر سخت افزاری قرار داده شده در این سرور هم استفاده کنید. به صورت پیش فرض کنترلر HPE Dynamic Smart Array S100i در این مدل سرور قرار داده شده است که از هارد دیسک های SATA پشتیبانی می کند. این رید کنترلر سرور می تواند تا سرعت 12 گیگابایت خواندن و نوشتن اطلاعات را در هر دو حالت SAS و SATA برای شما فراهم کند. این کنترلر می تواند از طیف گسترده RAID ها پشتیبانی کند. مدل هایی مانند Controller P408i و Controller P816i تنها نمونه ای از این طیف گسترده هستند.

کنترلر هایی که در سرور DL380 G10 پشتیبانی می‌شود به صورت زیر است: