کارت RAID چیست؟

کارت RAID یا RAID Controller یک کنترلر سخت‌افزاری برای مدیریت چند هارددیسک یا SSD در قالب یک آرایه RAID است. این کنترلر بین سیستم و درایوهای ذخیره‌سازی قرار می‌گیرد و بسته به مدل می‌تواند وظایفی مانند ایجاد آرایه، توزیع داده بین دیسک‌ها، محاسبه Parity، مدیریت خرابی دیسک و بازسازی آرایه را انجام دهد.

RAID مخفف Redundant Array of Independent Disks است. هدف RAID بسته به سطح انتخاب‌شده می‌تواند افزایش کارایی، ایجاد افزونگی (Redundancy)، افزایش دسترس‌پذیری داده یا ترکیبی از این موارد باشد. همه سطوح RAID تحمل خرابی ندارند؛ برای مثال RAID 0 افزونگی ایجاد نمی‌کند و خرابی یک دیسک می‌تواند کل آرایه را از دسترس خارج کند.

کارت RAID چگونه کار می‌کند؟

در یک سیستم مجهز به RAID Controller، هاردهای SAS یا SATA به کنترلر متصل می‌شوند و کنترلر آن‌ها را بر اساس RAID Level انتخاب‌شده مدیریت می‌کند. سیستم‌عامل معمولاً به جای مشاهده تک‌تک دیسک‌های عضو آرایه، یک یا چند Logical Drive یا Virtual Drive را مشاهده می‌کند.

در RAIDهای مبتنی بر Parity مانند RAID 5 و RAID 6، کنترلر علاوه بر مدیریت عملیات خواندن و نوشتن، محاسبات Parity و فرآیند بازسازی آرایه پس از خرابی دیسک را نیز مدیریت می‌کند. قدرت پردازنده کنترلر، مقدار Cache و نسل رابط SAS می‌توانند بر عملکرد نهایی تأثیر بگذارند.

اجزای مهم یک RAID Controller

• پردازنده کنترلر: برای مدیریت عملیات RAID و پردازش محاسبات آرایه.
• Cache: حافظه سریع روی کنترلر که می‌تواند عملکرد خواندن و به‌خصوص نوشتن را بهبود دهد.
• محافظت از Cache: در برخی مدل‌ها از BBU، Flash Backup یا فناوری مشابه برای حفاظت از Write Cache هنگام قطع برق استفاده می‌شود.
• پورت‌های SAS/SATA: نوع و تعداد پورت‌ها در اتصال درایوها و Backplane اهمیت دارد.
• Firmware و ابزار مدیریت: برای ساخت آرایه، مانیتورینگ، Rebuild و مدیریت Hot Spare.

انواع RAID و تفاوت آن‌ها

قابلیت‌های دقیق هر سطح به کنترلر و پیاده‌سازی بستگی دارد. برای توضیحات فنی بیشتر درباره RAID Levelها می‌توانید مستندات RAID شرکت IBM را ببینید.

RAID 0

در RAID 0 داده‌ها با Striping بین دیسک‌ها تقسیم می‌شوند. این روش می‌تواند کارایی و ظرفیت قابل استفاده را افزایش دهد، اما هیچ افزونگی ندارد و خرابی یک دیسک می‌تواند کل آرایه را از دسترس خارج کند.

RAID 1

RAID 1 از Mirroring استفاده می‌کند. در یک Mirror دو دیسکی، اگر یکی از دیسک‌ها خراب شود، داده‌ها همچنان از دیسک سالم قابل دسترسی هستند و پس از تعویض دیسک معیوب می‌توان آرایه را Rebuild کرد.

RAID 5

RAID 5 از Striping همراه با Parity توزیع‌شده استفاده می‌کند، حداقل به سه دیسک نیاز دارد و می‌تواند خرابی یک دیسک را تحمل کند. هنگام Rebuild ممکن است عملکرد آرایه کاهش یابد.

RAID 6

RAID 6 از دو مجموعه اطلاعات Parity استفاده می‌کند و می‌تواند خرابی هم‌زمان دو دیسک را تحمل کند. در مقابل، ظرفیت بیشتری برای Parity مصرف می‌شود.

RAID 10

RAID 10 ترکیبی از Mirroring و Striping است و برای محیط‌هایی که هم کارایی و هم افزونگی اهمیت دارند کاربرد دارد، اما بخشی از ظرفیت خام برای Mirroring مصرف می‌شود.

RAID Controllerهای سخت‌افزاری معمولاً ابزارهای مدیریتی برای مانیتورینگ دیسک‌ها، مشاهده خطاها، مدیریت Hot Spare و کنترل فرآیند Rebuild ارائه می‌کنند. امکانات دقیق به مدل کنترلر و Firmware آن بستگی دارد.

تفاوت RAID سخت‌افزاری و RAID نرم‌افزاری

در RAID سخت‌افزاری، یک کنترلر اختصاصی مدیریت آرایه را انجام می‌دهد و معمولاً امکاناتی مانند Cache اختصاصی، Hot Spare، مانیتورینگ و قابلیت‌های پیشرفته Rebuild در اختیار قرار می‌دهد. در RAID نرم‌افزاری، مدیریت آرایه عمدتاً توسط سیستم‌عامل انجام می‌شود و الزاماً به RAID Controller اختصاصی نیاز نیست.

تفاوت HBA و RAID Controller چیست؟

HBA یا Host Bus Adapter معمولاً مسیر ارتباطی میان سرور و درایوهای SAS/SATA را فراهم می‌کند و می‌تواند دیسک‌ها را مستقیماً در اختیار سیستم‌عامل یا نرم‌افزار ذخیره‌سازی قرار دهد. در مقابل، RAID Controller برای ساخت و مدیریت آرایه سخت‌افزاری طراحی شده است. این تفاوت در سیستم‌هایی مانند ZFS و برخی پیاده‌سازی‌های Software RAID اهمیت زیادی دارد. بعضی کنترلرها نیز حالت HBA یا JBOD ارائه می‌کنند.

کارت RAID برای هارد SAS و SATA

بسیاری از RAID Controllerهای سروری از درایوهای SAS و SATA پشتیبانی می‌کنند، اما سازگاری را نباید فقط از روی کانکتور تشخیص داد. نسل SAS، کابل، Backplane، Firmware، مدل سرور و فهرست قطعات سازگار سازنده نیز باید بررسی شوند. برای شناخت ریشه این فناوری می‌توانید مقاله هارد SCSI چیست؟ را نیز مطالعه کنید.

هنگام انتخاب کارت RAID به چه مواردی توجه کنیم؟

• سازگاری با سرور و مادربرد: فرم‌فاکتور، نسل PCIe و محدودیت‌های سازنده.
• نوع رابط: SAS/SATA و نسل رابط کنترلر.
• تعداد پورت و درایو: اتصال مستقیم یا استفاده از Expander و Backplane.
• RAID Levelها: همه کنترلرها همه سطوح RAID را پشتیبانی نمی‌کنند.
• Cache و حفاظت از آن: به‌خصوص برای بارهای نوشتنی مهم است.
• Hot Spare و Hot Swap: کنترلر، Backplane و شاسی باید با این قابلیت سازگار باشند.
• Firmware و درایور: پشتیبانی سیستم‌عامل و Firmware مناسب بررسی شود.
• Part Number: در تجهیزات سروری مدل و Part Number دقیق اهمیت زیادی دارد.

پشتیبانی از RAID چیست و چگونه آن را بررسی کنیم؟

عبارت «پشتیبانی از RAID» یعنی مادربرد، چیپست، کنترلر ذخیره‌سازی یا کارت RAID امکان ساخت و مدیریت یک یا چند RAID Level را فراهم کند. وجود چند پورت SATA یا SAS به‌تنهایی به معنی پشتیبانی از همه سطوح RAID نیست. برای اطمینان باید مشخصات مادربرد یا سرور، مدل چیپست یا RAID Controller، RAID Levelهای قابل پشتیبانی و در صورت لزوم Firmware و درایور را بررسی کرد.

در سیستم‌های دسکتاپ ممکن است قابلیت RAID در BIOS/UEFI و کنترلر مجتمع مادربرد ارائه شود؛ در سرورها معمولاً RAID Controller اختصاصی امکانات مدیریتی و حفاظتی بیشتری فراهم می‌کند.

Hot Spare در RAID چیست؟

Hot Spare دیسکی آماده‌به‌کار است که عضو فعال آرایه نیست، اما در صورت خرابی یکی از دیسک‌های آرایه می‌تواند برای شروع فرآیند Rebuild مورد استفاده قرار گیرد. فعال‌شدن خودکار Hot Spare و نحوه تخصیص آن به قابلیت‌ها و تنظیمات RAID Controller بستگی دارد. Hot Spare جای Backup را نمی‌گیرد و ظرفیت آن نیز باید برای جایگزینی دیسک معیوب مناسب باشد.

Rebuild در RAID چیست و بعد از خرابی هارد چه اتفاقی می‌افتد؟

Rebuild فرآیند بازسازی داده‌ها یا اطلاعات افزونگی روی دیسک جایگزین است. پس از خرابی یک دیسک در RAID دارای تحمل خرابی، آرایه معمولاً وارد وضعیت Degraded می‌شود. با نصب دیسک مناسب یا فعال‌شدن Hot Spare، کنترلر می‌تواند بازسازی را آغاز کند. در زمان Rebuild فشار کاری روی دیسک‌ها افزایش می‌یابد و ممکن است کارایی کاهش پیدا کند؛ بنابراین وضعیت آرایه باید تا پایان بازسازی مانیتور شود.

RAID مادربرد چه تفاوتی با کارت RAID دارد؟

برخی مادربردها RAID را از طریق چیپست، Firmware و درایور ارائه می‌کنند؛ این نوع پیاده‌سازی گاهی Firmware RAID یا اصطلاحاً Fake RAID نامیده می‌شود. کارت RAID سخت‌افزاری معمولاً پردازنده و در برخی مدل‌ها Cache اختصاصی، حفاظت از Cache و امکانات مدیریتی مستقل‌تری دارد. انتخاب میان آن‌ها به نوع سیستم، بار کاری، سطح RAID، نیاز به مانیتورینگ و الزامات دسترس‌پذیری بستگی دارد.

Write-Back و Write-Through در Cache کارت RAID چیست؟

در حالت Write-Through، عملیات نوشتن زمانی تکمیل‌شده تلقی می‌شود که داده به رسانه ذخیره‌سازی منتقل شده باشد. در Write-Back، کنترلر می‌تواند پس از ذخیره داده در Cache، تکمیل عملیات را زودتر به سیستم اعلام کند و سپس داده را روی دیسک بنویسد؛ این روش می‌تواند کارایی نوشتن را افزایش دهد. استفاده ایمن از Write-Back به طراحی کنترلر و حفاظت مناسب Cache در برابر قطع برق وابسته است.

RAID 50 و RAID 60 چیست؟

RAID 50 ترکیبی از چند گروه RAID 5 و Striping میان آن‌هاست و RAID 60 همین ایده را با گروه‌های RAID 6 اجرا می‌کند. این سطوح بیشتر در آرایه‌های بزرگ‌تر مطرح می‌شوند و تعداد دیسک، ظرفیت قابل استفاده و تحمل خرابی آن‌ها به ساختار گروه‌ها وابسته است. پشتیبانی از RAID 50 یا RAID 60 باید در مشخصات RAID Controller بررسی شود.

آیا RAID جایگزین Backup است؟

خیر. RAID در برخی پیکربندی‌ها می‌تواند دسترس‌پذیری سرویس را هنگام خرابی دیسک حفظ کند، اما در برابر حذف اشتباه فایل، خرابی منطقی داده، بدافزار، سرقت، آتش‌سوزی یا از بین رفتن کل سیستم لزوماً محافظتی ایجاد نمی‌کند. بنابراین RAID بخشی از معماری ذخیره‌سازی است و جای نسخه پشتیبان را نمی‌گیرد.

برای انتخاب رسانه ذخیره‌سازی نیز می‌توانید مقاله تفاوت HDD و SSD و برای ذخیره‌سازی شبکه‌ای مقاله تکنولوژی NAS چیست؟ را ببینید.

سؤالات متداول درباره کارت RAID