فناوری raid، معرفی و کاربرد در دوربین مداربسته، شبکه، سرورها، نظارت تصویری

فناوری RAID یکی از قابلیت‌های جدیدی است که در برخی از سیستم های خاص در عصر حاضر استفاده می شود. این فناوری در دستگاه‌های ذخیره‌سازی مانند NVR و DVR به کار می‌رود. همان‌طور که می‌دانید تصاویر ضبط شده و اطلاعات ذخیره شده باید بر روی هارد ذخیره‌سازی شوند تا در مواقع لزوم امکان دسترسی به آنها وجود داشته باشد. اما اطلاعاتی که روی هارد ذخیره‌سازی می‌شوند، ممکن است که بر اساس عوامل مختلف از بین بروند. به همین دلیل بهتر است که اطلاعات روی یک هارد یکپارچه ذخیره شوند و فناوری RAID به‌خوبی این مشکلات را برطرف می‌کند. در ادامه می‌خواهیم تکنولوژی RAID را به شکل کامل بررسی کنیم.

تکنولوژی Raid چیست؟

فناوری RAID  مخفف عبارت Redundant Array of Independent Disks است. RAID برای ذخیره اطلاعات و مجازی‌سازی در دوربین مداربسته و سرور به کار می‌رود. در واقع به کمک تکنولوژی RAID می‌توان ظرفیت چند هارددیسک را با یکدیگر ترکیب کرد و آنها را به‌عنوان یک هارد واحد مورد استفاده قرار داد. با ذخیره اطلاعات به واسطه تکنولوژی RAID هر سیستمی (که از این موضوع بهره مند است) می‌توان سرعت خواندن و نوشتن را افزایش داد و امنیت بیشتری برای داده‌ها فراهم کند. لازم به ذکر است که فناوری RAID مانع از آسیب‌دیدن یا ازدست‌رفتن اطلاعات در سیستم ها نیز می‌شود. در نتیجه تکنولوژی RAID را می‌توان در بهبود عملکرد تجهزات شبکه، نظارت و حفاظتی مؤثر دانست.

 RAID Controller چیست؟

RAID Controller  یا کنترلر RAID یک سخت افزار یا نرم افزار مدیریتی است که وظیفه مدیریت کردن چند دیسک سخت (HDD یا SSD)  را برعهده دارد. این فرایند باعث می شود که داده ها در یک سیستم عامل به صورت یک دیسک منطقی و واحد دیده شود. در واحد این کنترلر تصمیم می گیرد که داده ها چگونه روی دیسک ها پخش شده و سپس کپی (Mirroring) و در نهایت با فرایند Parity ذخیره شوند. از جمله مهم ترین وظایف اصلی RAID Controller می توان مدیریت داده ها، مدیریت افزونگی، بازسازی داده ها، بهینه سازی سرعت خواندن و نوشتن داده ها، مانیتورینگ سلامت دیسک ها و … را نام برد.

تاریخچه و پیدایش فناوری پشتیبانی از RAID

همان طور که می دانید فناوری RAID مخفف عبارت Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks است و به عنوان یکی از مهم ترین نو آوری ها در حوزه ذخیره سازی داده محسوب می شود. اما سوال مهمی که وجود دارد، این است که تاریخچه و پیدایش فناوری RAID به چه زمانی برمی گردد؟ در ادامه به بررسی کامل این تاریخچه می پردازیم.

پیدایش فناوری RAID در دوره 1980 میلادی

در دوره 1980 میلادی هزینه دیسک های سخت مانند هاردهای HDD زیاد و سنگین بود. همچنین ظرفیت این هارد دیسک ها با توجه به نیاز روز و استفاده گسترده از سیستم های کامپیوتری ، محدود بود. به همین دلیل برای افزایش کارایی داده ها و محافظت کردن از آن ها در سرورها، استفاده از چند دیسک سخت به جای یک دیسک واحد مطرح شد.

معرفی مفهوم فناوری RAID در دوره 1987 میلادی

در سال 1987 میلادی چند محقق فعال در حوزه کامپیوتر دانشگاه کالیفرنیا به نام های دیوید پترسون و رندی کتز و گارث آلن گیبسون یک مقاله جدید منتشر کرده و پیشنهاد خود را مطرح کردند. پیشنهاد این دانشمندان و محققان این بود که به جای استفاده از یک دیسک بزرگ و گران قیمت، می توان از چند دیسک کوچک تر و ارزان با ساختار موازی یا ترکیبی استفاده کرد.

 RAIDچگونه کار می‌ کند؟

یکی از ویژگی های منحصر به فرد فناوری RAID عملکرد منحصر به فرد آن است. در واقع نحوه کار و طراحی و ساخت این فناوری به گونه ای است که چند دیسک سخت از جمله SSD یا HDD با یک دیگر ترکیب می شوند و سپس به عنوان یک واحد ذخیره سازی واحد مورد استفاده قرار می گیرند. این فرایند به صورت سه مرحله زیر انجام می شود: 

• نواری کردن و تقسیم داده ها (Striping): در مرحله اول داده ها به چند دسته مختلف تقسیم می شود و سپس به صورت موازی روی چند دیسک مختلف نوشته می شود. این فرایند باعث سرعت خواندن/ نوشتن داده ها می شود.
• آیینه سازی، کپی کردن داده ها (Mirroring): در این مرحله داده ها روی چند دیسک به صورت کامل و عینی ذخیره می شوند. این فرایند نیز باعث افزایش امنیت داده و افزونگی آن ها می شود. بنابراین در صورتی که یک دیسک به هر دلیل دچار آسیب شده و خراب شود، داده ها روی دیسک دیگر ذخیره شده و قابل بازیابی خواهد بود.
• ذخیره اطلاعات کنترلی جهت بازیابی  (Parity): یکی دیگر از مراحل مهم عملکرد فناوری RAID مربوط به Parity است که طی آن به جای این که کلیه داده ها روی یک دیسک کپی شود، برخی از اطلاعات به صورت ریاضی یا همان Parity روی یک دیسک ذخیره می شود. بنابراین در صورت آسیب دیدن دیسک، داده ها با استفاده از Parity سریعا بازیابی می شوند. این مرحله کمک می کند که امنیت ذخیره سازی و نگه داری اطلاعات افزایش یابد و همچنین در میزان فضای استفاده شده نیز صرفه جویی شود.

کاربرد تکنولوژی Raid در صنایع مختلف

استفاده از قابلیت raid در صنایعی مختلفی که امنیت اطلاعات ذخیره شده و یا سرعت دست یابی به آنها آهمیت دارد، بیشتر از سایر جاها به چشم می آید. در ادامه به بررسی کاربردهای این فناوری در موضوعات مختلف خواهیم پرداخت:

1. قابلیت Raid در دوربین مدار بسته

نحوه عملکرد تکنولوژی RAID در دوربین مداربسته بدین شکل است که برای ذخیره‌سازی اطلاعات و تصاویر از ظرفیت چندین هارد به‌صورت هم‌زمان استفاده می‌شود. این شرایط برای سیستم‌های نظارتی که داده‌های بسیار زیادی را تولید می‌کنند، بسیار کارآمد و مؤثر است. زمانی که از فناوری RAID در دوربین مداربسته استفاده می‌شود اگر یکی از دیسک‌ها دچار مشکل شود، داده‌ها به کمک سایر دیسک‌ها بازیابی می‌شوند و نحوه افزایش امنیت داده‌ها به این شکل است. دررابطه‌با نحوه عملکرد فناوری RAID باید به آرایه‌هایی که برای مرتب‌سازی داده‌ها به کار می‌روند نیز اشاره داشته باشیم. آرایه‌های RAID بر اساس نیاز کاربران طراحی می‌شوند و دارای انواع مختلفی هستند.

2. raid در دنیای سرور، شبکه، دیتاسنتر

بیشترین مزیت استفاده از این قابلیت در دنیای server و data center سرعت دسترسی به اطلاعات موردنیاز است. این مسئله زمانی مهمتر می شود که در این ساختارها حجم اطلاعات در حال تبادل (اطلاعات در حال ذخیره، در حال فراخوانی و یا حذف) بعضاً به سمت حجمی مانند ترابایت می رود. ضمناً در این موارد به دلیل اهمیت بالای حفاظت اطلاعات، در صورت وقوع مشکلات امنیتی نیز اطلاعات مورد نظر حفظ خواهد شد. اکثر مخاطبان در زمان تجهیز اتاق های سرور و اتاق مانیتورینگ به این فناوری نیاز پیدا خواهند کرد.

3. سیستم های نظارت تصویری

در دنیای سیستم های vms، به دلیل حجم بالای ویدئوها (ذخیره سازی ویدئو برای پیاده سازی ویدئوهای مبتنی بر vms) به کارگیری تکنولوژی raid می تواند در وهله اول خیال مصرف کننده را از حفظ اطلاعاتش راحت نماید و وهله ی دوم دست نرم افزار vms را برای بررسی دقیق تر و بهتر ویدئوها (با بهترین و کامل ترین جزئیات لازم) با خواهد گذاشت.

4. سیستم‌های ذخیره‌سازی سازمانی (NAS/SAN)

این سازمان های به دلیل نیازمندی به  stoargeهای ذخیره سازی (خرید استوریج) و سایر موضوعات مثل امنیت اطلاعات، سرعت دسترسی به اطلاعات، پیشگیری از خرابی داده ها و … یکی از مصرف کنندگان به خصوص این قابلیت در دنیای شبکه و فناوری اطلاعات هستند.

5. کاربرد RAID در فضای ابری (Cloud Storage)

عملکرد منحصر به فرد فناوری RAID سبب شده که بتوان از آن برای فضاهای ابری هم استفاده کرد. بر همین اساس می توان گفت که مهم ترین کاربرد RAID در فضای ابری (Cloud Storage) به شرح زیر است:

• افزایش دسترسی پذیری: در سرویس های ابری مانند AWS، Azure یا Google Cloudداده ها همیشه باید در دسترس باشند. به همین دلیل فناوری RAID کمک می کند تا اگر یکی از دیسک ها در سرور ذخیره سازی خراب شود، سرویس بدون وقفه به کار و فرایند خود ادامه دهد.
• حفاظت از داده ها در برابر خرابی دیسک ها: در دیتاسنترهای ابری ، به صورت همزمان از هزاران دیسک استفاده می شود، بنابراین اگر یکی از دیسک ها خراب شده یا آسیب ببیند، کل داده ها از دست می رود. اما در فناوری RAID به ویژه در سطوح RAID 5، 6 یا 10 حتی در صورتی که یک دیسک خراب شود، داده ها از بین نمی رود، چون روی یک دیسک دیگر ذخیره می شود.
• بهبود عملکرد خواندن/ نوشتن: در فضاهای ابری ، حجم بالایی از درخواست های مربوط به خواندن/ نوشتن وجود دارد. بنابراین فناوری RAID با استفاده از فرایند Striping ، داده ها را روی چند دیسک تقسیم می کند و بنابراین سرعت پاسخ دهی و فراخوانی داده ها افزایش می یابد.
• کاهش هزینه و مدیریت سریع داده ها: با استفاده از تکنولوژی RAID به جای خرید و استفاده از چند دیسک گران قیمت ، از دیسک های معمولی تر استفاده می شود. همچنین این نوع فناوری باعث افزایش اعتماد پذیری داده ها نیز می شود.

انواع مدل های پیاده سازی ویژگی raid

این قابلیت در 2 حالت سخت افزاری و نرم افزاری قابلیت اجرا و پیاده سازی را دارد. در ادامه هر 2 مدل raid را بررسی خواهیم کرد.

انواع پیکربندی قابلیت RAID چگونه است؟

•   پیکربندی STRIPING: در این نوع پیکربندی تمامی اطلاعات در سراسر هارد تقسیم‌بندی می‌شوند و سرعت خوانایی اطلاعات در آن بیشتر از پیکربندی MIRRORING است.
•   پیکربندی MIRRORING: اطلاعات بر روی دو یا چند هارد ذخیره‌سازی می‌شوند و بازیابی آنها سریع‌تر است؛ اما سرعت ذخیره‌سازی اطلاعات در این روش کمی پایین است.
•   پیکربندی ERROR-CORRECTING: امکان بازیابی و تصحیح اطلاعات در این روش وجود دارد و آرایه‌بندی به‌گونه‌ای است که سرعت خواندن و نوشتن بر اساس تعداد درایوها افزایش می‌یابد.

بیشتر بخوانید: ذخیره‌ساز تحت شبکه کیونپ Qnap

انواع سطوح ویژگی raid

• RAID 0: از پیکربندی STRIPING مطابقت می‌کند و افزونه سازی در آن انجام نمی‌شود. داده‌ها در این سطح از RAID تکرار نمی‌شوند و به‌صورت مساوی میان دو یا چند دیسک تقسیم می‌شوند.
• RAID 1: اطلاعات ارسالی به دوربین را در حالت دوپلیکیت ذخیره‌سازی می‌کند و در این سطح به دو هارد برای ذخیره اطلاعات نیاز است. بااین‌وجود اگر اطلاعات روی یک هارد از بین بروند، اطلاعات هارد دوم کاملاً دست‌نخورده باقی می‌ماند.
• RAID 5: داده‌ها بین تمامی دیسک‌ها تقسیم می‌شوند؛ اما یک پاریتی برای محافظت از داده‌ها در برابر خرابی دیسک، ذخیره می‌شود.
• RAID 6: به RAID5 شباهت زیادی دارد؛ اما در این پیکربندی دو پاریتی به‌جای یک پاریتی ذخیره می‌شوند تا از خرابی هم‌زمان دو دیسک جلوگیری به عمل آید.
• RAID 10: این حالت از ترکیب RAID1 و RAID0 ساخته می‌شود. در این پیکربندی داده‌ها بر اساس سیستم RAID1 یا RAID0 ذخیره‌سازی می‌شوند تا در صورت خرابی یک دیسک، امکان بازیابی اطلاعات وجود داشته باشد.
• RAID 50: ترکیبی از RAID 0 و RAID 5 است و از مزیت‌های هر دو به‌صورت هم‌زمان برخوردار است. در این سطح از RAID داده‌ها به‌صورت گسترده روی دیسک‌ها ذخیره می‌شوند و یک پاریتی برای حفاظت از داده‌ها استفاده می‌شود.
• RAID 01: ترکیب RAID 0 و 1 است که در آن داده ها ابتدا به صورت تقسیم شده STRIPING ذخیره سازی می شوند و سپس روی دیسک های دیگر تکرار می شوند.

بیشتر بخوانید: خرید دوربین داهوا Dahua

مقایسه RAID با سایر روش‌ های ذخیره‌ سازی

همان طور که در قسمت های پیشین هم در مورد عملکرد فناوری RAID ذکر شد، می توان فهمید که این فناوری یک نوع روش ذخیره سازی داده محسوب می شود. به همین منظور در ادامه این روش را با سایر روش های ذخیره سازی دیگر مقایسه می کنیم. 

سؤالات متداول درباره فناوری رید Raid

کدام یک از سطوح RAID دارای بالاترین سرعت خواندن و نوشتن هستند؟

RAID 0، RAID 1 و RAID 10 از بالاترین سرعت خواندن و نوشتن در مقایسه با سایر سطوح RAID برخوردار هستند.

حداقل تعداد دیسک‌ها در انواع سطوح RAID  چه‌قدر است؟

•       RAID 0 حداقل 2 دیسک
•       RAID 1 حداقل 2 دیسک
•       RAID 5 حداقل 3 دیسک
•       RAID 6 حداقل 4 دیسک
•       RAID 10 حداقل 4 دیسک

ساختار به‌کاررفته در سطوح RAID 5 و 6  چیست؟

در RAID 5 و RAID 6 از ساختار ERROR CORRECTING استفاده شده است که در آن اطلاعات و تصاویر به‌صورت ذخیره‌سازی شده‌اند که با بروز مشکل امکان بازیابی آنها وجود داشته باشد.

کدام سیستم‌های ذخیره‌سازی با فناوری RAID دوربین مداربسته سازگاری دارند؟

انواع سیستم‌های ذخیره‌سازی اطلاعات که برای دوربین مداربسته به کار می‌روند و پشتیبانی از raid را به همراه دارند، عبارتند از:

•       دستگاه NVR
•       دستگاه DVR
•       HDD باقابلیت نصب چندین دیسک سخت
•       NAS یا NETWORK ATTACHED STORAGE

رایج‌ترین سیستم‌های ذخیره‌سازی سازگار با RAID کدام موارد هستند؟

در میان سیستم‌های ذخیره‌سازی اطلاعات که با تکنولوژی RAID در دوربین مداربسته سازگار هستند، NVR و DVR بسیار رایج‌تر هستند.

رایج‌ترین برندهای دوربین مداربسته که با NVR و DVR سازگار هستند، کدام‌اند؟

دوربین مداربسته با برندهای داهوا و هایک‌ویژن با سیستم‌های ذخیره‌سازی اطلاعات از نوع DVR و NVR سازگاری دارند. در نتیجه می‌توانید با استفاده از دوربین‌هایی که از برند هایک‌ویژن یا داهوا هستند، از تکنولوژی RAID در دوربین مداربسته بهره ببرید.

آیا RAID جایگزین خوبی برای بکاپ است؟

خیر. این ویژگی جلوی خرابی هارد رو می گیرد. اما در برابر ویروس، حذف فایل، خطای کاربر یا بلایای طبیعی مقاوم نیست. همیشه باید بکاپ جداگانه هم گرفته شود.

کدوم سطح RAID از باقی سطوح سریع‌تر هست؟

RAIDسطح 0، چون داده‌ها رو بین همه هاردها تقسیم می‌کنه و همزمان می‌نویسه/می‌خونه

امنیت کدوم از یک از سطح های raid از بقیه کمتر هست؟

سطح 0، چون خرابی یک هارد (از هاردهای حاوی قسمتی از اطلاعات) برابر با از بین رفتن کل اطلاعات است.

برای سیستم‌های دوربین مداربسته کدوم RAID بهتره است؟

RAID 5 و RAID 6، چون حجم بالا نیاز دارند و خرابی یک هارد باعث از دست رفتن فیلم‌ها نمی شود.

اگر یک هارد در RAID خراب بشه چی اتفاقی می افتد؟

بسته به سطح RAID، در سطوح 1، 5، 6 و 10 با تعویض هارد می توان داده ها را Rebuild کرد، اما در سطح 0 کلا داده ها از بین می رود.

آیا امکان ترکیب سطوح مختلف raid وجود دارد؟

بله. مثلا RAID 10 ترکیبی از سطوح 0 و 1 بوده که برای ارائه سرعت و امنیت بیشتر ایجاد شده است و به نام Nested RAID هم شناخته می شود.

در صورت خرابی RAID امکان بازگردانی اطلاعات وجود دارد؟

بله، امّا به سختی. برای این موضوع معمولاً نیاز به نرم‌افزارهای ریکاوری RAID و متخصصین استفاده از آن است.

جمع‌بندی

فناوری RAID دوربین مداربسته شرایط بسیار خوبی را ایجاد می‌کند و باوجود مزیت‌هایی که دارد، می‌توان با کمک آن به افزایش امنیت محیط‌های مختلف کمک کرد. در نتیجه اگر می‌خواهید که موجب افزایش امنیت یک سازمان یا محیط خاص شوید، از دوربین‌هایی استفاده کنید که با سیستم‌های ذخیره‌سازی اطلاعات سازگار با RAID همخوانی داشته باشند. از طریق شرکت “مکسا” می‌توانید انواع دوربین مداربسته جدید از برندهای هایک‌ویژن، داهوا و… را خریداری کنید. شرکت “مکسا“ علاوه بر دوربین مداربسته، دستگاه‌ها و تجهیزات امنیتی مختلفی را نیز در اختیار شما قرار می‌دهد. به‌عنوان‌مثال دستگاه DVR و NVR نیز از طریق شرکت “مکسا” عرضه می‌شوند. برای دریافت هرگونه اطلاعات تکمیلی‌تر با ما تماس بگیرید.