الخوادم والتخزين

شرح مستويات RAID 0 و1 و5 و6 و10 و50 و60 مع أمثلة على السعة القابلة للاستخدام

كيف تعمل مستويات RAID 0 و1 و5 و6 و10 و50 و60، وكم قرصًا يحتاج كل مستوى، وكم عطلًا يتحمل، وكيف تحسب السعة القابلة للاستخدام.

تاريخ النشر
مدة القراءة
7 دقائق
الكاتب
SKYLINE Engineering

كل خادم Dell PowerEdge أو HPE ProLiant مزوّد بمتحكم RAID يطرح عليك السؤال نفسه عند إنشاء وحدة تخزين: أي مستوى RAID تختار؟ يشرح هذا الدليل ما يفعله كل مستوى شائع، وكم قرصًا يحتاج، وكم عطلًا في الأقراص يتحمل، وما السعة القابلة للاستخدام التي ستحصل عليها. التعريفات والحدود مأخوذة من أدلة مستخدم Dell PERC 11 وPERC 12 وأدلة متحكمات HPE Smart Array SR وMR Gen11، أما أرقام السعة فهي عمليات حسابية بسيطة يمكنك تكرارها على أقراصك.

قبل أن تبدأ

  • يحمي RAID من تعطل الأقراص فقط، ولا يحمي من حذف الملفات أو برامج الفدية أو الكوارث، لذا احتفظ بنسخ احتياطية منفصلة (راجع استراتيجية النسخ الاحتياطي 3-2-1).
  • اعرف طراز المتحكم بدقة، فمستويات RAID المدعومة تختلف من طراز لآخر (الجدول أدناه).
  • خطط للمصفوفة بأقراص من النوع نفسه؛ لا تسمح Dell ولا HPE بخلط الأقراص الصلبة HDD مع SSD في القرص الافتراضي أو المصفوفة نفسها.

المكونات الأساسية: التوزيع والنسخ المتطابق والتكافؤ

يصف دليل Dell PERC تقنية RAID من خلال ثلاث تقنيات:

  • التوزيع (Striping): تقسيم البيانات إلى أجزاء ثابتة الحجم وكتابتها عبر عدة أقراص لتعمل بالتوازي، ولا يوفر وحده أي حماية.
  • النسخ المتطابق (Mirroring): كتابة كل كتلة على قرصين؛ فإذا تعطل أحدهما استمرت النسخة الأخرى في العمل. وتذكر Dell أن الأقراص المتطابقة تسرّع القراءة عبر موازنة حمل القراءة. وتوفر بعض متحكمات HPE نسخًا ثلاثيًا يسمى RAID 1 Triple وRAID 10 Triple.
  • التكافؤ (Parity): بيانات احتياطية تُحسب من كتل البيانات (تصفها HPE بأنها مجموع XOR) وتوزع على كل الأقراص. يحتفظ RAID 5 بمجموعة تكافؤ واحدة ويتحمل تعطل قرص واحد، ويحتفظ RAID 6 بمجموعتين ويتحمل تعطل قرصين.

المستويات المتداخلة تجمع هذه التقنيات: RAID 10 يوزع البيانات عبر أزواج متطابقة، وRAID 50 عبر مجموعات RAID 5، وRAID 60 عبر مجموعات RAID 6. تسمي Dell كل مجموعة span، وتسميها HPE مجموعة تكافؤ (parity group).

نظرة سريعة على مستويات RAID

مستويات RAID والحد الأدنى للأقراص والسعة القابلة للاستخدام (n قرص بسعة C، وg مجموعات تكافؤ)
المستوىطريقة العملالحد الأدنى للأقراصالأعطال التي يتحملهاالسعة القابلة للاستخدام
RAID 0توزيع فقط1لا شيء: عطل واحد يفقدك وحدة التخزينn × C
RAID 1نسخ متطابق لقرصين21C
RAID 5توزيع مع تكافؤ مفرد موزع31(n − 1) × C
RAID 6توزيع مع تكافؤ مزدوج موزع4أي قرصين(n − 2) × C
RAID 10توزيع عبر أزواج متطابقة4قرص واحد من كل زوجn ÷ 2 × C
RAID 50توزيع عبر مجموعات RAID 56قرص واحد من كل مجموعة تكافؤ(n − g) × C
RAID 60توزيع عبر مجموعات RAID 68قرصان من كل مجموعة تكافؤ(n − 2g) × C
RAID 1 / 10 Triple (HPE)نسخ متطابق ثلاثي3قرصان من كل ثلاثيةn ÷ 3 × C

الحد الأدنى مأخوذ من جدول Dell للحد الأدنى والأقصى للأقراص في كل مستوى، ومن جدول HPE في صفحة اختيار RAID حسب السعة. في PERC 11 وPERC 12 يستخدم RAID 1 قرصين بالضبط، ويسمح RAID 0 و5 و6 بما يصل إلى 32 قرصًا، وRAID 10 و50 و60 بما يصل إلى 240. وأي RAID 10 على PERC يتجاوز 32 قرصًا يجب تقسيمه إلى spans متساوية بعدد زوجي من الأقراص في كل منها. وتضيف HPE أقراص RAID 10 أزواجًا، وتشترط أن يقبل عدد أقراص RAID 50 أو 60 القسمة تمامًا على عدد مجموعات التكافؤ.

مثال عملي: ستة أقراص بسعة 2.4 TB

السعة الخام هي 6 × 2.4 TB = 14.4 TB. السعة القابلة للاستخدام قبل حساب نظام الملفات:

ستة أقراص بسعة 2.4 TB في مستويات RAID مختلفة
المستوىالحسابالسعة القابلة للاستخداميتحمل
RAID 06 × 2.414.4 TBلا يتحمل أي عطل
RAID 5(6 − 1) × 2.412.0 TBعطل واحد
RAID 6(6 − 2) × 2.49.6 TBأي عطلين
RAID 106 ÷ 2 × 2.47.2 TBعطل في كل زوج (حتى 3 إذا وقعت في أزواج مختلفة)
RAID 50 بمجموعتين من 3(6 − 2) × 2.49.6 TBعطل في كل مجموعة
RAID 10 Triple (HPE) بثلاثيتين6 ÷ 3 × 2.44.8 TBعطلان في كل ثلاثية
RAID 60غير ممكن-يحتاج 8 أقراص على الأقل

يعطي RAID 6 وRAID 50 هنا السعة نفسها (9.6 TB) لكنهما غير متساويين في الحماية: يتحمل RAID 6 أي عطلين، أما RAID 50 فيتحملهما فقط إذا وقعا في مجموعتي تكافؤ مختلفتين، إذ تنص HPE على فقدان كل البيانات إذا تعطل قرص ثانٍ في مجموعة التكافؤ نفسها قبل انتهاء إعادة بناء القرص الأول.

مثال ثانٍ: ثمانية أقراص SSD بسعة 1.92 TB

السعة الخام 15.36 TB. يعطي RAID 5 ما مقداره 7 × 1.92 = 13.44 TB، وRAID 6 يعطي 6 × 1.92 = 11.52 TB، وRAID 10 يعطي 4 × 1.92 = 7.68 TB، وRAID 50 بمجموعتين من أربعة أقراص يعطي 6 × 1.92 = 11.52 TB، وRAID 60 بمجموعتين من أربعة يعطي 4 × 1.92 = 7.68 TB.

لماذا يعرض نظام التشغيل سعة أقل؟

تُكتب سعة الأقراص بالوحدات العشرية، بينما تعرض أدوات كثيرة الوحدات الثنائية حيث 1 TiB = 1,099,511,627,776 bytes، لذلك تظهر 12.0 TB كأنها نحو 10.9 TiB. وإذا اختلفت أحجام الأقراص فخطط على أساس أصغرها: تشترط HPE أن يكون القرص البديل مساويًا على الأقل لأصغر قرص في المصفوفة، ويذكر دليل Dell PERC 12 أن القرص البديل الأكبر مدعوم لكن سعته الإضافية قد لا تُستغل بالكامل.

كلفة الكتابة: لماذا يكتب RAID 5 وRAID 6 بشكل أبطأ

يذكر دليل HPE عدد عمليات الإدخال والإخراج على الأقراص لكل عملية كتابة من الخادم، بافتراض أن الأداء محدود بالأقراص وأن تهيئة التكافؤ قد اكتملت:

عمليات القرص لكل عملية كتابة من الخادم (HPE)
مستوى RAIDعمليات القرص لكل كتابة
RAID 01
RAID 1 / 102
RAID 1 / 10 Triple3
RAID 54
RAID 66

مثلًا، 1,000 عملية كتابة عشوائية في الثانية تتحول إلى نحو 2,000 عملية قرص في RAID 10، و4,000 في RAID 5، و6,000 في RAID 6. وتضيف HPE أن أداء القراءة متقارب عمومًا بين المستويات (عدا مصفوفات RAID 5 و6 الصغيرة)، وأن الكتابة على شريط كامل (full-stripe write) تتجنب معظم كلفة التكافؤ في البيانات المتتابعة، وأن تحمل الأعطال في RAID 5 و50 و6 و60 يقل كلما كبرت المصفوفة.

ليست كل المتحكمات تدعم كل المستويات

مستويات RAID المدعومة حسب عائلة المتحكم (أدلة المستخدم الرسمية)
عائلة المتحكممستويات RAID
Dell PERC H755, H755N, H755 MX, H750 (PERC 11)0, 1, 5, 6, 10, 50, 60
Dell PERC H355, H350 (PERC 11)0, 1, 10
Dell PERC H965 series, H975i0, 1, 5, 6, 10, 50, 60
Dell PERC H365 series0, 1, 10
HPE Smart Array E-class SR Gen10 (E208i)0, 1, 5, 10
HPE Smart Array P-class SR Gen10 (P408i, P816i)0, 1, 5, 6, 10, 50, 60, 1 Triple, 10 Triple
HPE SR Gen10 Plus / SR Gen11, 400 and 900 series0, 1, 5, 6, 10, 50, 60, 1 Triple, 10 Triple
HPE MR Gen11 200 series (MR216i)0, 1, 10
HPE MR Gen11 400 series (MR408i, MR416i)0, 1, 5, 6, 10, 50, 60

يدعم RAID البرمجي وأجهزة الإقلاع مستويات أقل؛ راجع RAID العتادي مقابل البرمجي وأقراص الإقلاع. ولاختيار مستوى لعبء عمل محدد اقرأ كيف تختار مستوى RAID.

الأسئلة الشائعة

هل RAID 6 أفضل من RAID 5 مع قرص احتياطي ساخن؟

ينص دليل Dell PERC على أن RAID 6 يحمي من تعطل قرصين ومن تعطل قرص أثناء إعادة بناء قرص آخر، وأنه عند استخدام مصفوفة واحدة فقط يكون RAID 6 أكثر فاعلية من تخصيص قرص احتياطي ساخن. شرحنا الأقراص الاحتياطية في الأقراص الاحتياطية العامة والمخصصة.

هل يمكن تغيير مستوى RAID لاحقًا؟

أحيانًا. يدعم PERC 11 الترحيل المباشر بين مستويات محددة، مثل RAID 5 إلى RAID 6 بإضافة قرص، لكن لا يمكن إعادة تهيئة RAID 50 و60. ويذكر دليل Dell الموحد أن ترحيل المستوى غير مدعوم على متحكمات H965 وH365. أما متحكمات HPE Smart Array SR فتدعم ترحيل المستوى عبر Smart Storage Administrator.

تحذير: تغيير مستوى RAID، أو حذف وحدة التخزين وإعادة إنشائها بمستوى آخر، يعرّض البيانات للخطر. خذ نسخة احتياطية أولًا.

متى يكون RAID 0 مقبولًا؟

تصف HPE مستوى RAID 0 بأنه مفيد لتخزين كميات كبيرة من البيانات غير الحرجة بسرعة أو عندما تكون الكلفة هي الأهم. وتحذر Dell من أن تعطل قرص واحد يُفشل القرص الافتراضي RAID 0 ويفقد بياناته.

قائمة التحقق

  • تأكد من طراز المتحكم ومستويات RAID التي يدعمها.
  • تحقق من الحد الأدنى للأقراص، والأزواج في RAID 10، وتساوي مجموعات التكافؤ في RAID 50 و60.
  • احسب السعة على أساس أصغر قرص، ثم حوّل TB إلى TiB.
  • وازن بين كلفة الكتابة (2 أو 4 أو 6 عمليات لكل كتابة) والسعة.
  • فضّل RAID 6 أو 60 على RAID 5 أو 50 عندما يكون عطل إضافي مكلفًا.
  • أنشئ وحدة التخزين بأداة المصنع، مثل إعداد النظام في Dell PERC أو HPE SSA، واحتفظ بنسخ احتياطية.

تستطيع Skyline توريد خوادم Dell وHPE وHuawei وإعدادها وصيانتها ضمن عقد صيانة سنوي (AMC). تواصل معنا.

SKYLINE Engineering

@skyline

The engineering team at SKYLINE Industrial Solutions. We publish field-tested guides drawn from real KSA and GCC deployments.

صفحة الكاتب
SKYLINE engineering services

Need this implemented for you?

Reading is free — building it right takes a team. SKYLINE engineers ship Servers & Storage for Aramco vendors, banks, hospitals and government agencies across Saudi Arabia. Talk to us before you start.

Aramco Approved Contractor ISO 9001 · ISO 27001 SAMA CSF aligned NCA ECC ready 247+ KSA clients

Comments

0 total · 0 threads
Be the first to leave a comment.