ما المقصود بنظام RAID (المصفوفة الفائضة مستقلة الأقراص) | مشروحة [لعام 2022]

Khalid Abdullahi

Mar 13, 2023 • Filed to: Topics • Proven solutions

0

القسم 1. ما المقصود بنظام RAID؟

تعد حماية البيانات وتخزينها من أهم الأولويات عند الجميع، من الأفراد ذوي الخصوصية إلى الشركات الكبرى. ومن أساليب تخزين البيانات المنتشرة؛ استخدام نظام RAID أو نظام المصفوفة الفائضة مستقلة الأقراص. يُضاعف هذا النظام البيانات ويخزنها في عدة محركات أقراص صلبة، أو في أقراص الحالة الصلبة (SSD)، ويحميك التكرار هذا من توقف أحد محركات الأقراص عن العمل، أو في حال فشله، إذ ستبقى محافظاً على البيانات ذاتها مُخزنة في محركات الأقراص الأخرى. توجد عدة مستويات أو أساليب لنظام RAID، ولا تتعلق جميعها بمضاعفة البيانات أو بتكرارها، وسيشرح هذا الدليل جميع المستويات، وطريقة استرجاع الملفات في حال فشل النظام، والمزيد من الأمور.

القسم 2. كيف يعمل نظام RAID؟

على الرغم من تخزين نظام RAID للملفات في أقراص مختلفة، يباعد هذا النظام الملفات بمسافات منطقية لتتراكب بشكل مثالي، ليتمكن نظام التشغيل من قراءة الملفات من كل الأقراص في وقت واحد. لا يجعل هذا الأمر من تخزين بياناتك عملية أكثر أماناً فحسب، بل يحسِّن الأداء أيضاً، إذ يعمل كل محرك أقراص مع بقيِّة المحركات، ما يزيد الوقت الوسطي بين فشل الأقراص. ومن وجهة نظر نظام التشغيل، تبدو البيانات سلسة ويبدو نظام التخزين هذا كمحرك أقراص واحد.

يعمل هذا النظام بسبب استخدام أسلوب RAID لطريقة حفظ البيانات ذاتها في أكثر من مكان لمضاعفتها في محركات أقراص عدة، ويستخدم أيضاً طريقة توزيع البيانات على أكثر من قرص التي تستخدم عدة تقسيمات لتوزيع البيانات في محركات أقراص مختلفة. تقسَّم مساحة التخزين في كل محرك أقراص إلى مجموعات أصغر، ويتراوح حجمها من 512 بايت إلى عدة ميغابايتات لكل مجموعة، وتتوزع هذه البيانات ليتمكن النظام من القفز بينها للحصول على أداء أسرع دون إتلافها.

ثمة نوعين من أنظمة RAID:

فهم وحدة التحكم بنظام RAID

تدير وحدة التحكم بنظام RAID جميع محركات الأقراص الصلبة ومحركات SSD في نطاق التخزين، ويمكن أن تجعل النظام أقل تعقيداً، لتسهِّل قراءة محركات الأقراص على نظام التشغيل؛ يؤدِّي هذا الأمر من خلال تقديم محركات الأقراص لتبدو وكأنها مجموعة بيانات واحدة بشكل منطقي. وإذا كنت تواجه أي مشكلة عند قراءة وحدة التحكم لملفاتك، اقرأ هذا الدليل التعليمي لإصلاح مشكلة عدم تعرُّف وحدة التحكم بنظام RAID على محركات الأقراص.

من فوائد وحدة التحكم بنظام RAID الأخرى قدرتها على تحسين الأداء والمساعدة في إنقاذ البيانات في حال توقف النظام عن العمل بشكل كلّي.

استخدام نظام RAID

يوجد نوعين رئيسيين من وحدات التحكم بنظام RAID؛ وحدة التحكم البرمجية، والعتاد الصلب للتحكم، ويقدم كل نوع أفضليات وعيوب، لذا من المهم فهم الفرق بينهما لتتمكن من إيجاد أفضل خيار لك.

نظام RAID المعتمد على العتاد الصلب: يمتلك هذا النظام وحدة تحكم مخصصة لإدارة نطاق التخزين، وتقوم بإعداد كلا النطاقين الافتراضي والمادي، وتباشر بعملهما دون المرور بنظام التشغيل.

يُكلَّف نظام RAID المعتمد على العتاد الصلب بالحرص على استمرارية محركات الأقراص الصلبة، وتراكب البيانات بشكل ملائم بين محركات الأقراص الصلبة المتعددة. وفي حال وجود أي مشكلة في أحد محركات الأقراص، سيصلحها العتاد الصلب، أو سيبني نطاقاً جديداً للحفاظ على استمرارية البيانات.

ستحتاج إلى أجهزة وحدات تحكم لتدير نظام RAID المعتمد على العتاد الصلب، وعادةً ما تُدخل وحدة التحكم مباشرةً في اللوحة الأم عبر فتحة PCIe.

نظام RAID المعتمد على البرمجيات: على الرغم من أن البرنامج يُثبَّت عادةً في نظام التشغيل مباشرةً، يمكنك استخدام برنامج BIOS لتثبيته بشكل مستقل عن نظام التشغيل. وبغض النظر عن الأسلوب الذي ستتبعه، سيستخدم البرنامج وحدة المعالجة CPU بشكل كبير، وسيؤثر على أداء حاسوبك.

يتيح لك البرنامج مزيداً من المرونة عندما يتعلق الأمر بإعادة ضبط نطاقات التخزين، بما أنك غير مقيَّد بأي متطلبات من العتاد الصلب.

RAID البرمجي أو RAID العتاد الصلب

إذا تمكنت من شراء نظام RAID المعتمد على العتاد الصلب، وفي حال عدم توافق نظام RAID البرمجي مع نظام التشغيل، يوجد خيار ثالث:

نظام RAID المعتمد على البرمجيات الثابتة Firmware وبرامج التعريف Driver: يشبه هذا الخيار خيار البرمجيات، لكنه يمتلك فرقاً واحداً كبيراً، ألا وهو تطبيق نظام RAID فقط عند إقلاع النظام. تتحكم وحدة التحكم بخاصيات نظام RAID بعد الإقلاع، ويتطلب أسلوب برامج Firmware طاقة معالجة أكثر من الخيارين السابقين، ما سيؤثر بشكل ملحوظ في أداء حاسوبك.

تطبيقات أخرى شبيهة بنظام RAID

توجد بعض البرامج الأخرى المتوفرة التي تشبه نظام RAID، وأشهر بديلين عن هذا النظام هما قرص تخزين Windows المتوزع (Windows Striped Volume) ومحرك الأقراص الإندماجي لنظام macOS (macOS Fusion Drive).

القسم 3. مستويات نظام RAID

توجد عدة مستويات لنظام RAID، ويتعامل كل منها مع البيانات ونطاق التخزين بشكل مختلف. وعندما نشأت فكرة نظام RAID لأول مرة، كان يوجد 6 مستويات - من نظام RAID 0 حتّى نظام RAID 5. لكن مع تطوُّر التكنولوجيا، أُنشئَت مستويات إضافية، ولا تُستخدم أنظمة RAID 2 وRAID 3 وRAID 4 إلا نادراً. ويمكن تقسيم جميع مستويات نظام RAID إلى ثلاث فئات، القياسية، المعششة، وغير القياسية.

1. مستويات RAID القياسية

نظام RAID 0

يعد نظام RAID 0 أكثر أنواع أنظمة RAID بدائية، ويحتاج إلى محركي أقراص صلبة على الأقل، ويركّز هذا النظام على توزيع البيانات على محركات الأقراص المتوفرة. يعمل نظام RAID 0 عبر إنشاء كتل من البيانات وتخزينها في جميع محركات الأقراص، ويعد هذا الخيار الخيار الأفضل عندما تحتاج إلى الحصول على أفضل أداء من أجهزة التخزين. على سبيل المثال، إذا كنت تعمل على مشروع كثير البيانات، مثل تعديل الفيديو، يعد نظام RAID 0 أفضل خيار لك. لا ننصح باستخدامه عند العمل مع البيانات الحساسة أو المهمة، لأنه لا يتطلب الأمر سوى فشل أحد محركات الأقراص وستفقد جميع بياناتك. لكن لا تقلق، إذ توجد طرق لاستعادة البيانات المفقودة من نظام RAID 0، اقرأ مقالنا عن استرجاع البيانات من نظام RAID 0.

نظام RAID 1

يُستخدم نظام RAID 1 لحفظ كتل البيانات ذاتها في كلا مجموعتي محركات الأقراص، وفي حال عدم عمل أحد مجموعات محركات الأقراص بشكل ملائم أو في حال توقفها عن العمل كلياً، يمكن لوحدة التحكم أن تصل إلى النسخة الأخرى، وسيواصل البرنامج العمل بسلاسة، ولن تعاني من فقدان البيانات. يمكن كذلك أن يُقرأ محركا الأقراص في الوقت ذاته، وينتج عن هذا الأمر أداء عالي عند قراءة الملفات، كما ولا يوجد أي تغيير في سرعات الكتابة. فعلى الرغم من قدرة هذا النظام على قراءة الملفات من محركي أقراص في الوقت ذاته، فسيظل بحاجة إلى كتابة الملفات عدة مرات، علماً أن نظام RAID 1 يناسب تخزين البيانات المهمة نظراً لعمله لكونه أداة نسخ احتياطي فعالة أيضاً.

قد يهمّك أيضاً نظام RAID 0 أو نظام RAID 1

نظام RAID 5

يعد نظام RAID 5 من أكثر مستويات نظام RAID شيوعاً، وستحتاج من 3 إلى 16 محرك أقراص ليعمل هذا النظام بشكل ملائم. يركِّز هذا المستوى على توزع البيانات على أكثر من محرك أقراص بالتساوي، الأمر الذي يوفر تكرارها. وعوضاً عن تخزين نسخ من البيانات ذاتها في محركات الأقراص، يستخدم هذا النظام خوارزمية متطورة لإنشاء كتل افتراضية مبنية على البيانات الموجودة في محرك الأقراص. لنبسِّط الأمر؛ إذا نظرت إلى المعادلة التالية "5+x+4=10" ستعلم أن x=1. وبشكل مشابه، إذا فشل أحد محركات الأقراص أو لم يُحمّل بشكل ملائم، يمكن أن يجد نظام RAID 5 قيمة X ويعيد بناء البيانات المفقودة.

يعمل هذا النظام باستخدام التكافؤ الأحادي، فطالما لا تواجه حالات فشل متعددة في محركات الأقراص، ستكون أمورك بخير. وعلى الرغم من إمكانية تشغيل نظام RAID 5 باستخدام بعض وحدات التحكم البرمجية، ينصح بتثبيت وحدة التحكم المادية (المعتمدة على العتاد الصلب) بنظام RAID للحصول على أفضل النتائج.

يعد نظام RAID 5 خياراً موثوقاً وشاملاً، ويجمع بين تعظيم مساحة التخزين والأمن، وينتج عن هذا أداء ثابت عالي الجودة، كما يناسب كذلك الخوادم التي تمتلك عدد محركات أقراص محدود لتخزين البيانات.

اقرأ المزيد: طريقة استرجاع الملفات من محركات الأقراص بنظام RAID 5

نظام RAID 6

يعد نظام RAID 6 النسخة المطوَّرة من نظام RAID 5، ويعد عمل هذا النظام باستخدام التكافؤ المزدوج التحديث الرئيسي عن النسخة السابقة. ستحتاج إلى 4 محركات أقراص متاحة على الأقل، إذ يحتوي اثنين منها على البيانات الأصلية، واثنين آخرين من أجل التكافؤ، ويمكن أن ينجو نطاق نظام RAID 6 من حالتي فشل في محركات الأقراص في الوقت ذاته، دون فقدان أي من البيانات.

يعد نظام RAID 6 نظام تخزين فعال، ويقدّم أداء عالي وأمن رفيع الجودة، لكنك ستحتاج إلى مساحة لوضع الخوادم الإضافية.

اقرأ المزيد: طريقتين لاسترجاع البيانات من محركات أقراص نظام RAID 6

2. مستويات RAID المعششة

تجمع مستويات RAID المعششة بين خاصيتي نظام RAID المذكورتين في الأعلى (حفظ البيانات في أكثر من مكان، وتوزيع البيانات على أكثر من قرص، والتكافؤ) في نطاق واحد.

نظام RAID 01 (RAID 1+0)

اجمع تخزين البيانات ذاتها بأكثر من مكان مع توزيع البيانات على أكثر من قرص للحصول على نطاق واحد قادر على استنساخ البيانات ومشاركتها بين محركات الأقراص؛ ستحتاج إلى أربعة محركات أقراص على الأقل لتشغيل مستوى نظام RAID 01، والتي سيُستخدم نصفها في تخزين نسخ البيانات ذاتها.

نظام RAID 10 (RAID 1+0)

يزيد الجمع بين RAID 0 و RAID 1 من الأمن، الأمر الذي يفتقده نظام RAID 0. ويحفظ هذا النظام البيانات ذاتها في مجموعة محركات أقراص ثانوية، بينما يوزّع البيانات في كل من محركات الأقراص ليزيد من سرعة نقل البيانات. يكمن الفرق الرئيسي بين نظامي RAID 10 وRAID 01 في ترتيب العمليات؛ تكون البيانات في هذا المستوى توزيعات لنسخ البيانات بدلاً من أن تكون نُسخاً عن توزيعات البيانات.

نظام RAID 50 (RAID 5+0)

يتطلب نطاق RAID 50 وجود 6 محركات أقراص على الأقل، ويجمع بين توزيع البيانات المُستخدم في نظام RAID 0، والتكافؤ الأحادي في نظام RAID 5.

باستخدام نوع النطاق هذا، يمكنك خسارة محرك أقراص واحد من كل نطاق دون فقدان أي بيانات؛ فعلى سبيل المثال، إذا كنت تمتلك أربع مجموعات من محركات الأقراص، يمكنك تحمُّل فقدان 4 محركات في وقت واحد، طالما أن كل محرك ينتمي إلى مجموعة محركات أقراص مختلفة، في حين أنك ستُفقد البيانات عند فقدان زوج من محركات الأقراص.

يحسِّن نظام RAID 50 من أداء نظام RAID 5 عندما نتحدث عن سرعات الكتابة الأعلى، والقدرة الأكبر على تجاوز الأخطاء في محركات الأقراص الرديئة.

3. مستويات نظام RAID غير القياسية

يعد ثالث أنواع نظام RAID خليطاً هجيناً بين خيارات نظام RAID القياسية والمستويات المعششة.

نظام RAID 7

خذ أفضل ميزات نظامي RAID 3 وRAID 4، وستحصل على نظام RAID 7؛ يستخدم هذا المستوى ميزة التكافؤ الثلاثي، وستحتاج إلى شراء وحدة تحكم خاصة لكتابة البيانات وقراءتها، والميزة في نظام RAID 7 إدارته للنطاق باستخدام معالج مدمج للتخزين المؤقت.

نظام RAID المتأقلم (Adaptive RAID)

يتأقلم هذا النظام مع عدد محركات الأقراص، ومستوى نظام RAID حسب نوع البيانات، ويمكنه الاختيار من بين نظامي RAID 3 أو RAID 5، وتحدد وحدة التحكم عدد عمليات التكافؤ، وطريقة تخزينها في الجهاز.

نظام LinuxMD RAID10

يتوافق نظام RAID المبني على نظام Linux مع العديد من افضل توزيعات نظام Linux، ويدعم جميع أنواع نطاقات نظام RAID غير القياسية أو المعششة. يمكنك إضافةً إلى ذلك إنشاء أنظمة RAID 0، و1، و4، و6 باستخدام نظام LinuxMD لتأمين البيانات في نظام تشغيل Linux ونقلها.

نظام RAID غير العنقودي (Declustered)

بينما يقسّم نطاق RAID التقليدي مجموعة كبيرة من محركات الأقراص إلى مجموعات أصغر أو عناقيد، يوزع نظام RAID غير العنقودي البيانات بشكل متساوي عبر نطاق محركات الأقراص بأكمله، وتُخزَّن كل نسخ البيانات ذاتها، ثم توزّع بشكل عشوائي عبر النطاق. يمكن الاستفادة من هذا الأمر في حال فشل أحد محركات الأقراص أو محوه، ويمكن للنطاق غير العنقودي بهذا الشكل أن يعيد بناء البيانات بشكل أسرع.

نظام BeeGFS

يوزع نظام الملفات العنقودي المتوازي هذا ملفات البيانات عبر عدة خوادم، وقد صُمم ليكون طريقة لتحسين السرعات والأداء. يمكن لهذا البرنامج أن يخفف من حدَّة عمليات الإدخال والإخراج باستخدام التوازي، ويمكنك زيادة الأداء وسعة التخزين عبر زيادة عدد محركات الأقراص والخوادم.

نظام Hadoop

يتخصص إطار العمل مفتوح المصدر هذا بالتعامل مع مجموعات البيانات الضخمة، ويقوم بتشكيل عناقيد من عدّة حواسيب أو مراكز بيانات لمشاركة حمل البيانات، ونقل أقسام البيانات الكبيرة بسرعة وبأمان.

ما مستوى نظام RAID الذي عليَّ استخدامه؟

لا يوجد خيار وحيد يلائم الجميع، وعليك أن تضع بحسبانك بعض الأمور قبل اختيار مستوى نظام RAID الذي تريد استخدامه، مثل حجم نطاق التخزين، ونوع البيانات التي تتعامل معها، وتكلفة وحدات التحكم، وقطع التبديل، والموارد لإدارة النظام، كما ويجب عليك أيضاً أن تضع بحسبانك قيمة سرعة القراءة والكتابة بحيث تكون بعض المستويات أسرع من غيرها.

حالما تفهم حاجاتك ومواردك، يمكنك النظر إلى الإيجابيات والسلبيات، واختيار أفضل خيار ليلائم احتياجاتك.

القسم 4. نظام RAID أو محرك الأقراص الفردي

لا يعد نظام RAID نقيضاً لمحرك الأقراص الفردي، إذ يمتلكان علاقة متداخلة، ولا يمكنك أن تحظى بأحدهم دون وجود الآخر، وتعد محركات الأقراص الفردية أساس تقنية RAID، وبالمقابل، يعد نظام RAID تطبيقاً لمحركات الأقراص الفردية. ومن وجهة نظر المستخدم النهائي، لا يبدو أنَّه يوجد أي فرق، بما أن نظام التشغيل يعامل نطاق التخزين على أنه محرك أقراص واحد؛ يمكنك في الحقيقة نسخ نطاق RAID إلى محرك أقراص واحد حتى، الأمر الذي يعد طريقة جيدة لنسخ بياناتك احتياطياً، بما أن نظام RAID لا يدعم خيار نسخ البيانات احتياطياً.

رغم قولنا هذا، توجد بعض الفروق المهمة بين الاثنين.

القسم 5. استرجاع البيانات في نظام RAID

على الرغم من وجود ميزات مدمجة في نظام RAID لحماية بياناتك في حال فشل محرك الأقراص أو توقفه عن العمل، توجد عدة مواقف يمكن أن تتسبب في فقدانك لبياناتك القيمة.

ويعد الخطأ من المستخدم أول احتمال، إذ يمكن أن يحدث هذا عبر حذف الملفات عن طريق الخطأ، أو تهيئة محرك الأقراص، أو أي سبب عادي آخر لفقدان البيانات.

يمثل الضرر الواقع على نطاق التخزين أو محركات الأقراص ثاني تلك المواقف، وتمتلك مستويات RAID التالية وضع الاسترجاع الذاتي:

ما عليك فعله في حال عدم توفُّر خيار الاسترجاع الذاتي

إذا كنت تستخدم نظام RAID 0 الذي لا يمتلك أي قدرة على استرجاع البيانات ذاتياً، أو في حال تضرر عدد كبير من محركات الأقراص مانعة في ذلك استرجاع البيانات ذاتياً؛ ستحتاج في هذه الحالة، إلى تحميل أداة استرجاع بيانات في نظام RAID لتسترجع بياناتك. يعد برنامج Wondershare Recoverit أفضل أداة متاحة لهذا الغرض، وهو أداة سهلة الاستخدام ويتضمن ميزات لاسترجاع البيانات في نظام RAID، في حال حذف البيانات عن طريق الخطأ، أو المعاناة من فشل محركات الأقراص في مستوى نظام RAID.

برنامج Wondershare Recoverit | أفضل برنامج لاسترجاع البيانات في نظام RAID 0

تجربة مجانية تجربة مجانية

عدد مرات التحميل: 5,481,435

استرجع البيانات من جميع مستويات نظام RAID، متضمنة في ذلك RAID 0، وRAID 1، وRAID 5، وRAID 6، وRAID 10، إلخ.

استرجع الملفات المفقودة بسبب فشل القرص، أو بسبب الحذف غير المقصود، أو بسبب تهيئة محرك الأقراص الصلبة، أو بسبب تلف النظام، أو لأي سبب آخر.

استخدم ميزة المعاينة لتتأكد أنك تسترجع الملفات الصحيحة

احصل على نسخة برنامج Recoverit المجانية التي يمكنها استعادة ما يصل إلى 100 ميغا بايت

يدعم وسائط التخزين و ومجموعة RAID التي تحوي أنظمة ملفات FAT، وexFAT، وNTFS.

يمكنك استرجاع بياناتك المفقودة بعد تحميل برنامج Recoverit بثلاث خطوات بسيطة:

خاتمة

تقدم تكنولوجيا RAID ميزات عديدة لتخزين البيانات، وتوجد عدة مستويات وأنواع من أنظمة RAID التي يمكنك استخدامها، ويعتمد هذا الأمر على كمية البيانات التي تتعامل معها ونوعها وحجم نطاق محركات الأقراص الموجود لديك.

أحد الفوائد العظمى من نظام RAID امتلاكه نظام استرجاع بيانات مدمج تحسباً لأي فشل في محرك الأقراص أو توقف النظام عن العمل. لكن توجد بعض المواقف التي لا يصلح فيها استخدام خيار استرجاع البيانات الذاتي، إذ لا يعد خياراً فعالاً، وعادةً ما يحصل هذا بسبب خطأ من المستخدم، أو خلل على نطاق واسع، ما يؤدي إلى تضرر محركات الأقراص. ستحتاج في هذه الحالات إلى أداة مثل برنامج Recoverit من شركة Wondershare لتسترجع بياناتك المفقودة، ويمكنك تشغيل هذا البرنامج بثلاث خطوات بسيطة، وسيسترجع بياناتك في وقت قصير.