حاسبة RAID

معادلات سعة RAID

ليكن N عدد الأقراص الأعضاء النشطة، وS سعة أصغر قرص نشط، وP مجموع سعاتها الفعلية، وG عدد النطاقات المتساوية في RAID 50 أو 60. يحد RAID التقليدي مساهمة كل عضو عند S، لذلك يكون تجمّع الأعضاء القابل للعنونة N × S، ويكون الهدر بسبب اختلاف الأحجام P − N × S.

يحتاج RAID 50 إلى نطاقين متساويين على الأقل، في كل منهما ثلاثة أقراص، ويحتاج RAID 60 إلى نطاقين متساويين على الأقل، في كل منهما أربعة أقراص. الحد الأقصى المشروط لا يعني أن أي توليفة من هذا العدد من الأعطال ستنجو منها المصفوفة. فتعطل عضوي زوج واحد في RAID 10 يفقد ذلك الزوج، وتجاوز حد الأعطال داخل نطاق تكافؤ واحد يفقد المصفوفة المتداخلة.

مثال عملي بأقراص مختلطة

خمسة أقراص نشطة بسعات 8 و8 و6 و6 و6 TB في RAID 6 تحتوي فعلياً على 34 TB. يحد أصغر قرص، بسعة 6 TB، التجمّع القابل للعنونة عند 5 × 6 = 30 TB، فتظل 4 TB غير مستغلة على القرصين الأكبر. تبلغ كلفة التكافؤ المزدوج 12 TB، فتكون السعة النظرية القابلة للاستخدام 18 TB، أي نحو 16.371 TiB. وستقلل بيانات وحدة التحكم وأقسام النظام وتجمّعات التخزين وأنظمة الملفات الحجم الذي تراه التطبيقات أكثر من ذلك.

مقارنة الأقراص الخمسة نفسها

أبقِ الأقراص النشطة الخمسة نفسها من دون أقراص احتياطية ساخنة، وغيّر بنية RAID وحدها. سيظل المجموع الفعلي 34 TB، والتجمّع القابل للعنونة في RAID بسعة 30 TB، والهدر الناتج من اختلاف الأحجام 4 TB. الذي يتغير هو السعة القابلة للاستخدام ومستوى الحماية:

تتطلب كل البنى الصالحة شراء الأقراص الخمسة المركّبة نفسها في هذا المثال. يستهلك RAID 5 مساحة 6 TB للتكافؤ ويترك 24 TB قابلة للاستخدام، بينما يستهلك RAID 6 مساحة 12 TB للتكافؤ المزدوج ويترك 18 TB. تبلغ كفاءة السعة المركّبة نحو 70.6% و52.9% على الترتيب، قياساً إلى مجموع 34 TB المركّبة فعلياً. أضف قرصاً احتياطياً ساخناً أو أدخل متوسط تكلفة القرص لترى أثره في السعة المركّبة أو التكلفة بالطريقة نفسها عبر البنى. لا يمنح القرص الاحتياطي سعة قابلة للاستخدام أو تحملاً فورياً إضافياً للأعطال، ويصبح RAID 0 غير صالح معه لأنه لا يملك بيانات زائدة لإعادة بنائها. هذه تقديرات نظرية لسعة RAID قبل اقتطاعات وحدة التحكم أو نظام الملفات.

عند إدخال أقراص بأحجام مختلفة، افصل السعات بمسافات أو فاصلة منقوطة (;) أو فاصلة عربية (،) أو سطر جديد، واستخدم العلامة العشرية المحلية داخل كل سعة، مثل 1٫5. لا تستخدم فواصل الآلاف. يُطبّق متوسط تكلفة القرص الاختياري بالعملة المعروضة بجانب الحقل وفي التقدير، من دون تحويل بين العملات.

TB ليست TiB

تستخدم شركات الأقراص عادة الوحدات العشرية: 1 TB = 1,000,000,000,000 bytes. أما بادئة IEC الثنائية فهي 1 TiB = 2⁴⁰ = 1,099,511,627,776 bytes. تصف الوحدتان البايتات نفسها بمقياسين مختلفين. لذلك توفر أربعة أقراص بسعة 4 TB في RAID 5 سعة 12 TB، لكنها تقارب 10.914 TiB؛ وليست «12 TB تقلصت». تحوّل الحاسبة عبر البايتات كلما تغيرت وحدة الإدخال.

الأقراص الاحتياطية وإعادة البناء والأداء

ينتظر القرص الاحتياطي الساخن خارج البنية النشطة. لا يضيف سعة قابلة للاستخدام ولا يزيد قدرة المصفوفة الفورية على تحمل الأعطال المتزامنة. بعد تعطل قرص نشط، قد تُسند وحدة التحكم قرصاً احتياطياً متوافقاً تلقائياً وتبدأ إعادة البناء، مما يقصر مدة بقاء المصفوفة في حالة متدهورة؛ ولا تعود الحماية إلا بعد نجاح إعادة البناء. تتحقق الحاسبة من أن سعة الاحتياطي تكفي لسعة العضو المحسوبة، لكن وحدة التحكم قد تشترط قرصاً فعلياً مماثلاً أو أكبر، ووسيطاً أو واجهة متوافقة، وشروط أهلية خاصة بالشركة المصنّعة. قواعد وحدة التحكم هي المرجع. تعتمد سرعة إعادة البناء الفعلية على حجم القرص ونوعه وإعدادات وحدة التحكم وسياسات الشرائط والذاكرة المخبأة والحاوية وحمل العمل الحي، لذلك لا تخمّن الحاسبة زمناً للانتهاء.

الأداء كذلك مرتبط بحمل العمل. قد يحسّن التقسيم الشريطي (striping) معدل النقل، وقد تخدم المرايا القراءة من أكثر من نسخة، بينما تضيف بنى التكافؤ عملاً عند الكتابة. يتجنب RAID 10 حساب التكافؤ، بينما يجب على RAID 5/6/50/60 تحديثه. لا تبرر هذه الحقائق وعداً بسرعة N× من دون قياس وحدة التحكم وحمل العمل الفعليين.

إتاحة RAID ليست نسخة احتياطية. فهي لا تحمي من الحذف أو التلف أو البرمجيات الخبيثة أو تعطل وحدة التحكم أو الحريق أو السرقة. احتفظ بنسخ احتياطية مستقلة ومختبرة.

المراجع الأساسية: تعريف RAID 10 من SNIA، معادلات سعة RAID وقاعدة أصغر قرص من IBM، دليل Lenovo لمستويات RAID والنطاقات والاحتياطي الساخن، متطلبات مستويات RAID لوحدات Dell PERC، مثال QNAP على السعات المختلطة، البادئات الثنائية لدى NIST، شرح Seagate للسعة العشرية والثنائية، وعوامل سرعة إعادة البناء الموثقة من Dell.