معيار تدوين شبكة RAID (SAM RAID Notation)

مع ازدياد تعقيد مشهد RAID بظهور شبكة RAID، ثمة حاجة ملحّة إلى نظام تدوين أكثر تعقيداً وإيجازاً لمستويات RAID التي تشمل مكوّناً شبكياً.

يأتي RAID التقليدي في تدوين أحادي الرقم والمستويات المتاحة هي 0 و1 و2 و3 و4 و5 و6 و7. المستوى 7 غير رسمي لكنه مقبول على نطاق واسع بوصفه RAID تكافئي ثلاثي (الامتداد الطبيعي لـ RAID 5 وRAID 6)، وRAID 2 وRAID 3 لا تكادان تُستخدمان اليوم.

يُعالَج RAID المتداخل، أي مستوى RAID ضمن مستوى آخر، بوضع أرقام RAID الأحادية معاً مثل RAID 10 و50 و61 و100 وغيرها. يمكن كتابتها بديلاً بإشارة الجمع الفاصلة بين المستويات مثل RAID 1+0 و5+0 و6+1 و1+0+0 وغيرها.

ثمة مسألتان رئيسيتان في نظام التدوين هذا، علاوة على المسألة الواضحة المتمثلة في أن ليس جميع أنواع RAID أو امتداداتها محاسَبة في النظام الأحادي الرقم، إذ كثير من جوانب أنظمة RAID الاحتكارية مثل ZRAID وXRAID وBeyondRAID غير مُدرجة في نظام التدوين. المسألة الأولى هي غياب تدوين شبكة RAID، والثانية هي غياب تدوين محدد لتهيئة RAID الداخلية.

تأتي شبكة RAID في نوعَين رئيسيَّين: متزامنة وغير متزامنة. تعمل شبكة RAID المتزامنة بشكل مطابق فعلياً لنظيرتها غير الشبكية. بينما تعمل غير المتزامنة بنفس الطريقة لكنها تنطوي على مخاطر إضافية إذ قد لا تكون البيانات مُزامَنة عبر الأجهزة وقت وقوع فشل الجهاز. لذا يجب أن تكون الفروق بين النوعَين ظاهرة في التدوين.

ينبغي الإشارة إلى RAID المتزامنة بالأقواس المستديرة. فنظامَا RAID 10 محليَّان مُرايَأَان عبر الشبكة (على غرار DRBD) سيُدوَّنان RAID 10(1). سيكون مستوى RAID الفعلي لحسابات المخاطر والسعة مطابقاً لأي RAID 101 لكن هذا يُعلم جميع الأطراف بنظرة واحدة أن المرايأة عبر شبكة.

ينبغي الإشارة إلى RAID غير المتزامنة بالأقواس المربعة. فنظامَا RAID 10 محليَّان مُرايَأَان عبر الشبكة بشكل غير متزامن سيُدوَّنان RAID 10[1] مما يوضّح وجود تأخر محفوف بمخاطر في النظام.

ثمة حاجة إضافية إلى نوع مختلف من النسخ المتماثل على مستوى أعلى، مستوى نظام الملفات (على غرار rsync)، الذي، وإن لم يكن مرتبطاً فعلياً بـ RAID، يوفر وظيفة مماثلة للبيانات الباردة ويُستخدم كثيراً في نقاشات RAID، وأعتقد أن مهندسي التخزين بحاجة إلى القدرة على تدوينه بإيجاز. يمكن الإشارة إلى هذا النسخ المتماثل غير المتزامن على مستوى نظام الملفات بالأقواس المتعرجة. لا يلزم إلا تدوين واحد لأن النسخ المتماثل على مستوى نظام الملفات متزامن دائماً. كمثال، مصفوفتا RAID 6 مُزامَنتَان تلقائياً بنظام نسخ متماثل لنظام الملفات تفاضلي الكتلة ستُدوَّنان RAID 6{1}.

لتبسيط تدوين RAID أكثر وتقليص الحاجة الواضحة لكتابة كلمة “RAID” مراراً، وكذلك للتحرر من الإلهاءات التقليدية لما يعنيه الاختصار حتى نتمكن من التركيز على جوانب النسخ المتماثل ذات الصلة، ينبغي استخدام بادئة بسيطة “R”. فـ RAID 10 ستكون ببساطة R10. أو قد تكون مرايأة شبكية خالصة R(1).

يبقى جانب رئيسي واحد من تدوين RAID يستوجب المعالجة وهو حجم كل مكوّن من مكوّنات المصفوفة. كثيراً ما يكون هذا ضمنياً، لكن بعض مستويات RAID، لا سيما المتداخلة منها، قد تنطوي على تعقيدات يُغفلها التدوين التقليدي. معرفة العدد الإجمالي للأقراص في مصفوفة لا تُبيّن دائماً إعداد مصفوفة محددة. فـ R10 من 24 قرصاً يُفترض أنه اثنا عشر زوجاً من المرايا في شريط R0. لكنه قد يكون ثمانية مجموعات من مرايا ثلاثية في شريط R0. أو حتى ست مجموعات رباعية. أو أربع مجموعات سداسية. أو ثلاث مجموعات ثمانية. أو مجموعتان اثنتا عشرية. بينما تكون معظمها نادرة للغاية، ثمة حاجة إلى تدوينها. لتدوين حجم المجموعة نستخدم رقماً مرفوعاً للإشارة إلى حجم تلك المجموعة. بوجه عام هذا مطلوب لجانب واحد فقط من المصفوفة لا لجميعها، إذ يمكن اشتقاق البقية، لكن عند الشك يمكن تدوينه صراحةً.

فمصفوفة R10 باستخدام مجموعات مرايا ثلاثية ستكون R1³0. بغياب القدرة على كتابة رقم مرفوع يمكن كتابتها R1^3+0. لا يُفيد هذا التدوين بالحجم الكلي للمصفوفة، بل بنوع تهيئتها فحسب. إذا أُدرجت جميع الأرقام المرفوعة الممكنة يمكن احتساب الحجم الكلي للمصفوفة دون أي معلومات أخرى. لو لدينا R10 من أربع مجموعات من مرايا ثلاثية يمكن كتابتها R1³0⁴ مما يُعلمنا بأن المصفوفة بأكملها تتألف من اثني عشر قرصاً – أو في التدوين البديل R1^3+0^4.

لا يلزم تدوين الأرقام المرفوعة للمجموعات إلا حين لا يكون الأمر واضحاً. R10 دون تدوين إضافي يعني ضمنياً أن مكوّن R1 هو أزواج مرايا. R55 تستلزم تدويناً إضافياً في الغالب إلا إذا كانت المصفوفة تتألف من تسعة أعضاء فحسب.

جانب إضافي واحد ينبغي النظر فيه هو تدوين حجم المصفوفة. هذا أبسط بكثير من تدوين الأرقام المرفوعة وكافٍ في الغالب. يُلغي هذا الحاجة إلى كتابة “مصفوفة RAID 10 من أربعة أقراص” بشكل مطوّل. بدلاً من ذلك يمكننا استخدام بادئة لهذا الغرض. 4R10 تدل على مصفوفة RAID 10 من أربعة أقراص.

بالعودة إلى مثالنا أعلاه، يمكن كتابة مصفوفة اثني عشر قرصاً RAID 10 بمجموعات المرايا الثلاثية هكذا: 12R1³0⁴. لكن استخدام الأرقام الثلاثة معاً يصبح مكرراً. يمكن حذف أي رقم منها. في الغالب سيكون ذلك الرقم الأخير لأنه الأقل فائدة. حجم مجموعة R1 مفيد في تحديد المخاطر الأساسية، والرقم 12 الأولي مفيد لحسابات السعة والأداء وتحديد الشاسيه والشراء. الرقم الأخير أربعة مستنتَج من الرقمَين الآخرَين وعديم الفائدة عملياً بمفرده. لذا أفضل صياغة هي ببساطة 12R1³0. وإذا استخدمت تلك المصفوفة ذاتها أسلوب زوج المرايا الشائع بدلاً من المرايا الثلاثية نكتب ببساطة 12R10 للدلالة على مصفوفة RAID 10 قياسية من اثني عشر قرصاً.