دیتا استریپینگ یا در اصطلاح انگلیسی Data Striping یک روش برای ذخیره‌سازی داده‌ها است که با استفاده از استریپینگ سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری قابل پیاده سازی است. در این روش، داده‌ها به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شوند و به صورت پوششی روی چندین درایو سخت‌افزاری ذخیره می‌شوند.
با دانستن این موضوع که دیتا استریپینگ چیست، مزایا و معایب استریپینگ در ذخیره سازی داده و مراحل پیاده سازی استریپینگ می‌توان به مفهوم موازی سازی ورودی و خروجی پی برد. با ما در این مقاله همراه باشید.
دیتا استریپینگ چیست؟
به تقسیم بندی منطقی داده‌های ترتیبی (مانند یک فایل) در زمان ذخیره‌سازی داده‌های یک کامپیوتر اشاره دارد. در این تکنیک، داده‌ها به قسمت‌های کوچکتری تقسیم شده و از طریق دستگاه‌های ذخیره‌سازی فیزیکی مختلف، امکان دسترسی به بخش‌های متوالی فراهم می‌شودتکنیک دیتا استریپینگ.
با اختصاص دسترسی هر قسمت به چندین دستگاه ذخیره‌سازی (مانند هارد درایو)، می‌توان به صورت همزمان یا به اصطلاح موازی به چندین قسمت متصل شده و در نتیجه توان دسترسی به داده‌ها را افزایش داد. علاوه بر این، با استفاده از این تکنیک، زمان انتظار پردازنده برای دسترسی به داده‌ها کاهش می‌یابد.
در واقع هدف اصلی دیتا استریپینگ، افزایش سرعت خواندن و نوشتن داده‌ها و افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان ذخیره‌سازی است. درنتیجه با توزیع داده‌ها بین درایوها، عملیات خواندن و نوشتن می‌تواند به صورت موازی انجام شود که باعث افزایش عملکرد سیستم می‌شود. همچنین، در صورت بروز خطا در یکی از درایوها، اطلاعات مفقود شده را می‌توان از درایوهای دیگر بازیابی کرد.
علاوه بر این استفاده از تکنیک دیتا استریپینگ باعث ارائه نرخ انتقال بسیار بالا برای ورودی/خروجی‌های گسترده می‌شود که چندین برابر سریعتر از نرخ انتقال یک هارد درایو است. کاربرد اولیه این فناوری در یک آرایه تکراری (Redundant) از دیسک‌های مستقل یا RAID بوده است.
روش‌های مختلفی از دیتا استریپینگ وجود دارد، از جمله RAID 0، RAID 1، RAID 5، RAID 6 و غیره. هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌ها و قابلیت‌های خاصی دارند که بسته به نیازهای سیستم، می‌توان از آنها استفاده کرد.
به طور کلی با استفاده از دیتا استریپینگ، می‌توان عملکرد، قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم ذخیره‌سازی را بهبود بخشید و در صورت نیاز به ظرفیت بیشتر، امکان افزایش فضای ذخیره‌سازی را نیز فراهم کرد.
آیا برای سرور خود نیاز به هارد دارید؟
مزایا و معایب استریپینگ داده ها چیست؟
حال که با تکنیک دیتا استریپینگ آشنا شدید خوب است که در مورد مزایا و معایب استریپینگ داده اطلاعاتی داشته باشید:
مزایای استریپینگ
یکی از مزایای استریپینگ، توان عملیاتی بالاتر است. با ترکیب متوالی دسترسی‌های داده، ضریب دسترسی به داده‌های هر دستگاه ذخیره‌سازی به طور تجمعی افزایش می‌یابد. این به معنای افزایش سرعت و کارایی در دسترسی به داده‌ها است.
معایب استریپینگ
یکی ازمعایب دیتا استریپینگ ، درصد خرابی بالا است. زیرا در این روش، بخش‌های مختلف داده در دستگاه‌های ذخیره‌سازی مختلف نگهداری می‌شوند. بنابراین، خرابی یک دستگاه منجر به خراب شدن کامل توالی داده‌ها خواهد شد. به عبارت دیگر، میزان خرابی آرایه دستگاه‌های ذخیره‌سازی برابر است با جمع میزان خرابی هر دستگاه ذخیره‌سازی.
با این حال، با اضافه کردن اطلاعات اضافی مانند بیت توازن یا parity، می‌توان معایب دیتا استریپینگ را بر طرف کرد. در چنین سیستمی، با سرمایه گذاری برای ذخیره‌سازی اطلاعات اضافی، می‌توان از خسارت‌های احتمالی جلوگیری کرد.
چگونه می‌توان اطلاعات اضافی مانند بیت توازن یا parity را به دیتا استریپینگ اضافه کرد؟
برای اضافه کردن اطلاعات اضافی مانند بیت توازن یا parity به دیتا استریپینگ، معمولاً از تکنیک‌هایی مانند RAID (Redundant Array of Independent Disks) استفاده می‌شود. در زیر توضیحاتی درباره دو روش RAID رایج برای اضافه کردن اطلاعات اضافی به دیتا استریپینگ آمده است:
RAID 4 و RAID 5:
در RAID 4، یک دیسک مخصوص به طور اختصاصی برای ذخیره بیت توازن (parity bit) استفاده می‌شود. در این روش، دیتا بر روی دیسک‌های دیگر قسمت‌بندی و استریپ می‌شود، و بیت توازن بر روی دیسک مخصوص ذخیره می‌شود. این بیت توازن می‌تواند برای بازیابی اطلاعات در صورت خرابی یکی از دیسک‌ها استفاده شود.
در RAID 5، بیت توازن به طور توزیع شده بین تمام دیسک‌ها ذخیره می‌شود. به عبارت دیگر، بیت توازن بر روی دیسک‌های مختلف قرار می‌گیرد. این روش از RAID 4 کارایی بهتری دارد و از خرابی یک دیسک در هر زمان پشتیبانی می‌کند.
RAID 6:
در RAID 6، برخلاف RAID 4 و RAID 5 که از یک بیت توازن استفاده می‌کنند، از دو بیت توازن برای اطلاعات اضافی استفاده می‌شود. این روش به اطلاعات، توانایی بازیابی پس از خرابی همزمان دو دیسک را می‌دهد. بدین ترتیب، در صورت خرابی همزمان دو دیسک، اطلاعات قابل بازیابی هستند.
استفاده از این تکنیک‌ها، با ایجاد اطلاعات اضافی و استفاده از الگوریتم‌های خاص برای حساب کردن و بازیابی بیت توازن، امکان بازیابی داده‌ها در صورت خرابی دیسک‌ها را فراهم می‌کند و از معایب دیتا استریپینگ مانند خطر از دست دادن داده‌ها جلوگیری می‌کند.
مراحل دیتا استریپینگ
استریپینگ در دو سطح، یعنی سخت‌افزاری و نرم‌افزاری، استفاده می‌شود. که در زیر به توضیح هر سطح می‌پردازیم:
استریپینگ سخت‌افزاری (Hardware Stripping):
در استریپینگ سخت‌افزاری، تقسیم و جداسازی داده‌ها بر روی سطح سخت‌افزار انجام می‌شود. این روش معمولاً در سطح دیسک‌های سخت (Hard Disk Drives) استفاده می‌شود. در این روش، داده‌ها به بخش‌های کوچکتر تقسیم می‌شوند و هر بخش بر روی یک دیسک سخت جداگانه قرار می‌گیرد. این امر بهبود سرعت دسترسی به داده‌ها و همچنین افزایش توانایی همزمانی در عملیات‌ها را فراهم می‌کند.
استریپینگ نرم‌افزاری (Software Stripping):
در استریپینگ نرم‌افزاری، تقسیم و جداسازی داده‌ها بر روی سطح نرم‌افزار انجام می‌شود. این روش معمولاً در سطح سیستم‌عامل یا برنامه‌های کاربردی استفاده می‌شود. در این روش، داده‌ها به بخش‌های کوچکتر تقسیم می‌شوند و هر بخش روی منابع ذخیره‌سازی مجزا قرار می‌گیرد. این روش بهبود مقیاس‌پذیری سیستم، توانایی اجرای همزمان عملیات‌ها و بهبود عملکرد سیستم را فراهم می‌کند.
در هر دو سطح استریپینگ، هدف اصلی تقسیم و جداسازی داده‌ها و توزیع آنها بر روی منابع ذخیره‌سازی مختلف است. این کار باعث افزایش کارایی و بهره‌وری سیستم می‌شود و می‌تواند در برخی موارد بهبود قابل توجهی در سرعت دسترسی به داده‌ها و عملکرد سیستم را به همراه داشته باشد.
نویسنده: اسما دادرس محبوب
)
