پياده سازي RAID همچون بسياري ديگر از تكنولوژي ها هم بصورت سخت افزاري و هم نرم افزاري امكان پذير است كه مسلماً مدل سخت افزاري داراي سرعت و پايداري بيشتري است و مدل نرم افزاري فقط در شرايطي پيشنهاد ميشود كه با كمبود امكانات و بودجه مواجه هستيم و يا اينكه قرار است بر روي يك سيستم پشتيبان و نه مادر پياده سازي شود. اما فارغ از اينكه RAID بصورت نرم افزاري و يا سخت افزاري پياده سازي ميشود، تكنولوژي RAIDداراي سطوح گوناگون است كه در ادامه به ذكر عمده ترين آنها مي پردازم:
اما قبل از آن مفهوم stiping كه زياد استفاده مي شود را توضيح مي دهيم:

بوسيله‏ي نواري كردنِ (Striping) درايوهاي آرايه و ايجاد نوارهايي كه به اندازه‏ي كافي بزرگ هستند ، ‌به طوري كه هر گروه از ركوردها به طور كامل در يك نوار قرارگيرند ،‌ تعداد ركوردهاي بيشتري مي‏توانند در تمام درايوها به طور مساوي توزيع شوند. اين كار در مواقعي كه load  سنگين وجود دارد تمام درايوها را مشغول نگه مي‏دارد. و به تمام درايوها اجازه مي‏دهد تا به طور همزمان عمليات مختلف ورودي/خروجي انجام دهند. و به اين صورت تعداد عمليات ورودي/خروجي كه مي‏تواند در آرايه انجام شود افزايش مي‏يابد.

 به اين نوع از RAID ،‌ Striping نيز گفته مي‏شود. RAID 0 شامل آرايه‏اي از درايوهاي ديسك به صورت غير افزايشي است. ( يعني علاوه بر داده‏هاي اصلي ، هيچ درايو ديگري براي نگهداري نسخه‏ي ديگري از داده‏ها وجود ندارد)

• در RAID 0پريتي نيز وجود ندارد.
• در اين مجموعه raid ،كنترل كننده raid ،داده ها را به صورت نواري روي چند درايو قرار مي دهد پس مي توانيم عمليات خواندن و نوشتن را به طور موازي انجام دهيم. پس مدت زمان خواندن و نوشتن ، ‌بسته به تعداد درايوهاي موجود در آرايه كم و كمتر مي‏شود. تا زماني‏كه داده‏ها به صورت نواري شكل در تمامي هارد ديسك‏ها قراردارند ،‌ RAID 0 سريع‏ترين و مناسب‏ترين روش از ميان تمامي حالات RAID است. و بهترين كارمفيد و كارآيي را در ذخيره‏سازي داده‏ها ارايه مي‏دهد.

• ولي بايد گفت كه هيچ‏گونه تحمل خطايي ندارد. اگر يكي از ديسك‏ها دچار مشكل شود ، تمام آرايه از كار مي‏افتد و هيچ راهي براي بازگرداندن داده‏هاي از دست رفته وجود ندارد.

 به اين سطح ،‌mirroring  نيز گفته مي‏شود. و اساساً يك تركيب از دو هارد ديسك است كه اطلاعات يكي از اين دو ،‌عيناً روي ديگري كپي مي‏شود و در كامپيوتر به صورت يك درايو نمايش داده‏ مي‏شود.

• تحمل خطا در RAID 1 وجود دارد.چراكه اگر يكي از ديسك‏ها از كار بيفتد آرايه مي‏تواند همچنان به فعاليت خود ادامه دهد.
• به دليل اين‏كه هم‏زمان از دو هارد ديسك استفاده مي‏شود ،‌ زمان خواندن سريعتر مي‏شود.روشي كه در اين‏جا براي خواندن داده‏ها به‏كارگرفته مي‏شود ، زمان‏بندي Round-robin ( روح سرگردان ! ) ‌نام دارد. كه سرور براي خواندن داده‏ها مرتباً از يك هارد به هارد ديگر مي‏رود و عملاً زمان را بين دو هارد ديسك تقسيم مي‏كند.
• سرعت خواندن دراينجا دوبرابر سرعت خواندن از يك درايومنفرد  فاقد‌mirroring  است.  

با اين حال در موقع نوشتن ، داده‏ها بايد روي دو هارد ديسك نوشته‏شوند. و عملاً مي‏بينيم كه در مدت زمان نوشتن تغييري حاصل نخواهد شد.

• نسبت به ساير انواع آرايه‏هاي افزايشي ،‌اين سطح بهترين كارآيي را دارد. ولي از لحاظ رتبه در هنگام ازكارافتادن درايو ،‌نسبت به RAID 5 كارآيي كمتري دارد.
• بزرگترين عيب اين سطح ،‌هزينه‏اي است كه براي درايوهاي اضافي آن پرداخت مي‏شود.

    در روش استفاده هارد ديسك ها با استفاده از كنترلرهاي يكسان مشكل اين است كه يك كنترلر هم درايو اصلي و هم درايو آيينه‏اي را كنترل مي‏كند. اگر كنترل كننده ديسك از كار بيفتد هر دو درايو غير قابل دسترسي مي‏شوند . تكنيكي كه براي جلوگيري از اين مشكل پيشنهاد مي‏شود Duplexing است. يعني اين‏كه براي هر ديسك يك كنترلر جداگانه استفاده كنيم.

RAID 2

 داراي خاصيت ECC با استفاده از كد همينگ

• در RAID 2 نيز از روش Striping استفاده مي‏شود و داده‏ها به صورت نوارهاي سكتوري ذخيره مي‏شوند . و بعضي از درايوهاي آرايه براي اطلاعات ECC در نظرگرفته مي‏شوند. هر بيت داده كه روي هارد ديسك‏ها نوشته‏مي‏شود ، كد تصحيح خطا يا ECC مربوط به خود را دارد. اين كدها روي درايوهاي جداگانه ذخيره مي‏شوند و به منظور حفاظت از يكپارچگي و سلامت داده‏ها مورد استفاده قرار مي‏گيرند. ECC ارزش‏هاي عددي داده‏هاي ذخيره‏شده بر روي بلوك‏هاي مشخص در درايو مجازي را با استفاده از فرمولي به نام check-sum ( جمع كنترلي ) جدول بندي مي‏كند. سپس در صورت نياز  ،‌ جمع كنترلي  براي تاييد سلامت داده‏ها به انتهاي بلوك داده الحاق مي‏شود.
• هنگامي كه داده‏ها مجدداً خوانده مي‏شوند ، جدول بندي  ECCمجدداً محاسبه مي‏شود . سپس جمع كنترلي هر بلوك داده‏ي خاص ،‌خوانده شده و با آخرين جدول بندي مقايسه مي‏شود. چنانچه اعداد همانند باشند داده‏ها بدون نقص هستند ، اما اگر تناقضي وجود داشته‏باشد ، داده‏ها ي از دست رفته با استفاده از اولين جمع كنترلي (يا جمع كنترلي قبلي )‌به عنوان يك نقطه‏ي مرجع ،‌قابل محاسبه‏ي مجدد هستند.
• از اين سطح به ندرت استفاده مي‏شود. به دليل اين‏كه تمام هارد ديسك‏ها امروزه اطلاعات ECC را در هر سكتور جاسازي مي‏كنند.

امروزه ،‌بسيار كم مورد استفاده قرار مي‏گيرد. RAID 3خيلي شبيه  RAID 2  مي‏باشد . و اطلاعات را به صورت سكتوري روي گروهي از درايوها stripe مي‏كند. تفاوت آن اين‏است كه يك درايو جداگانه براي ذخيره‏ي داده‏هاي پريتي درنظر مي‏گيرد. RAID 3 بر داده‏هاي ECC جاسازي شده در هر سكتور براي رديابي اشكالات ، تكيه دارد. اگر درايوي از كار افتاد ، به‏وسيله‏ي XOR كردن اطلاعات موجود روي ساير درايوها ،‌عمليات بازيابي را انجام مي‏دهد.

•  اين سطح در واقع انطباقي از RAID 0 است كه مقداري از ظرفيت هر يك از درايوها را قرباني مي‏كند اما به سطح بالايي از سلامت اطلاعات و تحمل خطا دست‏يابد.در اين حالت ، بلوك‏هاي داده به نوارهايي تقسيم شده و بر روي تمام درايوهاي درون آرايه به جز يكي از آن‏ها نوشته مي‏شوند.
• اطلاعات موازنه‏ي نوار كه براي بررسي سلامت داده در تمام درايوهاي درون زيرسيستم مورد استفاده قرار مي‏گيرند درهنگام نوشتن داده‏ها ، ايجاد شده و بر روي ديسك پريتي ،‌نوشته مي‏شوند.
• درايو موازنه نيز به نوارهايي تقسيم شده‏است و هر يك از اين نوارها در درايو موازنه براي نگهداري اطلاعات پريتي مربوط به نوارهاي داده‏ي متناظر آن كه در سراسر آرايه گسترده شده ، مورد استفاده قرار مي‏گيرد. اطلاعات موازنه هنگام خواندن داده‏ها بازبيني مي‏شود.اين شيوه با خواندن يا نوشتن داده‏ها بر روي تمام درايوها به طور هم‏زمان يا به صورت موازي توانايي انتقال داده بسيار بالايي را در اختيار قرار مي‏دهد ولي در عين حال مزيت بازسازي داده در صورت از كارافتادن يكي از درايوها و حفظ سلامتي داده‏ها براي سيستم را نيز از دست نمي‏دهد.
• به دليل اين‎كه هر درخواست I/O به چندين درايو از آرايه دسترسي دارد. در اين سطح RAID  در يك زمان فقط به يك درخواست پاسخ داده مي‏شود. و براي محيط‏هاي تك كاربره ، تك كاره با ركوردهاي طولاني ،‌ بهترين كارآيي را دارد.

 ( به دليل اين‏كه RAID 5 با نوارهاي كوچك مي‏تواند همان كارآيي RAID 3 را داشته‏باشد،‌ كنترلرهاي Adaptec اين نمونه را نيز پشتيباني نمي‏كنند)

 RAID 4

ديسك هاي داده مجزا، ديسك مربوط به Parity مشترك

RAID 4شبيه RAID 3 است . به جز اين‏كه در raid4 به جاي جاگذاري بايت ،از جاگذاري سكتوراستفاده‏ مي‏شود.به همين دليل ركوردها از هر درايو جداگانه مي‏توانند خوانده‏شوند(‌البته به جز درايو پريتي). اين عمل اين امكان را مي‏دهد تا عمليات خواندن به  اشتراك گذاشته‏شود. در هنگام نوشتن ،‌عمليات آهسته مي‏شود چون پس از ذخيره شدن داده‏ها بر روي يك ديسك ،‌بايد اطلاعات پريتي نيز در درايو مربوط به پريتي نوشته شوند. 

همانند raid3 ، raid4 هم يك اشكال ذاتي در درايوparity اختصاصي دارد. هنگامي كه داده ها روي آرايه نوشته مي شوند،parity encoding هم بخشي از هر عمليات write  است.

•         اين ساختار مزيت ويژه‏اي نسبت به ساير حالات ندارد و كنترلرهاي Adaptec اين نمونه را پشتيباني نمي‏كنند.

 RAID 5

RAID۵ : ديسك هاي داده مجزا و Parity توزيع شده در ديسكهاي Data    

1. خواندن داده هاي قديم
2. نوشتن داده هاي جديد
3. Xorكردن داده هاي قديم و داده هاي جديد(نتيجه يك bit mask است كه در مكان هر بيتي كه تغيير كرده يك 1 قرار مي دهد .)
4. خواندن parity  قبلي از آرايه
5. Xor كردن bit mask با اطلاعات parity  قبلي : نتيجه متناسب است با بيت هايي كه در اطلاعات parity تغيير يافته است
6. نوشتن parity  ، update شده در آرايه

بنابراين براي هر application درخواست write ،يك آرايه raid5 بايد دوتا read ،دوتا write و دو عمل xor را براي كامل شدن عمل write اصلي انجام دهد.

تمام درايوها شامل داده هستند و عمليات خواندن مي‏تواند از تمام درايوها به صورت مشترك انجام شود. براي نوشتن اطلاعات نيز به يك درايو داده و نيز يك درايو ديگر براي ذخيره‏ي اطلاعات پريتي نياز داريم. با توجه به اين‏كه ،‌پريتي ركوردهاي مختلف روي درايوهاي ديگر قرارمي‏گيرد ،‌عمليا ت نوشتن معمولاً مي‏تواند به اشتراك گذاشته شود.

به خاطر تعادل بين كارايي،fault tolerance و قيمت ،raid5 احتمالا َ معمول ترين پياده سازي raid  است بيشترين استفاده از RAID 5 در سرورها و شبكه‏هاي محلي مي‏باشد ، ‌جايي كه فضاي ذخيره‏سازي و تحمل خطا بسيار اهميت دارد. اينسطحraid يك انتخاب خوب براي file server و application server هاست.همچنين اغلب براي اينترنت و اينترات هم استفاده ميشود .

 در اين روش نيازي به وجود درايو آيينه وجود ندارد . زيرا اگر يكي از ديسك‏هاي اصلي از كار بيفتد ، سرور اطلاعات از دست رفته از نوارهاي پريتي ذخيره شده روي ديگر درايوها بازسازي مي‏كند. براي اجراي RAID 5 ،‌حداقل به سه هارد ديسك نياز داريم.

Raid 6

ديسكهاي داده هاي مجزا با دو Parity توزيع شده مجزا

•         - بهترين انتخاب براي كاربردهاي بحراني و حساس

•         - سيكل نوشتن بسيار كند ( دوبار محاسبه مربوط به Parity )

•         - نياز به N+۲ درايو ديسك سخت . بدليل دارا بودن حالت Parity دو بعدي . ( N تعداد ديسكهاي سخت در حالت معمولي )

•         - ادغام اطمينان بالا با قابليت بالا

 Raid0+1

نرخ انتقال داده بهينه

دو مجموعه از درايوها ، فعال هستند و مجموعه دوم از درايوها يك mirror از داده هاي دو درايو اول هستند.در اين مورد بلاك هاي داده اي ،در درايوهاي درون هريك از دو مجموعه strip مي شوند،در حالي كه بين دو مجموعه هم mirror  مي شوند.. اين كارايي raid0 را افزايش مي دهد زيرا آن نصف زمان درايو را براي نوشتن داده اي برابر با يك درايو ،مي گيرد .

 مزايا و مشخصات : 

• - حداقل به ۴ دستگاه هارديسك نياز دارد .
• - RAID ۰+۱ به عنوان آرايه آينه اي نيز معروف است با اين تفاوت كه قطعات داده ها يا Segment ها طبق استراتژي RAID۰ ايجاد شده اند
• بهترين انتخاب براي سيستمهايي كه به كارايي بالا بدون توجه به حداكثر اطمينان نياز داشته باشند .
• نرخ انتقال بالا .

·        تعداد زيادي درايو لازم است

·        ظرفيت داده اي در عمل نصف مي شود.         

raid10

يك ورژن ساده تر از raid0+1 است .اول striping داده ها بين مجموعه ديسك ها و سپس mirroring بين آنها اانجام مي شود.دو درايو اول در هر مجموعه mirror هم هستند.دو درايو دوم ،مجموعه ديگر از ديسك ها را تشكيل مي دهند كه mirror هم هستنداما داده هاي strip شده با جفت اول را ذخيره مي كنند 

·        اين يك فرم از ايجاد raid تودرتواست.درايوهاي 1و2  يك raid1 mirror هستندودريوهاي 3و4 يك mirror هستند.اين دو مجموعه به صورت آرايه strip شده هستند.

·        مانند اجراي raid0+1 ،raid10 هم به حداقل چهار درايو احتياج دارد.

·        كارايي تا حدودي به همان اندازه است.

- داده ها كاملاً redundant هستند

- ظرفيت داده اي عملاًنصف مي شود.

نكته: يك raid10 مي تواند حتي وقت كه دو ديسك خراب شوند،يه كار خود ادامه دهد،درصورتيكه دو ديسك بخشي از همان مجموعهraid1 mirror نباشند.

 Raid سخت افزاري و نرم افزاري

RAID  نرم افزاري از طريق يك سيستم عامل تنظيم مي شود و به طور ذاتي كارايي كمتري نسبت به كنترلرهاي سخت افزاري RAID دارد. اين به علت  فقدان سخت افزار اختصاصي براي مديريت آرايه هاي RAID است. اما بايد گفت كه تنظيم آن، دست كم موقع استفاده از Windows XP Professional، نسبت به سيستم هاي مبتني بر سخت افزار ساده تر و انعطاف پذير تر است.

دومين عامل در زمينه بررسي و انتخاب نوع RAID، اين است كه آيا شما مي خواهيد سيستم عامل تان قسمتي از آرايه باشد يا خير؟ بزرگترين محدوديت در انجام RAID در ويندوز XP اين است كه سيستم عامل بايد قبل از ايجاد آرايه RAID نصب شود. به اين معنا كه اگر شما بخواهيد ديسك سيستم عامل خود را Strip كنيد، براي افزايش سرعت Loading راهي جز رفتن به سمت كنترلرهاي RAID سخت افزاري نداريد.

بنابراين اگر بدون ايجاد درايوهاي Strip شده ، مي خواهيد حداكثر استفاده را ببريد يا اگر براي Backup هاي خود نياز داريد كه از RAID استفاده نماييد از مادربردي استفاده كنيد كه كنترلر RAID را به صورت Onboard در خود دارد  و يا اينكه از يك كارت كنترلر PCI استفاده كنيد. اما اگر مي خواهيد سرعت درايوهاي Stripped را امتحان كنيد به سراغ RAID نرم افزاري برويد

 تجهيزات RAID از بخش هاي زير تشكيل شده است:

•         جدول RAID براي تعريف تنظيمات آرايه هاي RAID، ساختارهاي داده به منظور ذخيره  Discriptionها براي Cache كردن داده ها، موتورها براي محاسبه اطلاعات توازن  ( Parity ) ، بخش منطقي براي هندل كردن ورودي/خروجي ها از آرايه هاي RAID.

•         اين قسمت ها (Components ) ممكن است به صورت نرم افزاري ارائه شوند يا اينكه درون كنترلرها جاسازي شده باشند.

•         در RAID نرم افزاري يكي از مشكلات اين است كه به دليل مراجعه زياد CPU و اجزاي آرايه و ترافيك بالاي داده اي كه جريان پيدا مي كند مشكلاتي براي ساير نرم افزارها بوجود آمده و در برخي موارد از كار افتادن سيستم را نيز به دنبال دارد.

•         Raidنرم افزاري را در صورتي استفاده كنيد كه گستردگي كار شما زياد نباشد و يا براي  محيط هاي كوچكي كه حجم درخواست ها و تعداد كاربران كمتري دارند استفاده كنيد. اما در محيط هايي با كاربران زياد و عمليات خواندن و نوشتن سنگين، RAID سخت افزاري تنها گزينه است. بيشتر موارد جدي پياده سازي RAID ، از RAID سخت افزاري استفاده مي شود.

 دو نوع RAID سخت افزاري وجود دارد، كه تفاوت اصلي اين دو نوع در چگونگي ارتباط آرايه با سيستم است. 

•         " BUS-Based " يا كارت هاي كنترلر RAID سخت افزاري :

اين روش ، سنتي ترين و پر استفاده ترين نوع RAID سخت افزاري به ويژه براي سيستم هاي "" دست پايين"" است. يك كنترلر RAID در PC يا سرور نصب مي شود و درايوهاي آرايه به آن متصل مي شوند. اين كنترلر واسطه اي است بين سيستم و هارد ديسك هاي موجود در آرايه و معمولاً از اينترفيس هاي SCSI يا كنترلرهاي IDE/ATA براي اين منظور استفاده مي شود. داده ها از طريق BUS سيستم ( نوعا PCI ) به سراسر PC فرستاده مي شود. برخي مادربردها بويژه براي سيستم هاي سرور به همراه خود به صورت مجتمع، كنترلرهاي RAID را نيز دارند. اين كنترلرها در مادربرد جاسازي شده اند اما از لحاظ كاري تفاوتي با كارت هاي BUS-Based افزودني ندارند.

تنها تفاوت كنترلرهاي مجتمع اين است كه هزينه اضافي را كاهش مي دهند.

 كنترلرهاي RAID هوشمند و خارجي:  

در اين طراحي كه مورد استفاده سيستم هاي "بالا دستي" قرار مي گيرد، كنترلر RAID به طور كامل از سيستم جدا شده و در يك جعبه جداگانه قرار داده شده است. درون جعبه، كنترلر RAID درايوهاي آرايه را مديريت مي كند (مثلاً با استفاده از SCSI ) و سپس درايوهاي منطقي از آرايه را در واسطه اي استاندارد به سرورهايي كه از آرايه استفاده مي كنند، ارايه مي دهد. سرور، آرايه يا آرايه ها را فقط به صورت يك يا چند هارد ديسك سريع مي بيند و RAID به طور كامل از ديد ماشين مخفي است.

در حقيقت، هر يك از اين واحدها (كنترلرهاي خارجي ) واقعاً يك كامپيوتر درون خودشان دارند. به همراه يك پردازنده اختصاصي كه آرايه ها و فعاليت ها را مانند كانالي بين سرور و آرايه مديريت مي كند.

اجراي RAID به صورت BUS-Based ارزانتر و خيلي ساده تر از اجراي RAID به صورت external است. اين در حالي است كه سيستم هاي كنترلرهاي خارجي RAID هنوز خيلي گران هستند اما از امتيازها و ويژگي هاي جذاب آن نمي توان چشم پوشيد! مثلاً  قابليت توسعه زيادي نسبت به BUS-Based RAID دارند، (براي آرايه هاي بزرگ ، فضايي در حد ترابايت را نيز مي توانند پوشش دهند ) و مي توانند كارآيي بهتري ارايه كنند. اما هزينه اي كه بايد در ازاي اين سخت افزار پرداخت شود معمولاً در حدي نيست كه كاربران معمولي  PCها از عهده آن برآيند يا حتي به آن فكر كنند!

•         توجه : كنترلرهاي RAID خارجي نبايد با كيس هاي RAID خارجي اشتباه گرفته شود. اين كيس ها كه به Enclosure معروفند داراي Power وساختار فيزيكي خاص براي درايوهاي يك آرايه RAID هستند، اين كيس ها را بيشتر  در محيط هاي بزرگ عملياتي كه با داده هاي زيادي با حجم بالا سروكار دارند مي بينيم. ضمناً مي توان تركيبي از كنترلرهاي RAID را با اين سيستم ها ايجاد كرد.

•         اگر شما از هر كدام از سطوح پيچيده و مبهم RAID مثل 1+0 مي خواهيد استفاده كنيد، قطعاً بايد به RAID سخت افزاري متوسل شويد چرا كه اين سطوح خاص در RAID نرم افزاري Support نمي شود. و نيز اگر به كارآيي بالا نياز داريد كه در زمان استفاده از سطوح محاسباتي و قدرتي RAID به دست مي آيد انتخاب RAID سخت افزاري الزامي است.

 اگر قبلاً از سيستم عاملي استفاده كرده و مي كنيد كه RAID را پوشش مي دهد، ديگر نيازي به پرداخت هزينه هاي اضافي نيست. فقط ممكن است نيازداشته باشيد كه حافظه سيستم تان را بالا ببريد.

•         ساده بودن:  نيازي به نصب، تنظيم و مديريت يك كنترلر سخت افزاري نيست. 

 براي مديريت آرايه ، چرخه هايCPU  ( CPU Cycles ) ربوده مي شوند و كار ساير بخش هاي نرم افزاري و سخت افزاري دچار مشكل مي شود. در اصل اين مشكل براي سطوح ساده مثل سطح 1 چندان مهم نيست اما براي سطوح پيچيده اي چون سطح 5 خيلي اهميت پيدا مي كند.

•         محدوديت Boot Volume:

سيستم عامل نمي تواند از طريق آرايه  RAID بوت شود و به يك پارتيشن غير RAID براي بالا آوردن سيستم نياز است كه باعث افزايش زمان بالا آوردن سيستم مي شود.

•         عدم پوشش سطوح مختلف به طور كامل:

RAID نرم افزاري محدود است به سطح خاصي مانند 0،1 و5 و سطوح جذاب RAID، بيشتر سخت افزاري هستند. ( به جز Duplexing كه قبلاً توضيح داده شد )