وحدة تحكم مصفوفة الأقراص

وحدة تحكم مصفوفة الأقراص هي جهاز يدير محركات الأقراص الفعلية ويقدمها للحاسوب كوحدات منطقية . غالبًا ما تُطبّق تقنية RAID المادية ، ولذلك يُشار إليها أحيانًا باسم وحدة تحكم RAID . كما أنها توفر في كثير من الأحيان ذاكرة تخزين مؤقتة إضافية للأقراص .

غالبًا ما يتم اختصار وحدة تحكم مصفوفة الأقراص بشكل غامض إلى وحدة تحكم القرص والتي يمكن أن تشير أيضًا إلى الدوائر المسؤولة عن إدارة عمليات محرك الأقراص الداخلية.

يوفر متحكم مصفوفة الأقراص واجهات أمامية وواجهات خلفية.

• تتصل واجهة النظام الخلفية بالأقراص الخاضعة للتحكم. ولذلك، فإن بروتوكولها عادةً ما يكون ATA (المعروف أيضًا باسم PATA) أو SATA أو SCSI أو FC أو SAS .
• تتواصل واجهة المستخدم الأمامية مع محول المضيف الخاص بالكمبيوتر (HBA، محول ناقل المضيف) وتستخدم ما يلي:
  • أحد بروتوكولات ATA و SATA و SCSI و FC؛ هذه بروتوكولات شائعة تستخدمها الأقراص، لذلك باستخدام أحدها يمكن لوحدة التحكم محاكاة القرص بشكل شفاف لجهاز الكمبيوتر.
  • بروتوكولات مخصصة أقل شيوعًا لحلول محددة: FICON / ESCON ، iSCSI ، HyperSCSI ، ATA عبر Ethernet أو InfiniBand .

قد يستخدم جهاز تحكم واحد بروتوكولات مختلفة للاتصال بين الواجهة الخلفية والواجهة الأمامية. تستخدم العديد من أجهزة التحكم الخاصة بالمؤسسات بروتوكول FC في الواجهة الأمامية وبروتوكول SATA في الواجهة الخلفية.

في بنية المؤسسة الحديثة، تعد وحدات التحكم في مصفوفة الأقراص (والتي تسمى أحيانًا معالجات التخزين ، أو SPs ^{[ 1 ]} ) أجزاء من حاويات مستقلة فعليًا ، مثل مصفوفات الأقراص الموضوعة في شبكة منطقة التخزين (SAN) أو خوادم التخزين المتصلة بالشبكة (NAS) .

تُشترى مصفوفات الأقراص الخارجية عادةً كنظام فرعي متكامل يشمل وحدات تحكم RAID، ومحركات الأقراص، ووحدات تزويد الطاقة، وبرامج الإدارة. ويقع على عاتق وحدات التحكم توفير الوظائف المتقدمة (وتختلف مسمياتها بين الموردين):

• التحويل التلقائي إلى وحدة تحكم أخرى (غير مرئي لأجهزة الكمبيوتر التي تنقل البيانات)
• عمليات طويلة الأمد تُنفذ دون توقف
  • تشكيل مجموعة RAID جديدة
  • إعادة بناء مجموعة RAID المتدهورة (بعد عطل في القرص)
  • إضافة قرص إلى مجموعة RAID متصلة بالإنترنت
  • إزالة قرص من مجموعة RAID (وظيفة نادرة)
  • تقسيم مجموعة RAID إلى وحدات تخزين/وحدات منطقية منفصلة
• لقطات
• أحجام استمرارية الأعمال (BCV)
• النسخ باستخدام وحدة تحكم عن بعد....

يمكن تركيب وحدة تحكم مصفوفة الأقراص البسيطة داخل جهاز الكمبيوتر، إما كبطاقة توسعة PCI / PCIe أو مدمجة في اللوحة الأم . توفر هذه الوحدة عادةً وظيفة محول ناقل المضيف (HBA) لتوفير المساحة. ولذلك تُسمى أحيانًا بمحول RAID .

اعتبارًا من فبراير 2007 بدأت إنتل بدمج وحدة تحكم Matrix RAID الخاصة بها في لوحاتها الأم المتطورة، مما يتيح التحكم في 4 أجهزة بالإضافة إلى منفذي SATA، ليصبح المجموع 6 منافذ SATA (بسرعة 3 جيجابت/ثانية لكل منفذ). ولضمان التوافق مع الإصدارات السابقة ، يوجد أيضًا  منفذ IDE واحد قادر على توصيل جهازي ATA (بسرعة 100 ميجابت/ثانية). 

نظرًا لأن وحدات تحكم RAID المادية تُقدّم وحدات تخزين RAID مُجمّعة ، فإن أنظمة التشغيل ليست مُلزمة بتنفيذ التكوين والتجميع الكاملين لكل وحدة تحكم. في كثير من الأحيان، يتم تنفيذ الميزات الأساسية فقط في برنامج التشغيل مفتوح المصدر ، بينما يتم توفير الميزات الإضافية من خلال ملفات ثنائية مباشرة من قِبل مُصنّع الأجهزة.

عادةً، يمكن تهيئة وحدات تحكم RAID بالكامل عبر BIOS البطاقة قبل بدء تشغيل نظام التشغيل ، وبعد بدء التشغيل، تتوفر أدوات تهيئة خاصة من الشركة المصنعة لكل وحدة تحكم، لأن مجموعة الميزات الدقيقة لكل وحدة تحكم قد تكون خاصة بكل شركة مصنعة ومنتج. على عكس وحدات تحكم واجهة الشبكة لشبكة إيثرنت ، التي يمكن عادةً تهيئتها وصيانتها بالكامل من خلال نماذج نظام التشغيل الشائعة مثل ifconfig في يونكس ، دون الحاجة إلى أي أدوات خارجية، فإن كل شركة مصنعة لكل وحدة تحكم RAID عادةً ما توفر أدوات برمجية خاصة بها لكل نظام تشغيل تعتبره مدعومًا، مما يضمن احتكار المورد ، ويساهم في مشاكل الموثوقية. ^{[ 2 ]}

على سبيل المثال، في نظام FreeBSD ، يتطلب الوصول إلى إعدادات وحدات تحكم Adaptec RAID تفعيل طبقة توافق Linux واستخدام أدوات Linux من Adaptec، ^{[ 3 ]} مما قد يُؤثر سلبًا على استقرار وموثوقية وأمان النظام، خاصةً على المدى البعيد. ^{[ 2 ]} ومع ذلك، يعتمد هذا بشكل كبير على وحدة التحكم، وعلى توفر وثائق الأجهزة المناسبة لكتابة برنامج تشغيل. بعض وحدات التحكم لديها إصدارات مفتوحة المصدر من أدوات التكوين الخاصة بها، على سبيل المثال، mfiutilوهي mptutilمتاحة لنظام FreeBSD منذ الإصدار 8.0 (2009)، ^{[ 4 ] [ 5 ]} وكذلك mpsutilمنذ mprutilعام 2015، ^{[ 6 ]} حيث يدعم كل إصدار برامج تشغيل الأجهزة الخاصة به فقط، مما يُساهم في زيادة حجم الكود .

قامت بعض أنظمة التشغيل الأخرى بتطبيق أطر عمل عامة خاصة بها للتفاعل مع أي وحدة تحكم RAID، وتوفر أدوات لمراقبة حالة وحدة تخزين RAID، بالإضافة إلى تسهيل تحديد محركات الأقراص من خلال وميض مؤشر LED، وإدارة الإنذارات، وتعيينات الأقراص الاحتياطية الساخنة ، وتنظيف بيانات  RAID من داخل نظام التشغيل دون الحاجة إلى إعادة التشغيل إلى BIOS الخاص بالبطاقة. على سبيل المثال، كان هذا هو النهج الذي اتبعته OpenBSD في عام 2005 مع برنامج تشغيل الجهاز الوهمي bio(4) وأداة bioctl ، والتي توفر حالة وحدة التخزين، وتسمح بالتحكم في مؤشر LED/الإنذار/الأقراص الاحتياطية الساخنة، بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار (بما في ذلك مستشعر محرك الأقراص ) لمراقبة الحالة؛ ^{[ 7 ]} وقد تم اعتماد هذا النهج وتوسيعه لاحقًا بواسطة NetBSD في عام 2007 أيضًا. ^{[ 8 ]}

مع bioctl ، يتم الحفاظ على مجموعة الميزات عند الحد الأدنى عن قصد، بحيث يمكن دعم كل وحدة تحكم بواسطة الأداة بنفس الطريقة؛ من المفترض أن يتم إجراء التكوين الأولي لوحدة التحكم من خلال BIOS البطاقة، ^{[ 7 ]} ولكن بعد التكوين الأولي، يجب أن يكون من الممكن إجراء جميع عمليات المراقبة والإصلاح اليومية باستخدام أدوات موحدة وعامة، وهو ما تم إعداد bioctl لتحقيقه.