مقایسه اجمالی هارد دیسک های Enterprise با Desktop

مقایسه اجمالی هارد دیسک های Enterprise با Desktop

تفاوت هارد دیسک های Enterprise با Desktop

در دنیای اقتصادی امروز شرکت های بهره بردار از سرورها و ذخیره سازها درگیر موضوعاتی هستند تا مابین حجم ذخیره سازی، قابلیت اطمینان سیستم و هزینه، تعادل برقرار کنند. این مقاله سعی دارد تفاوت های دو نوع هارد دیسک Enterprise و Desktop را بیان کند تا افراد مختلف با دقت بیشتر، انتخاب بهتری داشته باشند.


سیستم های Desktop معمولاً بر اجرای برنامه های کاربردی تمرکز دارند که بار دیسک آنها (Disk I/O) شامل بار سیستم عامل و همچنین بار برنامه های در حال اجرا می باشد.
هارد دیسک های رده Enterprise علاوه بر تحمل بار سیستم عامل و برنامه های اجرایی ممکن است وظیفه سرویس دهی به کابران شبکه را نیز بر عهده داشته باشند که این مورد نیازمند ظرفیت های بالای ذخیره سازی اطلاعات و همچنین قابلیت اطمینان (reliable) و دسترسی (available) می باشد.
مدل های متفاوت استفاده یا کاربری برای سیستم های Desktop و Enterprise باعث شده است که این سیستم ها نیازهای گوناگونی در زمینه نوع هارد دیسک داشته باشند، برآوردن این نیازها تاثیر زیادی بر طراحی هارد دیسک ها دارد. در جدول زیر رئوس مطالب مربوط به نیازمندی های مختلف حوزه Desktop و Enterprise ذکر شده است. هر کدام از نیازها در قسمت های بعد توضیح داده می شود.

 

برای دستیابی به نیازهای واقعی کاربران برخی از سازندگان هارد دیسک، تفاوت های اساسی مابین طراحی هارد دیسک های کلاس Desktop و Enterprise قائل می شوند. در این جا هدف بررسی کلی تفاوت ها است و از بیان جرئیات خودداری می شود. شرکت های مختلف راهکارهای متفاوتی برای بعضی از نیازها داشته باشند که در اینجا قابل بررسی نیستند. به همین دلیل ممکن است برخی از هارد دیسک های رده Desktop دارای خصوصیاتی از رده Enterprise باشند و همچنین برخی هارد دیسک های رده Enterprise فاقد یکی از خصوصیات حرفه ای در این رده باشد.

 

۱- قابلیت استفاده مفید و بارکاری


سیستم های رده Desktop معمولاً شامل یک هارد دیسک یا نهایتاً دو هارد دیسک آینه ای (mirror) می باشند و طراحی آنها به گونه ایست که بار زیادی را تحمل نمی کنند. درایو محلی فقط در زمان هایی استفاده می شودکه برنامه اجرایی یا فایل swap نیاز به دیتای خاصی دارد و یا دیتا از طریق برنامه یا سیستم عامل بر روی آن ذخیره می شود. همچنین سیستم در زمان های غیر کاری و آخر هفته خاموش است و در زمان های کاری نیز مدت زیادی به حالت بیکار (idle) می ماند.
بر عکس حالت قبل یک سیستم Enterprise ممکن است تعداد زیادی هارد را کنترل کند که این تعداد برای حجم معینی از ذخیره سازی و سطحی از افزونگی استفاده می شوند. برای مثال یک سیستم ممکن است از ۴ درایو بصورت Raid10 برای سیستم عامل و چندین درایو دیگر بصورت Raid5 یا Raid6 برای نگهداری دیتای کلاینت ها استفاده کند.
یک سیستم Enterprise نه تنها موظف به اجرای سیستم عامل و برنامه های محلی خودش است بلکه بایستی توانایی پاسخگویی به درخواست های کلاینت ها در ۱۰۰ درصد مواقع را نیز داشته باشد. همچنین در مواقع کم باری این سیستم بایستی اعمال دیگری همانند پیداکردن خطای دیسک ها، پشتیبان گیری و یا سایر کارهای تعمیراتی را انجام دهد. بار کاری Enterprise تاثیر زیادی در فرسودگی قسمت های مکانیکی هاردها از جمله یاتاقانها، موتورها و … دارد که باعث ایجاد حرارت و لرزش های بیشتری می شود. طبیعتاً با این شرایط هارد دیسک های Enterprise بایستی دارای طراحی ویژه در قسمت های مکانیکی و همچنین نرم افزاری (firmware) باشند تا بتوانند شرکت این بار کاری را تحمل نمایند.

 

۲- کارایی


درایوهای ویژه سیستم های Enterprise دارای خصوصیاتی هستند تا سرعت دسترسی را بالا برده و از طرفی زمان دسترسی را کم کنند. این خصوصیات شامل مگنت های قوی تر، دور دیسک بالاتر و مدارهای الکترونیکی با مقدار cache بیشتر و میکروپروسسورهای پرسرعت تر می باشد.

 

۳- قابلیت اطمینان (Reliability)

درایوهای ویژه سیستم های Enterprise دارای خصوصیاتی هستند تا سرعت دسترسی را بالا برده و از طرفی زمان دسترسی را کم کنند. این خصوصیات شامل مگنت های قوی تر، دور دیسک بالاتر و مدارهای الکترونیکی با مقدار cache بیشتر و میکروپروسسورهای پرسرعت تر می باشد.

 

۳.۱- بازیابی سکتورهای خراب

درایوهای Desktop برای بازیابی سکتورهای خراب از روش تلاش قهرمانانه استفاده می کنند. از آنجا که معمولاً بر روی یک سیستم Desktop تنها یک هارد دیسک قرار گرفته است، در نتیجه سکتور خراب ممکن است به از کار افتادن سیستم عامل یا برنامه منجر شود. معمولاً سیستم های Desktop دارای سیستم online پشتیبان گیری از سکتور خراب نمی باشند.

درایوهای Desktop برای بازیابی دیتایی که دارای سکتور خراب می باشند قبل از اینکه پیغام “خطای خواندن بدون امکان بازیابی” دهد سعی می کنند که سکتور خراب را چندین مرتبه متوالی بخوانند. در حین این اعمال ممکن است درایو از دسترس خارج شود و در اجرای برنامه ها وقفه ایجاد گردد. این عمل گاهی تا چندین دقیقه زمان خواهد برد و در این مدت دستورات به وقفه خواهند خورد.

وقفه های طولانی در سیستم های Enterprise غیر قابل قبول هستند زیرا کار تعداد زیادی کاربر را تحت تاثیر قرار خواهد داد و همچنین سیستم های RAID که در این حوزه متداول هستند نسبت به ایجاد وقفه در یک هارد دیسک متاثر خواهند شد. یکی از خصوصیات هارد دیسک های Enterprise زمان کم برای اجرای فرامین می باشد. هنگامی که یک درایو در اثر ایجاد یک سکتور خراب به وقفه می خورد، درایو سعی می کند عمل بازیابی را در صورت امکان از طریق اطلاعات checksum انجام دهد. چنانچه این عمل موفقیت آمیز نباشد هارد دیسک، کنترلر را خبر می کند و کنترلر سعی می کند اطلاعات خراب شده را از طریق سایر دیسک ها بازیابی کند. البته این عمل در سیستم های RAID و با در نظر گرفتن افزونگی قابل انجام است. درایوهای Desktop با وقفه های متجاوز از ۳۰ ثانیه نبایستی در سیستم های Enterprise استفاده شوند زیرا استفاده از این دیسک ها می تواند منجر به offline شدن و یا از کار افتادن سیستم عامل و برنامه ها یا خطای صفحه آبی گردد.

 

۳.۲ لرزشهای چرخشی (Rotational Vibration)

لرزش های چرخشی بر اساس تعداد دور در هر ثانیه اندازه گیری می شود. منبع لرزش هایی که ممکن است عملکرد درایو را تحت تاثیر قرار دهند از سایر قطعات مکانیکی یک سیستم نشأت می گیرد که شامل هاردهای مجاور و فن ها می باشد. لرزش های ناشی از فن ها می تواند از طریق کیس یک سیستم به هارد منتقل شود و همین طور لرزش هارد به هاردهای مجاور و به صورت انعکاسی از طریق سیستم به خودش منتقل می شود. مشکل لرزش این است که هنگام خواندن یا نوشتن اطلاعات می تواند هد را از تراک اصلی دیتا جابجا کند و باعث اختلال گردد. اگر این لرزش به نحوی جبران نشود امکان اینکه اطلاعات از تراک اصلی خوانده یا نوشته نشود وجود دارد که باعث خراب شدن تراک های مجاور در حالت نوشتن دیتا و خواندن اطلاعات نادرست در حالت خواندن می شود.

مکانیزم خاصی در هارد دیسک های Enterprise وجود دارد که این لرزش ها را تا حد زیادی جبران می کند. این کار به وسیله تشخیص جهت لرزش درایو، موقعیت هد و تراک انجام می شود. واکنش درایو در این حالت این است که سعی می کند بازوی محرک را محکم تر حرکت دهد یا سعی می کند در دور بعدی موتور به مکان مورد نظر دسترسی پیدا کند. بعضی از روش های جبرانی باعث اتلاف وقت و در نتیجه پایین آمدن کارایی هارد می شود که گاهی تا ۹۰ درصد افت را در تست ها نشان می دهد. مقدار افت به فرکانس و قدرت لرزش بستگی دارد.

 

۳.۳ Misalignment Detection

اکثر درایوها چندین منطقه ویژه برای نگهداری اطلاعات فرمان (servo wedges) بر روی نقاط خالی از اطلاعات یک تراک دارند. یکی از وظایف firmware هر درایو، مانیتور پیوسته این اطلاعات است تا موقعیت هد نسبت به تراک را مشخص کند. چنانچه هرگونه misalignment که به معنی قرارنگرفتن هد در مکان مورد نظر است توسط   firmware تشخیص داده شود عمل نوشتن یا خواندن به وقفه خواهد خورد تا در دور بعدی هد به مکان مورد نظر برسد. هارد دیسک های رده Desktop تعداد کمتری از اطلاعات فرمان یا servo wedge را بر روی تراک نگهداری می کند و یا تنها یک پروسسور برای اعمال دیتا و servo دارند. با یک پروسسور درایو قادر به انجام اعمالservo در هنگام نوشتن نیست. به عبارتی این هارد دیسک ها در مقابل لرزش ها مصونیت کمتری دارند و در firmware آنها نیز الگوریتم های ساده تری استفاده شده است که در نتیجه کارایی هارد در مقابل این خطاها کمتر می شود. اغلب هاردهای enterprise دارای دو پروسسور مجزا برای اعمال دیتا و servo هستند و در firmware آنها نیز الگوریتم های ویژه ای برای جبران سازی این خطاها دیده شده است.

 

۳.۴ سنسورهای آشکارسازی لرزش

اغلب هارد دیسک های Enterprise دارای سنسورهای خاص برای آشکارسازی لرزش ها در برد الکترونیکی هارد دیسک هستند. این سنسورها قادر به تشخیص حرکت هارد دیسک در هنگام تغییر موقعیت هد توسط servo می باشند که روش مطمئن تری برای قرار دادن هد در موقعیت مناسب فراهم می کند. همچنین زمان بهتری برای نوشتن یا خواندن اطلاعات تعیین می گردد. هارد دیسک های Enterprise دارای یک سیستم فیدبک مابین هد مغناطیسی و بازوهای محرک هستند که باعث تشخیص بهتر لرزش ها و واکنش بهتر می شود.

 

نکات کلیدی:

نکته اول: در نظر گرفتن هارد دیسک های ظرفیت بالا و Enterprise

هارد دیسک های ظرفیت بالا دارای خصوصیات مورد نظر در محیط های Enterprise هستند یعنی MTBF آنها بالا می باشد ولی دور آنها بیشتر از ۷۲۰۰ rpm نیست. طبیعتاً قیمت این هاردها بالاتر از مدل های مشابه Desktop است. در مورد این گونه هارد دیسک ها دو گزینه مطرح است: یکی مدل های با اینترفیس SATA و دیگری مدل های با اینترفیس SAS . در حقیقت طراحی داخلی این دو مدل یکی است و مشخصات آنها تفاوت ندارد ولی مدل با   اینترفیس SAS به رده Enterprise نزدیک تر است که اصطلاحاً به آنها هاردهای NL-SAS گفته میشود.
اصولاً ذخیره سازهای جدید که از هارد دیسک های NL-SAS پشتیبانی میکنند ذاتاً امکان استفاده از هارد دیسک های با اینترفیس SATA را نیز دارند ولی برعکس آن صادق نیست و نمی توان هارد دیسک های SAS را به اینترفیس SATA متصل کرد. لذا در بعضی از کاربری ها مجبور به استفاده از هارد دیسک های با اینترفیس SATA هستیم.
نکته حائز اهمیت دیگر این است که کارایی یک هارد SATA بصورت تکی از یک هارد با رابط SAS ممکن است بالاتر باشد و این به خاطر مکانیزم های مختلف خطایابی در این هارد دیسک ها می باشد ولی در مورد بکارگیری تعداد زیادی هارد دیسک در یک مجموعه ذخیره ساز استفاده از SAS ارجحیت دارد و این بخاطر تفاوت این دو اینترفیس است. به طور خلاصه تفاوت این دو اینترفیس این است که هاردهای SAS به صورت Full-duplex هستند در حالیکه هارد دیسک های SATA به شکل simplex می باشند. به این معنی که هارد دیسک های SAS قابلیت خواندن و نوشتن را بصورت همزمان دارند.

 

نکته دوم: وضعیت آینده

در سال های اخیر بحث استفاده از SSD بیشتر مطرح شده است. مزیت اصلی این درایوها در حال حاضر تاخیر اندک آن ها می باشد که باعث شده مقدار IOPS برای هر هارد دیسک بالا برود. مشکل اصلی این گزینه در حال حاضر قیمت بالای آنهاست که این هم در یک صورت قابل توجیه است که TCO را در نظر بگیریم. یعنی کاری که تعداد زیادی هارد دیسک Enterprise انجام می دهند با تعداد کمتری هارد SSD قابل انجام است. البته هزینه های مصرف انرژی را نیز باید در نظر گرفت .

 

 

https://www.favaafzar.com/11699/education/%d8%a2%d8%b4%d9%86%d8%a7%db%8c%db%8c-%da%a9%d8%a7%d9%85%d9%84-%d8%a8%d8%a7-%d8%a7%d9%86%d9%88%d8%a7%d8%b9-load-balancer-%d8%a7%d9%84%da%af%d9%88%d8%b1%db%8c%d8%aa%d9%85-%da%a9%d8%a7%d8%b1%d8%a8-2.aspx

 

https://www.favaafzar.com/11774/education/%d9%85%d8%b9%d8%b1%d9%81%db%8c-%d8%a7%d9%86%d9%88%d8%a7%d8%b9-%d9%85%d8%af%db%8c%d8%a7-%da%a9%d8%a7%d9%86%d9%88%d8%b1%d8%aa%d9%88%d8%b1%d9%87%d8%a7%db%8c-%d9%81%db%8c%d8%a8%d8%b1-%d9%86%d9%88%d8%b1.aspx

 

https://www.favaafzar.com/4458/education/291272-24.aspx

 

https://www.favaafzar.com/4642/education/291272-43.aspx

اشتراك گذاری نوشته

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *