Home / اسلایدر / مقايسه اجمالي هاردهای رده Enterprise با رده Desktop
مقايسه اجمالي هاردهای رده Enterprise با رده Desktop

مقايسه اجمالي هاردهای رده Enterprise با رده Desktop

مقدمه

در دنياي اقتصادی امروز شرکتهاي درگير با موضوع سرورها و ذخيره سازها درگير موضوعاتی هستند تا مابين حجم ذخيره سازي، قابليت اطمينان سيستم و هزينه تعادلي برقرار کنند. مهم اين است که مابين نوع، حجم ذخيره سازي، و تعداد هارد درايوها در يک سيستم که نيازمند ذخيره سازي ديتا است تعادلی برقرار شود. اين مقاله سعی دارد تفاوتهاي دو نوع هارد Enterprise و Desktop را بيان کند تا به افراد مختلف اطلاعاتی داده شود که با دقت بيشتري ما بين اين دو گزينه انتخاب کنند.

سيستم هاي Enterprise در مقايسه با Desktop

سيستم هاي Desktop معمولاً بر روي اجراي برنامه هاي کاربردي کلاينت تمرکز دارند که بار ديسک آنها (Disk I/O) شامل بار سيستم عامل در حال اجرا و همچنين بار برنامه هاي در حال اجرا است. در بيشتر کاربردها ديتاي کلاينت بصورت محلي ذخيره نميشود بلکه از طريق شبکه در دسترس مي باشد و بر روي ذخيره سازها يا فايل سرورها قرار دارد.

سرور سيستم هاي رده Enterprise علاوه بر تحمل بار سيستم عامل و برنامه هاي اجرايي ممکن است وظيفه سرويس دهي ديتا و يا برنامه اجرايي خاصي به شبکه را نيز بر عهده داشته باشد که اين وظيفه نياز به ظرفيتهاي بالاي ذخيره سازي اطلاعات را دارد و از طرفي بايستي هم قابل اطمينان (reliable) باشد و هم در دسترس(available).

مدلهاي متفاوت استفاده يا کاربري براي سيستمهاي Desktop و Enterprise باعث شده است که اين سيستم ها نيازهاي گوناگوني در زمينه نوع هارد ديسک داشته باشند، برآوردن اين نيازها تاثير زيادي بر طراحي هاردها دارد. براي بالابردن قابليت اطمينان کارهايي بايد انجام شود که در نتيجه آنها قيمت هاردها متفاوت ميشود. در جدول زير رئوس مطالب مربوط به نيازهاي مختلف حوزه Desktop و Enterprise ذکر شده است. هر کدام از نيازها در قسمت هاي بعد توضيح داده ميشود.

EntepriveVsDesktop

مشخصات هارد درايو

براي دستيابي به نيازهاي واقعي کاربران بعضي از سازندگان هارد ديسک، تفاوتهاي اساسي مابين طراحي هاردهاي کلاس Desktop و Enterprise قائل ميشوند. در اين مجال تفاوتهاي اين دو حوزه کاربري بررسي ميشوند و هدف بررسي کلي اين موارد است و از بيان جرئيات خودداري ميشود. ممکن است شرکتهاي مختلف راهکارهاي متفاوتي براي بعضي از نيازها داشته باشند که در اينجا قابل بررسي نيستند. به همين دليل ممکن است بعضي از هاردهاي رده Desktop داراي خصوصياتي از رده Enterprise باشند و برعکس هارد رده Enterprise فاقد يکي از خصوصيات مورد نظر در اين رده باشد.

1- قابليت استفاده مفيد و بار کاري

سيستم هاي رده Desktop معمولاً يک هارد ديسک يا نهايتاً دو هارد آينه اي (mirror) دارند و طراحي آنها به گونه ايست که بار زيادي را تحمل نميکنند. درايو محلي فقط در زمانهايي استفاده ميشودکه برنامه اجرايي يا فايل swap نياز به ديتاي خاصي دارد و يا ديتا به شکل جزئي يا کامل از طريق برنامه يا سيستم عامل بر روي آن ذخيره ميشود. همچنين سيستم در زمانهاي غير کاري و آخر هفته خاموش است و در زمانهاي کاري نيز مدت زيادي به حالت بيکار (idle) مي ماند.

بر عکس حالت قبل يک سيستم Enterprise ممکن است تعداد زيادي هارد را کنترل کند که اين تعداد براي بر آوره کردن يک حجم معين ذخيره سازي و سطحي از افزونگي استفاده ميشوند. مثلاً يک سيستم ممکن است از 4 درايو بصورت Raid10 براي سيستم عامل و چندين درايو ديگر بصورت Raid5 يا Raid6 براي نگهداري ديتاي کلاينتها استفاده کند.

يک سيستم Enterprise نه تنها موظف به اجراي سيستم عامل و برنامه هاي محلي خودش است بلکه بايستي توانايي پاسخگويي به درخواستهاي کلاينتها در 100 درصد مواقع را نيز داشته باشد. همچنين در مواقع کم باري اين سيستم بايستي اعمال ديگري همانند پيداکردن خطاي ديسکها، پشتيبان گيري و يا ساير کارهاي تعميراتي را انجام دهد. بار کاري Enterprise تاثير زيادي در فرسودگي قسمتهاي مکانيکي هاردها از جمله ياتاقانها، موتورها، پلاترها و .. دارد که باعث ايجاد حرارت و لرزشهاي بيشتري ميشود. طبيعتاً با اين شرايط هاردهاي Enterprise بايستي داراي طراحي ويژه در قسمتهاي مکانيکي و همچنين نرم افزاري (firmware) باشند تا اين بار را تحمل کنند.

2- حساسيت نسبت به قيمت تمام شده

سيستم هاي Desktop نسبت به قيمت خيلي حساس هستند، اين هم به خاطر تعداد زياد کلاينتها است و به عبارتي نسبت کلاينت به سرور خيلي بالاست و تاثير قيمت در آنها بيشتر است. سيستم هاي Enterprise نسبت به قيمت بالا واکنش کمتري از خود نشان ميدهند چون فاکتور تعيين کننده در آنها در دسترس بودن و قابليت اطمينان است. براي افزايش ميزان تحمل بار کاري درايوهاي Enterprise بايستي خصوصيات ويژه اي در طراحي در نظر گرفته شود.

3- کارايي

درايوهاي ويژه سيستم هاي Enterprise داراي خصوصياتي هستند تا سرعت دسترسي را بالا برده و از طرفي زمان دسترسي را کم کنند. اين خصوصيات شامل مگنتهاي قويتر، دور ديسک بالاتر و مدارهاي الکترونيکي با مقدار cache بيشتر و ميکروپروسسورهاي پرسرعتتر ميشود.

4- قابليت اطمينان (reliability)

قابليت اطمينان در ديسکها از فاکتورهاي زير متاثر ميشود که به شرح آنها مي پردازيم:

4.1 بازيابي سکتورهاي خراب

درايوهاي Desktop براي بازيابي سکتورهاي خراب از روش تلاش قهرمانانه استفاده ميکنند. از آنجا که معمولاً بر روي يک سيستم Desktop تنها يک هارد ديسک قرار گرفته است، نتيجه سکتور خراب ممکن است به از کار افتادن سيستم عامل يا برنامه منجر شود. معمولاً سيستم هاي Desktop داراي سيستم online پشتيبان گيري از سکتور خراب نميباشند.

براي بازيابي ديتايي که داراي سکتور خراب است قبل از اينکه پيغام “خطاي خواندن بدون امکان بازيابي” دهند سعي ميکنند که سکتور خراب را چندين بار متوالي بخوانند. در حين اين اعمال ممکن است درايو از دسترس خارج شود و در اجراي برنامه ها وقفه ايجاد شود. در هنگام ايجاد وقفه تنها کاري که از کاربر بر مي آيد انتظار کشيدن است. اين عمل گاهي تا چندين دقيقه زمان خواهد برد و در اين مدت دستورات به وقفه خواهند خورد.

وقفه هاي طولاني در سيستم هاي Enterprise غير قابل قبول هستند زيرا کار تعداد زيادي کاربر را تحت تاثير قرار خواهد داد و همچنين سيستم هاي RAID که در اين حوزه متداول هستند نسبت به ايجاد وقفه در يک هارد متاثر خواهند شد. يکي از خصوصيات هاردهاي Enterprise زمان کم براي اجراي فرامين است. هنگاميکه يک درايو در اثر ايجاد يک سکتور خراب به وقفه مي خورد، درايو سعي ميکند عمل بازيابي را در صورت امکان از طريق اطلاعات checksum انجام دهد. چنانچه اين عمل موفقيت آميز نباشد هارد کنترلر را خبر ميکند و کنترلر سعي ميکند اطلاعات خراب شده را از طريق ساير ديسکها بازيابي کند. البته اين عمل در سيستمهاي RAID و با در نظر گرفتن افزونگي قابل انجام است. يک وقفه کوتاه براي بر طرف کردن مشکل ايجاد ميشود ولي در عوض درايو به درخواستهاي بعدي سيستم عامل بدون وقفه جواب مي دهد. وقفه هاي معمول مابين 7 تا 15 ثانيه است و تعداد باري که سعي به خواندن خواهد شد محدود است.

درايوهاي Desktop با وقفه هاي متجاوز از 30 ثانيه نبايد در سيستم هاي Enterprise استفاده شوند. اين ديسکها منجر به offline شدن و يا از کار افتادن سيستم عامل و برنامه ها يا خطاي صفحه آبي خواهند شد.

4.2 لرزشهاي چرخشي (rotational vibration)

لرزشهاي چرخشي بر اساس تعداد دور در هر ثانيه اندازه گيري ميشود. منبع لرزشهايي که ممکن است عملکرد درايو را تحت تاثير قرار دهند از ساير قطعات مکانيکي يک سيستم نشات ميگيرد که شامل هاردهاي مجاور و فن ها است. لرزشهاي ناشي از فنها ميتواند از طريق کيس يک سيستم به هارد منتقل شود و همينطور لرزش هارد به هاردهاي مجاور و بصورت انعکاسي از طريق سيستم به خودش منتقل ميشود. مشکل لرزش اين است که هنگام خواندن يا نوشتن اطلاعات ميتواند هد را از تراک اصلي ديتا جابجا کند و باعث اخلال شود. اگر اين لرزش به نحوي جبران نشود امکان اينکه اطلاعات از تراک اصلي خوانده يا نوشته نشود وجود دارد که باعث خراب شدن تراک هاي مجاور در حالت نوشتن ديتا و خواندن اطلاعات نادرست در حالت خواندن ميشود.

مکانيزم خاصي در هارد هاي Enterprise وجود دارد که اين لرزشها را تا حدود زيادي جبران ميکند اين کار بوسيله تشخيص جهت لرزش درايو، موقعيت هد و تراک انجام ميشود. واکنش درايو در اين حالت اين است که سعي ميکند بازوي محرک را محکمتر حرکت دهد يا سعي ميکند در دور بعدي موتور به مکان مورد نظر دسترسي پيدا کند. بعضي از روشهاي جبراني باعث اتلاف وقت و در نتيجه پايين آمدن کارايي هارد ميشود که گاهي افت تا 90 درصد را در تستها نشان ميدهد. مقدار افت به فرکانس و قدرت لرزش بستگي دارد.

4.3 misalignment detection

اکثر درايوها چندين منطقه ويژه براي نگهداري اطلاعات فرمان بر روي نقاط خالي از اطلاعات يک تراک دارند(servo wedges) . يکي از وظايف firmware هر درايو مانيتور پيوسته اين اطلاعات است تا موقعيت هد نسبت به تراک را مشخص کند. چنانچه هرگونه misalignment که به معني قرارنگرفتن هد در مکان مورد نظر است توسط firmware تشخيص داده شود عمل نوشتن يا خواندن به وقفه خواهد خورد تا در دور بعدي هد به مکان مورد نظر برسد. هاردهاي رده Desktop تعداد کمتري از اطلاعات فرمان يا servo wedge را بر روي تراک نگهداري ميکند و يا تنها يک پروسسور براي اعمال ديتا و servo دارند. با يک پروسسور درايو قادر به انجام اعمالservo در هنگام نوشتن نيست. به عبارتي اين هاردها در مقابل لرزشها مصونيت کمتري دارند و در firmware آنها نيز الگوريتم هاي ساده تري استفاده شده است که در نتيجه کارايي هارد در مقابل اين خطاها کمتر ميشود. اغلب هاردهاي enterprise داراي دو پروسسور مجزا براي اعمال ديتا و servo هستند و در firmware آنها نيز الگوريتمهاي ويژه اي براي جبران سازي اين خطاها ديده شده است.

4.4 سنسورهاي آشکارسازي لرزش

اغلب هاردهاي Enterprise داراي سنسورهاي خاص براي آشکارسازي لرزشها در برد الکترونيکي هارد هستند. اين سنسورها قادر به تشخيص حرکت هارد در هنگام تغيير موقعيت هد توسط servo هستند که روش مطمئن تري براي قرار دادن هد در موقعيت مناسب را فراهم ميکند و همچنين زمان بهتري براي نوشتن يا خواندن اطلاعات تعيين ميشود. با اين حال اين روش تاثير کمتري دارد در هنگاميکه از يک پروسسور براي اعمال مختلف استفاده ميشود. هاردهاي Enterprise داراي يک سيستم فيدبک مابين هد مغناطيسي و بازوهاي محرک هستند که باعث تشخيص بهتر لرزشها و و واکنش بهتر ميشود. شکل یک

RVFeedback

هاردهاي Desktop مکانيزمهاي کمتري براي جبران سازي خطاهاي ناشي از لرزش دارند که باعث کاهش کارايي در اين موارد و بالا رفتن خطاها ميشود. بالعکس هاردهاي Enterprise داراي موارد جبران سازي بيشتري هستند. اين مزايا در محيط هايي همانند سرورروم که تعداد سيستم ها و همچنين سيستم هاي جانبي همانند سيستم هاي تهويه نيز وجود دارد بيشتر به درد ميخورد.

4.5 ديتاي بدون خطا يا درستي ديتا data integrity

يکي از خصوصيات سيستم هاي Enterprise اين است که داراي مکانيزم هايي براي تشخيص خطا در سرتاسر يک پروسه کاري هستند. ديتاي انتقالي در هر مرحله از انتقال بوسيله اطلاعات parity يا checksum همراه ميشود که باعث ميشود خطاهاي ناشي از انتقال ديتا آشکار شود و در مراحلي بازيابي شده و يا مجدداً ارسال شود. اگرچه سيستم هاي Desktop در مراحلي داراي اين مکانيزم تشخيص خطا هستند ولي اين کار مشمول همه اجزا نميشود به عنوان مثال سيستم هاي Desktop از حافظه هاي ECC در رم سيستم يا cache درايو استفاده نميکنند. سيستم هاي Enterprise از روشهاي تشخيص خطا در تمام مراحل ارسال ديتا استفاده ميکنند که اين شامل حافظه هاي ديسک نيز ميشود. شکل دو

DataProtection

درايوهاي Enterprise از ECC براي تشخيص خطا در هنگام انتقال ديتا مابين حافظه داخلي خود و همچنين الگوريتمهاي داخلي استفاده ميکنند. اين شکل از تشخيص خطا براي هر کدام از سازندگان هارد ديسک بصورت اختصاصي است. عدم وجود اين خاصيت در درايوهاي Desktop باعث ناپايداري سيستم ميشود و چون پيدا کردن خطا در اين حالت بسيار مشکل است، خطا به مراحل بعدي نيز سرايت ميکند و باعث اخلال در کار سيستم عامل و يا خراب شدن ديتا ميشود.

4.6 اندازه متغير سکتور

بسياري از هاردهاي رده Enterprise اين قابليت را دارند که اندازه سکتور در محدوده اي تغيير کند. اين درايوها از يک سکتور 528 بايتي استفاده ميکنند و به کنترلر اين اجازه را ميدهد که از 512 بايت براي ديتا و بقيه آن براي قرار دادن اطلاعات checksum استفاده کند که با اين کار کنترلر اين امکان را پيدا ميکند که اطلاعات اصلي را بوسيله checksum تاييد کند و در صورت نياز بصورت همزمان عمليات بازيابي را انجام دهد.

درايوهاي Desktop فاقد اين امکان هستند و مقدار هر سکتور بر روي 512 بايت ثابت شده است اگرچه قسمت کوچکي در انتها براي نگهداري parity رزرو شده است. اين اطلاعات براي پيدا کردن خطا کافيست ولي به اندازه کافي وجود ندارد که بتوان عمليات بازيابي را نيز انجام داد.

5- مرور مشخصات

در جدول زير مقايسه اي مابين مشخصات مختلف هارد هاي Enterprise و Desktop آورده شده است. البته اين مشخصات بسته به سازنده ممکن است متفاوت باشد. عموماً مشخصات رده بالا مربوط به هاردهاي SAS ميشود و مشخصات پايين تر مربوط به هاردهاي SATA و هاردهاي Enterprise با اينترفيس SATA مابين اين دو قرار ميگيرند.

EntepriveVsDesktop2

6- چند نکته کليدي

همانطور که تکنولوژي دائماً در حال تغيير و روبه پيشرفت است، مشتريان آن نيز مابين محصولات مختلف قدرت انتخاب دارند تا از گزينه مناسبي براي محيطهاي Enterprise يا Desktop استفاده کنند. در حقيقت بايستي تعادلي مابين نيازهاي سيستم و مشخصات هارد بر قرار کنيم و مدلي را انتخاب کنيم که مورد استفاده واقعي باشد. مشخصات متنوع انواع هاردها بر روي پارامترهاي مختلفي از جمله امنيت ديتا و پايداري سيستم تاثير گزار است. شکي نيست که در مورد سرورهايي که بايستي در سرورروم به صورت 24 ساعته سرويس دهند بايستي از هاردهاي Enterprise استفاده کرد. در مورد ذخيره سازها نيز نبايستي در موارديکه از هاردهاي با ظرفيت بالا استفاده ميشود، مدل هاي Desktop جايگزين مدل هاي Enterprise شوند.

نکته اول: در نظر گرفتن هاردهاي ظرفيت بالا و Enterprise

در اينجا لازم است توضيح مختصري در مورد يکي از گزينه هاي قابل انتخاب يعني هاردهاي با ظرفيت بالا و Enterprise آورده شود. اين رده از هاردها بر اساس طراحي هاردهاي با ظرفيت بالا ساخته ميشوند ولي داراي خصوصيات مورد نظر در محيط هاي Enterprise هستند يعني MTBF آنها بالا و براي کاربردهاي 7×24 ساخته ميشوند ولي دور آنها بيشتر از 7200rpm نيست. طبيعتاً قيمت اين هاردها بالاتر از مدلهاي مشابه Desktop است.

اما در مورد اينگونه هاردها دو گزينه مطرح است يکي مدلهاي با اينترفيس SATA و ديگري مدلهاي با اينترفيس SAS . در حقيقت طراحي داخلي اين دو مدل يکي است و مشخصات آنها تفاوت ندارد ولي مدل با اينترفيس SAS به رده Enterprise نزديکتر است که اصطلاحاً به آنها هاردهاي NL-SAS گفته ميشود.

سوال اساسي اين است که هر کدام از اين مدلها براي چه سيستمهايي مناسب مي باشد که جواب آن يک توضيح مختصر دارد و يک توضيح مفصل تر که مربوط به تفاوت اينترفيس هاي SATA و SAS مي باشد.

جواب مختصر اين است که قيمت مدل با اينترفيس SATA کمي پايين تر است ولي تفاوت خيلي فاحشي ندارند به عنوان مثال در مورد يکي از مدلهاي شرکت Seagate قيمت هارد 3 ترابايت با اينترفيس SATA یا ST3000NM0033 در سايت آمازون 266 دلار و قيمت همين مدل با اينترفيس SAS یا ST3000NM0023 مبلغ 280 دلار است. اصولاً ذخيره سازهاي جديد که از هاردهاي NL-SAS پشتيباني ميکنند ذاتاً امکان استفاده از هاردهاي با اينترفيس SATA را نيز دارند ولي برعکس آن صادق نيست و نميتوان هاردهاي SAS را به اينترفيس SATA متصل کرد و لذا در بعضي از کاربردها مجبور به استفاده از هاردهاي با اينترفيس SATA هستيم.

نکته حائز اهميت ديگر اين است که کارايي يک هارد SATA بصورت تکي از يک هارد با رابط SAS ممکن است بالاتر باشد و اين به خاطر مکانيزمهاي مختلف چک خطا در اين هاردها است و لذا استفاده از اين هاردها در اين شرايط کندتر از مشابه SATA است ولي در مورد بکارگيري تعداد زيادي هارد در يک مجموعه ذخيره ساز استفاده از SAS ارجحيت دارد و اين بخاطر تفاوت اين دو اينترفيس است.

بصورت خلاصه تفاوت اين دو اينترفيس به شرح زير است:

هاردهاي SAS به صورت Full-duplex هستند در حاليکه هاردهاي SATA به شکل simplex مي باشند. به اين معني که هاردهاي SAS قابليت خواندن و نوشتن را بصورت همزمان دارند.

رابط SAS از دستورات اصلي SCSI استفاده ميکند که قابليت هاي بيشتري دارد.

يک درايو SAS از الگوريتمهاي تشخيص خطا و گزارش دهي SCSI استفاده ميکند که قويتر از مکانيزم هاي گزارش دهي درايوهاي SATA است. اين قابليت به سيستم ذخيره ساز اين قابليت را ميدهد که اطلاعات بيشتري از وضعيت هاردها در حالتيکه خطايي رخ ميدهد جمع آوري کند همانند وضعيت Fail يا marginal.

درايوهاي SAS بصورت دو پورت هستند که در سيستم هاي ذخيره ساز داراي دو کنترلر مورد نياز است.

اندازه سکتور در درايوهاي SAS متغير است، بر عکس درايوهاي SATA که هميشه 512 بايت است.

در شکل زير جدولي مشابه جدول مقايسه هاردهاي Enterprise و Desktop آورده شده است البته با اين تفاوت که دو نمونه هارد Nearline با اينترفيسهاي SATA و SAS نيز در آن گنجانده شده است.

NLSATAvsNLSAS

در مورد تفاوتهاي مابين NL-SATA و NL-SAS شکل زير گوياي بسياري از آنها است.

SASvsSATA

نکته دوم: وضعيت آينده

در سالهاي اخير بحث استفاده از SSD بيشتر مطرح شده است. مزيت اصلي اين درايوها در حال حاضر تاخير کم آنهاست که باعث شده مقدار IOPS براي هر هارد بالا برود. مشکل اصلي اين گزينه در حال حاضر قيمت بالاي آنهاست که اين هم در يک صورت قابل توجيه است که TCO را در نظر بگيريم. يعني کاري که تعداد زيادي هارد Enterprise انجام ميدهند با تعداد کمتري هارد SSD قابل انجام است. البته هزينه هاي مصرف انرژي را نيز بايد در نظر گرفت.

البته با نکات ذکر شده در قسمت قبل استفاده از هاردهاي NL-SAS براي بالابردن حجم ذخيره سازي در حال حاضر به صرفه تر است و لذا شاهد آن هستيم که در سيستم هاي ذخيره ساز امروزي امکان قرار دادن انواع هاردها در يک حفره وجود دارد و با قابليت هايي همانند HSM ميتوان از مزيتهاي هر دو راه حل در يک حجم يکپارچه بصورت همزمان استفاده کرد. به اين معني که سيستم بصورت اتوماتيک هاردهاي SSD و NL-SAS را در يک حجم قرار داده و ديتا را مابين tier هاي مختلف جابجا ميکند.

قابليت ذکر شده در قسمت قبل را ميتوان در سيستم عاملها و سيستم فايل هاي مختلف نيز پيدا کرد. مثلاً آخرين نسخه ويندور 2012 R2 داراي اين مشخصات است و همچنين سيستم فايل ZFS داراي قابليتهايي از اين دست مي باشد.

7- نتيجه گيري

انتخاب نوع و مدل هارد بايستي بر اساس نياز باشد و صرف در نظر گرفتن قيمت و يا حجم ذخيره سازي نميتواند ملاک عمل قرار گيرد. در اين مقاله فرصت بررسي جزئيتر بعضي از مشخصات نشد که در سند پيوست جزئيات بيشتري آورده شده است. در سيستم هاي ذخيره ساز حتماً بايستي از مدل هاي Enterprise استفاده شود و در حال حاضر گزينه NL-SAS براي کاربردهاي مورد نظر ما از جمله ويدئو مناسب است. براي کاربردهاي ويژه همانند ديتابيس بايستي از هاردهاي SAS 10k or 15k استفاده کرد و در صورت امکان هاردهاي رده Enterprise SSD مناسب ترند.

با تشکر از دوست و همکار عزیزم جناب آقای مهندس قلعه نویی

Leave a Reply

Your email address will not be published.