تفاوت های هارددیسک های سری Desktop با سری Enterprise

سیستم های Desktop معمولاً بر روی اجرای برنامه های کاربردی کلاینت تمرکز دارند. بار دیسک آنها (Disk I/O) شامل بار سیستم عامل در حال اجرا و همچنین بار برنامه های در حال اجرا است. در بیشتر کاربردها ، دیتای کلاینت بصورت محلی ذخیره نمی شود بلکه از طریق شبکه در دسترس می باشد و بر روی ذخیره سازها یا فایل سرورها قرار دارد.
سرور سیستم های رده Enterprise علاوه بر تحمل بار سیستم عامل و برنامه های اجرایی ممکن است وظیفه سرویس دهی دیتا و یا برنامه اجرایی خاصی به شبکه را نیز بر عهده داشته باشد. این وظیفه نیاز به ظرفیتهای بالای ذخیره سازی اطلاعات را دارد و از طرفی بایستی هم قابل اطمینان (reliable) باشد و هم در دسترس (available).
مدلهای متفاوت استفاده یا کاربری برای سیستمهای 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 هارددیسک ها دارد. برای بالابردن قابلیت اطمینان ، کارهایی باید انجام شود که در نتیجه آنها قیمت هارددیسک ها متفاوت می شود.

برای دستیابی به نیازهای واقعی کاربران ، بعضی از سازندگان هارد دیسک، تفاوتهای اساسی مابین طراحی هاردهای سری Desktop و Enterprise قائل می شوند. ممکن است شرکتهای مختلف راهکارهای متفاوتی برای بعضی از نیازها داشته باشند که در اینجا قابل بررسی نیستند. به همین دلیل ممکن است بعضی از هارددیسک های رده Desktop دارای خصوصیاتی از رده Enterprise باشند و برعکس ، هارددیسک های رده Enterprise فاقد یکی از خصوصیات مورد نظر در این رده باشد.
 
۱) قابلیت استفاده مفید و بار کاری
 
سیستم های رده Desktop معمولاً یک هارد دیسک یا نهایتاً دو هارد آینه ای (mirror) دارند. 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 به شکل جزئی یا کامل از طریق برنامه یا سیستم عامل بر روی آن ذخیره می شود. همچنین سیستم در زمانهای غیر کاری و آخر هفته خاموش است و در زمانهای 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. این تعداد برای بر آورده کردن یک حجم معین ذخیره سازی و سطحی از افزونگی استفاده می شوند. مثلاً 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 درخواستهای کلاینتها در ۱۰۰ درصد مواقع را نیز داشته باشد. همچنین در مواقع کم باری این سیستم بایستی اعمال دیگری همانند پیداکردن خطای دیسکها، پشتیبان گیری و یا سایر کارهای تعمیراتی را انجام دهد. بار کاری Enterprise تاثیر زیادی در فرسودگی قسمتهای مکانیکی هاردها از جمله یاتاقانها، موتورها، پلاترها و .. دارد که باعث ایجاد حرارت و لرزشهای بیشتری میشود. طبیعتاً با این شرایط هاردهای Enterprise بایستی دارای طراحی ویژه در قسمتهای مکانیکی و همچنین نرم افزاری (firmware) باشند تا این بار را تحمل کنند.
 
۲) حساسیت نسبت به قیمت تمام شده
سیستم های Desktop نسبت به قیمت خیلی حساس هستند. این هم به خاطر تعداد زیاد کلاینت ها است . به عبارتی نسبت کلاینت به سرور خیلی بالاست و تاثیر قیمت در آنها بیشتر است. سیستم های Enterprise  نسبت به قیمت بالا واکنش کمتری از خود نشان می دهند . فاکتور تعیین کننده در آنها در دسترس بودن و قابلیت اطمینان است. برای افزایش میزان تحمل بار کاری درایوهای Enterprise بایستی خصوصیات ویژه ای در طراحی در نظر گرفته شود.
 
۳) 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 قویتر، دور دیسک بالاتر و مدارهای الکترونیکی با مقدار Cache  بیشتر و میکروپروسسورهای پرسرعت تر می شود.
 
۴) قابلیت اطمینان (reliability)
قابلیت اطمینان در دیسک ها وابسته به عوامل زیر می باشد که به شرح آنها می پردازیم:

مطلب پیشنهادی  کش (Cache) چیست و کاربرد آن

۴.۱ بازیابی سکتورهای خراب
از آنجا که معمولاً بر روی یک سیستم Desktop تنها یک هارد دیسک قرار گرفته است، 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.
برای بازیابی دیتایی که دارای سکتور خراب است قبل از اینکه پیغام “خطای خواندن بدون امکان بازیابی” دهند سعی می کنند که سکتور خراب را چندین بار متوالی بخوانند. در حین این عملیات ممکن است درایو از دسترس خارج شود و در اجرای برنامه ها وقفه ایجاد شود. در هنگام ایجاد وقفه تنها کاری که از کاربر بر می آید انتظار کشیدن است. 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 ، همچنین سیستم های RAID که در این حوزه متداول هستند نسبت به ایجاد وقفه در یک هارد متآثر خواهند شد. یکی از خصوصیات هاردهای Enterprise زمان کم برای اجرای فرامین است. هنگامیکه 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 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 سیستمهای RAID و با در نظر گرفتن افزونگی قابل انجام است . یک وقفه کوتاه برای بر طرف کردن مشکل ایجاد می شود ولی در عوض درایو به درخواستهای بعدی سیستم عامل بدون وقفه جواب می دهد. وقفه های معمول مابین ۷ تا ۱۵ ثانیه است و تعداد باری که سعی به خواندن خواهد شد محدود است.
درایوهای Desktop با وقفه های متجاوز از ۳۰ ثانیه نباید در سیستم های Enterprise استفاده شوند. این دیسکها منجر به offline شدن و یا از کار افتادن سیستم عامل و برنامه ها یا خطای صفحه آبی خواهند شد.

مطلب پیشنهادی  معرفی سخت افزارهای سرور قسمت دوم - خنک کننده ها فیلترها و پورت ها

۴.۲ لرزشهای چرخشی (rotational vibration)
لرزشهای چرخشی بر اساس تعداد دور در هر ثانیه اندازه گیری می شود. منبع لرزشهایی که ممکن است عملکرد درایو را تحت تاثیر قرار دهند از سایر قطعات مکانیکی یک سیستم نشات می گیرد که شامل هاردهای مجاور و فن ها است. لرزش های ناشی از فن ها می تواند از طریق کیس یک سیستم به هارد منتقل شود . همینطور لرزش هارد به هاردهای مجاور و بصورت 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 (track) اصلی دیتا جابجا کند و باعث اخلال شود. اگر این لرزش به نحوی جبران نشود امکان اینکه اطلاعات از تراک (track) اصلی خوانده یا نوشته نشود وجود دارد که ، باعث خراب شدن تراک (track) های مجاور در حالت نوشتن دیتا و خواندن اطلاعات نادرست در حالت خواندن می شود.
مکانیزم خاصی در هارد های Enterprise وجود دارد که این لرزش ها را تا حدود زیادی جبران می کند. این کار بوسیله تشخیص جهت لرزش درایو، موقعیت هد و تراک (track) انجام می شود. واکنش درایو در این حالت این است که سعی می کند بازوی محرک را محکمتر 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 افت تا ۹۰ درصد را در تست ها نشان می دهد. مقدار افت به فرکانس و قدرت لرزش بستگی دارد.

۴.۳ misalignment detection
اکثر درایوها چندین منطقه ویژه برای نگهداری اطلاعات فرمان بر روی نقاط خالی از اطلاعات یک تراک (track) دارند(servo wedges) . یکی از وظایف firmware هر درایو ، مانیتور پیوسته این اطلاعات است تا موقعیت هد نسبت به تراک (track) 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. هاردهای رده Desktop تعداد کمتری از اطلاعات فرمان یا servo wedge را بر روی تراک (track) 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 هاردها در مقابل لرزشها 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 هارددیسک های  Enterprise دارای دو پروسسور مجزا برای اعمال دیتا و servo هستند . در firmware آنها نیز الگوریتمهای ویژه ای برای جبران سازی این خطاها دیده شده است.

۴.۴ سنسورهای آشکارسازی لرزش
اغلب هارددیسک های Enterprise دارای سنسورهای خاص برای آشکارسازی لرزش ها در برد الکترونیکی هارد هستند. این سنسورها قادر به تشخیص حرکت هارد در هنگام تغییر موقعیت هد توسط  servo هستند که روش مطمئن تری برای قرار دادن هد در موقعیت مناسب را فراهم می کند . همچنین زمان بهتری برای نوشتن یا خواندن اطلاعات تعیین می شود. با این حال این روش تاثیر کمتری دارد هنگامیکه از یک پروسسور برای اعمال مختلف استفاده می شود. هاردهای Enterprise دارای یک سیستم فیدبک مابین هد مغناطیسی و بازوهای محرک هستند که ،باعث تشخیص بهتر لرزش ها و واکنش بهتر می شود.

مطلب پیشنهادی  میان افزار یا Firmware چیست؟

هاردهای Desktop مکانیزم های کمتری برای جبران سازی خطاهای ناشی از لرزش دارند که باعث کاهش کارایی و بالا رفتن خطاها می شود. بالعکس هاردهای Enterprise دارای موارد جبران سازی بیشتری هستند. این مزایا در محیط هایی همانند سرور روم که تعداد سیستم ها و همچنین سیستم های جانبی همانند سیستم های تهویه نیز وجود دارد بیشتر به درد می خورد.

۴.۵ دیتای بدون خطا یا درستی دیتا data integrity
یکی از خصوصیات سیستم های Enterprise این است که دارای مکانیزم هایی برای تشخیص خطا در سرتاسر یک پروسه کاری هستند. دیتای انتقالی در هر مرحله از انتقال بوسیله اطلاعات parity یا checksum  همراه می شود که باعث می شود خطاهای ناشی از انتقال دیتا آشکار شود و در مراحلی بازیابی شده و یا مجدداً ارسال شود. اگرچه سیستم های Desktop در مراحلی دارای این مکانیزم تشخیص خطا هستند ولی این کار مشمول همه اجزا نمی شود ، به عنوان مثال سیستم های Desktop  از حافظه های ECC در رم سیستم یا cache درایو استفاده نمی کنند. سیستم های Enterprise  از روشهای تشخیص خطا در تمام مراحل ارسال دیتا استفاده می کنند که این شامل حافظه های دیسک نیز می شود. 
درایوهای Enterprise از ECC برای تشخیص خطا در هنگام انتقال دیتا مابین حافظه داخلی خود و همچنین الگوریتمهای داخلی استفاده می کنند. این شکل از تشخیص خطا برای هر کدام از سازندگان هارد دیسک بصورت اختصاصی است. عدم وجود این خاصیت در درایوهای Desktop باعث ناپایداری سیستم می شود . چون پیدا کردن خطا در این حالت بسیار مشکل است، خطا به مراحل بعدی نیز سرایت می کند و باعث اخلال در کار سیستم عامل و یا خراب شدن دیتا می شود.
 
۴.۶ اندازه متغیر سکتور
بسیاری از هاردهای رده Enterprise این قابلیت را دارند که اندازه سکتور در محدوده ای تغییر کند. این درایوها از یک سکتور ۵۲۸ بایتی استفاده می کنند و به کنترلر این اجازه را می دهد که از ۵۱۲ بایت برای دیتا و بقیه آن برای قرار دادن اطلاعات checksum استفاده کند . با این کار کنترلر این امکان را پیدا می کند که اطلاعات اصلی را بوسیله checksum تایید کند و در صورت نیاز بصورت همزمان عملیات بازیابی را انجام دهد.
درایوهای Desktop فاقد این امکان هستند و مقدار هر سکتور بر روی ۵۱۲ بایت ثابت شده است . هرچند قسمت کوچکی در انتها برای نگهداری parity رزرو شده است. این اطلاعات برای پیدا کردن خطا کافیست ولی به اندازه کافی وجود ندارد که بتوان عملیات بازیابی را نیز انجام داد.

منبع: Digicast.ir