انواع هارد سرور و توضیح در مورد تکنولوژی آنها
انواع هارد سرور
درایوهای هارد دیسک یا دیسک سخت (HDD) مورد استفاده برای سرورها در انواع مختلفی تولید میشوند. استانداردها و الزامات این نوع از کاربری نسبت به کاربری معمولی خانگی بالاتر است و بایستی در انتخاب درایوهای هارد دیسک سرور دقت بیشتری به خرج داد.
در این مقاله انواع اصلی هارد درایوهای مورد استفاده در سرورها، تفاوتهای آنها و تمامی اطلاعات مورد نیاز درباره برندهای سازنده سرور را بررسی خواهیم کرد. هارد درایو مورد استفاده برای سرور بایستی همواره آمادگی پاسخگویی بدون تأخیر به تعداد زیادی از درخواستها را داشته باشد و سطح بالایی از یکپارچگی داده را فراهم کند.
هارد درایو سرور به صورت 24 ساعته، 7 روز هفته و در تمامی روزهای سال، اصطلاحاً 24/7/365 کار میکند. این درایوها به صورت پیوسته عملیات نوشتن و خواندن را انجام میدهند، بنابراین هارد درایوها بایستی حداقل میزان تأخیر، حداکثر میزان اطمینان و نیز سرعت و کارایی مناسبی داشته باشند. مهمترین الزامات درایو هارد دیسک مورد استفاده در سرور به شرح زیر هستند:
- اطمینان: از دست رفتن غیرقابل بازگشت اطلاعات میتواند منجر به ضررهای میلیاردی و حتی از بین رفتن کسب و کار شود.
- کارایی: سرورها برای انجام همزمان چندین درخواست با حداکثر سرعت طراحی شدهاند.
- زمان پاسخ (واکنش): کاربر نباید منتظر بماند که هارد «بیدار شود» و درخواست او را پردازش کند.
چگونه درایو هارد مناسب سرور را انتخاب کنیم؟
نخست، بهتر است نگاهی داشته باشیم به طبقهبندی مقدماتی هارد دیسکهایی که قابل انتخاب برای سرور هستند. امروزه سرورهای مدرن از هارد دیسکهای زیر استفاده میکنند:
- SATA: سرعت عملیاتی آن بین 5400 تا 7200 دور بر دقیقه است. این درایوها مشابه درایوهای معمولی مورد استفاده توسط مصرف کنندگان است. بهترین گزینههای موجود برای این نوع هارد دیسک، سیگیت و وسترن دیجیتال هستند.
- SATA RAID Edition یا SATA RE: سرعت عملیاتی آن 7200 دور بر دقیقه است. این درایوها از دستورات رِید کنترلر پشتیبانی میکنند.
- SAS: نسخهای خاص از دیسک سخت که سرعت عملیاتی بسیار بالایی (15 هزار دور در دقیقه) دارد و برای ذخیره سازی دادههایی که مداوماً استفاده میشوند به کار میرود. محصولاتی نظیر سیگیت Exos 7E8 و وسترن دیجیتال RE SAS از این نوع درایو هستند.
اول باید تصمیم بگیرید که از کدام رابط اتصال استفاده میکنید: SATA یا SAS.
انواع هارد مناسب سرور بر اساس اتصال
SATA یا SAS؟
رابط SATA نسخه اصلاح شده IDE است که بعدتر PATA نام گذاری شد. این رابط ابتدا بر رایانههای خانگی و سیستمهای صنعتی با کارایی و میزان اطمینان متوسط متمرکز بود. به همین شکل، SAS هم نسخه جدید رابطهای SCSI سرورهای قدیمیتر است.
در ابتدا پهنای باند رابط SAS از SATA بیشتر بود. اما در نسل سوم SATA موسوم به SATA III حداکثر پهنای باند این رابط به 6 گیگابایت بر ثانیه ارتقاء یافت. این میزان با نسل دوم SAS برابری میکند. در حال حاضر سرورهایی با نسل سوم کنترلرهای SAS موجود هستند که پهنای باند آنها به 12 گیگابایت بر ثانیه میرسد. اگر روی لیبل های هاردهای سرور را خوانده باشید، متوجه کلمات 6G یا 12G میشوید.
دیسک سرورهای SAS برای ارتباط، به کنترلرهای مناسب نیازمند هستند. به این ترتیب میتوان رابطهای با کنترلگر SAS را به درایوهای SATA متصل کرد. البته فرآیند معکوس این اتصال قابل انجام نیست. یعنی کنترلر هایی که قابلیت پشتیبانی از SATA را دارند نمی توانند با درایوهای SAS کار کنند.
رابط SAS دارای قابلیت ارتباط دوطرفه کامل است: هارد درایو میتواند دو دستور مختلف را همزمان انجام دهد (یک دستور خواندن و یک دستور نوشتن)، این در حالی است که SATA فقط قادر به انجام یک دستور در هر لحظه است، یا خواندن، یا نوشتن. در مقام مقایسه میان SAS NL و SATA RE، این قابلیت تنها زمانی کارکردی قابل توجه دارد که تعداد دیسکهای مورد استفاده بسیار زیاد باشد.
اگر بخواهیم نگاهی کلی به این هارد دیسکها داشته باشیم، درایوهای SATA برای ذخیره سازی انبوه دادهها که در استفاده از آن ها نیازی به کارایی حداکثری نباشد مناسب است. اما اگر به دیسکی سریع نیاز داشته باشید، بهترین انتخاب SAS است.
پرهیز از استفاده از هاردهای تولید شده برای مصارف ضعیف تر
بدیهی است که این هاردها مقرون بهصرفه و ارزانتر هستند اما برای استفاده در سرور طراحی نشدهاند. چند دلیل محکم برای چرایی این موضوع وجود دارد. برای مثال، یک هارد دیسک معمولی مقاومت کمتری در برابر لرزش دارد.
به عبارت دیگر شوکی که برای یک هارد دیسک مخصوص سرور هیچ اشکالی ایجاد نمیکند میتواند یک هارد دیسک خانگی را از کار بیندازد. به علاوه، هارد دیسکهای معمولی سطح خطای غیرقابل بازیابی بالایی دارند و از دستورات کنترلگر رِید پشتیبانی نمیکنند.
از سویی دیگر نباید در دام خرید محصولات حرفهای هم افتاد. یک هارد دیسک معمولی میتواند در یک NAS خانگی به خوبی کار کند، بنابراین نباید هزینه گزافی را برای ساخت یک سرور خانگی به منظور ذخیره سازی تصاویر کودکان یا ویدئوهای خانوادگی صرف کرد.
هارد درایوهای سرور برتریهای زیادی نسبت به هارد درایوهای معمولی دارند:
- میله الحاقی (spindle shaft) تقویت شده، مقاومت بیشتری در برابر شوک و لرزش دارد.
- کنترل بهتر لرزش.
- فناوری خاص آنها باعث میشود که دقت جانمایی دادهها افزایش یافته و جستجوی آنها راحتتر شود.
- نرم افزار عیب یابی خودکار قدرتمند آنها امکان اعلان زمان خرابیهای قریب الوقوع دیسک را فراهم میکند.
سطح خطای غیر قابل بازیابی
یک تفاوت مهم دیگر میان هارد دیسکهای مورد استفاده در سرور، سطح خطاهای غیر قابل بازایابی آنها است. این خطاها برای هاردهای SATA معمولی بین 10 تا 14 است. این مورد بدان معنی است که اگر 6 بار یک درایو 2 ترابایتی را بازنویسی کنید، حتماً با یک خطای غیرقابل بازیابی مواجه خواهید شد.
این موضوع برای کاربریهای خانگی چندان مشکلساز نیست اما اگر بخواهید هر ماه یک پایگاه داده مهم را بازنویسی کنید، اتفاقات بدی برای شما روی خواهد داد. سطح خطای غیر قابل بازیابی برای دیسکهای SAS حتی کمتر و بین 10 تا 16 است و برای دیسکهای SATA RE یا SAS NL هم 10 تا 15 است.
درایوهای SAS به مدد استفاده از 8 بایت داده اضافی برای اعتبارسنجی، نرخ خطای کمتری دارند. به علاوه، این هاردها دارای الگوریتمهای خواندن و بازیابی پیشرفتهای هستند.
به عنوان مثال جدول زیر مقادیر احتمال خطای بازسازی انواع هاردهای مورد استفاده در رید با آرایه سطح 5 (RAID Level 5 array) را نمایش میدهد:
| نوع درایو | درایو 600 گیگابایتی | درایو 1 ترابایتی |
|---|---|---|
| درایوهای SATA | 24٪ | 40٪ |
| SATA RE / SAS NL | 2.4٪ | 4٪ |
| SAS | 0.24٪ | 0.4٪ |
توجه: احتمال خطا متناسب با تعداد درایوهای مورد استفاده در آرایه RAID است.
چگونه دیسکهای SAS نرخ خطای کمتری دارند؟
- اندازه سکتور در دیسکهای SATA برابر با 512 بایت است، این در حالی است که سکتور در دیسکهای SAS اندازهای 520 بایتی دارد. این 8 بایت اضافه برای اعتبارسنجی استفاده میشود.
- سایر الگوریتمهای خواندن.
- الگوریتمهای بازیابی داده قدرتمند بدون نیاز به کنترلر.
انواع هارد سرور بر اساس اندازه
فرم فاکتور درایو (اندازه درایو)
فاکتور شکل درایو به طور مستقیم حجم اشغالی توسط سرور و میزان بهرهوری انرژی آن را مشخص میکند. در حال حاضر تنها دو اندازه برای هارد در دسترس است، 3.5 و 2.5 اینچی. این هاردها به ترتیب LFF و SFF نامیده میشوند.
اندازه 3.5 اینچی رایجترین اندازه مورد استفاده برای هارد است. این هاردها به شما اجازه میدهند که حداکثر میزان داده را ذخیره سازی کنید. معمولاً هارد درایوهای 4 ترابایتی 3.5 اینچی (نظیر وسترن دیجیتال طلایی 4TB Enterprise Class یا سیگیت 4TB IronWolf) برای سرورهای نیازمند به ذخیره سازی بیشتر توصیه میشوند.
در سوی مقابل نقطه ضعف این درایوها در برابر درایوهای کوچکتر 2.5 اینچی، میزان مصرف انرژی بیشتر آنها است. همچنین به یاد داشته باشید که هاردهای SSD در این اندازه موجود نیستند و باید از یک مبدل 3.5 اینچی برای آنها استفاده کنید. مهمترین برتری هاردهای 3.5 اینچی، ظرفیت بالا در کنار قیمتهای مقرون بهصرفه است. نسبت قیمت آنها بر ظرفیت آنها پایینتر است.
اندازه 2.5 اینچی به طور معمول برای هارد لپتاپها و SSD های مبتنی بر SATA استفاده میشوند. با اینکه اندازه آنها تنها 1 اینچ کوچکتر است اما میزان مصرف انرژی آنها از هاردهای 3.5 اینچی بسیار کمتر است. در حال حاضر بالاترین حجم موجود برای این درایوها 2 ترابایت است.
ظرفیت درایو
این مورد، مهمترین ویژگی هر درایوی است؛ مهم نیست که درایو HDD باشد یا SSD، هارد برای کاربری خانگی باشد یا تجاری. یک هارد 3.5 اینچی قادر به ذخیره سازی داده تا 14 ترابایت هستند، در مقابل درایوهای 2.5 اینچی حدود 2 تا 4 ترابایت ظرفیت دارند .
خرید هاردی با بالاترین ظرفیت، همواره بهترین راهکار نیست. هرگز از یک هارد در سرور استفاده نکنید. همواره از چند (حداقل 2) درایو استفاده کنید تا از پرداخت هزینه اضافی جلوگیری کرده و میزان اطمینان به سرور را افزایش دهید. مثلاً برای یک سرور 4 ترابایتی، بهتر است که 4 درایو 1 ترابایتی یا 2 درایو 2 ترابایتی به جای یک درایو 4 ترابایتی خریداری شود. استفاده از چند درایو امکان به کارگیری RAID و افزایش سرعت نوشتن/خواندن و یا ایجاد یک درایو پشتیبان برای جلوگیری از، از دست رفتن داده را فراهم میکند. این مورد هم یکی از دلایل این موضوع است که چرا عموماً ظرفیت درایوهای موجود برای سرورها کمتر از درایوهای رایانههای رومیزی است.
انواع هارد سرور بر اساس کلاس تجاری
شرکتهای سازنده به منظور خلاصه کردن جوانب بررسی شده و سادهتر کردن انتخاب برای مصرف کننده، چند کلاس را برای درایوها تعریف کردهاند:
اقتصادی (ECO): دیسکهای این دسته قیمت پایینتری دارند. میزان کارایی و اطمینان به این درایوها برای سیستمهای سطح پایین مناسب است. از این درایوها بایستی برای امور غیر حیاتی با میزان بارگیری ورودی/خروجی کم و سرعت متوسط استفاده کرد. بارگیریهای زیاد میتواند موجود کاهش میزان اطمینان به این درایوها شود. درایوهای اقتصادی سرعت گردش 5400 تا 7200 دور در دقیقه دارند و معمولاً از رابط SATA بهره میبرند.
تجاری حیاتی (BC) یا Nearline: دیسکهای این کلاس دارای بیشترین میزان ظرفیت با کمترین هزینه به ازای هر گیگابایت هستند. این دیسکها برای ارائه کارایی مناسب و سطح اطمینان مطلوب طراحی شدهاند. این دیسکها را میتوان بسته به نوع سرور با رابط SAS یا SATA نصب کرد و سرعت آنها نیز 7200 دور بر دقیقه است.
تجاری (EP): دیسکهای این کلاس حداکثر کارایی و اطمینان را فراهم میکنند. این درایوها برای انجام حداکثر کار ممکن طراحی شدهاند. درایوهای این کلاس از رابط SAS بهره برده و با سرعت 10 تا 15 هزار دور بر دقیقه میچرخند.
SSD با کارایی تجاری / اصلی: این درایوها بهترین کارایی و بیشترین دوام را در میان درایوهای SSD ارائه میدهند و برای استفاده در سیستمهای با میزان ورودی/خروجی بالا مناسب هستند. SSD های با کارایی تجاری (با فناوری SLC یا MLC) با رابط SAS، کاربری بهتری برای ورودی/خروجی دارد. در سوی مقابل، SSDهای تجاری اصلی (با فناوری MLC) دارای رابط SATA هستند و قیمتهای آنها مقرون بهصرفهتر است.
برای دستیابی به بهترین نتیجه در کار توصیه میشود که درایو SSD، مثل محصولات شرکت Crucial (Crucial MX300 1TB) بر روی تراشه مارول و یا دستِ کم درایو OCZ بر روی RD400 (توشیبا OCZ RD400 1TB) را استفاده کرد. بهتر است که از به کارگیری دیسکها بر روی تراشه SandForce (SF) اجتناب کرد.
انواع هارد سرور بر اساس برند
در نهایت، مهمترین سؤال این است که: آیا باید درایو یک برند خاص را خریداری کرد؟ بر کسی پوشیده نیست که شرکتهای اچپی، آیبیام و دل تولید کننده درایو نیستند. آنها درایوها را از سایر تولیدکنندگان خریداری کرده و پس از آزمایش، بازآمادهسازی و نصب لوگو، به فروش میرسانند.
از یک سو این درایوها چند برتری دارند:
- سیستم عامل آنها ویژگیهای مورد استفاده در رید کنترلرهای انواع مختلف سرور را در نظر میگیرد.
- کنترل کیفیت اضافی و آزمونهای استرسی انجام شده توسط این شرکتها احتمال خرید درایو با مشکلات پنهان را کاهش میدهد.
- خدمات پس از فروش و پشتیبانی کامل برای این درایوها ارائه میشود.
اما این هارد درایوهای «امریکایی» عموماً دو تا سه برابر گران قیمتتر از هارد درایوهای مشابه با برندهای غیر امریکایی هستند. شما میتوانید درایوهای سیگیت، وسترن دیجیتال، توشیبا یا هیتاچی را خریداری کنید. البته که ما مطمئن هستیم تفاوت قیمتی بین این دو دسته از درایوها چندان مربوط به میزان اطمینان به کارایی آنها نیست.
تجربه نشان میدهد که هارد درایوهای غیر امریکایی قادر به انجام کار بیمشکل در سرورهای زیر هستند:
- سرورهای اچپی: حداقل از نسل 6 به بالا
- سرورهای آیبیام: حداقل از نسل ام2 به بالا
- سرورهای دل: از نسل 10 به بالا
آمارها نشان دهنده این موضوع است که هاردهای هیتاچی در صدر جدول مطمئنترینها هستند و وسترن دیجیتال و سیگیت به ترتیب در ردههای دوم و سوم هستند.
بررسی خدمات پس از فروش
اگر تصمیم به خرید درایوهای برند غیر امریکایی دارید، ابتدا باید از فروشنده بپرسید که چه کسی خدمات پس از فروش آنها را تأمین میکند؟ این یک واقعیت است که بسیاری از فروشگاهها ضمانتی در قبال هارد دیسک ارائه نکرده و شما را به خدمات پس از فروش سازنده ارجاع میدهند. اما برخی نکات هم وجود دارند: به عنوان مثال ضمانت برخی از هارد درایوهای سیگیت از تاریخ تولید آغاز میشود. بنابراین خدمات پس از فروش این شرکت شامل هارد درایوهای تازه خریداری شده که مدت زمان ضمانت آن به اتمام رسیده نمیشود.
نتیجه گیری:
نخستین گام در انتخاب و خرید انواع هارد سرور توجه به کاری است که سرور قرار است انجام دهد:
- در مواردی که شما به دسترسی پرسرعت و ذخیره سازی قابل اطمینان نیاز ندارید و تعداد دیسکهای شما از 4 عدد تجاوز نمیکند، قویاً توصیه میکنیم که از درایوهای SATA RAID Edition استفاده کنید. این دیسکها بهترین گزینه برای سرورهای ساده و کم هزینه که تعداد کاربران کمی دارند، هستند.
- اگر سرور دارای پایگاه دادههای بیشتر باشد و تعداد دیسکها هم از 5 عدد قراتر برود، بهتر است که از SAS NL استفاده کنید. این دیسکها غالباً در سرورهای مورد نظر برای شرکتهای متوسط استفاده میشوند: سیستمهای حسابداری، سامانههای مدیریت محتوا و انبارهای شرکتی.
- اگر به حداکثر کارایی و یا اطمینان به ذخیره سازی دادهها نیاز دارید (مثلاً برای فرآیندهای انتقال مالی)، انتخاب مناسب برای شما درایوهای SAS شرکتی است. این درایوها برای سرورهای قوی با تعداد کاربر بالا و نیز سیستمهایی که دادههای بسیار مهم در آنها ذخیره شدهاند مناسب هستند.
- در برخی از موارد، زمانی که شما به دنبال یک گزینه بینابینی هستید، میتوانید در سرور از تلفیق درایوهای SAS و SATA بهره ببرید (همچنین میتوانید از درایوهای SSD SATA هم استفاده کنید).
برای افزایش میزان اطمینان به دیسکهای سیستم، میتوان از دیسکهای تولیدی توسط چند شرکت در یک سرور RAID بهره برد.
تکنولوژیهای مدرن: SSD و NVMe در سرورها
اگرچه هاردهای HDD همچنان برای ذخیرهسازی انبوه کاربرد دارند، اما امروزه در سرورها از درایوهای حالت جامد (SSD) و به ویژه NVMe برای دسترسی فوقسریع استفاده میشود. در جدول زیر تفاوت کلیدی این فناوریها با HDD های سنتی را مشاهده میکنید:
| نوع درایو | حداکثر سرعت خواندن/نوشتن | تأخیر (Latency) | IOPS (تصادفی) | کاربرد مناسب |
|---|---|---|---|---|
| HDD SAS (15k RPM) | ~200 MB/s | ~4 ms | ~200 | ذخیرهسازی انبوه، بایگانی |
| SATA SSD (enterprise) | ~550 MB/s | ~0.1 ms | ~98,000 | سیستمعامل، دیتابیسهای سبک |
| NVMe SSD (Gen4/Gen5) | ~7000 – 14000 MB/s | ~0.02 ms | ~1,000,000+ | پایگاهدادههای سنگین، کش، تحلیل لحظهای |
نکته فنی: NVMe از گذرگاه PCIe استفاده میکند و دستورات بهینهتری نسبت به AHCI (مخصوص SATA) دارد. برای سرورهایی با ترافیک بالای پایگاه داده یا مجازیسازی، مهاجرت به NVMe اجتنابناپذیر است.
راهنمای پیشرفته سطوح RAID
انتخاب سطح اشتباه RAID میتواند عملکرد سرور را کاهش دهد. جدول زیر رایجترین سطوح RAID را نشان میدهد:
| سطح RAID | حداقل دیسک | تحمل خطا | سرعت خواندن | سرعت نوشتن | کاربرد پیشنهادی |
|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 2 | خیر (خرابی یک دیسک = مرگ کل داده) | ↑↑ بالا | ↑↑ بالا | دادههای موقتی، رندرینگ ویدئو (غیر حیاتی) |
| RAID 1 | 2 | بله (آینهسازی کامل) | ↑↑ بالا | ≈ برابر یک دیسک | سیستمعامل، فایلهای حیاتی کوچک |
| RAID 5 | 3 | بله (یک دیسک میتواند بمیرد) | ↑↑ بالا | ↓ پایین (به دلیل محاسبه پاریتی) | سرورهای همهمنظوره، فایل سرور (حداکثر ۸ دیسک) |
| RAID 6 | 4 | بله (دو دیسک میتواند بمیرد) | ↑↑ بالا | ↓↓ خیلی پایین | ذخیرهسازی انبوه با ایمنی بالا (بالای ۸ دیسک) |
| RAID 10 | 4 | بله (در برخی الگوها تا ۲ دیسک) | ↑↑↑ عالی | ↑↑ عالی | دیتابیسهای تراکنشی، سرورهای پربار |
هشدار مهم: در RAID 5 با دیسکهای بزرگ مدرن (بیش از ۲ ترابایت HDD یا هر ظرفیتی از SSD)، زمان بازسازی بسیار طولانی شده و احتمال خطای خواندن (URE) در حین بازسازی به شدت افزایش مییابد. برای ظرفیتهای بالا، RAID 6 یا RAID 10 حرفهایتر است.
ویژگیهای پیشرفته در هاردهای سازمانی (Enterprise)
هاردهای واقعی سرور (بهویژه SSDهای دیتاسنتری) دارای قابلیتهایی هستند که در مدلهای مصرفکننده وجود ندارد:
- Power Loss Protection (PLP): خازنهایی روی برد SSD که در صورت قطع ناگهانی برق، فرصت ذخیرهسازی دادههای در حال انتقال را میدهند. بدون PLP، قطع برق میتواند منجر به فساد جدول نگاشت (FTL) و از دست رفتن کل داده شود.
- High Endurance (TBW بالا): SSDهای سازمانی از حافظه eMLC یا 3D TLC با ضریب دوام بالا (مثلاً 3-10 بار نوشتن کامل در روز) استفاده میکنند. مدلهای مصرفی معمولاً 0.3 تا 0.5 بار نوشتن در روز را تحمل میکنند.
- رمزنگاری سختافزاری AES-256: بسیاری از درایوهای SAS و NVMe enterprise از رمزنگاری خودکار پشتیبانی میکنند بدون افت کارایی.
- سازگاری با برندهای سرور: هاردهای «برند شده» توسط Dell, HP, Lenovo علاوه بر Firmware بهینه برای کنترلر اختصاصی، سنسورهای دما و لرزش متناسب با شاسی آن برند را دارند. استفاده از هارد Generic ممکن است با خطای «Uncertified Drive» در iDRAC/iLO مواجه شود.
توصیه فنی: برای سرورهای Dell PowerEdge از درایوهای با برچسب Dell (و Firmware Dell) استفاده کنید. برای سرورهای HP از درایوهای HP SmartDrive. در غیر این صورت فنهای سرور با حداکثر دور کار کرده و ممکن است درایو شناسایی نشود.