بررسی تکنولوژی های بکار رفته در هارد درایوهای HPE
فهرست محتوا
بررسی تکنولوژی های بکار رفته در هارد درایوهای HPE
هارد درایو سرور نقش کلیدی در پاسخگویی به درخواست های بسیاری با حداقل میزان زمان تاخیر یا Latency و توانایی فراهم کردن بالاترین سطح در یکپارچگی اطلاعات را دارار باشد.
طراحی هارد دیسک های HPE و یا HPE HDD براساس امنیت داده‌ها (Data)، عملکرد مطلوب، قابلیت اطمینان و سازگاری برای تمامی سرورها و پلتفرم های ذخیره سازی خود صورت می‌گرفت. همچنین کیت‌هایی (Kits) که توسط اچ پی، معتبر عرضه می‌شد، دارای نشان اختصاری بر روی آن بود.
امنیت (Security):
از موارد امنیتی HP می توان به HPE Smart Array SR Secure Encryption اشاره کرد که یک راه حل رمزنگاری مبتنی بر کنترل طبقه سازمانی FIPS 140-2 سطح 1 برای داده، در حالت Data-at-Rest بر روی تمامی درایوهای SAS / SATA است. HPE Digitally Signed Firmware به جلوگیری از حملات مخرب کمک می کند و HPE Smart Carriers وضعیت فعالیت و سلامت درایو را گزارش می کنند.
عملکرد (Performance):
هارد درایوهای HPE با نظارت بر کیفیت در حال اجرا در سراسر چرخه عمر خود، تنظیم شده و مورد آزمایش قرار گرفته‌اند و همچنین فرمویر اچ پی، هارد را برای پیش بینی و سازگاری کارایی دیسک های خود بهینه می‌کند. درایوهای High-Performance ،Mission Critical و High-Capacity Business Critical مجموعه کاملی از عملکرد هارد دیسک ها را ارائه می دهند.
قابلیت اطمینان (Reliability):
هشدارهای پیش از خرابی توسط HPE Smart Array Controller ،Systems Insight Manager و HPE Smart Firmware انجام می شود و (HPE Service Pack for ProLiant )HPE SSP (سرویس پک اچ پی برای پرولیانت) بروزرسانی فریمور و نرم افزار را 3 برابر تسریع می بخشد.
سازگار (Compatibility):
اچ پی طراحی هارد درایوها و استاندارد سازی تمامی آنها در سرورهای خود و ذخیره سازی اطلاعات را به سادگی انجام می دهد. ویژگی Common HDD Carriers به این معناست که پشتیبان گیری درایوها در سرورهای دیگر سریع انجام می شود.
بروزرسانی فریمور
امنیت و اطمینان فریمور درایو از یک منبع قابل اعتماد نشات گرفته که در برابر حملات مخرب محافظت می کند.
ویژگی های استاندارد
درایوهای HPE برای ارائه عملکرد بهینه برای سرورهای اچ پی تنظیم شده اند. آنها فرایند احراز صلاحیت را اعمال می کنند تا فریمور و OS ناسازگار را حذف کنند.
فریمور درایو HPE طراحی شده تا هر دو عملکرد و سازگاری با سرور رکمونت اچ پی و سرورهای Tower، خانواده آپولو، سرور تیغه ای و پلت فرم های Synergy را به حداکثر برسانند.
Drive Quality and Performance (کیفیت و عملکرد درایو)
انتخاب درایوها در بین انواع هاردهای انترپرایز، فقط آن دسته از درایوهای با سطح عملکرد لازم هستند که برای یک محیط سازمانی از طریق پروسه صلاحیت شرکت Hewlett Packard یا اچ پی انتخاب شده و برچسب کلاس جهانی را دارند. درایوهای HPE Midline تحت فرایند صلاحیت مشابه قرار می گیرند تا قابلیت اطمینان و کارایی مورد نیاز برای حجم کاری کم خود را داشته باشند.
Pre-Failure Alert (هشدار پیش از خطا)
زمانی که هاردها در ارتباط با SMART Array Controller و Systems Insight Manager استفاده می شود، Firmware دارای قابلیت SMART در هارد دیسک‌های اچ‌پی توانایی پیش بینی خطای گسترده را فراهم می کند.
اگر مشکلات بالقوه در یکی از درایو ها ایجاد شود، کنترلر Smart Array، سیستم Insight Manager و یا دیسک Smart به شما اجازه می دهد تا پیش از آن از این خطا آگاه شوید، بنابراین شما میتوانید قبل از خراب شدن هارد تحت گارانتی درایو را تعویض کنید.
Smart Carriers (حامل های هوشمند)
هارد دیسک های HPE با حامل های هوشمندی طراحی شده اند تا یک خط ارتباط را برای ارتباط وضعیت بحرانی و اطلاعات مدیریت فراهم آورند.
نشانه های LED وضعیت سیستم و یک حلقه فعالیت چرخشی که منعکس کننده روند نوشتن داده ها (Write Date) است، به کاربران از وضعیت سیستم فعلی اطلاع می دهد.
LED آبی که در پشت دسته هارد قرار دارد را می توان از راه دور فعال کرد تا کاربران را به یک درایو مشخص راهنمایی کند، زمانی که چراغ Do-not-Remove (به معنای جدا نکنید) روی دکمه Eject کیج هارد روشن می شود، به کاربران هشدار می دهد برداشتن درایو باعث از دست رفتن اطلاعات می شود.
Helium Drives (درایوهای هلیومی)
اگرچه که انواع هارد دیسک‌ها مهر و موم هستند اما با این وجود هوا درون آنها وجود دارد. زیرا هوا می تواند خطر لرزش ناشی از ضربه را در هارد دیسک ایجاد کند تا تراکم ذخیره سازی هارد دیسک ها محدود شود.
درایوهای جدیدتر که با هلیوم پر شده‌اند، عملا ضربه (تکان) را از بین می برند، چون تراکم هلیم یک هفتم تراکم هوا است. این تراکم کمتر، اجازه می دهد تا مکانیسم خواندن/ نوشتن (write/read) با چرخش آسان تر، دقیق تر و با اصطکاک کمتر صورت پذیرد. تکان درونی کمتر به این معنی است که صفحات درایوها می توانند به هم نزدیکتر شوند، به این ترتیب می توان تعداد صفحات را بیشتر و پتانسیل ظرفیت را در همان فضا افزایش داد. همچنین ضربه کمتر به این معنی است که درایوهای هلیومی برق کمتری مصرف میکنند و خنک تر کار کرده و صدای کمتری تولید میکنند.
HPE از لحاظ شیوه استفاده نیز به رده های High Endurance ،Mainstream ،Light and Value Endurance تقسیم می شوند.
بررسی تکنولوژی SAS و SATA
SATA چیست؟
ساتا نوعی رابط برای هارد دیسک است؛ معمولا برای توصیف این نوع هارد دیسک استفاده می شود. به عنوان مثال: SATA 7.2هزینه کم و ظرفیت بالای درایوهای SATA باعث کم هزینه بودن هر گیگابایت شده که باعث می شود آنها را برای کاربران خانگی یا ذخیره سازی داده ها و سرویس های پشتیبان ایده آل کنند. امروزه رایج ترین نوع درایو SATA نوع 7.2K است اما درایورهای قدیمی تر 5.4K هستند. K به ضریب سرعت چرخشی و گردان هارد دیسک اشاره دارد، یعنی 7200 دور در دقیقه.
سرعت SATA
از لحاظ سرعت، بهترین اندازه گیری IOPS (ورودی خروجی ها در هر ثانیه) است که میزان داده ها را اندازه گیری می کند. میتوان میزان داده‌ای که خوانده یا نوشته شده را تعیین کرد. درایو معمولی SATA 7.2K در حدود 80 IOPS عمل می‌کند. این نسبت به 120 IOPS برای هارد دیسک SAS 10K و 180 IOPS برای یک هارد دیسک SAS 15K مقایسه می شود.
ظرفیت هارد دیسک SATA
ظرفیت هارد دیسک های SATA می توانند بین 500GB (گیگابایت) تا 8 TB (ترابایت) باشد. به طور معمول یک گزینه خوب متناسب هزینه و ظرفیت بین 1TB تا 3TB است.
قابلیت اطمینان SATA
هارد دیسک های SATA برای استفاده در کاربردهای متعددی در نظر گرفته نمی شوند، زیرا سرعت و دسترسی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. درایوهای SATA می‌توانند برای کاربردهای کمتری مانند خانه یا ذخیره حجم داده و تهیه نسخه پشتیبان مورد استفاده قرار گیرند.
در درایوهای SATA متوسط عمر هارد (که به طور کلی پذیرفته شده است) در حدود 700،000 ساعت است که این عدد نسبت به حدود 1.2 میلیون ساعت برای درایو SAS و بیش از 2 میلیون ساعت برای درایوهای SSD است.
مصرف برق SATA
درایوهای SATA معمولا بین 4 تا 6 وات در حالت خاموش و بین 10 تا 12 وات در شرایط عملیاتی معمول برق مصرف می کنند.
ویژگی های پورت SATA:
اتصال گرم (Hot-Plug): پس از وصل کردن دستگاه از طریق پورت SATA به صورت عادی کار می کند که به سیستم عامل و Host بستگی دارد، زیرا ممکن است طوری تنظیم شود که داغ کند. هر دو پورت SATA و eSATA طراحی اتصال گرم را پشتیبانی میکنند اما با این حال این ویژگی به پشتیبانی مناسب در host، دستگاه (درایو) و سطح سیستم عامل نیاز دارد.
به طور کلی دستگاه های SATA نیازهای اتصال گرم دستگاه را برآورده می کنند و بیشتر آداپتورهای میزبان SATA از این عملکرد پشتیبانی می کنند. برای eSATA اتصال گرم فقط در حالت AHCI پشتیبانی می شود و حالت IDE از اتصال گرم پشتیبانی نمی کند.
یکی دیگر از ویژگی های پورت SATA، رابط کنترل پیشرفته میزبان(Advanced Host Controller Interface) و یا AHCI می باشد؛ یک رابط کنترل کننده میزبان باز است که به استاندارد تبدیل شده و این امکان را برای کاربر فراهم می کند تا از ویژگی های پیشرفته SATA مانند Hot-Plug و صف فرمان NCQ استفاده کند. لازم به ذکر است که اگر AHCI توسط مادربرد و چیپست فعال نباشد ، کنترلرهای SATA معمولا در حالت IDE عمل شبیه سازی را انجام می دهند که اجازه نمی دهد تا به ویژگی های دستگاه که توسط ATA پشتیبانی می شود، دسترسی پیدا کند.
درایورهای دستگاه ویندوز که دارای عنوان SATA هستند، اغلب در حالت شبیه سازی IDE کار می کنند، مگر اینکه صریحاً اعلام کنند که آنها در حالت AHCI می باشند و یا در حالت RAID یا حالت ارائه شده توسط یک درایور و مجموعه فرمان اختصاصی که اجازه دسترسی به ویژگی های پیشرفته SATA را قبل از AHCI داده است، می باشند. نسخه های مدرن مایکروسافت ویندوز، Mac OS X ،FreeBSD ، لینوکس با نسخه 2.6.19 به بعد و همچنین Solaris و OpenSolaris ، از AHCI پشتیبانی میکنند اما سیستم عامل های قبلی مانند ویندوز XP این کار را انجام نمی دهند.
هارد دیسک SAS چیست ؟
یک نسل جدید از پروتکل های ارتباط است، سرعت بالایی دارد و برای سخت افزاری هایی که عملیات انتقال اطلاعات را انجام داده، استفاده می شود.
رابط ها و یا Port ها در هارد دیسک SAS از نوع Serial Bus هستند و برخلاف SATA به شکل موازی (Parallel) نیستند.
سرعت SAS
یک درایو معمولی SAS 10Kدر حدود 120 IOPS و یک درایو SAS 15K در حدود 180 IOPS به ارمغان می اورد. این به حدود 80 IOPS برای هارد دیسک 7.2K SATA تقسیم می شود. درایوهای حالت جامد (SSD) می توانند در محدوده بین 4،600 تا 75،000 IOPS بسته به نوع SSD کار کنند .
ظرفیت SAS
دیسک SAS می تواند از 300 گیگابایت تا 900 گیگابایت باشد. آنها ظرفیت کمتری نسبت به درایوهای SATA دارند.
قابلیت اطمینان SAS
هارد دیسک های SAS برای کاربردهایی در نظر گرفته شده اند که در آن سرعت و دسترسی بالا نگرانی های اصلی هستند.در درایوهای SAS متوسط زمان بین شکست (MTBF) به طور کلی حدود 1.2 میلیون ساعت است.
مصرف برق SAS
درایوهای SAS معمولا بین 5 تا 7 وات در حالت غیرفعال و بین 10 تا 14 وات در شرایط عملیاتی معمول توان مصرف می کنند.
Midline SAS چیست؟
پس از آنکه شرکت‌های بزرگ دغدغه‌شان از دست رفتن اطلاعات مهم بود، کمپانی HP، درایوهای Midline را جهت ارائه ظرفیت خارجی بالا برای تعداد کمی از محیط های IO طراحی کردند. این درایوها با قیمت بسیار مناسب، می توانند ویژگی های مورد نیاز جهت ذخیره سازی را تأمین نمایند.
Midline قابلیت اطمینان دو برابری و ظرفیت های بالایی تا 1.8 ترابایت برای درایوهای 2.5 اینچی (که اصطلاحا به آن ها هاردهای SFF یا Small Form Factor می گویند) و 12 TB برای درایوهای 3.5 اینچی (LFF یا Large Form Factor) فراهم میکنند.
درایوهای HP Midline دارای امکاناتی مانند سنسورهای لرزش چرخشی جهت استفاده در محیط های چند درایو ، مدیریت حجم کار برای آستانه دما و صف انتظار برای عملکرد هستند.
درایوهای HP Midline پورتهای رابط به نام SAS را دارا هستند که به عنوان پورت اتصال دوگانه از آنها استفاده می شود که سبب افزایش امنیت دسترسی به اطلاعات در هنگام خرابی HBA، خرابی کابل و خراب شدن سایر دستگاه ها می شود. این اولین درایو Midline است که با رابط کاربری SAS 6Gb / s ارائه شده است.
ویژگی های کلیدی هارد دیسک Midline SAS
مدیریت بار کاری (Workload Management):
این هارد دیسک ها با در نظر گرفتن آستانه دمایی،عملکرد انتقال اطلاعات را برای افزایش قابلیت اطمینان کنترل می نمایند.
سنسورهای لرزش چرخشی (Rotational vibration sensors):
مصونیت از تأثیرات چرخشی محیطی ، به ویژه در محیط های چند درایوی را فراهم می کند.
فرماندهی صف (Command Queuing):
با بهینه سازی اجراء و خواندن و نوشتن دستورات، عملکرد هارد دیسک ها را افزایش می دهد.
تشخیص خطای بافر(Buffer Error Detection) :
برای محافظت از داده ها در درایوهای بافر از طریق ECC استفاده می شود.
زمان بازیابی خطای محدود (TLER):
گزارش خطا در حدود 5 ثانیه به جای یک زمان نامحدود.
بارگیری میکرو کد (Microcode Download):
سبب قابلیت بارگیری Firmware جدید توسط درایو میگردد.
تفاوت SATA و SAS
به طور کلی SAS و SATA وظیفه انتقال اطلاعات از مادربرد به ذخیره سازها (هارد درایوها) و برعکس را بر عهده دارند. استاندارد SATA مخفف Serial Advanced Technology Attachment می باشد و SAS نیز مخفف Serial Attached SCSI است.
این دو، روش‌های متداول برای اتصال دستگاه‌های ذخیره‌سازی (هارد دیسک ها) به کامپیوتر و یا سرورهای مختلف است که وظیفه انتقال داده‌ها را بر عهده دارند. SAS و SATA فناوری تقریبا یکسانی داشته، ولی به لحاظ سخت افزاری، ساختار متفاوتی دارند.
در حال حاضر بهترین شیوه اندازه گیری عملکرد یک هارد دیسک، میزان IOPS آن است. IOPS، میزان و سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات روی هارد دیسک را نشان می‌دهد. در هارد دیسک های SATA میزان 80 IOPS با سرعت K 7.2 نشان داده شده است. این در حالی است که این میزان برای هارد دیسک های SAS با سرعت 10K نزدیک به 120K در نظر گرفته شده. همچنین دستگاه‌هایی با سرعت 15k تا 180 نیز افزایش پیدا می‌کند که بیش از دو برابر نوع SATA است.
تفاوت بین این دو رابط نوع اتصال و سرعت انتقال می باشد. رابط های موازی یا Parallel به علت انتقال موازی اطلاعات پهنای باند در بین دستگاه های مختلف به اشتراک گذاشته می شود وپهنای باند بیشتری می خواهد. اما در Serial Bus های هاردهای SAS همه ی پهنای باند یک ارتباط به همان دستگاه تخصیص می یابد که باعث افزایش سرعت انتقال می شود.
موارد کاربردی هارد درایوهای SAS بیشتر برای سرورها و شبکه های بزرگ با پردازش اطلاعات بالا مناسب تر می باشند، مثل عملیات بانکی، تجارت الکترونیک و… در مقابل درایوهای SATA بیشتر برای مصارف خانگی کاربرد دارند. درایوهای SAS معمولا بسیار مطمئن‌تر از درایود‌های SATA هستند. یکی دیگر از تفاوت های میان این دو تکنولوژی زمان اولین خطای در نظر گرفته شده است که برای درایوهای SAS حدود 1.2 میلیون ساعت در نظر گرفته شده که این میزان برای درایوهای SATA تنها 700 هزار ساعت است. به همین دلیل هارد درایوهای SAS دارای قیمت بالاتری نسبت به SATA می باشند.
اما یکی از مزایایی که هارد درایو های SATA در اختیار مصرف کنندگان قرار می دهند، حجم بالایی است که در این نوع هارد درایو ها تعبیه گردیده است. هاردهای SATA در ظرفیت های مختلف موجود هستند و بالاترین ظرفیت آنها در حال حاضر 16TB می باشد و این در حالی است که هاردهای SAS حداکثر ظرفیت 900GB را ساپورت می کنند.
طبقه بندی هارد دیسک های سرور از نقطه نظر سازندگان
برای ساده کردن انتخاب هارد درایو دیسک (HPE Hard Disk Drive) شرکت اچ پی ای متناسب با حجم کاری مورد درخواست مشتریان، طبقه بندی جدیدی را برای هارد درایوها تعریف کرده است که بصورت زیر می باشد:
اقتصادی (ECO) یا سطح Entry: هر گیگابایت از هارد دیسک در این کلاس از قیمت پایین برخوردار می باشد. سطح عملکرد و قابلیت اطمینان در این درایوها برای سیستم های سطح ورودی Entry-level مشخص گردیده است. برای اپلیکیشن های non-critical، با بار کاری پایین در بخش ورودی/خروجی (I/O) و سرعت متوسط مناسب می باشد. ایجاد بار کاری زیاد در این نوع از هاردها ممکن است منجر به ایجاد اختلال در قابلیت اطمینان گردد. درایو های Entry با سرعت های 5400 rmp یا 7200 rmp (دور در دقیقه) ومعمولا با رابط SATA موجود می باشند.
سطح Nearline یا Business Critical (BC): دیسک های موجود در این کلاس با فراهم کردن ظرفیت بالا با حداقل هزینه در هر گیگابایت یکی از انتخاب های مناسب برای عملکرد بالا و سطح اطمینان بالاتر در اپلیکیشن های business-critical و I/O-intensive می باشد. بسته به نوع کاربرد و سطح اجرای اطلاعات در سرور این نوع هارد دیسک که به نوع (BC-disks) معروف است به رابط های کاربری SAS/SATA با سرعت k rmp 7.2 مجهز می باشد.
سطح انترپرایز یا Enterprise (EP): دیسک های موجود دراین کلاس از حداکثر عملکرد و قابلیت اطمینان برخوردار می باشد. این نوع هارد برای بالاترین سطح کارایی و قابلیت اطمینان طراحی شده است. هاردهای سطح اینترپرایز با رابط K10 و K15 SAS برای اپلیکیشن های mission-critical و I/O-intensive فراهم شده است.
سطح عملکردی SSD Enterprise/ Mainstream: در این هاردها شاهد بهترین عملکرد و مقاومت بالا در بخش ها و لایه های مختلف SSD می باشید از این رو برای استفاده در سیستم هایی با نیاز به توان عملیاتی بسیار بالا در I/O مناسب می باشد. SSD ها با عملکرد سازمانی (با فناوری SLC یا MLC) توانسته بهترین رابط کاربری I/O با استفاده از رابط SAS عرضه کند. در مقابل هاردهای SSD دسته Enterprise Mainstream (با فناوری MLC) با بهره از رابط SATA مقرون بصرفه تر هستند.
در نتیجه میتوان گفت استفاده از SSD با چیپست Marvel (برای مثال Crucial SSD (Crucial MX300 1TB) یا حداقل OCZ در RD400 (Toshiba OCZ RD400 1 Tb)) ترجیح داده می شود و بهتر است استفاده از دیسک با تراشه SandForce (SF) اجتناب شود.
