اصول ذخیره سازی دیجیتال

[mhd21]

قصد داریم از چیز مهمی صحبت کنیم. صحبت از فضایی است که محل ذخیرهسازی اطلاعات و دادهها محسوب میشود. وقتی صحبت از ذخیرهسازی به میان میآید، سؤالات زیادی در ذهن ایجاد میشود. سؤالاتی که تنها منحصر به کاربران مبتدی نیستند و بعضاً کاربران حرفهای نیز به صورت دقیق پاسخ آنها را نمیدانند.


​

[FONT=Tahoma, Verdana, Arial, Calibri, Geneva, sans-serif]

 

[mhd21]

واحدها و انواع حافظه


توضیح: بخشی از مفاهیــم بیان شده در این مقالات ممکن است برای کاربران حرفهای، ابتدایی به نظر برسند. اما لطفاً ســایر کاربران را نیز مدنظر داشته باشید.

۱- تعریف و درک واحدها

هرچقدر هم که پرداختن به این مسأله کسلکننده باشد، درک نمودن اصول و فرآیند ذخیرهسازی دیجیتال، بدون آشنایی با واحد سنجش آن یعنی «بایت» غیرممکن است.

بایت (Byte): بایت (B)، به طور کلی، کوچکترین واحد ذخیرهسازی محسوب میشود. شما اینگونه در نظر بگیرید که یک بایت معادل یک کاراکتر است. در نتیجه برای ذخیره کردن کلمه ZOOMIT، شما به ۶ بایت فضا نیاز خواهید داشت. از آنجا که بایت واحد کوچکی محسوب میشود، در دنیای واقعی برای اندازهگیری اطلاعات ذخیره شده از واحدهای بزرگتر مانند کیلوبایت، مگابایت، گیگابایت و ترابایت استفاده میگردد.توضیح: از نظر فنی، واحدی کوچکتر از بایت نیز وجود دارد که به آن بیت (b) میگویند. واحدی که برای ذخیره کردن حالت صفر یا یک به صورت دیجیتالی به کار گرفته میشود.یعنی حالتی از اطلاعات که برای رایانه قابل فهم است. بایت در حقیقت رشتهای ۸تایی از بیتها است. به عبارت دیگر از کنارهم قرار گرفتن ۸ بیت، یک بایت ساخته میشود.واحد بیت معمولاً برای نمایش سرعت انتقال دیتا در فواصل دور، مورد استفاده قرار میگیرد. برای مثال جهت نمایش سرعت اینترنت، از واحد بیت در ثانیه (Bit Per Second) استفاده میشود.در مقابل بایت بیشتر برای نمایش حجم و اندازه دادهها مورد استفاده قرار میگیرد. وقتی درباره فضای ذخیرهسازی صحبت میکنیم، بهتر است از «بایت» استفاده نماییم.
کیلوبایت (Kilobyte): بر اساس تعریف هر کیلوبایت (KB)، معادل ۱۰۲۴ بایت است. در موارد مختلف، برای راحتی، هر کیلوبایت را معادل ۱۰۰۰ بایت فرض میکنند.
مگابایت (Megabyte): بر اساس تعریف هر مگابایت (MB)، معادل ۱۰۲۴۰۰۰ بایت (یا ۱۰۲۴ کیلوبایت) است که برای راحتی، معادل یکمیلیون بایت فرض میشود.
گیــگـابایت (Gigabyte): بر اساس تعــریف هر گیگابایت (GB)، مــعـادل یکمیلـیارد بایت (۱۰۲۴ مگابایت) است.توضیح: علاوه بر گیگابایت، واحد دیگری به نام glblbyte یا GiB وجود دارد که معادل ۱،۰۷۳،۷۴۱،۸۲۴ بایت است. استاندارد JEDEC، یک گیگابایت را، معادل همین میزان بایت در نظر میگیرد. این استاندارد توسط مایکروسافت تعریف شده و بوسیله سیستمعامل ویندوز مورد استفاده قرار میگیرد. درواقع علت تفاوت حجم اسمی و حجم واقعی حافظهها، همین استاندارد است. برای مثال، اگر یک هارد دیسک ۵۰۰ گیگابایتی، توسط ویندوز فرمت شود، حجم آن ۴۶۵ گیگابایت نمایش داده خواهد شد. حجم واقی ثابت است، تفاوت تنها در تعریف واحد گیگابایت خلاصه میشود.
ترابایت (Terabyte): بر اساس تعریف هر تـــرابایت (TB)، معادل یکهزارمیلیارد بایت (یا ۱۰۲۴ گیگابایت) است.

در حال حاضر، بیشترین حجم هارد درایوهای ۳.۵ اینچی (که در رایانههای رومیزی وجود دارند)، ۴ ترابایت است. فضای ذخیرهسازی اغلب رایانهها، حجمی میان ۱۲۰ گیگابایت تا ۲ ترابایت دارند. این فضا در دستگاههای قابل حمــلی مانند تــلفنهای هوشمـند و تبلتها بین ۸ تا ۱۲۰ گیگابایت متغیر است.توضیح: به طور کلی، هر عکسی که با دوربین آیفون گرفته میشود، حداکثر ۲ مگابایت و یک آهنگ ۵ مگابایت فضا میگیرد. یعنی یک لوحفشرده (CD) با حجم ۷۰۰ مگابایت، میتواند نزدیک به ۳۵۰ عکس آیفون یا ۱۴۰ آهنگ را در خود جای بدهد. اندازه واقعی فایلها بسته به عوامل مختلف مانند نوع فشردهسازی یا فرمت آن، ممکن است متفاوت باشد. اما بر اساس یک قانون بدیهی و نانوشته، هرچه فایل با کیفیتتر یا طولانیتر باشد، برای ذخیرهسازی به حجم بیشتری نیاز خواهد داشت. یک پادکست ۱۰ دقیقهای، به فضایی بین ۴ تا ۱۰ مگابایت نیاز دارد. در حالیکه یک ویدئوی ۱۰ دقیقهای با کیفیت به فضایی در حدود چندصد مگابایت یا چند گیگابایت نیازمند است.
۲- ذخیرهسازی و حافظه

دو واژه ذخیرهسازی (Storage) و حافظه (Memory)، شاید در موارد مختلف به جای هم استفاده شوند. اما این دو واژه تفاوتهای زیادی با یکدیگر دارند.
ذخیرهسازی (Storage): به طور مختصر، ذخیرهسازی مربوط به محلی است که اطلاعات گوناگون مانند عکسها، تصاویر، فایلهای متنی، نرمافزارها و... در آن قرار میگیرد. در یک کامپیوتر، سیستمعامل (ویندوز، مک و...) هم در فضای ذخیرهسازی داخلی (هارد دیسک)، ذخیره میشود. فضای ذخیرهسازی، غیرفرّار است. به این معنی که با خاموش شدن دستگاه میزبان (کامپیوتر)، اطلاعات همچنان در دستگاه ذخیره بوده و از بین نمیروند و با راهاندازی رایانه، اطلاعات، مجدداً قابل دسترسی هستند. دقیقاً مشابه یک کتاب یا دفترچه یادداشت که همیشه قابل خواندن و نوشتن است.
حافظه (Memory): حافظه با نامهای دیگر مانند RAM، حافظه تصادفی (Random Memory Access) و... شناخته میشود. حافظه، جایی است که دادههای نرمافزارها برای اجرا شدن باید در آن قرار بگیرند. دادههای موجود در حافظه یا RAM، فرّار هستند. به این معنی که با خاموش شدن دستگاه، اطلاعات موجود در آن پاک شده و حافظه خالی میشود. به طوری که انگار هیچ اطلاعاتی در آن نبوده است. این حافظه، چیزی شبیه حافظه کوتاهمدت ذهن انسان است. حافظه کوتاهمدت در هنگام فعالیتهایی مانند خواندن و نوشتن، متون و تصاویر را پردازش میکنند ولی بلافاصله پس از توقف کار، اطلاعات آن پاک شده و متوجه فعالیت بعدی میشود.توضیح: هنگام روشن نمودن رایانه، بخشی زیادی از زمان بوت، صرف انتقال سیستمعامل از فضای ذخیرهسازی داخلی (مثلاً هارد دیسک) به حافظه (RAM) میشود. پس از انجام این فرآیند، سیستمعامل آماده سرویسدهی و انجام دستورات کاربر خواهد بود.علیرغم تفاوت میان فضای ذخیرهسازی و حافظه، رابطهای قوی میان این دو وجود دارد. برای مثال، یک فایل Word که شما در حال کار بر روی آن هستید، در حافظه (RAM) دستگاه قرار دارد، اما پس از آنکه آنرا ذخیره نمودید، یک نسخه از آن در فضای ذخیرهسازی رایانه کپی میشود. وقتی نرمافزار به صورت کامل بسته شود، تنها یک نسخه از فایل در فضای ذخیرهسازی موجود خواهد بود و نسخه آن در RAM، موجود نخواهد بود، مگر اینکه مجدداً نرمافزار را اجرا کنید.

تمام اینها به این معنی است که شما به طور واقعی، فضای ذخیرهسازی را تجربه نکرده و نمیبینید. آنچه از طریق صفحهنمایش یا اسپیکر به شما ارائه میشود، از حافظه (RAM) فراهم شده است. اما قبل از آن، باید از فضای ذخیرهسازی دستگاه شما در حافظه قرار بگیرد (لود شود).
هرچه حافظه رایانه، بیشتر و سریعتر باشد، نرمافزارها، زودتر برای استفاده آماده میشوند. علاوه بر این در هر زمان، کارهای بیشتری میتوان با رایانه انجام داد (چند وظیفگی).به طور کلی، حجم حافظههای رم بسیار کمتر از حجم فضای ذخیرهسازی است. در حال حاضر اغلب کامپیوترها با حافظهای بین ۲ تا ۸ گیگابایت عرضه میشوند و البته شما به بیش از این مقدار نیازی ندارید. البته حافظه رم نسبت به فضای ذخیرهسازی گرانتر است.به یاد داشته باشید که حافظه تنها یکی از فاکتورهای عملکرد رایانه محسوب میشود. فضای ذخیرهسازی، فاکتور دیگری است که میتواند از نوع هارد درایو (هارد دیسک) یا SSD باشد.​

​

 

[mhd21]

انواع فضاهای ذخیرهسازی


درقسمت اول، با واحدهای اندازهگیری، آشنا شده و پس از آن با معرفی فضای ذخیرهسازی (Storage) و حافظه (Memory)، به تفاوتهای این دو پرداختیم. حال از شما دعوت میکنیم با قسمت دوم از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال همراه باشید.
​

هارد درایو (دیسک سخت) و سالید درایو (SSD)

هارد درایو (Hard Drive Disk)، از دهه ۱۹۶۰، متداولترین ابزار ذخیرهسازی اطلاعات دیجیتال محسوب میشود. اما سالید درایو (Solid-State Drive)، محصولی نسبتاً جدید است که در طول ۳ سال گذشته، به محبوبیت آن اضافه شده است. در بیشتر مواقع، این دو نوع را میتوان به جای یکدیگر به کار گرفت. هر دو نیز دارای مزایا و معایب مختص به خود هستند.

۱- دیسک سخت یا هارد درایو (HDD)

با وجود اینکه، هارد درایو (هارد دیسک)ها با گذشت زمان تکامل یافتهاند، اما ساختار اصلی آنها همچنان بدون تغییر مانده است. هارد درایو، در حقیقت یک مکعب مستطیل است که درون آن چند دیسک مغناطیسی (پلاتر) قرار گرفته و به محوری متحرک متصل شدهاند. در بالای هریک از دیسکهای مغناطیسی هارد درایو، یک هد (Head) خواندن و نوشتن وجود دارد. وقتی محور شروع به حرکت میکند، هد، برای خواندن یا نوشتن اطلاعات، در راستای شعاع پلاتر، به جلو و عقب حرکت میکند و از روی قسمتهای کوچک اطلاعاتی که Data Track نامیده میشوند، عبور میکند. این نوع خواندن و نوشتن دادهها، دسترسی تصادفی (Random Access) نامیده شده و در مقابل روش قدیمی و کمبازده دسترسی ترتیبی (Sequential Access) قرار میگیرد. نوار مغناطیسی از جمله دستگاههایی است که به صورت ترتیبی به اطلاعات دسترسی پیدا میکند.

در حالیکه که ساختار کلی، ساده به نظر میرسد، درون هارد دیسکهای مدرن، دنیایی از نانوتکنولوژی پیشرفته نهفته شده است. به همین دلیل است که با وجود ثابت ماندن ابعاد هارد دیسکها، ظرفیت آنها، به صورت پیدرپی افزایش مییابد. چگالی اطلاعات درج شده بر روی پلاترها بهقدری بالا است که برای اندازهگیری طول آن، باید از نانومتر استفاده کرد. هر نانومتر، یک میلیاردم متر است.

نگاه نزدیک: در هارد دیسکهای ۲.۵ اینچی، که در لپتاپها به کار گرفته میشوند، فاصله میان هد و صفحه مغناطیسی تنها چند نانومتر است. اما در این فاصله هم، هد و صفحه هیچگاه به هم برخورد نمیکنند. علاوه بر این هنگامی که هارد دیسک در حال کار است، صفحات با سرعت ۵۴۰۰ دور در دقیقه میچرخند (این سرعت در رایانههای رومیزی بین ۷۴۰۰ تا ۱۰۰۰۰ دور در دقیقه است). برای اینکه درک بهتری از این اعداد داشته باشید، اینگونه فرض کنید که اگر یک هارد دیسک ۲.۵ اینچی را ۱۳۰۰۰ بار بزرگتر کنیم، هر پلاتر، شبیه به یک مسیر مسابقه دایره به قطر ۳.۵ کیلومتر خواهد بود که در آن هر Track طولی معادل با یک سانتیمتر داشته و هد پلاتر به اندازه یک میز تحریر ۹۰ سانتیمتری میشود. در این مقیاس، وقتی هارد دیسک، در حال کار باشد، به این معنی است که هد با سرعت ۵.۵ میلیون کیلومتر در ساعت و در فاصلهای کمتر از یک تار مو از پلاتر، به جلو و عقب میرود!
هارد درایوها، از نظر ظاهری، در دو مدل طراحی میشوند. مدل ۳.۵ اینچی برای رایانههای رومیزی و مدل ۲.۵ اینچی برای لپتاپها. هارد دیسکهای ۲.۵ اینچی نیز در ضخامتهای مختلف مانند ۹ میلیمتری (استاندارد) و ۷ میلیمتری (فوق باریک) عرضه میشوند.

هارد دیسک به کمک یک کابل استاندارد به رایانه متصل میشود.

رابط اتصال
این رابط، که تعیین کننده چگونگی اتصال هارد درایو و یا SSD به رایانه محسوب میشود، نرخ تبادل اطلاعات میان فضای ذخیرهسازی و رایانه را مشخص میکند.
در حال حاضر چند استاندارد برای این اتصال وجود دارد.
اکثر دستگاههای امروزی از استاندارد Serial ATA یا SATA استفاده میکنند. این استاندارد در حال حاضر در سه نسل SATA I و SATA II و SATA III در دسترس کاربران قرار گرفته که به ترتیب نرخ تبادل اطلاعاتی برابر با ۱.۵، ۳ و ۶ گیگابیت در ثانیه دارند. آخرین نسل SATA با نسلهای پیشین خود نیز سازگار است.

از نقطه نظر عملکرد، استفاده از نسل سوم SATA، به خاطر داشتن سرعت انتقال اطلاعات بهینهتر، به سایر نسلها ارجحیت دارد.

مزیتهای هارد درایو
به طور کلی، هارد دیسکها، حجم ذخیرهسازی بیشتری را به کاربر ارائه میدهند (هارد درایو ۳.۵ اینچی ۴ ترابایت و هارد دیسکهای ۲.۵ اینچی ۲ ترابایت). علاوه بر این هارد درایوها قیمت پایینی دارند (چند ریال به ازای هر گیگابایت). به همین دلایل، هارد درایو، همچنان متداولترین ابزار ذخیرهسازی دیجیتال محسوب شده و در موارد زیادی به کار گرفته میشوند.معایب هارد درایو
از آنجا که هارد دیسک یک وسیله مکانیکی محسوب میشود، مشابه سایر دستگاههای مکانیکی و متحرک، به مرور زمان، مستهلک میشود. علاوه بر این، (در مقایسه با SSD)، مصرف برق بیشتری دارند. تولید حرارت بالاتر و سرعت کارکرد پایینتر، از دیگر معایب این دستگاهها شناخته میشود. هارد درایوها، برای شـــروع به کار از حالت خــاموش یا انتظــار (Idle)، به زمان بیشتری نیاز دارند، از این رو راهاندازی رایانههای مجهز به هارد دیسک، زمانبر است. به طور کلی طول عمر یک هارد داریو، حداکثر ۵ سال است.
برخلاف هارد دیسک، SSDها، هیچ قسمت متحرکی ندارند. SSDها، مشابه حافظه رم، از میکروچیپها برای ذخیرهسازی اطلاعات بهره میگیرند اما اطلاعات ذخیره شده در آنها پایدار بوده و کاربر به صورت دائمی میتواند آنها را بازخوانی یا ویرایش کند. اکثر SSDها با طراحی ۲.۵ اینچی عرضه میشوند که از نظر ظاهری شبیه به هارد دیسکهای ۲.۵ اینچی هستند. سالید دیسک، مشابه دیسک سخت در مواردی مختلفی کاربرد دارد و برای اتصال از کابلهای استاندارد ساتا استفاده میکند. از آنجایی که سالید درایوها، قسمت متحرک ندارند، میتوان آنها را در اشکال و ابعاد مختلف طراحی نمود. همین مسأله این دستگاه را به بهترین گزینه برای استفاده در تلفنهای هوشمند و تبلتها تبدیل میکند.

به طور کلی طول عمر SSDها به میزان اطلاعاتی که بر روی آن نوشته میشود (هرچه کمتر، بهتر) و ظرفیت آنها (هر بیشتر، بهتر) بستگی دارد.

مزیتهای سالید درایو
SSDها در مقایسه با هارد دیسکها، سریعتر، با داومتر، خنکتر و کم سروصداتر هستند. SSDها مصرف انرژی بهینهتری نیز دارند. بهبود عملکرد رایانه، بزرگترین دلیل کاربران برای ارتقاء فضای ذخیرهسازی از هارد دیسک به سالید دیسک محسوب میشود. طول عمر SSDها، خیلی بیشتر از ۵ سال است. بعضی از انواع SSD، طول عمری برابر با ۱۰۰ سال دارند.

معایب سالید درایو
بزرگترین مشکل سالید درایو، قیمت آن است. در حال حاضر، SSDها، بسته به ظرفیتشان، ۷ تا ۵۰ برابر گرانتر از دیسکهای سخت هستند. البته خبرهایی درباره کاهش قیمت این نوع دیسکها نیز به گوش رسیده است. SSDها ظرفیت محدودی دارند و در محدوده قیمتهای مناسب حداکثر ۵۱۲ گیگابایت حجم دارند. علاوه بر این، SSDها از محدودیت در تعداد مرتبههای نوشتن اطلاعات، رنج میبرند که به آن «استقامت نوشتن» گفته میشود. به عبارت دیگر، سالید درایوها تا پیش از غیر قابل استفاده شدن، به تعداد محــــدودی میتوانند اطلاعات را درج (ذخیره) کنند. به همیــــن دلیل است که نرخ استقـــامت نوشتــــن در SSDها را چــــرخه PE یا Program/Erase نیز مینامند. در شرایط عملی، این مسأله چندان مهم نیست، چرا که به دلایل گوناگون، خیلی زودتر از آنکه چرخه PE به پایان برسد، SSD با یک نمونه جدید تعویض میشود.

بهترین کاربرد SSDها، استفاده از آنها، به عنوان فضای ذخیرهسازی اصلی رایانهای است که میزبان سیستمعامل میباشد. در مقایسه با هارد دیسک، این کاربرد، در مجموع باعث بهبود عملکرد و کارآیی رایانه خواهد شد. در رایانههای رومیزی، بهترین کار، استفاده از SSDها به عنوان درایو سیستمی برای میزبانی سیستمعامل و استفاده از HDDها به عنوان درایوهای جانبی برای ذخیره اطلاعات است. این راهحل ترکیبی، درواقع بهترین چاره برای رسیدن به موازنه مطلوب در عملکرد و هزینه محسوب میشود. در صورت تمایل میتوانید از دیسکهای هیبریدی نیز استفاده کنید.برای اطلاعات بیشتر، میتوانید به مقالات «راهنمای جامع حافظههای SSD» و «مقایسه انواع دیسکهای سخت سنتی، حالت جامد (SSD) و هیبریدی» مراجعه کنید.

۳- دیسکهای هیبریدی (Hybrid Drive)

همانطور که از نام این نوع دیسکها بر میآید، این دستگاه، ترکیبی از هارد دیسک و سالید دیسک در یک بسته است. هیـبرید درایــــوها، با یک الگورتیــــم داخلی تولید میشوند. به کمک این الگورتــــیم، به طور خــــودکار فـــایلهای پر استفاده (ماننـــد فایلهای سیستمی) در قسمـــت SSD و فایلهای استاتیک مانند تصاویر و فیلمها را در قسمت HDD ذخیره میشوند.

هیبرید درایو، در حقیقت، ارائه کننده عملکردی مشابه SSD، بدون مشکل هزینه بالا و محدودیت حافظه است. در حال حاضر محبوبترین هیبرید درایو بازار، Momentus XT شرکت سیگیت (Seagate) است. اپل نیز در آخرین کنفرانس خود، هیبرید درایو این شرکت را با نام فیوژن درایو (Fusion Drive)معرفی کرد.
هیبرید درایوها، در عمل، نسبت به HDDها، عملکرد رایانه را افزایش میدهند اما سرعت آنها به SSDها نمیرسد.​

 

[mhd21]

مفاهیم اولیه در هارد درایوهای اکسترنال


در قسمت اول، با واحدهای اندازهگیری آشنا شده و با معرفی فضای ذخیرهسازی (Storage) و حافظه (Memory)، به تفاوتهای این دو پرداختیم. در قسمت دوم نیز، با ادامه مبحث قبل، با انواع فضاهای ذخیرهسازی داخلی (هارد دیسک، SSD و دیسکهای هیبریدی) آشنا شده و مزیتها و معایب هر کدام را برشمردیم. حال از شما دعوت میکنیم با قسمت سوم از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال همراه باشید.توضیح: بخشی از مباحث مطرح شده در این مقاله، ممکن است برای کاربران حرفهای، ابتدایی به نظر برسند. اما لطفاً سایر کاربران را نیز مدنظر داشته باشید.حالا که با فضاهای ذخیرهسازی آشنا شدهایم، با دو نوع بسیار پرکاربرد از هارد درایوهای خـارجی (External) نیز آشنا خواهیم شد: فضای ذخیرهسازی اتصال مستقیم (DAS) و فضای ذخیرهسازی مبتنی بر شبکه (NAS).DAS و NAS، امکانات مشـــابهی را به کاربران ارائه میکنند. هر دو از چند دستگاه ذخیرهسازی داخلی بهره برده و هنگام استفاده از درایوهای چندگانه، روشهای یکسانی برای ترکیب فضاهای ذخیرهسازی به کار میگیرند. اما پیش از وارد شدن به جزئیات، لازم است با مفاهیم اولیه مرتبط آشنا شویم.توضیح: جهت سهولت، فضاهای ذخیرهسازی اتصال مستقیم (DAS) را هارد درایوهای اکسترنال مینامیم.

تعاریف اولیه

در ادامه با مفاهیمی آشنا خواهیم شد که اطلاع از آنها هنگام استفاده یا خرید درایو اکسترنال، بسیار مفید خواهند بود.توضیح: برای درک کامل مطلب بعدی، ممکن است مطالعه قسمتهای اول و دوم لازم باشد.
درایو یگانه (Single-volume)

درایو یگانه یا Single-drive، به این معنی است که دستگاه ذخیرهسازی اکسترنال، تنها شامل یک دیسک ذخیرهسازی داخلی است. دستگاه داخلی یک درایو یگانه اکسترنال، معمولاً بالاترین ظرفیت ذخیرهسازی را دارد که به بسته به نوع ۳.۵ یا ۲.۵ اینچی میتواند ۴ یا ۲ ترابایت باشد.
داریو چندگانه (Multiple-volume)

درایو چندگانه، که به آن، Multiple-drive یا Multiple-bay نیز گفته میشود، اشاره به دستگاههایی دارد که بیش از یک دیسک ذخیرهسازی داخلی دارند. بعضی از این دستگاهها (مانند محصول WD VelociRaptor Duo) ممکن است دو دیسک داخلی (دوگانه یا dual-volume) و بعضی نیز ممکن است به چندین دیسک ذخیرهسازی داخلی مجهز باشند (مانند Pegasus R6 که ششگانه است).در اختیار داشتن، بیش از یک دیسک داخلی، علاوه بر افزایش ظرفیت کل دستگاه، امکان استفاده از ویژگی RAID (بخوانید: رِیــــــد)، یک از مهمترین ویژگیهای پشتیبانگیری، را برای کاربر فراهم میکند.
RAID

RAID مخفف عبارت «آرایه چندگانه از دیسکهای مستقل یا Redundant Array of Independent Disks» است که نیازمند حداقل دو درایو داخلی میباشد.در دانشنامه ویکیپدیا در مورد RAID اینگونه آمده است:​

هدف این فناوری پیوند دادن چند دیسک سخت جداگانه در چهارچوب یک آرایه، برای دستیابی به توان کارکرد، قابلیت اعتماد و گنجایشی بیش از یک دیسک بزرگ و گران میباشد. همچنین کل این آرایه برای سیستم عامل میزبان، به گونه یکپارچه رفتار میکند.
​

RAID به شما امکان میدهد، درایوهای چندگانه را به عنوان یک درایو یگانه به کار ببرید. بسته به نوع آرایه استفاده شده در پیکربندی RAID، میتوان از ویژگی سرعت یا ظرفیت بیشتر در هنگام ذخیرهسازی بهره گرفت. از RAID معمولاً به دو صورت استفاده میشود. اول پشتیبانگیری از اطلاعات، همزمان با ذخیرهسازی آنها و دوم افزایش سرعت ذخیرهسازی اطلاعات.به طور کلی برای استفاده از RAID نیاز به درایوهایی با ظرفیت یکسان است. در ادامه با رایجترین دنبالههای RAID آشنا خواهیم شد.
RAID 1: به آن آینهای (Mirroring) نیز گفته میشود. RAID 1 حداقل به دو درایو داخلی نیازمند است. در این نوع تنظیم، دادهها عیناً بر روی هر دو دیسک نوشته میشوند که نتیجه شبیه به آینه است. RAID 1، با از کار افتادن یکی از دیسکها، همچنان به فعالیت خود ادامه میدهد. همین ویژگی به شما امکان میدهد که بتوانید دیسکهای خراب را در هنگام کار درایو اکسترنال تعویض نمایید (امکانی که برای وباپلیکیشنهای پر ترافیک یک موهبت محسوب میشود). فرقی نمیکند که از چند دیسک داخلی در RAID 1 استفاده میکنید، چون در هر صورت ظرفیت قابل استفاده، برای شما به اندازه ظرفیت یکی از دیسکها است. همین مسأله یکی از مشکلات RAID 1 محسوب میشود. RAID 1 که اغلب در dual-volume مورد استفاده قرار میگیرد، با مشکل سرعت پایین در نوشتن اطلاعات نیز مواجه است.

RAID 0: مشابه RAID 1، تنظیمات RAID 0 حداقل به دو دیسک داخلی نیازمند است. با این حال، بر خلاف RAID 1، در RAID 0، ظرفیت دیسکها، برای رسیدن به حداکثر ظرفیت و پهنای باند ممکن، با هم ترکیب میشوند. تنها مسأله این است که با از دست دادن یکی از دیسکها، اطلاعات همه دیسکها از بین خواهند رفت. به عبارت دیگر، استفاده از RAID 0، در کنار ارائه ظرفیت و پهنای باند بیشتر، خطر از میان رفتن اطلاعات را بیشتر میکند. RAID 0، اغلب در درایوهای دوگانه به کار گرفته میشود. اگر قصد دارید از RAID 0 استفاده کنید، تهیه نسخه پشتیبان ضروری است.​

​

RAID 10: این آرایه، اغلب در درایوهای داخلی چهارگانه مورد استفاده قرار میگیرد. RAID 10 در اصل ترکیبی از RAID 1 و RAID 0 است ( RAID 1+0) و مزیتهای این دو را در زمینه سرعت عملکرد و امنیت دادهها ارائه میکند.​

​

RAID 5: این آرایه، نیازمند حداقل ۳ درایو داخلی است. در حالیکه اطلاعات بر روی هر سه درایو نوشته میشود، یکی از درایو برای حفظ اطلاعات در مواقع بروز خطا، به صورت ایمن، اطلاعات را در خود نگه میدارد. هر چند که خراب شدن یکی از دیسکها، باعث از میان رفتن اطلاعات شما نمیشود، اما تا زمانی که دیسک معیوب، با یک نمونه سالم جایگزین نشود، عملکرد RAID 5 با مشکلاتی مواجه خواهد بود. با توجه به عملکرد، سرعت این آرایه و این که ظرفیت همه دیسکها قابل استفاده است بوده و خراب شدن یک دیسک، تنها اطلاعات آن دیسک را از بین میبرد، به کارگیری RAID 5، به سایر تنظیمات ارحجیت دارد.​

​

RAID 6: این آرایه مشابه RAID 5 است، با این تفاوت که در RAID 6، با از دست دادن دو دیسک داخلی به صورت همزمان، باز هم عملکرد دستگاه ادامه خواهد داشت. RAID 6، برای استفاده از درایوهایی با دیسکهای پنجگانه یا بیشتر مناسب است. برای استفاده از RAID 6، باید قید ظرفیت دو دیسک داخلی خود را بزنید.​

​

اگر مطالب بالا پیچیده به نظر میرسند، نگران نباشید. فناوری RAID به خودی خود واقعاً پیچیده است. خوشبختانه اغلب داریوهای اکسترنال سازگار با RAID با پیش تنظیمات پیکربندی RAID ارائه میشوند و در اغلب موارد کاربر نیازی به انجام تنظیمات به صورت دستی نخواهد داشت.
Hot-swap: در فرآیند ذخیرهسازی اطلاعات، ویژگی Hot-swap تنها در دستگاههایی وجود دارد که از فناوری RIAD (البته به غیر از RAID 0) بهره میبرند. به کمک این ویژگی، میتوان بدون خاموش نمودن دستگاه، یکی از دیسکهای آرایه را تعویض نمود. برای خارج نمودن یک دیسک معیوب، از دستگاهی که در حال سرویسدهی در یک شبکه با تعداد زیادی کاربر است، این ویژگی فوقالعاده است.علاوه بر RAID، دستگاههای ذخیرهسازی با درایوهای چندگانه، ویژگی JBOD را نیز به کاربران خود ارائه میدهند.
JBOD: این ویژگی مخفف عبارت «فقط یک دسته دیسک یا Just a Bunch Of Disks» است. در JBOD، هر درایو، به صورت یک دیسک مستقل کار میکند و هیچ ارتباطی بین درایوهای داخلی وجود ندارد. به بیان دیگر، اگر یک درایو اکسترنال با درایوهای داخلی دوگانه را با ویژگی JBOD به یک رایانه متصل کنید، به نظر میرسد که دو درایو اکسترنال مجزا، با ظرفیت یکسان را به طور همزمان به رایانه متصل نمودهاید.با وجود شباهتهای موجود میان درایوهای اکسترنال و NASها، این دو تفاوتهای قابل توجهی در زمینه نحوه اتصال، عملکرد، ویژگیها و تنوع با یکدیگر دارند. همین مسأله باعث میشود که این دو مزیتها و معایب منحصربفردی داشته باشند.​

 

[mhd21]

DAS و NAS


توضیح: برای جمعبندی موضوعات مرتبط در یک بخش، این قسمت، نسبت به قسمتهای قبل طولانیتر شده است. ضمن عرض پوزش، از صبر و شکیبایی شما پیشاپیش تشکر میکنیم.در قسمت اول، با واحدهای اندازهگیری آشنا شده و با معرفی فضای ذخیرهسازی (Storage) و حافظه (Memory)، به تفاوتهای این دو پرداختیم. در قسمت دوم، با ادامه مبحث قبل، فضاهای ذخیرهسازی داخلی (هارد دیسک، SSD و دیسکهای هیبریدی) را معرفی کرده و مزیتها و معایب هر کدام را برشمردیم. قسمت سوم نیز، مفاهیم اولیه در زمینه هارد دیسکهای اکسترنال (DAS) و NAS را شامل شد. حال از شما دعوت میکنیم با قسمت چهارم از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال همراه باشید.توضیح: برای درک کامل مطالب بعدی، ممکن است مطالعه قسمتهای پیشین لازم باشد.
هارد دیسک اکسترنال (DAS)

درایوهای اکسترنال را DAS نیز مینامند. DAS مخفف عبارت Direct-Attached Storage به معنی «فضای ذخیرهسازی اتصال مستقیم» است. علت این نامگذاری نیز این است که آنها، به طور مستقیم به میزبان (که میتواند یک رایانه، یک سرور یا یک پلیر باشد) متصل میشوند و تبدیل به یک فضای ذخیرهسازی افزایشی (Extended) جدید در میزبان شوند. دو نوع هارد درایو اکسترنال وجود دارد: قابلحمل (Portable) و رومیزی (Desktop).

نوع اول: هارد دیسکهای اکسترنال قابلحمل (Portable External Drives)

به این نوع از هارد درایوهای اکسترنال، Laptop External Drive نیز میگویند. این نوع دستگاهها بر اساس هارد دیسکهای ۲.۵ اینچی داخلی لپتاپها، HDDها و SSDها ساخته میشوند که عموماً کمحجم، کموزن و قاعدتاً به راحتی قابلحمل هستند.
درایوهای قابلحمل، معمولاً از داریوهای یگانه (در مقابل درایوهای چندگانه) محسوب میشوند و اکثـر آنها با Bus Power سـازگار هستند. درایوهای سازگار با باس پاور، از کابل دیتـــا خود، برای دریافت انرژی (برق) از میزبان استفاده کرده و شما را از به همراه داشتن کابل و آداپتور برای راهاندازی هارد درایو بینیاز مینمایند.

درایوهای پرتابل، برای افرادی طراحی شدهاند که بایـــد اطلاعات خود را همراه داشته باشند یا مناسب افرادی است که مجبور هستند، اطلاعات از رایانهای به رایانه دیگر منتقل کنند.

توضیح: نوع دیگری از هارد درایوهای پرتابل وجــود دارند که thumbdrive نامیده میشوند. علاوه بر این به آنها jump drive یا USB drive و به اختصار USB یا فلش میگویند. thumbdrive درواقع یک چیپ حافظـه فلش کوچک (مانند SSD) است، که به پورت USBمتصل میشود. شما میتوانید این نوع حافظه را مستقیماً به پورت USB میزبان متصل کرده و از آن استفاده کنید. اینگونه در نظر بگیرید که thumbdriveها نوعی حافظه SSD استاندارد نشده هستند. thumbdriveها، به خاطر اندازه کوچک و قیمت پایین، بسیار پر طرفدار هستند و بعضی از آنها ۱۲۸ گیگابایت ظرفیت دارند. به طور متداول حجم این نوع از حافظههای USB بین ۵۰۰ مگابایت تا ۱۶ گیگابایت است.

نوع دوم: هارد دیسکهای اکسترنال رومیزی (Desktop External Drives)

درایوهای اکسترنال رومیزی، جزو هارد دیسکهای ۳.۵ اینچی هستند، که فضاهای ذخیرهسازی آنها میتواند از درایوهای یگانه یا چندگانه باشند. درایوهای رومیزی، همواره به یک آداپتور برق جداگانه برای تامین انرژی، نیازمند هستند، چرا که هیچ کدام از پورتهای جانبی (مثلاً باس پاور)، قادر نیستند انرژی کافی برای این ابزارها فراهم کنند. به همین دلیل، این نوع درایوها معمولاً به صورت دائمی به یک میزبان متصل میشوند. جابهجایی اینگونه هارد دیسکها به خاطر وزن زیاد آنها مشکلتر است.

- مزیتهای هارد دیسکهای اکسترنال

به طور کلی، هارد دیسکهای اکسترنال، از نظر راحتی و عملکرد، بهترین راه برای افزایش فضای ذخیرهسازی محسوب میشوند. در حقیقت، درایوهای اکسترنال thunderbolt، حتی در مقایسه با فضاهای ذخیرهسازی داخلی، سریعترین فضاهای ذخیرهسازی بازار محسوب میشوند. سرعت جابهجایی اطلاعات در درایوهای thunderbolt برابر با ۱۰ گیگابیت در ثانیه است که از سرعت هارد دیسکهای SATA III با سرعت ۶ گیگابیت در ثانیه بیشتر میباشد.
درایوها اکسترنال، تنوع زیادی دارند. این وسیله در شکلها، اندازهها و ظرفیتهای متنوعی ساخته میشود. درایوهای اکسترنال، بهترین راه برای به همراه داشتن اطلاعات و پشتیبانگیری سریع از اطلاعات مهم محسوب میشوند.

- معایب هارد دیسکهای اکسترنال

مهمترین ضعف درایوهای اکسترنال، ناتوانی آنها در به اشتراکگذاری فضای ذخیرهسازی خود با رایانهای به غیر از رایانه متصل به آن است. درایوهای قابلحمل نیز به خاطر احتمال آسیب پذیری به دلیل افتادن بر روی زمین، گمشدن و به سرقت رفتن، میتوانند باعث از دست رفتن اطلاعات کاربر شوند.

- روشهای استاندارد اتصال هارد دیسکهای اکسترنال به رایانه

بدون توجه به اندازه و نوع درایو اکسترنال، همه آنها، از ۴ روش استاندارد زیر برای اتصال به میزبان استفاده میکنند:

۱- USB یا Universal Serial BusUSB، استانداردترین و محبوبترین، رابط اتصال دستگاهها به رایانه محسوب میشود. در حال حاضر دو نسخه از USB رایج است: USB 2.0، با قابلیت انتقال داده با سرعت ۴۸۰ مگابیت در ثانیه و USB 3.0 با قابلیت انتقال اطلاعات با سرعت ۵ گیگابیت در ثانیه. USB 2، در همه رایانههایی که در ده سال گذشته ساخته شدهاند، وجود دارد، اما نوع جدیدتر، در رایانههای سه سال اخیر استفاده شده است.USB 3، با پورتهای USB 2 سازگار است. به این معنی که هارد درایوهای مجهز به USB 3، با پورتهای USB 2 نیز کار میکنند. اما برای دسترسی به بالاترین عملکرد و سرعت انتقال، لازم است که هر دو دستگاه باید از USB 3 پشتیبانی کنند. بهترین راه برای اطلاع از این موضوع که دستگاه شما مجهز به کدام نسل USB است، مشاهده رنگ پورت است. پورت USB نسل سوم آبیرنگ است.

تمامی پورتهای USB بر روی رایانه، مشابه هم هستند و به آنها مادهگی-A یا A-female میگویند. مادهگی-A به رایانه امکان میدهد، میزبان هر نوع دستگاهی باشد. از طرف دیگر، دستگاههای USB، که از طریق کابل به میزبان متصل میشوند، پورتهای USB متفاوتی دارند که به آنها، مادهگی-B یا B-female میگویند و تعیین کننده نوع کابل سازگار با دستگاه است.
دو سر انتهایی کابلهای USB، با هم فرق دارند. سری که به پورتهای مادهگی-A رایانه متصل میشود، نرهگی-A یا A-male نامیده میشود. سری هم که به دستگاه USB متصل میشود، بسته به نوع پورت مادهگی-B متفاوت است و نرهگی-B یا B-male نامیده میشود.متداولترین، کابلهای USB موجود به شرح زیر هستند:
الف-کابل استاندارد USB (یک سر A-male ، یک سر B-male):
این نوع کابل، برای استفاده در اغلب پرینترها و هاردهای اکسترنال با USB 2 استفاده میشود.

ب-کابل استاندارد mini-USB (یک سر A-male، یک سر mini-B-male):
این کابل برای اتصال پورتهای دستگاههای مجهز به USB 2 و mini-USB استفاده میشود. دستگاههای پرتابل قدیمی و تلفنهای هوشمند از این نوع کابل برای اتصال استفاده میکنند.

ج-کابل استاندارد Micro-USB (یک سر A-male، یک سر micro-B-male):
این کابل، که متداولترین کابل USB 2 محسوب میشود، در اکثر تلفنهای هوشمند و دستگاههای پرتابل به کار گرفته میشود.

د-کابل استاندارد USB 3 (یک سر A-male، یک سر B-male):
این نوع کابل، متداولترین سایز در میان کابلهای USB 3 محسوب میگردد که در اغلب، هارد دیسکهای USB 3 استفاده میشود. هر دو سر این کابل، آبیرنگ هستند.

ه-کابل استاندارد Micro-USB 3 (یک سر A-male، یک سر micro-B-male):
این نوع کابل در بیشتر دستگاههای قابلحمل USB 3 استفاده میشود. معمولاً تنها سر A-male این کابلها آبیرنگ است.

همراه تمامی دستگاههای ذخیرهسازی USB، یک کابل نیز عرضه میشود. اما اگر کابل دستگاه را گم کردید، نگران نباشید. شما میتوانید از کابلهای USB مشابه در دستگاههای دیگر استفاده کرده یا با قیمتی پایین، یک کابل جدید خریداری کنید. فقط لازم است در انتخاب نسل USB سازگار با کابل دقت کنید.
۲- فایروایر (FireWire) یا IEEE 1394
فایروایر، نوعی استاندارد قدیمی محسوب میشود که رایانه قدیمی علیالخصوص مک به کار گرفته میشد. فایروایر در دو نوع FireWire 400 (با سرعت انتقال ۴۰۰ مگابیت) و FireWire 800 (با سرعت انتقال ۸۰۰ مگابیت) عرضه میشد.
فایروایر به شما امکان میداد که چند دستگاه را به صورت سری (زنجیرهای) به هم متصل کنید. به این ترتیب میتوانستید به میزبانی با یک پورت فایروایر، چندین دستگاه ذخیرهسازی متصل نمایید. فایروایر ۴۰۰ و ۸۰۰ که کابلهای مختص به خود داشتند، در رایانههای جدید پشتیبانی نمیشوند.

۳- eSATA یا External SATA
همانگونه که در قسمت دوم اشاره شد، SATA، یک رابط استاندارد برای اتصال هارد درایوهای داخلی به مادربورد محسوب میشوند. eSATA باعث میشود این رابط، همانند USB و فایروایر، از بیرون رایانه کاربرد داشته باشد. این نوع کابل، سرعتی مشابه با SATA دارد (۶ گیگابیت در ثانیه). eSATA از سرعت بسیار بالایی در انتقال اطلاعات بهره میبرد اما به صورت استاندارد جهانی در دسترس نمیباشد و در اغلب موارد شما باید از یک رابط (Add-in Card) برای پشتیبانی از این کابل استفاده کنید. تنها یک نوع کابل eSATA وجود دارد که دو سر آن مشابه هستند.

۴- تاندربولت (Thunderbolt)
تاندربولت، جدیدترین کابل انتقال داده محسوب میشود که در دیماه ۱۳۸۹ معرفی شد. در آن زمان، تاندربولت تنها برای کامپیوترهای مک در دسترس بود. تاندربولتهای جدید، سرعت انتقالی معادل با ۱۰ گیگابیت در ثانیه دارند (سه برابر کابل SATA III). به وسیله این نوع کابل میتوان ۷ دستگاه را به صورت زنجیرهای به یکدیگر متصل کرد، بدون اینکه کاهشی در سرعت انتقال اطلاعات ایجاد شود. تاندربولت تنها مختص دیتا نیست، به کمک آن میتوان سینگالهای صوتی و تصویری را نیز منتقل کرد. همین مسائل، تاندربولت را به قدرتمندترین استاندارد موجود تبدیل کرده است.

با تمام این ویژگیها تاندربولت، بدون نقص نیست. در حال حاضر، این نوع کابل بیشتر در کامپیوترهای اپل استفاده شده و تجهیزات سازگار با آن نیز قیمت بالایی دارند. یک درایو با کابل تاندربولت، نزدیک به ۱۵۰ دلار گرانتر از درایو مشابه با کابل USB 3 است. قیمت کابل تاندربولت به تنهایی ۵۰ دلار است و اغلب درایوهای تاندربولت، بدون کابل عرضه میشوند. با همه اینها، تاندربولت اولین کابل Active محسوب میشود. به این معنی که یک دستگاه محسوب میشود و میتواند برای ایجاد هماهنگی در عملکرد و سایر ویژگیها، خود وارد عمل شود. در حال حاضر تنها یک استاندارد تاندربولت وجود دارد.در مقابل DAS، فضای ذخیرهسازی دیگری وجود دارد که فضای ذخیرهسازی مبتنی بر شبکه یا به اختصار NAS نامیده میشوند.

فضای ذخیرهسازی مبتنی بر شبکه (NAS)

NAS مخفف عبارت Network-Attached Storage است. NAS بزرگــــترین ضعــــف هـــــارد دیسکهای اکستــــــرنال را رفــــع میکند. NAS به شبکه متصل شده و فضای ذخیرهسازی خود را برای تمام کاربران شبکه، به اشتراک میگذارد. برای شبکههای خانگی یا شرکتهای تجاری کوچک، دو نوع NAS وجود دارد: NAS سرورهای اختصاصی و روترهای دارای NAS

- سرور اختصاصی NAS یا Dedicated NAS Server

NAS سرور، یک هارد درایو اکسترنال محسوب میشود که به جای اتصال به یک کامپیوتر به شبکه متصل میشود. NAS سرورها معمولاً از طریق کابل شبکه به روتر یا سوئیچ متصل میشوند. NAS سرورها، مشابه سرورهای واقعی هستند که میزبان تعداد زیادی فضای ذخیرهسازی میباشند، یعنی در یک NAS سرور، چندین دیسک سخت به شکل RAID در کنار یکدیگر قرار میگیرند. با این تفاوت که ماوس، صفحهکلید و صفحهنمایش ندارد. در مقابل میتوان آنها را از طریق یک رابطکاربری مبتنی بر وب کنترل و مدیریت نمود. برای بهرهمندی از ویژگیهای NAS سرورها، باید آنها را طوری به شبکه متصل کنید که از کابلهایی با پهنای باند چند گیگابیت استفاده میکند، به همین دلیل معمولا NAS سرورهای قدرتمند که در دیتاسنترها از آنها استفاده میشود از طریق کابلهای فیبر نوری به شبکه متصل میشوند.

بسته به نوع پیکربندی، NAS Server، میتواند کاری بیش از ارائه فضای ذخیرهسازی اشتراکی ارائه کند. NAS سرور میتواند به عنوان استریمینگ سرور، ارائه محتویات دیجیتالی صوتی-تصویری، فضای ذخیرهسازی راهدور در هنگام استفاده کلاینتها از اینترنت و حتی اجرای اپلیکیشنهای طراحی شده برای NAS سرورها مورد استفاده قرار بگیرد.در حال حاضر، نمونههای موجود در بازار، امکاناتی بسیار فراتر از حد انتظار کاربر عرضه میکنند.
- روترهای دارای NAS یا NAS-enabled router

این نوع، در حقیقت روترهایی هستند که با پورت USB، فضای ذخیرهسازی داخلی یا یک درایو جانبی برای ذخیرهسازی اطلاعات عرضه میشوند. Time Capsule کمپانی اپل و My Net N900 Central کمپانی وسترندیجتال دو نمونه از این محصولات هستند. در حال حاضر، اغلب روترهای وایفای دارای دو پورت USB برای اتصال به هارد درایوهای اکسترنال هستند.این نوع روترها، معمولاً برای دو منظور ساخته میشوند: به اشتراکگذاری داده (Data Sharing) و استریم فایلهای صوتی تصویری (Digital Media Streaming).علاوه بر دو هدف فوق، برای استفاده از فضای ذخیرهسازی اشتراکی، ویژگی NAS نیز در آنها فراهم میشود. در مقایسه با NAS سرورها، این نوع روترها، امکانات کمتر و نرخ تبادل اطلاعات پایینتری دارند. ولی بعضی از نمونههای آنها به اندازه کافی سریع هستند.

- مزیتهای NAS

NAS در مقایسه به DAS، امکانات بیشتری را در اختیار کاربران میگذارد و به چند کاربر مختلف امکان میدهد، به طور همزمان به فضای ذخیرهسازی و منابع شبکه دسترسی داشته باشند. علاوه بر این امکان دسترسی راه دور نیز برای کاربران برای خطر از دست رفتن اطلاعات یا آسیبهای سختافزاری وجود دارد. در مواردی مانند دانلود حجم زیادی از اطلاعات، NAS Serverها به شما امکان میدهند بدون نیاز به روشن کردن رایانه، به هدف خود برسید.

- معایب NAS

بزرگترین ضعف NAS، پایین بودن سرعت انتقال اطلاعات در آنها است. در بهترین حالت، بیشترین سرعت تبادل اطلاعات با NAS سرورها، ۱۳۰ مگابیت در ثانیه است. که در اکثر موارد، سرعت واقعی از این میزان پایینتر است. درواقع سرعت تبادل اطلاعات در NAS سرورها، چیزی مابین USB 2 و USB 3 بوده و بسیار کمتر از Thunderbolt (یعنی 700 مگابیت در ثانیه) است. این مسأله را مدنظر داشته باشید که ۱۳۰ مگابیت در ثانیه سرعت کمی نیست. درواقع خیلی بیشتر از سرعت واقعی تبادل اطلاعات در هارد درایوهای داخلی است اما این محدودیت سرعت به این معنی است که شما نمیتوانید از NAS Servers برای کارهای سنگین مانند ویرایش فیلمهای HD استفاده کنید.تنظیمات، پیکربندی و اتصال سرورهای NAS سختتر از هارد دیسکهای اکسترنال است. درواقع بهکارگیری این وسیله بیشتر برای کاربران حرفهای مناسب است تا تازهکارها.با توجه به شناختی که اکنون از فضای ذخیرهسازی به دست آوردهایم. میتوانیم از این به بعد به مباحث مرتبط با پشتیبانیگیری بپردازیم.

 

[mhd21]

افزونگی


در قسمت اول، با واحدهای اندازهگیری آشنا شده و با معرفی فضـای ذخیرهسازی (Storage) و حافظه (Memory)، به تفاوتهای این دو پرداختیم. در قسمت دوم، با ادامه مبحث قبل، فضاهای ذخیرهسازی داخلی (هارد دیسک، SSD و دیسکهای هیبریدی) را معرفی کرده و مزیتها و معایب هر کدام را برشمردیم. قسمت سوم نیز، مفاهیم اولیه در زمینه هارد دیسکهای اکسترنال (DAS) و NAS را شامل شد. پس از آن در قسمت چهارم، به مباحث مرتبط با DAS و NAS دنبال شد. حال از شما دعوت میکنیم با قسمت پنجم از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال همراه باشید.
توضیح: برای درک کامل مطالب بعدی، ممکن است مطالعه قسمتهای پیشین لازم باشد.یکی از مهمترین وظایف دستگاههای ذخیرهسازی، حفظ ایمن اطلاعات، به ویژه در هنگام بروز خطاهای سختافزاری است. افزونگی و پشتیبانگیری (Backup) دو روش متداول حفاظت از اطلاعات محسوب میشوند. این دو روش، یکسان نیستند و درک تفاوت این دو بسیار مهم است.

افزونگی (Redundancy)

به طور خلاصه، افزونگی به معنای استفاده از درایوهای داخلی بیشتر برای ذخیرهسازی اطلاعات است. به عبارت دیگر، افزونگی به معنی ذخیرهسازی دادههای مشابه در بیش از یک مکان از حافظه است.راههای زیادی برای انجام این کار وجود دارد. اما متداولترین روش، استفاده از ویژگی RAID است. همانگونه که در قسمتهای قبل اشاره شد، از RAID میتوان در فضاهای ذخیرهسازی با بیش از یک درایو داخلی استفاده نمود.نکتهای که باید در مورد توجه قرار بگیرد این است که افزونگی، پشتیبانگیری نیست. بلکه روشی برای ایمنسازی دادهها و اطلاعات محسوب میشود. متداولترین آرایههای RAID برای استفاده در افزونگی، RAID 1 و RAID 5هستند.به خاطر داشته باشید که افزونگی، پشتیبانگیری نیست. بلکه یک روش امن برای حفظ اطلاعات در زمان وقوع مشکلات سختافزاری در فضای ذخیرهسازی محسوب میشود.
RAID 1، به تعداد زوج (و حداقل دو) درایو داخلی، برای ذخیرهسازی اطلاعات مهم نیازمند است. این دو درایو به صورت آینهای عمل میکنند. با توجه به این نوع عملکرد تنها نیمی از حجم کل فضای ذخیرهسازی، برای کاربر قابل استفاده است و نیمه دیگر به افزونگی اختصاص خواهد یافت. در RAID 5 (که حداقل به سه درایو داخلی نیازمند است)، معمولاً بیش از سه درایو داخلی به کار گرفته میشود. در RAID 5، حجم کل فضای ذخیرهسازی در اختیار کاربر، مجموع حجم دیسکها منهای حجم یک دیسک است. به این صورت اگر یکی از دیسکها دچار مشکل بشود، دیسکهای دیگر به کار خود ادامه داده و اطلاعات کار از بین نخواهند رفت.
توضیح: در حالیکه برای افزونگی به کمک RAID، به دیسکهایی با درایوهای چندگانه نیازمندیم، با اتصال زنجیرهای درایوهای یگانه تاندربولت، میتوان آنها را برای استفاده از ویژگی RAID آماده کرد. برای اینکار درایوهای تاندربولت نیازمند دو پورت تاندربولت هستند. هنگامی که RAID برقرار شد، تنها میتوان در همان زمان و همان میزبان (Host) مورد استفاده قرار بگیرد. از نظر اقتصادی بهتر است برای استفاده از RAID، از درایوهای چندگانه سازگار با RAID استفاده کرد که به آنها RAID System یا RAID Box میگویند.
برای اینکه بهتر مفهوم افزونگی درک شود، افزونگی را به عنوان دو پاکت پلاستیکی درون هم در نظر بگیرید که درون آنها اجناس خریداری شده قرار گرفتهاند. در این حالت، اگر یکی از پاکتها پاره شود، پاکت دوم مانع از افتادن یا شکستن اجناس خواهد شد.افزونگی، امکانی بینقص نبوده و مزیتها و معایب خاص خود را دارد.

مزیتهای افزونگی

مهمترین و بدیهیترین مزیت افزونگی، حافظت آنی از اطلاعات در مواقع بروز خطا است. به عبارت دیگر، اگر در هنگام کار با یک فایل، یکی از فضاهای ذخیرهسازی داخلی مجهز به RAID، دچار اختلال بشود، بدون هیچ مشکلی، پروسه ادامه خواهد یافت. البته بعضی از RAIDها، به کمک تنظیماتی که دارند، با خراب شدن دو درایو داخلی هم به کار خود ادامه خواهند داد. با بروز خطا در یکی از درایوهای خارجی، شما با هشداری روبرو خواهید شد که از شما میخواهد پس از پشتیبانگیری از اطلاعات مهم، درایو معیوب را با نمونه سالم عوض کنید. پس از تعویض، در فرآیندی به نام «بازسازی RAID» یا «RAID Rebuild»، دستگاه، درایو جدید را به درایوهای RAID ملحق میکند تا آماده استفاده شود.به طور خلاصه، افزونگی، یک روش سریع برای حفاظت از اطلاعات محسوب میشود. و از آنجا که خرابی درایوهای ذخیرهسازی ممکن است در هر زمانی اتفاق بیفتد، ضروری است که دستگاههای حاوی اطلاعات مهم و دستگاههای میزبان سرویسهایی که نباید متوقف شوند، از افزونگی برخوردار باشند.

معایب افزونگی

اولین مشکل افزونگی، هزینه آن است. برای به کارگیری افزونگی، شما باید درایوهای چندگانه تهیه کنید و همین مسأله ممکن است برای کاربر پرهزینه باشد. برای مثال، استفاده از RAID 1، نیازمند دو درایو داخلی است.مشکل دوم افزونگی این است که اطلاعات شما را مواجه با آسیبهای فیزیکی مانند گرمای شدید، رطوبت یا آسیبدیدگی قطعات داخلی محافظت نمیکند. علاوه بر این افزونگی نسخه (Version) ندارد که مشخص کند هر قسمت از اطلاعات با کدام ورژن ذخیره شده است.آخرین مشکل, مربوط به فرآیند «بازسازی RAID» است. «بازسازی RAID»، پروسهای طولانی است که اتمام آن، بسته به نوع و حجم اطلاعات ذخیرهشده در فضای ذخیرهسازی ممکن است به چند روز نیز بکشد. در طول زمان «بازسازی»، عموماَ RAID آسیبپذیر است. به این معنی که اگر پیش از اتمام «بازسازی»، دیسک دوم آسیب ببیند، آرایه RAID دچار مشکل شده و تمام اطلاعات شما از بین خواهند رفت. در واقع، در طول «بازسازی»، یک دیسک RAID از یک درایو یگانه داخلی بسیار آسیبپذیرتر است. در هنگام «بازسازی» فشار زیادی بر روی سایر درایوها وجود خواهد داشت، علیالخصوص اگر در همان زمان در حال فراهم کردن اطلاعات برای کاربر باشد.

توضیح: علاوه بر استانداردهای RAID مورد استفاده در افزونگی (RAID 1 و RAID 5)، نوعی تنظیمات RAID اختــصاصی در بعــضی تجهیـــزات (مثلاً بعضـــی از نمــــونههای NAS) وجــــود دارد که علاوه بر افزونگی، به کاربر امکان افزایش فضای ذخیرهسازی اطلاعات را نیز میدهد. به اینگونه تجهیزات HybridRAID گــــفته میشود.HybridRAIDها با تــــوجه به تعــــداد درایــــوهای داخلی مورد استفاده، نوع افزونگی مورد نیاز را پیکربندی میکنند. علاوه بر این شما میتوانید بدون نیاز به «بازسازی RAID» درایو داخلی را با نمونهای که ظرفیت بیشتری دارد جایگزین کنید.
جمع بندی

تفاوتی ندارد که شما از کدام استاندارد RAID برای افزونگی استفاده میکنید، افزونگی در این میان تنها شبیه به بیمه است. یعنی چیزی که شما لازم است داشته باشید ولی امیدوار هستید هیچگاه از آن استفاده نکنید. بهکارگیری افزونگی تنها در مواقع ضروری لازم بوده و یک ویژگی جالب و سرگرمکننده محسوب نمیشود. هر چه بیشتر افزونگی را به کار ببرید، خطر از دست دادن اطلاعات شما بیشتر میشود.در پایان دوباره یادآور میشویم که افزونگی (Redundancy)، پشتیبانگیری (Backup) نیست. بلکه روشی برای ایمنسازی دادهها و اطلاعات محسوب میشود. به همین دلیل شما نباید تمام اطلاعات باارزش خود را تنها بر روی یک فضای ذخیرهسازی استفاده کنید، حتی اگر آن دستگاه از افزونگی پشتیبانی کند. علاوه بر این همانگونه از قبلاً نیز مطرح شد، از افزونگی باید تنها در مواقع ضروری استفاده کرد. درواقع هر چه بیشتر افزونگی را به کار ببرید، خطر از دست دادن تمامی اطلاعات شما بیشتر میشود.

 

[mhd21]

پشتیبان گیری


توضیح: صبح امروز، به علت بروز مشکلات فنی در سرور زومیت، این مقاله بدون متن و به صورت ناقص منتشر گردید. حال، ضمن دعوت از شما جهت مطالعه نسخه تکمیل شده مقاله، بابت بروز این مشکل، صمیمانه عذرخواهی میکنیم.
در قسمت اول، با واحدهای اندازهگیری آشنا شده و با معرفی فضـای ذخیرهسازی (Storage) و حافظه (Memory)، به تفاوتهای این دو پرداختیم. در قسمت دوم، با ادامه مبحث قبل، فضاهای ذخیرهسازی داخلی (هارد دیسک، SSD و دیسکهای هیبریدی) را معرفی کرده و مزیتها و معایب هر کدام را برشمردیم. قسمت سوم نیز، مفاهیم اولیه در زمینه هارد دیسکهای اکسترنال (DAS) و NAS را شامل شد. در ادامه و در قسمت چهارم، مباحث مرتبط با DAS و NAS دنبال شد. در قسمت پنجم نیز به موضوع افزونگی و امنیت اطلاعات توجه شد. حال از شما دعوت میکنیم با قسمت ششم از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال همراه باشید.توضیح: برای درک کامل مطالب بعدی، ممکن است مطالعه قسمتهای پیشین لازم باشد.
پشتیبان گیری (Backup)

در قسمت پیش به ویژگی افزونگی پرداخته شد. کاربران خانگی، شاید به افزونگی نیاز چندانی نداشته باشند اما قطعاً به پشتیبانگیری نیاز خواهند داشت. بکآپ یا پشتیبانگیری، به معنی نگهداری چند کپی از اطلاعات مهم در بخشهای مختلف فضای ذخیرهسازی است. در این حالت اگر اطلاعات موجود در یک بخش از دست بروند، میتوان برای دسترسی به اطلاعات، به بخشی دیگری از فضای ذخیرهسازی مراجعه نمود.برای درک بهتر پشتیبانگیری، فرض کنید که در هنگام خرید از یک فروشگاه، از یک نوع کالا چند نمونه خریداری کرده و هرکدام را در کیسههای مختلفی قرار میدهیم. در این حالت اگر یکی از کیسهها از بین برود، کیسههای دیگر با نمونههای مشابه وجود داشته و قابل استفاده هستند.پشتیبانگیری از آنچه به نظر میرسد آسانتر است. برای مثال، ارسال یک فایل Word از طریق ایمیل، نوعی پشتیبانگیری محسوب میشود، چرا که در این حالت حداقل دو نمونه از فایل شما وجود دارد، یکی در رایانه فرستنده (شما) و دیگری در رایانه گیرنده. اگر از سرویسهای ایمیل مبتنی بر وب مانند جیمیل استفاده میکنید، یک کپی از فایلهای مناسب (مانند تصاویر یا اطلاعات کمحجم) در یکی از سرورهای ارائه دهنده سرویس نیز ذخیره میشود.کاملاً واضح است که از ایمیل نمیتوان به عنوان ابزار اصلی پشتیبانگیری استفاده نمود. چرا که علاوه بر این که زمان زیادی میبرد، از تعریف یک روش پشتیبانگیری مناسب و ایدهآل فاصله دارد. از این رو باید به دنبال یک رویکرد قدرتمندتر بود. در ادامه با چند روش متداول و مناسب برای پشتیبانگیری آشنا خواهیم شد.
پشتیبان گیری آنلاین (فضاهای ذخیره سازی ابری)

یک سرویس پشتیبانگیری آنلاین (کلاد)، به شما امکان میدهد اطلاعات خود را از طریق اینترنت، در یک یا چند رایانه راهدور آپلود کنید. به طور کلی شما اطلاع دقیقی از محل ذخیرهسازی فایل خود بر روی رایانه راهدور ندارید. اطلاعات شما، بر روی سرورها و دیتاسنترهای مختلف سرویس و در نقاط مختلف جهان میزبانی میشوند. سرویسهای پشتیبانگیری آنلاین زیادی در اینترنت وجود دارد. مانند دراپباکس، گوگلدرایو و اسکایدرایو که همه آنها قابلیت همگامسازی آنی و بلادرنگ یا زمانبنـدی شـده اطلاعـات محلی (Local) با اطلاعـات سرورهای راهدور را دارند. اکثر این سرویسها، ۵ گیگابایت فضای رایگان در اختیار کاربران خود قرار میدهند که کاربران میتوانند در صورت نیاز فضای بیشتری نیز خریداری کنند. علاوه بر این، گوگلدرایو، سرویس Google Docs را نیز ارائه کرده است که یک جایگزین مبتنی بر وب برای مایکروسافت آفیس محسوب شده و فایلهای متنی کاربران را در سرورهای گوگل ذخیره میکند.

مزیتهای سرویسهای پشتیبانگیری آنلاین
سرویسهای ابری، یک روش ساده و در دسترس برای پشتیبانگیری محسوب میشوند که اطلاعات کاربر را از آسیب، حفظ میکنند. علاوه بر این برای استفاده از این سرویسها نیازی به ابزارهای جانبی و صرف انرژی و وقت زیادی ندارید و میتوان، به شرط در دسترس بودن اینترنت، در هر جایی و با هر رایانهای اطلاعات مورد نیاز را بازیابی کرد. این نوع سرویس بیشتر برای افرادی مناسب است که حجم اطلاعات کم (کمتر از ۵ گیگابایت) و سرعت اینترنت نسبتاً بالایی دارند.
معایب سرویسهای پشتیبان گیری آنلاین
احتمالاً مشکل اصلی سرویسهای آنلاین را میدانید. این سرویسها نیازمند اینترنت و به شدت وابسته به آن هستند. در این نوع سرویسها، سرعت آپلود ترافیک شما نقش مهمی بازی میکند. برای مثال اگر یک سرویس اینترنتی با سرعت آپلود ۱۲ مگابیت در ثانیه (Mbps) در اختیار داشته باشید، آپلود ۵ گیگابایت اطلاعات، حدوداً یک ساعت زمان خواهد برد.

این درحالی است که اغلب شرکتهای ارائه دهنده اینترنت دنیا، سرعت آپلودی بین ۱ تا ۳ مگابیت در ثانیه ارائه میدهند. زحمت محاسبه سرعت آپلود و محاسبه زمان انتقال دادهها در ایران را هم به خود ندهیم بهتر است! علاوه بر این، بخشی از همین سرعت نیز در فرآیندهای تعاملی مانند انتقال دادهها بین سرور و کلاینت تلف میشود.این مسأله را نیز باید در نظر داشت که برای استفاده از سرویسهای پشتیبانگیری آنلاین، باید به تجهیزات انتقال داده اینترنتی و ابزارهای واسطه تکیه کرده و اطمینان نمود. علاوه بر این، برای حجمهای بالاتر باید هزینه بپردازید.با توجه به این موارد، اگر اطلاعات شما شامل فایلهای چندرسانهای یا خصوصی است، بهتر است از سرویسهای پشتیبانگیری آنلاین استفاده نکنید.
پشتیبان گیری محلی (Local) یا اتصال مستقیم (Direct-Attached)

بکآپ گیری محلی، به معنی پشتیبانگیری از اطلاعات بر روی یک فضای ذخیرهسازی اکسترنال، مانند هارددیسکهای اکسترنال یا حافظه فلش است. برتری این نوع پشتیبانگیری نسبت به رقیب آنلاینش در فراهم نمودن فضای بیشتر و هزینه کمتر آن است. فضاهای ذخیرهسازی مورد استفاده در این روش پشتیبانگیری، همانگونه که در قسمتهای گذشته اشاره شد، به دو دسته هارد دیسکهای اکسترنال قابلحمل (Portable External Drives) و هارد دیسکهای اکسترنال رومیزی (Desktop External Drives) تقسیم میشوند. اطلاعات بیشتر درباره انواع فضاهای ذخیرهسازی را میتوانید در قسمت چهارم از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال بیابید.
مزیتهای پشتیبانگیری Local
این نوع پشتیبانگیری، سریع بوده و میتواند میزبان حجم زیادی از اطلاعات کاربر باشد. بستــه به نرمافزار پشتیبـــانگیـــری مورد استفــاده، میتوان از ویژگی نسخـــهبندی (Versioning) نیز استفاده کرد. در این حالت، بکآپ گیریهای انجام شده در نسخههای مختلف ذخیره میشوند و در صورت بروز مشکل برای هریک از نسخهها، میتوان به نسخههای قبل مراجعه نمود.

معایب پشتیبان گیری Local
در این حالت، در هر زمان، تنها میتوان از اطلاعات یک دستگاه یا وسیله نسخه پشتیبان تهیه نمود. برای اینکار نیز لازم است که کاربر، هربار تجهیزات را به رایانه متصل کرده و از آنها استفاده کند.با اینکه این نوع پشتیبانگیری کاری راحت است اما اغلب افراد آن را انجام نمیدهند و بعضا در مواردی به یاد پشتیبانگیری میافتیم که دیر شده است.اگر در محل زندگی یا کار خود از چند رایانه استفاده میکنید و میخواهید پروسه پشتیبانگیری از اطلاعات این دستگاهها را مدیریت کنید، بهتر است با پشتیبانگیری مبتنی بر شبکه آشنا شوید.
پشتیبان گیری مبتنی بر شبکه (Network Backup)

همانگونه که از نام این نوع پشتیبانگیری بر میآید، پشتیبانگیری مبتنی بر شبکه به معنی این است که شما در یک شبکه کامپیوتری، از یک رایانه به عنوان میزبان نسخههای پشتیبان سایر دستگاههای درون همان شبکه استفاده کنید. بهترین راهکار، برای به کارگیری این نوع پشتیبانگیری، استفاده از NAS سرورها است. البته پشتیبانگیری، تنها یکی از قابلیتهای NAS سرور محسوب میشود. در حقیقت، NAS Serverها از انواع مختلف بکآپگیری پشتیبانی میکنند.جهت احترام به وقت شما، از پرداختن به NASها چشمپوشی میکنیم. اطلاعات مربوط به NAS سرورها به طور مفصل در قسمت چهارم از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال آمده است.بعضی از سرورهای NAS، مانند Time Capsule شرکت اپل، تنها برای استفاده به عنوان یک دستگاه پشتیبانگیری طراحی شدهاند. این نوع از NAS سرورها، یک نسخه از اطلاعات موجود در رایانههای شبکه در خود نگهداری میکنند. در این مورد خاص، کاربر میتواند به کمک اپلیکیشن Time Machine از اطلاعات خود بکآپ بگیرد.توضیح: این سرویس، به صورت پیشفرض بر روی رایانههای مک وجود داشته و قابل استفاده است.بسیاری از NAS سرورها به عنوان فایلسرور و بستر به اشتراکگذاری فایل در تمام شبکه عمل میکنند. در اینگونه موارد لازم است که یک نسخه پشتیبان از اطلاعات موجود در این نوع از NAS سرور، بر روی یک دستگاه ذخیرهسازی جانبی یا یک NAS سرور دیگر قرار بگیرد. درواقع این کار دنبال کردن راهکار کلی پشتیبانگیری از اطلاعات است. به این صورت که برای مثال، از اطلاعات کلاینتها بر روی سرور، از اطلاعات سرور بر روی دستگاه ذخیرهسازی جانبی و از اطلاعات دستگاه جانبی بر روی DVD پشتیبان تهیه میشود.

NAS سرورهای پیشرفتهتر ، امکان پشتیبانگیری ابری را نیز ارائه میدهند. به این ترتیب میتوان از طریق اینترنت اطلاعات روی NAS را به یک رایانه راهدور (Remote) منتقل نمود. این امکان، اساساً شبیه پشتیبانگیری آنلاینی است که در بالا به آن اشاره شد، با این تفاوت که در این حالت سرور و رایانه راهدور هر دو به صورت شخصی در اختیار کاربر هستند.
مزیتهای پشتیبان گیری مبتنی بر شبکه
Network Backup، امتیازهای پشتیبانگیری ابری را بدون نیاز به اینترنت در اختیار کاربر قرار میدهد. علاوه بر این مانند پشتیبانگیری Local، سرعت و حجم بالایی در اختیار شما قرار میگیرد، بدون آنکه نیازی به اتصال مجدد تجهیزات وجود داشته باشد. پس از یک بار انجام تنظیمات NAS سرور در شبکه، تمام کار به صورت خودکار انجام شده و نیاز به کار دیگری نیست. علاوه بر این چند رایانه مختلف، میتوانند بدون محدودیت در فضای ذخیرهسازی، به صورت همزمان و در یک محل، از اطلاعات خود بکآپ بگیرند، در حالیکه NAS سرور از دید آنها پنهان است.
معایب پشتیبان گیری مبتنی بر شبکه
در کنار هزینه بالای راهاندازی سیستمهای پشتیبانگیری مبتنی بر شبکه، Set کردن تنظیمات اولیه آنها نیز پیچیدهتر از مدلهای پشتیبانگیری دیگر است. برای کاربران خانگی، انجام تنظیمات NAS سرور، ممکن است سخت و دیوانهکننده باشد. علاوه بر این در مقایسه با پشتیبانگیری Local و علیالخصوص فضاهای ذخیره سازی تاندربولت، پشتیبانگیری مبتنی بر شبکه سرعت پایینتری دارد.
افزونگی یا پشتیبان گیری؟ بهترین روش حفظ اطلاعات کدام است؟

بهترین روش حفظ اطلاعات، استفاده از هر دو امکان افزونگی و پشتیبانگیری در کنار هم است. تمام دستگاههای ذخیرهسازی با درایوهای داخلی چندگانه، از افزونگی پشتیبانی میکنند. با این حال، اگر مجبور به انتخاب بین افزونگی و بکآپ گیری شدید، به یاد داشته باشید که به طور کلی پشتیبانگیری خیلی مهمتر است، علیالخصوص برای کاربران خانگی.سعی کنید تا آنجا که میتوانید، از یکی از روشهای پشتیبانگیری استفاده کنید. برای مثال اگر صاحب یک تلفنهوشمند هستید، همگامسازی (Sync) اطلاعات آن با رایانه یا ارسال اطلاعات آن به یک فضای ذخیرهسازی ابری یا ایمیل کردن اطلاعات مهم آن به یک گیرنده مطمئن (برای خودتان یا دوست نزدیکتان) را به یک عادت برای خود تبدیل کنید.به خاطر داشته باشید که با اینکه ممکن است اطلاعات زیادی بر روی دستگاه خود داشته باشید، اما اطلاعات حیاتی و غیرقابل جایگزینی شما، معمولاً حجم کمتری دارند. برای مثال، موزیکها، ویدئو و نرمافزار را میتوان مجدداً دانلود یا خریداری نمود. برای همین اگر با محدودیت فضای ذخیرهسازی مواجه هستید، پشتیبانگیری از فایلهای غیرضروری را حذف کنید. در مقابل، بهتر است از پروژههای کاری و مهم یا از اطلاعات حسابهای مالی خود هر روز یا پس از هر بار تغییر و ویرایش، پشتیبان بگیرید.نکته پایانی، در صورت امکان به تهیه تنها یک نسخه پشتیبان بسنده نکنید و بکآپ اطلاعات خود را بر روی چند دستگاه قرار دهید.بسیار خب! تا اینجا، مباحث مطرح شده در سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال، بیشتر جنبه عمومی داشتند. در قسمت آینده، با معرفی SAN سرورها وارد موضوعات تخصصیتر خواهیم شد.

 

[mhd21]

SAN سرورها


در قسمت اول، با واحدهای اندازهگیری آشنا شده و با معرفی فضـای ذخیرهسازی (Storage) و حافظه (Memory)، به تفاوتهای این دو پرداختیم. در قسمت دوم، با ادامه مبحث قبل، فضاهای ذخیرهسازی داخلی (هارد دیسک، SSD و دیسکهای هیبریدی) را معرفی کرده و مزیتها و معایب هر کدام را برشمردیم. قسمت سوم نیز، مفاهیم اولیه در زمینه هارد دیسکهای اکسترنال (DAS) و NAS را شامل شد. پس از آن در قسمت چهارم، مباحث مرتبط با DAS و NAS دنبال شد. قسمت پنجم نیز به موضوع افزونگی و امنیت اطلاعات توجه شد و در قسمت ششم، با مبحث پشتیبانگیری، موضوع امنیت اطلاعات را دنبال کردیم. حال از شما دعوت میکنیم با قسمت هفتم از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال همراه باشید.
توضیح: برای درک کامل مطالب بعدی، ممکن است مطالعه قسمتهای پیشین لازم باشد.
SAN سرور

SAN Server یا Storage Area Network، شبکهای اختصاصی است که دسترسی هدفمند و مستقیم کاربران به بستههای اطلاعاتی را امکانپذیر یا غیرممکن میکند. SAN معمولاً، به عنوان یک دستگاه ذخیرهسازی دیجیتال مانند آرایههایی از دیسکها یا نوارهای مغناطیسی با امکان تعیین سطح دسترسی استفاده میشود. متداولترین کاربرد SAN، فراهم نمودن امکان دسترسی به اطلاعات در مواردی مانند میلسرورها، پایگاههای اطلاعاتی و همچنین فایلسرورها است که در آنها نیازمند سرعت بالای تبادل اطلاعات هستیم. خاصیت ذاتی SAN، یعنی سرور بودن، باعث میشود که سیستمعامل کلاینت، با آن مانند یک درایو محلی (Local) یا اتصال مستقیم (DAS)رفتار کند.
توضیح: شبکه اختصاصی SAN، که در بالا به آن اشاره شد، در تقسیمبندیهای شبکه، زیرمجموعهای از LAN یعنی Local Area Network محسوب میشود.
SAN، معمولاً شبکه اختصاصی خود را در اختیار دارد که امکان دسترسی دستگاههای دیگر به آن را نمیدهد. به عبارت دیگر، تنها کلاینتها متصل به شبکه SAN قادر به استفاده از آن هستند و دسترسی به شبکه مذکور، به کمک روشهای متداولی مانند به کارگیری IP سرور، اتصال راهدور (Remote) و... امکانپذیر نیست.پس از سال ۲۰۰۰، با پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه و پیچیدگیهای راهاندازی SAN، محبوبیت آن افزایش یافته و به مرور زمان مورد استقبال شرکتهای کوچک و متوسط قرار گرفت. با وجود این SAN در محیط غیرتجاری محبوبیت چندانی ندارد.
توضیح: علاوه بر مبحث فوق (Storage Area Network)، عبارت SAN تعریف دیگری هم دارد. SAN میتواند مخفف System Area Network نیز باشد که عبارت است از شبکهای با قابلیت و عملکرد بسیار بالا و وابسته به اتصال (Connection-Oriented) که برای دسترسی به کلاسترهای کامپیوتری مورد استفاده قرار میگیرد. پایگاه داده مشهور Microsoft SQL Server، از این نوع اتصال و شبکه برای تبادل و بازخوانی اطلاعات بهره میبرد. این تعریف از SAN، که توسط مایکروسافت و با انتشار ویندوز ۲۰۰۰ معرفی شده، نباید با Storage Area Network اشتباه گرفته شود!

پیش زمینه

همه چیز به اشتراکگذاری (Sharing) باز میگردد! Sharing به خاطر عدم نیاز به کابل یا جابهجایی فیزیکی، مدیریت نقل و انتقال فایلها را آسانتر میکند. اگر کمی به عقب برگردیم، از نظر تاریخی، دیتاسنترها، با ساخت فضای ذخیرهسازی دیجیتال اختصاصی، برای اپلیکیشنهای مختلف، Sharing و پشتیبانگیری مبتنی بر شبکه را معرفی کردند. این فضاهای ذخیرهسازی اختصاصی، در ابتدا به صورت جزایری جدا و دور از دید یکدیگر مورد استفاده قرار گرفته و به عنوان یک درایو مجازی در رایانه شناخته میشدند. SAN سرور، به عنوان یک راهکار جدیدتر، این جزایر مستقل را به هم متصل کرده و در یک شبکه پرسرعت به کار گرفت. با این راهکار، فضای ذخیرهسازی، از طریق تمام اپلیکیشنها دیده میشد.

همانگونه که میدانید NAS، یک فضای ذخیرهسازی مبتنی بر شبکه است که البته عملکرد و پیچیدگی کمتری نسبت به SAN دارد. یکی از مهمترین وجوه تمایز SAN و NAS در مدیریت فایلهای سیستمی است. اگر دو فایل سیستمی محلی به صورت جداگانه بر روی یک NAS قرار گرفته باشند، میتوانند بدون اطلاع از وضعیت هم، باعث آسیب دیدن یکدیگر میشوند. SAN برای حل کردن این مشکل از راهکاری موسوم به Clustered Computing استفاده میکند. همین مسأله باعث میشود که نتوان به SAN تنها به عنوان یک DAS مبتنی بر شبکه یا یک NAS نگاه کرد. از طرف دیگر با وجود اینکه SAN و NAS با هم متفاوت هستند، استفاده از سرورهای هیبریدی SAN و NAS برای به کارگیری تکنولوژیهای هر دو نیز متداول است.
توضیح: NAS سرورها، برخلاف SAN سرور، از پروتکلهای انتقال فایل مانند NFS و تنها یک فایلسیستم خاص، برای تبادل اطلاعات استفاده میکنند. در NASها، ذخیرهسازی به صورت راهدور انجام میشود و از این نظر تفاوتهایی میان عملکرد SAN و NAS وجود دارد.
ساختار SAN سرور

شبکه SAN، مانند اغلب شبکهها از پروتکل SCSI (بخوانید: اِسکازی) برای ارتباط بین سرور و دیسک استفاده میکند. البته برای ارزانتر کردن SAN و استفاده از شبکههای مبتنی بر IP، پروتکل iSCSI نیز در SAN سرورها رواج یافته است. SAN سرورها از توپولوژی Fiber Channel Fabric، یک زیرساخت طراحی شده برای نقل و انتقال اطلاعات با سرعت بالا، استفاده میکنند. فابریک در شبکه SAN، چیزی شبیه به بسته شبکه (Network Segment) محسوب میشود. شبکههای SAN، به سوئیچ و روترهای خاصی مجهز هستند که با کار در این شبکه سازگار هستند.

این معماری و تجهیزات، عملکرد توپولوژی SAN را به طور متمایزی متفاوت کرده و آن را نسبت به نمونههای به کار رفته در NAS، از سرعت بالاتر و قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار کرده است. از طرف دیگر، یکی از مشکلات شبکههای SAN، تفاوت تجهیزات سختافزاری سازندههای مختلف است که سازگاری دو شبکه با سختافزار متفاوت را سختتر میکند. امروزه اغلب تولیدکنندگان SAN سرورها، محصولات خود را سازگار با توپولوژیهای مختلف ارائه میکنند تا تبادل داده در توپولوژیهای مختلف بدون نیاز به یکسانسازی یا بروز مشکل انجام شود.برای استفاده از SAN سرورها، از سیستمهای مدیریت SAN متفاوتی استفاده میشود. بسیاری از شرکتهای بر اساس تولیدات خود، سیستمهای مدیریت اختصاصی تولید میکنند. برای مثال شرکت اپل، از Xsan، شرکت IBM از IBM SAN Volume Controller و شرکت اچ پی ازOpenView Storage Area Manager بهره میبرد.

یکی از متداولترین کاربردهای SANها در صنعت مدیا (Streaming) است. از آنجا ویرایش، اجرا و توسعه پردازشهای تصویری به سرعت دسترسی بالا نیازمند است، SAN سرورها گزینه مناسبی برای این بخش محسوب میشوند.این قسمت، آخرین بخش از سری مقالات اصول ذخیرهسازی دیجیتال است. هدف ما، ارائه مجموعهای از اطلاعات تخصصی و کاربردی به زبان ساده برای افرادی است که تمایل دارند در کنار دسترسی به آخرین اخبار دنیای فناوری به آموزش و یادگیری نیز بپردازند. امیدواریم این مجموعه مقالات پاسخگوی بخش کوچکی از نیازهای شما بوده باشد.

 

[mhd21]

بخش ویژه: در قلب SSD


توضیح: این بخش، از نظر موضوعی به ذخیرهسازی دیجیتال مربوط است اما از آنجا که بیشتر به موضوعات تخصصی پرداخته و با موضوعات قسمتهای پیشین تفاوت دارد در یک بخش ویژه ارائه شده است.SSDها با هدف ارائه یک جایگزین بهتر برای هارد دیسکها ساخته شدهاند. در ادامه با نحوه کارکرد آنها آشنا خواهیم.توضیح: درک کامل این بخش، ممکن است نیازمند آگاهی از بعضی مباحث مدارهای منطقی و سیستمعامل باشد.برای درک نحوه کارکرد یک SSD بهتر است در ابتدا با دو بخش مهم از آن آشنا شویم: کنترلر (Controller) و حافظه فلش NAND. این دو مؤلفه، به همراه چند آیتم دیگر بر روی بورد مدار چاپی (PCB) قرار گرفته و یک SSD را میسازند.
کنترلر (Controller)

درSSDها، کنترلر، یک پردازنده داخلی محسوب میشود که حافظه فلش را به میزبان (رایانه) متصل میکند. کنترلر وظیفه اجرای کدهایی را دارد که توسط firmware (یک سیستمعامل کوچک نصب شده بر روی SSD)، برای پاسخ به درخواستهای داده میزبان، ایجاد شدهاند. درواقع کنترلر، نحوه عملکرد و ارائه ویژگیهای مختلف SSD را تعیین میکند.از جمله ویژگیهای مختلف SSD، میتوان به نوشتن، خواندن، پاککردن، بررسی وقوع خطا، Wear-Leveling یا Garbage Collection اشاره نمود.
توضیح: کنترلر SSD را نباید با کنترلر رابطکاربری I/O یا I/O Controller Interface اشتباه گرفت. کنترلرهای I/O، مانند پورتهای SATA، نحوه اتصال فیزیکی SSD به میزبان را تعیین میکنند که با توجه به عملکرد، آنها را از کنترلرهای SSD، متمایز میکند. اغلب SSDهای استاندارد از رابطهای کاربری SATA با سرعت انتقال ۱۵۰ مگابیت در ثانیه، SATA 2 با سرعت انتقال ۳ گیگابیت در ثانیه و SATA 3 با سرعت انتقال ۶ گیگابیت در ثانیه پشتیبانی میکنند. برخلاف کنترلر رابطکاربری، که به راحتی قابل مشاهده است، کنترلر SSD، درون درایو قرار گرفته و از دید کاربر پنهان است.
حافظه فلش NAND یا NAND flash memory

همه SSDهای مدرن از حافظههای فلش NAND استفاده میکنند که به عنوان مدارهای مجتمعشده (IC) برای ذخیرهسازی دادهها طراحی شدهاند. NANDهای طراحی شده برای سازمان ها یا فعالیــتهای تجـــاری عمــوماً از سلولهـــای تـــک لایه (SLC) و NANDهــــای طـــراحی شـــده بــــرای بـــــازار مصــــرفکننده از ســـلولهای چند لایه (Multiple-Layer-Cell) استفاده میکنند. مدل SLC، در مقایسه با مدل سلولهای چند لایه، سریعتر بوده و طول عمر و قیمت بیشتری دارند.

از آنجا که کنترلرهای یاد شده، پلاتر مغناطیسی (یعنی آنچه که در هارد دیسکهای معمولی شاهدشان هستیم) محسوب نمیشوند، فرآیند نوشتن دیتا در SSD، زمانی اتفاق میافتد که کنترلر، سلولهای حافظه را برای ذخیرهسازی اطلاعات برنامهریزی (Program) کند. به صورت مختصر سلولهای حافظه میزان ولتاژ خروجی گیتهای منطقی را در خود ذخیره میکنند که میتواند به صورت صفر و یک نیز تفسیر شود. این کار به SSD امکان میدهد اطلاعات مختلف را به صورت باینری (دودویی) در خود ذخیره کند. نوشتن اطلاعات (Write) در SSD، فرآیندی بسیار پیچیده است در حالیکه که خواندن اطلاعات (Read)، بسیار ساده بوده و کنترلر کار زیادی برای آن انجام نمیدهد.حافظههای فلش NAND، خصوصیات جالبی دارند. اول اینکه برای طولانیتر نمودن زمان رسیدن به حالت غیرقابل اطمینان (پایان عمر یک حافظه فلش)، که تحت عنوان «استقامت نوشتن» یا چرخه P/E شناخته میشود میتوان آنها را برای خواندن و نوشتن به تعداد مشخص و محدود برنامهریزی نمود. برای کاهش اثر چرخه P/E و افزایش طول عمر، کنترلر از تکنیکی موسوم به Wear-Leveling استفاده میکند. به کمک این تکنیک، کنترلر پیش از نوشتن مجدد دادهها در سلول اول، از نوشته شدن اطلاعات بر روی تمام سلولها اطمینان حاصل میکند. یعنی پیش از آنکه اطلاعات برای دومین بر روی سلول اول نوشته شود، کنترلر مطمئن میشود که پیش از این از تمام سلول یک بار استفاده شده است.

خصوصیت دوم حافظههای NAND، این است که آنها توانایی Overwrite ندارند. یعنی پیش از نوشتن اطلاعات جدید، باید اطلاعات قدیمی آن سلول پاک شوند.سومین خصوصیت NANDها، ناکارآمدی و عدم توانایی آنها در پاک کردن اطلاعات است. در یک SSD، سلولهای حافظه به صورت Pageهای معمولاً ۴ کیلوبایتی گروهبندی شدهاند. این Pageها نیز در بخشهایی بزرگتر، به نام Block دستهبندی میشوند. بلاکها معمولاً شامل ۱۲۸ Page (معادل ۵۱۲ کیلوبایت) میشوند. نوشتن اطلاعات، میتواند به صورت Page به Page انجام میشود اما حذف اطلاعات تنها به صورت بلاک به بلاک امکانپذیر است.وقتی کاربر اقدام به حذف دیتا از روی یک SSD میکند، در عمل دادهها حذف نمیشوند. در این حالت، سیستمعامل Page به Page، با دستور TRIM، اطلاعاتی که باید حذف شوند را به عنوان دادههای Stale یا غیرمعتبر، علامتگذاری میکند. حذف واقعی زمانی اتفاق میافتد که کاربر بخواهد داده جدیدی را در آن محل درج کند. اما از آنجا که هنگام اولین استفاده از درایو SSD، اطلاعاتی برای حذف کردن و نوشتن اطلاعات جدید وجود ندارد، هنگام درج اطلاعات، کنترلر مجبور به استفاده از چیزی است که Garbage Collection نامیده میشود.افزایش نوشتن (Write Amplification)

افزایش نوشتن (WA) به آن معنی است که حجم فیزیکی اطلاعاتی که باید در SSD درج شوند، از حجم منطقی (Logical) در نظر گرفته شده برای آنها بیشتر است. به عبارت دیگر، SSD اطلاعات مورد نظر را بر روی تعداد سلولهایی بیشتر از آنچه میزبان به کنترلر اعلام کرده است درج میکند. WA، بر روی چرخه P/E تأثیر منفی میگذارد اما در عین حال برای افزایش طول عمر SSD و بهینهسازی عملکرد آن ضروری است. مسأله تنها به تعادل رساندن سود و زیان خاصیت WA در یک SSD است. مثل بازی برجهای هانوی، که شما باید در کمترین تعداد حرکتهای ممکن، مهرهها را حرکت دهید.WA درواقع به علت وجود Wear-Leveling و Garbage Collection اتفاق میافتد.

Garbage Collection

این ویژگی مهمترین دلیل وقوع WA است. قبل از آنکه کنترلر، یک بلاک را برای نوشتن اطلاعات جدید در Pageهای آن پاک کند، باید اطلاعات مفید و معتبر موجود در سایر Page به بلاک دیگری منتقل شود.برای درک بهتر Garbage Collection، آن به صورت مدیریت یک آپارتمان فرض کنید. اگر آپارتمان شما خالی شود، پیش از آنکه آن را به مستأجر جدید اجاره بدهید، باید وسائل به جای مانده از مستأجر قبلی را جمعآوری نموده و ساختمان را تمیز کنید. برای جمعآوری هم باید اتاق به اتاق پیش بروید. اگر وسائل خاصی در یک اتاق داشته باشید، ابتدا باید همه آنها به یک اتاق (Block) دیگر منتقل کنید، تا بتوانید اتاق را کاملاً تمیز نمایید.
به یاد داشته باشید که Garbage Collection به این علت وجود دارد که حافظههای فلش NAND قادر به Overwrite اطلاعات نیستند و پیش از درج اطلاعات جدید، اطلاعات قدیمی باید پاکسازی شوند. علاوه بر این, حافظه NAND با اینکه اطلاعات را به صورت Page به Page درج میکند، تنها قادر به پاکسازی بلاک به بلاک آنها است.Wear-Leveling

Wear-Leveling تکنیکی است که به صورت دینامیکی درج دادهها را مدیریت میکند. مدیریت درج دادهها به این علت صورت میگیرد که کنترلر از توزیع یکنواخت دادهها بر روی تمام سلولهای SSD مطمئن شود و با این کار, چرخه P/E برای همه سلولها و در نتیجه SSD به صورت یکنواخت پیش برود. بعضی از الگوریتمهای استفاده شده در Wear-Leveling (که Static Wear-Leveling نامیده میشوند) به طور دورهای، اطلاعات استاتیک (ثابت) مانند اطلاعات سیستمعامل یا نرمافزارها را جابهجا میکنند. به این صورت، بلاکهای کم استفاده در SSD، بیشتر به کار گرفته میشوند در نتیجه چرخه P/E در همه SSD برابر خواهد بود که نتیجه آن افزایش طول عمر SSD است.WA، در همه SSD و در سطوح مختلف اتفاق میافتد. WA برای کار نیازمند فضایی آزاد از SSD، به عنوان بافر است. این مسأله به این معنی است که شما قادر به استفاده از تمام ظرفیت SSD خود نیستید. به طور معمول، یک SSD در بهترین حالت دارای ۲۰٪ فضای رزرو و آزاد است، که بوسیله هیچ دادهای آشغال نمیشود. مگر اینکه SSD از ویژگی Over-Provisioning یا OP بهرهمند باشد.
Over-Provisioning

OP به این معنی است که فضایی در SSD به صورت اختصاصی برای کنترلر رزرو شده و در دسترس کاربر قرار نمیگیرد. کنترلر از این فضای اختصاصی برای Garbage Collection یا Wear-Leveling یا هر ویژگی دیگر بهینهساز عملکرد SSD استفاده میکند.به مثال آپارتمان برمیگردیم. OP در این مثال، شبیه به این است که شما در آپارتمان خود یک انباری کوچک داشته باشید. در این حالت دیگر نیاز نیست برای تمیز کردن هر اتاق, وسائل آن را به اتاق دیگر منتقل کنید، بلکه تمام وسائل در انباری گذاشته و پس از پایان کار آنها را به محل خود باز میگردانید.به طور معمول، ۷ تا ۲۸٪ از ظرفیت درایو برای OP رزرو میشود. به همین دلیل است که SSDهای دارای OP با ظرفیتهایی مانند ۱۲۰، ۲۴۰ یا ۴۸۰ گیگابایت ارائه میشوند که با حجمهای سنتی دنیای کامپیوتر مانند ۱۲۸، ۲۵۶ یا ۵۱۲ گیگابایت تفاوت دارند. بعضی از SSDها به کاربر امکان میدهند که فضای OP را به صورت دلخواه مدیریت کنند، در سایر نمونههای کنترلر به طور خودکار آن را مدیریت میکند.بر روی کاغذ، OP چون بافر را از چرخه فعالیت کنترلر حذف میکند، عملکرد کنترلر و بهرهوری SSD را افزایش میدهد. اما در واقعیت این مسأله، آنچنان مشخص و قابل توجه نیست.باتوجه به مطالبی که تا اینجا بیان شده است، تنها ضعف SSDها، اگر بتوان به آن ضعف گفت، هنگام نوشتن (Write) دادهها پدیدار میشود.
تعاریف دیگر

TRIM

دستور TRIM، با این هدف طراحی شده که سیستمعامل بتواند، وجود گروهی از دادههای غیرمعتبر یا Invalid (دادههایی که توسط کاربر پاک شدهاند) در SSD را به کنترلر اعلام کند. به کمک این ویژگی کنترلر میداند که کدام بخش از اطلاعات Pageها را نباید در هنگام Garbage Collection منتقل کند. این عدم انتقال باعث میشود تعداد خواندن و نوشتن کاهش یافته و در نهایت عمر و کارآیی SSD را افزایش میدهد.
RIASE

ویژگی RIASE یا آرایه افزایشی از عناصر سیلیکونی مستقل (Redundant Array of Independent Silicon Elements) که تنها در کنترلرهای SanForce وجود دارد برای بهبود نرخ خطای دیسک طراحی شده است.در حقیقت ویژگی RIASE بیشتر برای SSDهای مقاصد تجاری که کاربر از طریق آنها به تراکنشهای زیاد و مهم اقدام میکند کاربرد دارند.
IOPS

IOPS یا عملیات ورود و خروج در هر ثانیه (Input/Output Operation Per Second) یک واحد در حافظههای با دسترسی تصادفی (Random Access) محسوب میشوند. همانگونه که میدانید، دسترسی تصادفی، روشی برای دسترسی اطلاعات بدون نیاز به پیمایش پیوسته آنها محسوب میشود.دسترسی تصادفی، مدت زمان لازم جهت در دسترس قرار گرفتن اطلاعات برای میزبان را تعیین میکند، مدت زمانی که تحت عنوان زمان راهاندازی (Boot Time) یا زمان اجرای نرمافزار یا کارآیی متوسط شناخته میشود. هارد دیسکها زمان دسترسی تصادفی پایینی بین ۷۵ تا ۲۵۰ IOPS دارند, در حالیکه SSD زمان دسترسی تصادفی در حدود ۵۰ تا ۱۰۰ هزار IOPS یا حتی بالاتر دارند.