هارد سرور چیست؟

نیازی به گفتن ندارد که ذخیره‌سازی داده‌ها برای سرورها و مراکز داده بسیار اهمیت دارد. اصلی‌ترین قطعه‌ای که این وظیفه را بر عهده دارد، هارد سرور است. هارد نوعی حافظه ذخیره‌سازی غیر فرّار (non-volatile) است که داده‌ها را حتی بعد از خاموش شدن سیستم حفظ می‌کند. هارد سرور (HDD) با استفاده از پلاترهای مغناطیسی و هد خواندن/نوشتن داده‌ها را ذخیره می‌کند و تفاوتش با HDDهای معمولی در دوام بیشتر، قابلیت اطمینان بالاتر و عملکرد پایدار در بارهای کاری طولانی‌مدت است.

در این مطلب از مجله اینترنتی تیوان سرور به این می‌پردازیم که هارد سرور چیست، چه انواعی دارد، چگونه کار می‌کند و چه تفاوت‌هایی بین هارد سرور و هارد معمولی وجود دارد؛ موضوعاتی که برای درک عملکرد سیستم‌های ذخیره‌سازی و انتخاب مناسب‌ترین راه‌حل در سرورها حیاتی است.

هارد سرور چیست؟

هارد سرور یکی از بخش‌های اساسی هر سرور است و وظیفه اصلی آن ذخیره‌سازی داده‌ها و نگهداری برنامه‌هایی است که روی سرور اجرا می‌شوند. به طور کلی، سرورها از دو نوع حافظه استفاده می‌کنند: HDD و SSD. در این مطلب تمرکز ما روی هاردهای HDD است؛ همان درایوهای مکانیکی که از گذشته‌ تا امروز یکی از رایج‌ترین روش‌های ذخیره‌سازی روی سرورها بوده‌اند.

هارد سرور HDD در دسته حافظه‌های غیر فرّار قرار می‌گیرند؛ یعنی حتی زمانی که سرور خاموش شود، اطلاعات روی آن‌ها باقی می‌ماند. این هاردها ساختاری مکانیکی دارند و از اجزایی مانند اسپیندل (Spindle)، پلاتر (Disk Platter)، اکچویتور (Actuator)، بازوی هد (Actuator Arm) و هد خواندن/نوشتن (Read/Write Head) تشکیل شده‌اند. عملکرد آن‌ها بر اساس چرخش دیسک‌هاست؛ پلاتر با سرعت بالا می‌چرخد و هد روی سطح آن حرکت می‌کند تا داده‌ها را بخواند یا بنویسد و در اختیار سرور بگذارد.

هاردهای سروری قطعات حساسی هستند و ضربه، تکان یا سقوط می‌تواند به بخش‌هایی مثل بازوی هد آسیب بزند. به همین دلیل در جابه‌جایی و نصب این نوع هاردها باید دقت و مراقبت زیادی داشت.

هارد سرور (HDD) چگونه کار می‌کند؟

هارد سرور یا HDD سرور از چند دیسک دایره‌ای به نام پلاتر (Disk Platter) ساخته شده که همه آن‌ها روی یک محور مرکزی یا اسپیندل (Spindle) قرار دارند. زمانی که سرور روشن می‌شود، یک موتور این پلاترها را با سرعت بسیار بالا می‌چرخاند؛ سرعتی که بسته به نوع هارد می‌تواند از 5 هزار و 400 تا 15 هزار دور در دقیقه (RPM) باشد.

در کنار این پلاترها، بازویی به نام اکچویتور وجود دارد که روی آن هد خواندن/نوشتن قرار گرفته است. وظیفه این بازو این است که هد را دقیقا روی نقطه‌ای از پلاتر قرار دهد که داده باید از آن خوانده یا روی آن نوشته شود.

عملکرد هارد سرور به زبان ساده این‌طور پیش می‌رود:

• پلاترها با سرعت بالا می‌چرخند.
• بازوی اکچویتور هد را به موقعیت درست می‌برد.
• هد از طریق مغناطیس داده را روی سطح پلاتر می‌نویسد یا می‌خواند.
• اطلاعات در بخش‌های کوچکی به نام سکتور (Sector) ثبت می‌شود و بعدا توسط کنترلر هارد به هم متصل می‌شود تا فایل کامل شکل بگیرد.

انواع هارد سرور بر اساس اینترفیس

هاردهای سرور بسته به نوع اینترفیس (Interface) یا همان روش ارتباط و انتقال اطلاعات، در مدل‌های مختلفی ساخته می‌شوند. هر اینترفیس سرعت، توان عملیاتی، میزان پایداری و حتی کاربرد متفاوتی دارد؛ به همین دلیل نمی‌توان یک نوع هارد را برای تمام سرورها مناسب دانست.

اگر بخواهیم یک سرور پایدار، سریع و متناسب با نیازهای کاری‌مان انتخاب کنیم، ابتدا باید بدانیم هر اینترفیس چه توانایی‌هایی دارد و برای چه نوع کاری طراحی شده است.

در این بخش می‌خواهیم با هم انواع هارد سرور را بر اساس اینترفیس بررسی کنیم. قرار است دقیق اما ساده توضیح بدهیم که هر نوع اینترفیس چطور کار می‌کند، چه مزایا و محدودیت‌هایی دارد و معمولا در چه محیط‌هایی استفاده می‌شود. با شناخت این موارد می‌توانید با دید بازتر و انتخابی حرفه‌ای‌تر، هارد مناسب سرورتان را انتخاب کنید.

• SCSI: یک رابط قدیمی برای اتصال هارد و تجهیزات جانبی که امروز منسوخ شده و بیشتر در سیستم‌های قدیمی دیده می‌شود.
• SAS (Serial Attached SCSI): رابطی بسیار سریع و پایدار برای سرورهای پرترافیک که توان عملیاتی بالا و چرخه بازنویسی سنگین را پشتیبانی می‌کند.
• NL-SAS (Near Line SAS): ترکیبی از ظرفیت بالای SATA و پایداری SAS، مناسب برای ذخیره‌سازی حجم زیاد و لود متوسط.
• FDE/SDE: همان هاردهای SAS با قابلیت رمزگذاری سخت‌افزاری، مناسب برای سازمان‌ها و محیط‌های امنیتی.
• FC (Fibre Channel): اینترفیس بسیار سریع مبتنی بر فیبر نوری که در شبکه‌های ذخیره‌سازی SAN و دیتاسنترها استفاده می‌شود.
• SATA (Serial ATA): اقتصادی‌ترین اینترفیس ذخیره‌سازی برای حجم داده زیاد و لود کم تا متوسط، مناسب برای بکاپ و آرشیو.

تفاوت هارد سرور با هارد معمولی

اگر ظاهر هاردهای سرور و هاردهای معمولی را کنار هم بگذاریم، شاید در نگاه اول هیچ فرق خاصی بین‌شان نبینیم. اما واقعیت این است که این دو، مثل دو دنیای متفاوت‌اند. هاردی که داخل یک کامپیوتر خانگی کار می‌کند، قرار نیست شبانه‌روز زیر فشار درخواست‌ها باشد، ولی یک سرور دقیقا همین وظیفه را دارد: 24 ساعت کار مداوم، بدون توقف و بدون خطا.

برای همین، هاردهای سرور طوری طراحی شده‌اند که هم سریع‌تر باشند و هم قابل‌اعتمادتر؛ درست مثل قلبی که دائما باید بتپد. در ادامه مهم‌ترین تفاوت‌های این دو نوع هارد را بررسی می‌کنیم:

تفاوت در نوع اینترفیس

هاردهای سرور معمولا از SCSI یا نسخه‌های جدیدتر آن یعنی SAS استفاده می‌کنند؛ اینترفیس‌هایی که برای سرعت و پردازش هم‌زمان ساخته شده‌اند.

در مقابل، هاردهای معمولی از ATA یا SATA استفاده می‌کنند؛ استانداردهایی که بیشتر برای کامپیوترهای خانگی مناسب‌اند.

نتیجه این تفاوت چیست؟ در یک سرور، حتی اگر چند عملیات سنگین به‌صورت هم‌زمان در حال اجرا باشد، هارد سروری بدون مختل کردن کار CPU سرور همه چیز را مدیریت می‌کند و سیستم کاملاً پایدار و روان باقی می‌ماند. اما در یک کامپیوتر معمولی، همین حجم از کار می‌تواند تمام توان CPU را مصرف کند، سیستم را کند کند یا حتی برای لحظاتی از کار بیندازد.

سرعت؛ جایی که هارد سرور همیشه جلوتر است!

هاردهای سرور برای کارهای سنگین و لحظه‌ای ساخته شده‌اند. سرعت چرخش آن‌ها معمولا ۷۲۰۰، ۱۰هزار یا حتی ۱۵هزار دور در دقیقه است؛ یعنی چند برابر سریع‌تر از هاردهای معمولی. این سرعت بالا در کنار حافظه کش بزرگ‌تر، زمان دسترسی کوتاه‌تر و نرخ انتقال داده بیشتر باعث می‌شود سرور بتواند حجم زیادی از درخواست‌ها را بدون مکث پردازش کند.

به همین خاطر در محیط‌هایی مثل دیتابیس، وب‌سایت‌های شلوغ و سرویس‌های سازمانی، فقط هاردهای سروری می‌توانند عملکرد پایدار و سریع ارائه دهند؛ چون هاردهای معمولی اصلا برای چنین کاری طراحی نشده‌اند.

پایداری و عمر بالا؛ سرور نمی‌خوابد، هارد هم نباید بخوابد!

سرورها معمولا ۲۴ ساعته و بدون هیچ استراحتی کار می‌کنند، پس هاردی که داخل آن‌ها قرار می‌گیرد هم باید توان تحمل چنین فشاری را داشته باشد. به همین دلیل هاردهای سروری با استانداردهای بسیار سخت‌گیرانه‌تری ساخته می‌شوند. آن‌ها از فناوری S.M.A.R.T برای پایش مداوم سلامت هارد استفاده می‌کنند، ضربه‌پذیری بسیار بالایی دارند (در حد ۳۰۰G تا ۱۰۰۰G) و در برابر لرزش و دمای بالا مقاوم‌تر هستند.

این مجموعه ویژگی‌ها باعث می‌شود حتی در شرایط دشوار هم اطلاعات روی سرور امن و قابل‌اعتماد باقی بماند. در مقابل، هاردهای معمولی برای چنین فشاری طراحی نشده‌اند و بیشتر مناسب کارهای روزمره و سبک هستند.

پشتیبانی از Hot Swap؛ تعویض هارد بدون حتی یک ثانیه توقف

یکی از ویژگی‌های ارزشمند هاردهای سروری، قابلیت Hot Swap است. با این قابلیت می‌توان هارد را بدون خاموش کردن سرور خارج یا هارد جدیدی را نصب کرد و سیستم‌عامل نیز بلافاصله تغییر را تشخیص می‌دهد. در دنیای سرورها که حتی چند ثانیه خاموشی می‌تواند به معنای هزینه و اختلال باشد، این قابلیت یک مزیت مهم و حیاتی به حساب می‌آید.

فرم فاکتورهای هارد سرور

فرم‌فاکتور یا اندازه فیزیکی هارد، یکی از ویژگی‌هایی است که هنگام انتخاب هارد، چه برای سرور و چه برای کامپیوترهای معمولی، نقش مهمی دارد. فرم‌فاکتور مشخص می‌کند هارد در چه دستگاهی قابل استفاده است و چقدر فضا اشغال می‌کند. در ادامه رایج‌ترین و جدیدترین فرم‌فاکتورهای مورد استفاده در هاردها و SSDهای سرور را معرفی می‌کنیم.

فرم فاکتور 2.5 اینچی (Small Form Factor – SFF)

رایج‌ترین فرم‌فاکتور در دنیای هارد و SSD، اندازه ۲.۵ اینچ است که با نام Small Form Factor یا SFF هم شناخته می‌شود. این مدل به دلیل ابعاد کوچکی که دارد، در لپ‌تاپ‌ها، سرورها و سیستم‌های ذخیره‌سازی بسیار پرطرفدار است. وزن کمتر، مصرف انرژی پایین‌تر و پشتیبانی از ظرفیت‌های متنوع باعث شده این فرم‌فاکتور در محیط‌های سازمانی هم جایگاه مهمی داشته باشد؛ به‌خصوص در سرورهایی که فضای داخلی محدود است و باید تعداد بیشتری هارد در یک شاسی نصب شود.

فرم فاکتور 3.5 اینچی (Large Form Factor – LFF)

فرم‌فاکتور ۳.۵ اینچ که Large Form Factor یا LFF نام دارد، بیشتر در دسکتاپ‌ها و برخی سرورهای بزرگ استفاده می‌شود. این مدل به دلیل اندازه بزرگ‌تر، معمولا ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتری ارائه می‌دهد و از نظر دوام و مقاومت در برابر لرزش هم قوی‌تر است. همین ویژگی‌ها باعث شده هاردهای ۳.۵ اینچ برای کاربردهایی مثل آرشیو، بکاپ‌گیری و ذخیره‌سازی حجم زیاد داده انتخاب مناسبی باشند.

فرم فاکتور U.2 (برای NVMe SSDهای سازمانی)

این فرم‌فاکتور همان اندازه ۲.۵ اینچی را دارد، اما برای SSDهای NVMe طراحی شده و از کانکتور متفاوتی استفاده می‌کند تا بتواند سرعت‌های بسیار بالاتری بر پایه PCIe ارائه دهد. همین موضوع باعث شده U.2 به گزینه‌ای محبوب در دیتاسنترها و سرورهای حرفه‌ای تبدیل شود.

فرم فاکتور M.2

یکی دیگر از فرم‌فاکتورهای محبوب و بسیار کوچک، M.2 است. این نوع به‌طور مستقیم روی مادربرد نصب می‌شود و بیشتر در لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های کامپکت و سرورهای نسل جدید استفاده می‌شود. نسخه‌های NVMe این فرم‌فاکتور سرعت فوق‌العاده بالایی دارند و برای نصب سیستم‌عامل یا کش در سرورها استفاده می‌شوند.

فرم فاکتور EDSFF مخصوص NVMe SSDهای چگالی بالا

فرم‌فاکتور EDSFF یا Enterprise & Datacenter SSD Form Factor نسل جدیدی از استانداردهاست که مخصوص دیتاسنترها طراحی شده. این مدل اندازه‌ای مشابه ۲.۵ اینچ دارد، اما بسیار کارآمدتر و مناسب چگالی‌های بالاتر است. اگرچه هنوز به‌طور کامل فراگیر نشده، اما آینده ذخیره‌سازی سازمانی به سمت همین استاندارد در حال حرکت است.

و در پایان…

در این مقاله سعی کردیم با هم قدم‌به‌قدم وارد دنیای هاردهای سروری شویم و مهم‌ترین نکاتی را که برای انتخاب یک هارد مناسب نیاز دارید، شفاف و ساده بررسی کنیم. از پاسخ به اینکه هارد سرور چیست و چه تفاوت‌هایی با هاردهای معمولی دارد، تا معرفی انواع اینترفیس‌ها، فرم‌فاکتورهای مختلف، کاربردها و معیارهایی که باید قبل از خرید در نظر بگیرید.

هدف ما این بود که وقتی این صفحه را می‌بندید، دقیقا بدانید برای چه کاری به چه نوع هاردی نیاز دارید و انتخاب اشتباه، چطور می‌تواند عملکرد کل سرورتان را تحت تأثیر قرار دهد. اگر هنوز در خرید هارد سرور تردید دارید، یا می‌خواهید سرور سازمانتان را ارتقا دهید، تیم تیوان سرور با تجربه تخصصی در حوزه تجهیزات سروری می‌تواند کنار شما باشد. کافی است با ما تماس بگیرید تا مناسب‌ترین راهکار را متناسب با نیاز واقعی‌تان پیشنهاد دهیم.

سوالات متداول درباره هارد سرور

آیا می‌توان از هارد معمولی در سرور استفاده کرد؟

هاردهای معمولی از نظر اینترفیس، سرعت، پایداری، تحمل دما و لرزش، چرخه‌ی خواندن/نوشتن و حتی استانداردهای طراحی با هاردهای سروری متفاوت هستند.

کدام اینترفیس برای هارد سرور بهتر است؟ SATA یا SAS؟

SATA برای ذخیره‌سازی حجم زیاد و کاربردهای سبک تا متوسط مناسب است، در حالی که SAS برای پردازش‌های سنگین، دیتابیس‌ها، وب‌سرورهای پرترافیک و محیط‌های سازمانی بهترین عملکرد را دارد.

تفاوت هارد ۲.۵ اینچی و ۳.۵ اینچی چیست؟

هاردهای ۲.۵ اینچی به دلیل ابعاد کوچک‌تر و وزن کمتر، در سرورهای رک‌مونت و دیتاسنترها بسیار پرکاربرد هستند. در مقابل، هاردهای ۳.۵ اینچی به دلیل فضای داخلی بزرگ‌تر، امکان استفاده از پلاترهای بیشتر را دارند؛ به همین دلیل ظرفیت آن‌ها معمولا بالاتر است. این ویژگی باعث می‌شود برای ذخیره‌سازی‌های حجیم، آرشیو بلندمدت، بکاپ‌گیری سازمانی و NASهای بزرگ استفاده شوند.

آیا هاردهای سروری از قابلیت Hot Swap پشتیبانی می‌کنند؟

بله. بسیاری از هاردهای Enterprise قابلیت هات‌سوآپ دارند. این یعنی می‌توان هارد را بدون خاموش کردن سرور جدا یا اضافه کرد و سیستم‌عامل به‌طور خودکار تغییر را تشخیص می‌دهد. این قابلیت برای سرورهایی که همیشه باید روشن بمانند ضروری است.