هارد سرور چیست؟ معرفی انواع هارد سرور و مقایسه آن‌ها

داده‌ها از مهم‌ترین دارایی‌های هر کسب‌ و کاری هستند و نگهداری، حفاظت و دسترسی سریع به آن‌ها برای هر فرد و سازمانی حیاتی است. اهمیت زیرساخت ذخیره‌سازی و اس‌اس‌دی یا هارد سرور مورد استفاده نیز در همینجاست؛ یک هارد سرور به‌عنوان یک عنصر کلیدی در زیرساخت فناوری اطلاعات، وظیفه دارد داده‌های ثابت را در امن‌ترین و سریع‌ترین حالت ممکن حفظ کند. هدف از این مقاله، بررسی عمیق انواع راه‌حل‌های ذخیره‌سازی برای سرور است که پایداری و عملکرد بی‌وقفه سیستم‌های شما را تضمین می‌کنند.

هارد سرور چیست؟

هارد سرور به سادگی به محلی اطلاق می‌شود که داده‌های ثابت در آن نگهداری می‌شوند. از آن سو، داده‌های غیرثابت در حافظه رم ذخیره می‌شوند که در صورت قطع برق یا خاموش شدن سرور (با یا بدون برنامه‌ریزی قبلی) از دست می‌روند. بنابراین، داده‌ها نیاز به یک راه‌حل ذخیره‌سازی دائمی‌ همچون اس‌اس‌دی یا هارد سرور نیاز دارند.

انواع هارد سرور

Direct Storage به حافظه‌ای گفته می‌شود که مستقیم به سرور متصل است؛ این اتصال معمولا از طریق پورت‌های SAS یا SATA و یا برای حافظه‌های NVMe از طریق رابط PCIe صورت می‌گیرد. بیشتر سرورها به حداقل یک نوع ذخیره‌سازی مستقیم نیاز دارند که اغلب به‌صورت هارد دیسک درایو یا درایو حالت جامد (اس‌اس‌دی) است. اگرچه می‌توان سرور را بدون حافظه متصل مستقیم (مثلا با نصب یک اشتراک شبکه در محیط بوت iPXE) راه‌اندازی کرد، اما اغلب سرورها حداقل برای نگهداری سیستم عامل از این نوع ذخیره‌سازی استفاده می‌کنند.

هارد دیسک درایوهای SAS و SATA

هارد سرور یکی از ارزان‌ترین و پرظرفیت‌ترین انواع دستگاه‌های ذخیره‌سازی سرور است. این هارد دیسک‌ها از صفحات چرخان مغناطیسی تشکیل شده‌اند که درون محفظه‌های فلزی ۲.۵ یا ۳.۵ اینچی قرار گرفته‌اند. یک قطعه بازو شکل، داده‌ها را با استفاده از هد مخصوص خواندن از روی صفحات می‌خواند. از آنجایی که هد خواندن با حداقل فاصله ممکن از سطح صفحه شناور است، هارد دیسک‌ها در برابر شوک آسیب‌پذیر هستند و با افتادن یا وارد شدن ضربه به راحتی صدمه می‌بینند.

سرعت چرخش هارد دیسک با واحد دور در دقیقه (RPM) اندازه‌گیری می‌شود و تعیین‌کننده سرعت دسترسی به داده‌ها است. درایوهای سازمانی معمولا با سرعت‌های ۷,۲۰۰، ۱۰,۰۰۰ و ۱۵,۰۰۰ دور در دقیقه عرضه می‌شوند؛ هرچه سرعت چرخش بالاتر باشد، سرعت خواندن داده‌ها هم بیشتر خواهد بود.

ظرفیت هارد دیسک‌ها طیف گسترده‌ای را شامل می‌شود و از حدود ۳۰۰ گیگابایت شروع شده و به بیش از ۱۰ ترابایت می‌رسد. هارد دیسک‌های قدیمی‌تر با سرعت بالا ممکن است تا ۷۳ گیگابایت ظرفیت داشته باشند، اما مدل‌های پرظرفیت مدرن با استفاده از آخرین فناوری‌ها به ۲۰ ترابایت نزدیک می‌شوند.

سرعت‌های اتصال معمول شامل SATA 6، SAS 6 و SAS 12 هستند. عدد پس از رابط، حداکثر سرعت انتقال داده را بر حسب گیگابیت بر ثانیه (Gb/s) نشان می‌دهد. برای مثال SATA 6 حداکثر با سرعت ۶ گیگابیت بر ثانیه کار می‌کند.

هارد دیسک‌ها به مرور زمان به دلیل فرسایش قطعات مکانیکی (چرخش‌دهنده و خواننده) خراب می‌شوند، اما برخلاف اس‌اس‌دی‌ها، رسانه‌ ذخیره‌سازی آن‌ها با افزایش دفعات نوشتن فرسوده نمی‌شود. هارد دیسک‌ها یک راه مقرون‌به‌صرفه برای تأمین سرور مجازی ویندوز اختصاصی هستند که بیشتر زمان خود را صرف دسترسی به داده‌های موجود در حافظه می‌کنند و تنها گهگاه نیاز به نوشتن روی دیسک دارند.

هزینه بر اساس ظرفیت و سرعت متفاوت است، اما هارد دیسک‌ها به‌طور کلی بسیار اقتصادی هستند. برای مثال، یک مدل SATA 6 با ظرفیت ۱ ترابایت و سرعت ۷,۲۰۰ دور در دقیقه، حدود ۶۰ دلار قیمت دارد. حتی بزرگ‌ترین هارد دیسک‌ها نیز تنها چند صد دلار هزینه دارند. برای ذخیره‌سازی با دسترسی مستقیم، هارد دیسک‌ها بهترین ارزش در برابر هزینه را ارائه می‌دهند.

اس‌اس‌دی سرور (SAS و SATA)

درایوهای حالت جامد یا اس‌اس‌دی که در اواسط دهه ۲۰۰۰ میلادی عرضه شدند، انقلابی در حوزه ذخیره‌سازی داده به وجود آوردند. این دستگاه‌ها از سلول‌های حافظه فلش NAND استفاده می‌کنند و به دلیل عدم نیاز به جستجوی مکانیکی داده و تاخیر پایین، همیشه از هارد سرور سریع‌تر هستند. تاثیر سرعت بالای اس‌اس‌دی به خوبی توش کار حس می‌شود. به‌عنوان مثال، سیستم سریع‌تر بوت شده و پاسخگوتر است.

اس‌اس‌دی  از ابتدا به کمک رابط‌های مختص هارد دیسک‌ها (SAS یا SATA) به دستگاه‌ها متصل می‌شد. هارد دیسک‌ها به ندرت رابط باس SATA یا SAS را کاملا اشباع می‌کنند اما اس‌اس‌دی‌ها اغلب این کار را انجام می‌دهند. برای رفع این محدودیت، رابط SAS 24 با قابلیت انتقال ۲۴ گیگابیت بر ثانیه، علاوه بر SATA 6، SAS 6 و SAS 12 به بازار عرضه شده است.

پس چرا همیشه از اس‌اس‌دی استفاده نکنیم؟ دو دلیل: قیمت و دوام. در اندازه‌های کوچک، قیمت هارد دیسک‌ها و اس‌اس‌دی‌ها تقریبا یکسان است، اما با افزایش ظرفیت، قیمت SSD‌ها با نرخ بسیار بالاتری افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، یک هارد دیسک ۴ ترابایتی تنها چند صد دلار هزینه دارد، اما یک اس‌اس‌دی ۴ ترابایتی ممکن است سه تا چهار برابر این مبلغ قیمت داشته باشد.

دلیل دوم، مسئله دوام است. هارد سرور ssd به مرور زمان و با افزایش نوشتن داده‌ها فرسوده می‌شود. سلول‌های حافظه تنها می‌توانند تعداد محدودی عملیات نوشتن را تحمل کنند. این میزان با معیار تعداد کل نوشتن دیسک در روز (DWPD) اندازه‌گیری می‌شود. اغلب درایوها دارای پنج سال گارانتی هستند و این معیار نشان می‌دهد که در طول این ۵ سال، چند بار می‌توانید کل ظرفیت درایو را در روز بازنویسی کنید. هرچه درایو بزرگ‌تر باشد، DWPD بیشتری را تحمل می‌کند.

همچنین، SSD‌ها از انواع مختلف حافظه فلش یا NAND ساخته می‌شوند: سلول تک سطحی (SLC) بیشترین دوام را دارد، پس از آن سلول چندسطحی (MLC) قرار می‌گیرد و در نهایت، سلول سه‌سطحی (TLC) کمترین دوام و کمترین قیمت را دارد و سریع‌تر فرسوده می‌شود.

اس‌اس‌دی‌ها برای مواقعی که نیاز ذخیره‌سازی شما چند صد گیگابایت تا چند ترابایت است و قرار نیست تمام روز عملیات نوشتن انجام دهید، انتخابی عالی هستند. این دستگاه‌ها اکنون کم‌ و بیش جایگزین هارد دیسک‌ها در سرورهای جدید شده‌اند.

ذخیره‌سازی NVMe

ذخیره‌سازی NVMe نوعی زیرشاخه از حافظه‌های اس‌اس‌دی‌ است که از یک رابط متفاوت استفاده می‌کند. همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم، رابط‌های باس SAS و SATA در اصل برای هارد دیسک‌های مکانیکی کُند طراحی شده بودند.NVMe اما با هدف استفاده روی حافظه‌های اس‌اس‌دی طراحی شده است. یک درایو ذخیره‌سازی NVMe می‌تواند از طریق طیف گسترده‌ای از کانکتورها از M.2 تا U.2 و U.3 تا استانداردهای جدیدتر مانند E1.S متصل شود. وجه مشترک همه این کانکتورها این است که از طریق باس PCIe و معمولاً با یک اتصال x4 متصل می‌شوند، اگرچه x2 و x8 نیز ممکن است. حداکثر سرعت برای PCIe نسل ۳ و نسل ۴ به ترتیب ۳.۵ گیگابایت بر ثانیه و ۷ گیگابایت بر ثانیه است. یک اتصال PCIe Gen 4 x4 قادر به سرعت ۵۶ گیگابیت بر ثانیه است. این سرعت چندین برابر سریع‌ترین درایوهای SAS 12 است که عموماً تا ۱۲ گیگابیت بر ثانیه می‌رسند.

تقریبا هر آنچه در مورد اس‌اس دی‌های معمولی گفته شد، در مورد نمونه‌های NVMe نیز صدق می‌کند. SSD‌های NVMe با عملیات نوشتن فرسوده می‌شوند و مانند SSD‌های SATA یا SAS از حافظه فلش NAND نوع SLC، MLC و TLC ساخته شده‌اند.

با این حال، یک نوع خاص از درایو NVMe مبتنی بر فناوری جدیدی وجود دارد که به‌طور مشترک توسط اینتل و مایکرون توسعه یافته و حافظه 3D Xpoint نام دارد. این حافظه با نام تجاری اینتل یعنی Optane Memory شناخته می‌شود. دستگاه‌های ذخیره‌سازی سازمانی Optane NVMe بسیار کُندتر از فلش NAND سنتی فرسوده می‌شوند و سرعت خود را در کل دوره عمر درایو حفظ می‌کنند؛ این یعنی با افزایش حجم داده‌های نوشته شده، سرعت آن‌ها کاهش نمی‌یابد، اتفاقی که اغلب در درایوهای مبتنی بر NAND رخ می‌دهد.

با این وجود، SSD‌های NVMe Optane به طور سرسام‌آوری گران هستند و ممکن است برای چند ترابایت، هزاران دلار هزینه داشته باشند. در واقع NVMe به‌طور کلی هزینه‌بر است، اما در حال حاضر مدرن‌ترین و سریع‌ترین گزینه ذخیره‌سازی موجود در بازار بوده و برای پایگاه‌های داده‌ای که به طور کامل در RAM جا نمی‌شوند یا سایر عملیات‌های خواندن مکرر از دیسک، گزینه‌ای عالی هستند.

ویژگی‌های هارد‌ سرور

حافظه‌های ذخیره‌سازی، اعم از درایوهای دیسک سخت و حافظه‌های حالت جامد، در زیرساخت‌های سرور و مراکز داده نقشی حیاتی و بی‌وقفه ایفا می‌کنند. به همین دلیل، استانداردهای ساخت و عملکرد در مدل‌های سازمانی تفاوت‌های اساسی و هدفمندی با نمونه‌های مصرف‌کننده دارد. این تمایزها به‌طور مستقیم بر پایداری عملیاتی، قابلیت اطمینان سیستم و در نهایت هزینه‌های نگهداری کسب‌وکار در طولانی‌مدت تاثیر می‌گذارد. یک درایو معمولی ممکن است بیشتر زمان خود را در حالت بیکاری سپری کند، در حالی که یک هارد سرور باید به شبانه‌روز برای ماه‌ها و حتی شاید سال‌های متوالی و تحت بارهای کاری سخت و شدید، به فعالیت بدون مشکل ادامه دهد.

درایوهای سازمانی برای استقامت بالا طراحی شده‌اند و معیار DWPD (تعداد دفعات نوشتن کل ظرفیت در روز) نشان‌دهنده توان تحمل نوشتارهای مداوم آن‌ها در طول چند سال است. این ویژگی، پایداری عملیاتی را در مقیاس‌های بزرگ تضمین می‌کند. ویژگی مهم دیگر، ثبات در زمان پاسخگویی است. این درایوها حتی در شرایط سنگین و داغ، تاخیر ورودی/خروجی یکنواختی دارند تا سرویس‌های حیاتی دچار نوسان عملکرد نشوند.

حفاظت در برابر قطع برق در اس‌اس‌دی و هارد سرور از طریق خازن‌های داخلی انجام می‌شود تا در زمان قطع ناگهانی انرژی، داده‌های در حال نوشتن ایمن ذخیره شده و  اطلاعات از دست نروند. همچنین یکپارچگی داده‌ها با استفاده از کدهای تصحیح خطا و متادیتای حفاظتی در تمام مسیر انتقال تضمین می‌شود تا خطاهای پنهان شناسایی شوند.

از نظر طراحی، این درایوها با استانداردهای فیزیکی مراکز داده مانند U.2، U.3 و EDSFF سازگارند و قابلیت هات سواپ دارند که امکان تعمیر و جایگزینی بدون خاموشی سیستم را فراهم می‌کند. بسیاری از مدل‌ها به رابط دو پورت مجهزند تا هم‌زمان به دو کنترلر متصل شوند و در صورت خرابی یکی، دسترسی بدون وقفه ادامه یابد.

Firmware اس‌اس‌دی و هارد سرور نیز پیشرفته‌تر است و ابزارهای نظارتی دقیقی برای بررسی دما، خطا و میزان فرسودگی در اختیار کاربران قرار می‌دهد. این قابلیت، مانع بروز خرابی ناگهانی می‌شود. در حوزه مدیریت حرارتی و توان، این درایوها قادرند در دمای بالا و بار کاری ممتد، بدون افت عملکرد کار کنند و با سیستم‌های خنک‌سازی مراکز داده هماهنگ باشند.

از مهم‌ترین تفاوت‌های امنیتی میان اس‌اس‌دی و هارد سرور با نمونه‌های معمولی، رمزگذاری سخت‌افزاری و قابلیت حذف با رمزنگاری (Cryptographic Erase) است؛ این ویژگی‌ها اطمینان حاصل می‌کنند که اطلاعات پس از بازنشستگی درایو به صورت دائمی و غیرقابل‌بازیابی حذف شده‌اند. در نهایت، این محصولات از اعتبارسنجی و پشتیبانی طولانی‌مدت برخوردارند، چرخه عمر استاندارد دارند و برای استفاده در محیط‌های سروری ساخته شده‌اند. این ویژگی‌ها هزینه نگهداری را کاهش داده و قابلیت اطمینان زیرساخت ذخیره‌سازی سازمان‌ها را در بلندمدت افزایش می‌دهد.

کاربرد‌های مهم هارد سرور

درایوهای ذخیره‌سازی سازمانی در صنایع مختلفی برای مدیریت بارهای کاری حساس استفاده می‌شوند. در زیر، برخی کاربردهای کلیدی هارد سرور آورده شده است:

مراکز داده و زیرساخت ابری: مراکز داده و پلتفرم‌های ابری (مانند AWS، Google Cloud و Microsoft Azure) برای ذخیره و مدیریت حجم عظیمی از داده‌ها به درایوهای ذخیره‌سازی سازمانی متکی هستند. هارد دیسک‌های سازمانی اغلب برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت استفاده می‌شوند، در حالی که اس‌اس‌دی‌ها برای برنامه‌های کاربردی real-time مانند ماشین‌های مجازی و پایگاه‌های داده به کار می‌روند.

ذخیره‌سازی سازمانی در محاسبات با عملکرد بالا (HPC): محیط‌های HPC، از جمله در تحقیقات علمی و یادگیری ماشین، به هارد سرور ssd با سرعت و دوام بالا نیاز دارند تا بتوانند مجموعه‌داده‌های عظیم را پردازش و تحلیل کنند.

نظارت و امنیت: در سیستم‌های نظارت تصویری، حجم زیادی از داده‌ها به طور مداوم در حال نوشتن هستند. HDD‌ها و SSD‌های سازمانی با TBW (کل بایت‌های نوشته شده) و DWPD بالا برای اطمینان از ضبط مطمئن داده‌ها بدون افت کیفیت در طول زمان، حیاتی هستند.

مجازی‌سازی و رایانش ابری: محیط‌های مجازی‌سازی مانند VMware و Hyper-V به SSD‌های سازمانی برای IOPS بالا (عملیات ورودی/خروجی در ثانیه) و تاخیر پایین نیاز دارند تا امکان تامین و مدیریت کارآمد منابع مجازی‌شده مانند سرور مجازی ssd فراهم شود. برای مدیریت بهینه این فضاها، داشتن مهارت‌هایی مثل آموزش افزودن هارد در سرور ویندوز نیز کاربردی است.

جدول مقایسه انواع هارد سرور

نوع ذخیره‌سازی	کاربردها	مزایا	معایب
HDD	برنامه‌های با بار نوشتن سنگین، بک‌آپ‌گیری	ارزان، ظرفیت بالا، تعداد نامحدود عملیات نوشتن	آسیب‌پذیر، خرابی به مرور زمان، سرعت کُند
SSD معمولی	ذخیره‌سازی عمومی، دیسک بوت	نسبتا ارزان، سرعت کافی برای اکثر موارد، ظرفیت مناسب برای بیشتر نیازها	تعداد محدود عملیات نوشتن، شاید برای استفاده‌های سازمانی سنگین مناسب نباشد
SSD NVMe	محاسبات با عملکرد بالا، دیسک بوت، پایگاه‌های داده	در حال حاضر سریع‌ترین نوع ذخیره‌سازی پایدار سرور در بازار	می‌تواند بسیار گران باشد، تعداد محدود عملیات نوشتن

 

نکات مهم برای خرید هارد سرور

پیش از اقدام به خرید هارد سرور، نکاتی که در ادامه ذکر کرده‌ایم را در مد نظر قرار دهید:

ارزیابی بار کاری

هنگام انتخاب درایو ذخیره‌سازی سازمانی، مهم است که نوع بار کاری خود را در نظر بگیرید. محیط‌های که در آن‌ها نوشتن درون حافظه بیشتر است به به اس‌اس‌دی‌های با رتبه‌بندی DWPD بالا نیاز دارند. از آن سو کاربری‌های که به خواندن زیاد از حافظه نیاز دارند ممکن است از درایوهایی با بهینه‌سازی سرعت دسترسی سود بیشتری ببرند.

برقراری تعادل میان عملکرد و هزینه

انتخاب بین اس‌اس‌دی سرور و هارد سرور نیازمند برقراری توازن بین عملکرد و هزینه است. هارد دیسک‌ها برای ذخیره‌سازی با ظرفیت بالا مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند، در حالی که اس‌اس‌دی‌ها سرعت و قابلیت اطمینان فوق‌العاده‌ای را برای برنامه‌های حساس به عملکرد ارائه می‌دهند.

توصیه‌های برای استفاده‌های خاص

• محاسبات با عملکرد بالا (اچ‌پی‌سی): بهتر است اس‌اس‌‌دی‌هایی با DWPD بالا و تأخیر کم را انتخاب کنید.
• برنامه‌های پایگاه داده: SSD‌هایی با IOPS ثابت و TBW بالا را در اولویت قرار دهید.
• رایانش ابری: SSD‌هایی با تامین سریع و دوام بالا برای مجازی‌سازی کارآمد را انتخاب کنید.

جمع‌بندی

هارد سرور یک سرمایه‌گذاری راهبردی برای تضمین پایداری و عملکرد سرور شماست. در حالی که هارد دیسک‌ها همچنان برای آرشیوهای پرظرفیت و مقرون‌به‌صرفه، گزینه‌ای قابل اعتنا هستند، آینده بی‌شک در دستان فناوری اس‌اس‌دی و به‌ویژه NVMe است که با ارائه سرعت‌های بی‌سابقه و تاخیر نزدیک به صفر، کارایی سیستم‌های ابری و محاسبات سنگین را متحول می‌سازد. انتخاب صحیح از میان انواع ذخیره‌سازی، مستقیم بر سرعت، دوام و در نهایت موفقیت زیرساخت آی‌تی شما تاثیر می‌گذارد.

سوالات متداول

هارد سرور چیست؟

هارد سرور یک حافظه ذخیره‌سازی داده است که به طور اختصاصی برای عملکرد ۲۴ ساعته در هفت روز هفته در سرورها و مراکز داده طراحی شده است. این هاردها با تمرکز بر دوام، قابلیت اطمینان و تحمل بارهای کاری بالا ساخته می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که داده‌های ثابت به طور ایمن و سریع در دسترس هستند.

هارد سرور با هارد معمولی چه تفاوتی دارد؟

تفاوت اصلی در کیفیت ساخت و استقامت است. هاردهای سرور از قطعات با دوام بالاتر و فناوری‌های پیشرفته‌تر (مانند اتصالات SAS یا پشتیبانی بهتر از RAID) استفاده می‌کنند تا بتوانند در محیط‌های عملیاتی سخت و بدون وقفه کار کنند. در مقابل، هاردهای معمولی برای استفاده‌های متناوب و کوتاه‌مدت در کامپیوترهای شخصی طراحی شده‌اند و فاقد این درجه از دوام و پایداری هستند.

کدام هارد سرور برای من مناسب است؟

انتخاب مناسب به نوع بار کاری شما بستگی دارد. اگر نیاز به حداکثر سرعت و حداقل تاخیر برای اجرای برنامه‌های حیاتی (مانند پایگاه داده‌ها) دارید، SSD‌های NVMe یا SAS انتخاب بهتری هستند. برای ذخیره‌سازی داده‌های حجیم و آرشیوی با هزینه کمتر، هارد دیسک‌ها با ظرفیت بالا و سرعت چرخش کمتر (مانند ۷,۲۰۰ RPM) اقتصادی‌تر خواهند بود.

بهترین برند هارد سرور کدام است؟

در بازار تجهیزات سازمانی، چندین تولیدکننده مطرح جهانی وجود دارند که محصولات باکیفیت ارائه می‌دهند. به جای تمرکز بر یک برند خاص، بهتر است به مشخصات فنی درایو مانند امتیاز DWPD (برای دوام نوشتن)، سرعت رابط (مانند SAS 12 یا PCIe Gen 4) و قابلیت‌ها و ضمانت‌های سازمانی توجه کنید. بهترین گزینه، درایوی است که بیشترین تناسب را با نیازمندی‌های عملکردی و سطح دوام مورد نیاز زیرساخت سرور شما داشته باشد.