به "وبلاگ فالنیک ( ایران اچ پی)" خوش آمدید    |   وبسایت فالنیک (ایران اچ پی)
امروز سه شنبه ۱۲ مهر ۱۴۰۱ - تماس با فالنیک : 8363-021

آموزش رایگان Data Storage Networking؛ نوشتن و خواندن اطلاعات روی هاردها چگونه است؟

نوشتن و خواندن اطلاعات روی هاردها چگونه است؟

اصطلاحاتی همچون تاخیر پردازشی، عملیات ورودی و خروجی، نوشتن تصادفی در قیاس با متوالی، نحوه محاسبه اطلاعات ارائه شده توسط فروشندگان و… موارد مهمی در مورد دیسک درایوهاست. آشنایی با این اصطلاحات به شما کمک می‌کند دیسک درایوهایی متناسب با نیازهای کاری و با سرعت مناسب برای عملیات سازمانی خود تهیه کنید. برای آشنایی با این مفاهیم با فالنیک همراه باشید.

تأخیر چرخشی در هارد چیست؟

تأخیر چرخشی یا rotational latency تعریف دقیق‌تر تأخیر مکانی است و به مدت زمانی اشاره دارد که هدهای خواندن و نوشتن به مکان درستی روی دیسک درایو برسند و در مسیر حرکتی قرار گیرند.

تأخیر چرخشی به‌شکل مستقیم با معیار سنجش دور در دقیقه (RPM) یک دیسک درایو مرتبط است. دیسک درایوهایی که سرعت بیشتری دارند، تأخیر چرخشی کمتری دارند، به‌طوری‌که زمان جست‌وجو تنها در بارهای کاری تصادفی و آن هم در هر دو بار کاری تصادفی و متوالی تأثیرگذار و قابل توجه است.

خدمات بازیابی اطلاعات در فالنیک
نرم‌افزارهای بازیابی اطلاعات، یا توانایی بازیابی داده‌های شما را ندارند یا نمی توانند تمامی اطلاعات را بازیابی کنند. استفاده از آنها کار بازیابی و احتمال بازگرداندن اطلاعات را کاهش می‌دهند. مرکز تخصصی بازیابی اطلاعات فالنیک اطلاعات هاردهایی را بازیابی می‌کند که سیستم شناسایی‌شان نمی‌کند.
درخواست بازیابی اطلاعات

به‌طور معمول، فروشندگان دیسک درایو، تأخیر چرخشی را در واحد میلی‌ثانیه بیان می‌کنند. در دنیای واقعی برای آن‌که مقدار متوسط تأخیر یک هارددیسک را مشاهده کنید باید به عبارتی که شبیه به مثال‌های زیر هستند روی جعبه محصول مراجعه کنید.

۱۵K drive = 2.0 ms

۷.۲K drive = 4.16 ms

شایان ذکر است که تمام معیارهای عملکردی به شدت به متغیرهای آزمون وابسته هستند. به عنوان مثال، هنگام آزمایش تعداد عملیات IOPS که یک دیسک قادر به مدیریت آن‌هاست، نتایج تا حد زیادی به اندازه عملیات I/O بستگی دارد. عملیات ورودی/خروجی بزرگ نسبت به عملیات ورودی/خروجی کوچک‌تر به زمان بیشتری نیاز دارند.

آشنایی با مفهوم IOPS در ذخیره سازی

عملیات ورودی/خروجی در ثانیه IOPS سرنام input/output operations per second است و به صورت آی-اوپس (eye-ops) تلفظ می‌شود. برای اندازه‌گیری و بیان عملکرد دیسک درایوهای مکانیکی، درایوهای حالت جامد و آرایه‌های ذخیره‌سازی استفاده می‌شود. به‌عنوان یک معیار عملکردی، iops برای اندازه‌گیری عملکرد بارهای کاری تصادفی ورودی/خروجی در کاربردهایی مثل پایگاه داده مفید است. متأسفانه، برخی شرکت‌های فعال در زمینه تولید دیسک‌های ذخیره‌ساز از iops به‌شکل غیر اصولی استفاده می‌کنند تا بتوانند معیار عملکرد رسانه ذخیره‌ساز خود را بهتر نشان دهند.

پیشنهاد مطالعه

فروشندگان، به‌ویژه فروشندگان آرایه‌های ذخیره‌سازی، اغلب بسیار مشتاق هستند در مورد اعداد دیوانه‌کننده IOPS تبلیغات رسانه‌ای کنند، به این امید که شما آن‌قدر تحت تأثیر قرار بگیرید که نتوانید در مقابل خرید کالاهای آن‌ها مقاومت کنید. بنابراین، هنگام خرید تجهیزات ذخیره‌ساز و هنگامی که مقادیر مرتبط با IOPS ارائه شده توسط فروشنده را مشاهده می‌کنید خیلی به آن‌ها اعتماد نکنید و سراغ بنچمارک‌هایی بروید که به شکل عملی این محصولات را ارزیابی فنی کرده‌اند. به‌عنوان یک قاعده کلی به این نکته دقت کنید که اعداد ارائه شده برای IOPS با آن‌چه در دنیای واقعی مشاهده می‌کنید تفاوت‌هایی دارد، زیرا مقدار عملیات ورودی و خروجی در واحد ثانیه در محیط‌های آزمایشگاهی و تحت شرایط خاص انجام می‌شود، بنابراین طبیعی است که بالاترین مقدار ثبت شود.

عملیات ورودی/خروجی چیست؟

یکی از موضوعات مهمی که باید در مورد آن اطلاع داشته باشید، اصطلاح عملیات ورودی/خروجی معادل input/output است. I/O Operation اساساً عملیات خواندن یا نوشتن است که یک دیسک یا آرایه دیسک در پاسخ به درخواست یک میزبان (معمولاً یک سرور) انجام می‌دهد. ممکن است متوجه شوید که برخی از کارشناسان دنیای شبکه به فرآیند نوشتن و خواندن اطلاعات از روی دیسک I/O یا IOP می‌گویند. درست است که این نوع ادبیات در ارتباطات کلامی بسیار رایج است، اما در نگارش باید از واژه عملیات (Operation) همراه با دو واژه ورودی/خروجی (Input/Output) استفاده کنیم. بنابراین صحیح‌ترین عبارت عملیات I/O است، اما برخی از افراد در گفتار معمولی‌تر و اغلب هنگام اشاره به یک عملیات ورودی/خروجی از نسخه‌ کوتاه شده استفاده می‌کنند. بدیهی است که اگر یک IOP را به یک عملیات ورودی/خروجی ترجمه کنید، حق مطلب را ادا نکرده‌اید.

هنگامی که روی سندی کار می‌کنید و دکمه Save را کلیک می‌کنید و رایانه شما محتوای درون حافظه را به دیسک درایو انتقال می‌دهد، یک یا چند کار خواندن و نوشتن (IOPS) انجام می‌دهد تا اطلاعات به‌درستی به دیسک انتقال پیدا کنند. حال اگر بخواهید سند را باز کنید تا آن‌را چاپ کنید، سیستم دوباره عملیات IOPS را انجام می‌دهد تا به اطلاعات دسترسی پیدا کند.

نکته دیگری که باید به آن دقت کنید این است که انواع مختلفی از عملیات I/O وجود دارد که از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

  1. خواندن (Read)
  2. نوشتن (Write)
  3. تصادفی (Random)
  4. ترتیبی (Sequential)
  5. کش کردن (Cache hit)
  6. از دست دادن حافظه کش/پنهان (Cache miss)

علاوه بر اصطلاحات مذکور، موضوع مهم دیگری که در این زمینه وجود دارد، اندازه عملیات I/O است. هر زمان‌که مسائل، جنبه فنی پیدا می‌کنند و این مسائل ممکن است بر عملکرد دیسک درایو و IOPS تاثیر منفی بگذارد، فروشندگان سعی می‌کنند شما را گیج کنند به این امید که بتوانند شما را تحت تاثیر قرار دهند.

تصادفی در مقابل IOPS متوالی

همان‌طور که اشاره کردیم، دیسک‌ درایوهای مکانیکی در بارهای کاری متوالی عملکرد خوبی دارند، اما در بارهای کاری تصادفی عملکرد چندان جالبی ارائه نمی‌کنند. از طرفی رسانه حالت جامد (ssd) بر مبنای بارهای کاری تصادفی کار می‌کند و شاید در بارهای کاری متوالی عملکرد خیلی جالبی ارائه نکند. برای آن‌که بتوانید این موضوع را به شکل دقیق متوجه شوید، مجبور هستید به دنیای پیکربندی‌های پیچیده‌ای که بر صنعت دیسک درایوها حاکم است، وارد شوید.

پیشنهاد مطالعه

در شکل زیر نمای ساده‌ای از یک صفحه درایو دیسک را مشاهده می‌کنید. یک ترک واحد با شانزده بخش برجسته نشان داده شده است. تراک ۲ سومین تراک از نمای بیرونی است. دقت کنید در دنیای کامپیوترها ترک‌ها با ۰ و نه ۱ آغاز و شماره‌گذاری می‌شوند.

مقایسه کارایی هاردها در حجم‌های کاری تصادفی و متوالی
نمایی ساده از یک صفحه درایو دیسک

در تصویر بالا فرآیند نوشتن متوالی به هشت سکتور در یک مسیر مشخص به ترتیب از سکتورهای ۰ تا ۷ انجام می‌شود. این فرآیند را می‌توان در طول یک چرخش دیسک تکمیل کرد. به یاد داشته باشید که دیسک‌ها هزاران بار در دقیقه می‌چرخند. هنگامی که داده‌ها روی دیسک نوشته شدند، در مراجعه بعدی که قصد خواندن داده‌ها را داریم، فرآیند بازخوانی داده‌ها از دیسک می‌تواند با یک چرخش دیسک انجام شود. نه تنها دیسک باید فقط یک بار بچرخد، بلکه هدهای خواندن/نوشتن مجبور نیستند جست‌وجویی برای اطلاعات انجام دهند. بنابراین شما تاخیر مکانی صفر دارید. با این‌حال، باید مدت زمانی را صبر کنیم تا بخش‌های صحیح زیر هدهای R/W برسند، در نتیجه هنوز مقداری تأخیر چرخشی وجود دارد که چندان محسوس نیست.

حالا بیایید به بار کاری تصادفی نگاهی داشته باشیم. برای آن‌که قیاس دقیقی داشته باشیم، در این‌جا نیز فرض می‌کنیم در نظر داریم داده‌ها را به هشت سکتور بخوانیم یا بنویسیم و مانند مثال قبلی، این‌کار را تنها روی ۲ ترک انجام ‌دهیم. این بار، سکتورهایی که نیاز به خواندن آن‌ها داریم به ترتیب در موقعیت‌های ۵ و ۲ و ۷ و ۴ و ۰ و ۶ و ۳ قرار دارند. اگر هد R/W از بالای سکتور ۰ فرآیند خواندن را آغاز کنند، این الگوی خواندن به پنج دور چرخش نیاز دارد. به‌طوری که فرآیند به شرح زیر انجام می‌شود:

  1. بخش ۵ انتخاب می‌شود.
  2. بخش‌های ۲ و ۷ و ۸ انتخاب می‌شوند.
  3. بخش ۴ انتخاب می‌شود.
  4. بخش‌های ۰ و ۶ انتخاب می‌شوند.
  5. بخش ۳ انتخاب می‌شود.

همان‌گونه که مشاهده می‌کنید، فرآیند مذکور منجر به کار بسیار بیشتر و زمان بسیار بیشتر برای سرویس‌دهی به یک درخواست خواندن می‌شود. در اینجا به یک نمونه ساده اشاره کردیم و همه این فرآیندها می‌توانند پیچیده‌تر شوند، زمانی که مبحث جست‌وجو (Seek) و صفحات مختلف به بحث وارد می‌شوند.

البته سازندگان دیسک درایوها باهوش‌تر از این هستند که اجازه دهند چنین مشکلی باعث کاهش عملکرد دستگاه‌های آن‌ها و عدم فروش آن‌ها شود. آن‌ها برای حل این مشکل یک بافر کوچک به دیسک اضافه کرده‌اند که در آن یک صف از عملیات I/O نگه‌داری می‌شود. هنگامی که یک جریان ورودی/خروجی مانند بار کاری تصادفی وارد بافر می‌شود، عملیات I/O ارزیابی می‌شود تا مشخص شود که آیا می‌توان آن‌ها را به ترتیب کارآمدتری سرویس‌دهی کرد یا خیر. در مثال ما، ترتیب خواندن به ترتیب از سکتورهای ۰ و ۲ و ۳ و ۴ و ۵ و ۶ و ۷ و ۸ انجام می‌شود. در بافر، به هر عملیات I/O یک برچسب داده می‌شود و در ادامه به عملیات I/O رسیدگی می‌شود. با توجه به این مکانیزم برچسب‌گذاری، هرچه صف بزرگ‌تر باشد، عملکرد بهبود پیدا می‌کند. در مثال ما، برچسب‌زنی دستورات خواندن سکتورها به‌گونه‌ای بهینه می‌شوند که دسترسی به اطلاعات تنها در یک چرخش انجام شود.

واحد خدمات لپ تاپ، کامپیوتر و بورد فالنیک
تعمیرات لپ تاپ، تبلت، کامپیوتر، All-in-One، بورد (Board) و تعویض انواع پورت (Port) و چیپست (Chipset) خود را به صورت تخصصی با تجهیزات پیشرفته، به فالیک بسپارید. برای ثبت تیکت تعمیر، کلیک کنید.
درخواست تعمیر کامپیوتر و لپ تاپ


نویسنده :

ارسال دیدگاه



خرید سرور hp
شارژ کارتریج
نصب و راه اندازی شبکه
خرید استوریج
پادکست
ایبوک فالنیک
تک تاک
نویسنده مهمان فالنیک
سوئیچ شبکه
استفاده از مطالب سایت فالنیک (ایران اچ پی) فقط برای مقاصد غیر تجاری و با ذکر منبع بلامانع است. کلیه حقوق سایت متعلق به فالنیک (ایران اچ پی) است.