Disk Array Enclosure چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

اگر پیگیر مفاهیم مرتبط با ذخیره سازی اطلاعات خصوصا استوریج ها باشید، حتما نام انکلوژر آرایه دیسک را شنیده‌اید اما Disk Array Enclosure چیست و چه ویژگی‌ها و کاربردهایی دارد؟ در این مقاله فالنیک به صورت مفصل انکلوژر آرایه دیسک را بررسی کرده‌ایم تا درک دقیقی از مفهوم آن داشته باشید. مطالعه این مقاله را از دست ندهید.

برای اطلاع از قیمت استوریج یا تهیه قوی‌ترین استوریج‌های موجود در بازار ایران کافی‌ست روی لینک کلیک کرده و از فروشگاه فالنیک دیدن کنید.

آشنایی با انکلوژر دیسک

انکلوژر دیسک به شاسی ویژه‌ای اشاره دارد که برای نگهداری و قرار دادن هارد دیسک‌ها یا حافظه‌های SSD یا ترکیبی از هر دو حالت، مورد استفاده قرار می‌گیرد. انکلوژر به دیسک‌های مستقر در آن اجازه می‌دهد به شکل همزمان به چند سامانه تحت شبکه مثل کامپیوترهای شخصی یا سرورها خدمت‌رسانی کنند. انکلوژرها ساختار مشخصی دارند که ترکیب این مولفه‌ها با یکدیگر به آرایه اجازه می‌دهد طیف گسترده‌ای از رسانه‌های ذخیره‌ساز را مدیریت کند. البته، همان‌گونه که مشاهده خواهید کرد، در آینده نزدیک، انکلوژرهای دیسک به سمت هوشمندی خواهند رفت تا آرایه‌ها توانایی انجام خودکار کارها را داشته باشند. لازم به توضیح است که برخی منابع از اصطلاح انکلوژر دیسک و برخی دیگر از اصطلاح هارد دیسک انکلوژر برای توصیف این محصول استفاده می‌کنند.

برای اطلاعات بیشتر در زمینه استوریج و انواع آن مطالعه مقاله Storage چیست را از دست ندهید.

Disk Array Enclosure چیست؟

Disk Array Enclosure یا آرایه دیسک یک سیستم ذخیره‌سازی دیسک‌محور است که میزبان تعداد زیادی هارد دیسک است. البته، به این نکته دقت کنید که انکلوژر آرایه دیسک متفاوت از انکلوژر دیسک است، زیرا آرایه دارای حافظه کش و عملکردهای پیشرفته در ارتباط با رید (RAID)، حذف فایل‌های تکراری، رمزگذاری و مجازی‌سازی است. برای درک بهتر در ارتباط با انکلوژر آرایه دیسک، اجازه دهید به طور اجمالی به یکی از محصولات قدرتمند بازار نگاهی داشته باشیم. شرکت دل، سیستم‌های سری Unity XT را در سه پیکربندی مختلف DAE به شرح زیر روانه بازار کرده است:

• 25-Drive 2U DAE using 2.5” drives
• 15-Drive 3U DAE using 3.5” drives
• 80-Drive 3U DAE using 2.5” drives
• 25-Drive, 2.5” 2U DAE

انکلوژرهای 2.5 اینچی دو یونیتی DAE شرکت دل قادر هستند، بیست و پنج درایو 2.5 اینچی را در خود جای دهد. شکل زیر نمای جلوی این انکلوژرها که برای رک سرورها طراحی شده‌اند را نشان می‌دهد.

در پشت این انکلوژر آرایه دیسک، چراغ‌های LED قرار دارند که وضعیت برق و خطای به وجود آمده در استوریج را نشان می‌دهند. همچنین، LED‌هایی قرار دارند که وضعیت دیسک‌ها و انکلوژرها را نشان می‌دهند.

انکلوژرهای سه یونیتی 3.5 اینچی در گروه استوریج‌های Unity XT Hybrid بازار قرار می‌گیرند که از طریق کانکتورهای mini-SAS HD به DPE متصل می‌شود. شکل زیر نمای جلویی این انکلوژرها را نشان می‌دهد.

در پشت این انکلوژر نیز چراغ‌های بیان‌گر وضعیت برق و خطا به همراه ال‌ئی‌دی‌های بیان‌گر وضعیت هارد دیسک‌ها قرار دارد.

Disk Array Enclosure از چه بخش هایی ساخته شده است؟

معمولاً انکلوژرهای آرایه دیسک از بخش‌ها و مولفه‌های زیر تشکیل شده‌اند:را دارند:

• کنترل کننده‌های آرایه دیسک
• کش به شکل حافظه که می‌تواند از نوع حافظه‌های فلش یا حافظه‌های اصلی (RAM) باشد.
• محفظه‌های دیسک که میزبان هارد دیسک‌ها و درایوهای حالت جامد (SSD) هستند.
• منابع تغذیه

به طور معمول، کارشناسان شبکه برای آن‌که عملکردهای یک آرایه دیسک را افزایش دهند از مولفه‌های اضافی دیگری مثل (کنترل‌کننده‌ها، منابع تغذیه، فن‌ها و غیره) استفاده می‌کنند تا دسترس‌پذیری، انعطاف‌پذیری و قابلیت نگهداری انکلوژر را افزایش دهند. این مولفه‌های جانبی به این دلیل مورد استفاده قرار می‌گیرند تا جایی که امکان دارد تمام نقاط شکست (SPOF) مخفف single points of failure را از طراحی حذف کنند و اطمینان حاصل کنند که انکلوژر به شکل مستمر قادر به سرویس‌دهی است. قابلیت مهمی که انکلوژرهای دیسک ارائه می‌کنند پشتیبانی از ویژگی تعویض داغ (hot-swappable) است تا کاربران بتوانند بدون خاموش کردن دستگاه دیسک‌ها یا مولفه‌ها دیگر را تعویض کنند.

دسته های مختلف Disk Array Enclosure

معمولاً آرایه‌های دیسک به گروه‌های زیر تقسیم می‌شوند:

• آرایه‌های ذخیره سازی متصل به شبکه (NAS).
• آرایه‌های شبکه منطقه ذخیره سازی (SAN):
• آرایه‌های SAN ماژولار
• آرایه‌های SAN یکپارچه
• آرایه‌های ذخیره سازی کاربردی
• مجازی‌سازی فضای ذخیره سازی

فروشندگان اصلی انکلوژرهای دیسک

امروزه، شرکت‌های مختلفی در زمینه ساخت سیستم‌های ذخیره‌سازی به فعالیت اشتغال دارند که از مهم‌ترین آن‌ها باید به شرکت‌های زیر اشاره کرد:

• کیونپ
• سینولوژی
• اچ‌پی
• وسترن دیجیتال
• DataDirect Networks
• Dell EMC
• Fujitsu
• Hewlett Packard Enterprise
• Hitachi Data Systems
• Huawei
• IBM
• Infortrend
• NetApp
• Oracle Corporation
• Pure Storage
• شرکت‌هایی که محصولات خود را به شکل OEM به بازار عرضه می‌کنند.

اطلاعات بیشتر: انکلوژر چیست؟ بررسی کامل کاربرد enclosure در شبکه

عملکرد انکلوژرهای آرایه دیسک به چه صورتی است؟

Disk Array Enclosure که آرایه ذخیره‌سازی نیز نامیده می‌شود، یک سیستم ذخیره‌سازی داده‌ها است که در زمینه ذخیره‌سازی بلوک‌محور، ذخیره‌سازی فایل‌محور یا ذخیره‌سازی شی‌محور (در زیرساخت‌های رایانش ابری) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این اصطلاح برای توصیف سخت‌افزار ذخیره‌سازی اختصاصی که شامل دیسک درایوهای (HDD) یا درایوهای حالت جامد (SSD) است مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آرایه‌ها مجموعه‌ای از درایوها را در یک سیستم ترکیب می‌کنند که می‌تواند تا پتابایت (PB) داده را تحت یک سیستم مدیریت مرکزی ذخیره‌سازی کند. به طور کلی، انکلوژرهای آرایه‌ دیسک برای جدا کردن فضای ذخیره‌سازی از سرورها طراحی شده‌اند تا شبکه‌ها بتوانند بر مبنای پیکربندی‌های یکپارچه اقدام به ذخیره‌سازی فایل‌ها به شیوه بلوکی یا فایلی کنند.

انکلوژرها مجهز به کنترلرهایی هستند که نقش مغز سیستم را دارند و سطحی از انتزاع را بین سیستم عامل (OS) و درایوهای فیزیکی فراهم می‌کند. یک کنترلر توانایی دسترسی به کپی یک از داده‌های ذخیره‌سازی شده روی استوریج را دارد و می‌تواند به شکل کارت PCI یا PCI Express (PCIe) به استوریج افزوده شود تا ذخیره‌ساز به قابلیت‌های پیشرفته‌تری مثل پشتیبانی از رابط‌ها SATA، SCSI و SAS دسترسی داشته باشد. علاوه بر این، سیستم‌های فلش جدیدتر از درایوهای NVMe نیز پشتیبانی می‌کنند.

همان‌گونه که اشاره کردیم، Disk Array Enclosure شامل یک محفظه مخصوص میزبانی دیسک‌ها است که در یک کابینت قرار دارد و درایوها و کنترلرها را نگه‌داری می‌کند. در این حالت، درایوها را می‌توان به گروه‌هایی تقسیم کرد و برای هر ولوم یک رید مخصوص به خود تعریف کرد که ظرفیت مشخصی برای ذخیره‌سازی اطلاعات داشته باشد. در ادامه، امکان ذخیره‌سازی فایل‌ها، نصب برنامه‌ها و تعریف سیستم فایلی برای ذخیره‌سازی این داده‌ها در اختیار کاربران قرار خواهد داشت. مزیت بزرگی که روش فوق دارد این است که امکان تخصیص هر ولوم به یک سرور از طریق پورت‌ها فرانت‌اند وجود خواهد داشت.

انکلوژرهای آرایه دیسک، ظرفیت‌های ذخیره‌سازی بالایی در اختیار کسب و کارها قرار می‌دهند تا بتوانند به شکل کارآمدتری از فضای ارزشمند سرورها استفاده کنند و فضای ذخیره‌سازی سرورها را برای کاربردهای حیاتی و کلیدی‌تر مورد استفاده قرار دهند. برای این منظور، انکلوژرها مجهز به ویژگی‌های افزونگی پیچیده مثل آرایه‌های اضافی با کارایی بالا از کنترل‌کننده‌های دیسک‌های مستقل (RAID) و همچنین توانایی تعریف اعداد واحد منطقی (LUN) هستند که ضریب امنیت اطلاعاتی که روی انکلوژر ذخیره‌سازی می‌شوند، دوچندان شود.

در دنیای امروز، انکلوژرهای آرایه‌های دیسک نقش کلیدی در پیاده‌سازی شبکه‌های ذخیره‌سازی دارند و شبیه به شبکه‌های منطقه ذخیره‌سازی (SAN) در ارتباط با ذخیره‌سازی بلوکی و ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS) در ارتباط با ذخیره‌سازی فایل راهکاری جامع و ساختارمند در اختیار شرکت‌ها قرار می‌دهند. این شبکه‌ها امکان مدیریت فضای ذخیره‌سازی را به طور جداگانه از طریق شبکه محلی (LAN) یا شبکه گسترده (WAN) که تجهیزات به آن‌ها متصل هستند، ارائه می‌کنند.

بر مبنای تعریف فوق باید بگوییم که Disk Array Enclosure ستون فقرات محیط‌های ذخیره‌سازی تجاری مدرن امروزی را شکل می‌دهند. به همین دلیل شرکت‌ها، انکلوزؤها را در طرح‌های مختلفی برای پاسخ‌گویی به نیازهای کسب و کارهای متوسط، کوچک و بزرگ به بازار عرضه کرده‌اند که تقریبا بیشتر آن‌ها مجهز به ویژگی‌های حفاظت از داده‌ها، تجزیه و تحلیل پیش‌گویانه و قابلیت دسترس‌پذیری بالا (high availability) هستند.

انکلوژرهای آرایه ذخیره‌سازی هارد دیسکی و فلش

انکلوژرهای آرایه ذخیره‌سازی فلش (SSD) به تدریج جایگزین انکلوژرهای ذخیره‌سازی مبتنی بر هارد دیسک‌ها خواهند شد، زیرا درایوهای فلش عملکرد سریع‌تری نسبت به هارد دیسک ارائه می‌دهند و ظرفیت ذخیره‌سازی آن‌ها به تدریج در حال نزدیک شدن به هارد دیسک‌ها است.

یک انکلوژر آرایه فلش می‌تواند قادر است اطلاعات را چند برابر سریع از هارد دیسک‌ها خوانده و در اختیار کاربران قرار دهد، از این‌رو، به طور فزاینده‌ای عملکرد برنامه‌های کاربردی و بهره‌وری کارمندان را افزایش می‌دهد. لازم به توضیح است که انکلوژرهای آرایه‌ ذخیره‌سازی می‌توانند از نوع تمام فلش، تمام دیسک هارد دیسک یا هیبریدی باشند که ترکیبی از هر دو رسانه است. در مقطع فعلی، سازمان‌هایی که از ذخیره‌سازی تمام فلش در ارتباط با داده‌هایی استفاده می‌کنند که دائما مورد نیاز هستند از انکلوژرهای مبتنی بر هارد دیسک برای ذخیره‌سازی داده‌هایی که کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، پشتیبان‌گیری یا بایگانی داده‌ها و موارد این چنینی استفاده می‌کنند، زیرا هارد دیسک‌ها ارزان‌تر از حافظه حالت جامد (SSD) هستند. انکلوژرهای آرایه فلش از معماری یکسان با انکلوژرهای آرایه‌های مبتنی بر هارد دیسک استفاده می‌کنند و امکان اتصال سرورها از طریق سوئیچ‌ها و آداپتورها را فراهم می‌کنند.

هنگامی که صحبت از پیاده‌سازی شبکه‌های سازمانی بزرگ به میان می‌آید، نباید به فکر خرید انکلوژرهایی باشید که تعداد کمی درایو در اختیارتان قرار می‌دهند، زیرا این احتمال وجود دارد که در آینده مجبور شوید صدها سرور را به انکلوژر متصل کنید. به همین دلیل، انکلوژر باید توان پردازشی مناسبی برای پاسخ‌گویی به این حجم از تراکنش‌هایی که در هر ثانیه از جانب سرورها وارد می‌شوند را داشته باشد. به همین دلیل پیشنهاد می‌کنیم از انکلوژرهای آرایه ذخیره‌سازی متوسط یا اقتصادی در محیط‌هایی استفاده کنید که تنها چند سرور در آن‌ها قرار دارند.

انکلوژرهای آرایه‌های دیسک اولیه به مولفه‌های تخصصی، مثل آرایه‌های دروازه‌ای قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) مخفف field-programmable gate arrays یا مدارهای مجتمع ویژه برنامه‌های کاربردی سفارشی (ASIC) مخفف custom application-specific integrated circuits تجهیز شده بودند تا امکان استفاده از انکلوژر در شبکه‌های ذخیره‌سازی فراهم شود. امروزه، پردازنده‌های مرکزی سرورهای مبتنی بر معماری x86 به اندازه‌ای قدرتمند هستند که می‌توانند این فرآیندهای پردازشی سنگین را انجام دهند و به بهترین شکل فرآیند ارسال و دریافت داده‌ها را مدیریت کنند تا SAN‌ها بدون افت عملکرد فرآیند خواندن و نوشتن اطلاعات روی انکلوژرها را انجام دهند.

آینده Disk Array Enclosure چیست؟

تقریبا تمامی شواهد و نشانه‌ها بر این نکته تاکید دارند که انکلوژرهای ذخیره‌سازی به تدریج هوشمندتر خواهند شد، زیرا قابلیت‌های تجزیه و تحلیل به طور فزاینده‌ای در آرایه‌ها و لایه‌های مختلف استوریج‌ها ادغام خواهند شد. تجزیه و تحلیل‌های هوشمند امکان پیش‌بینی، اتخاذ تصمیمات خودکار مبتنی بر یادگیری ماشین در زمینه بهبود و بهینه‌سازی زیرساخت‌های ذخیره‌سازی و رفع مشکلات را در قالب یک فریم‌ویر یکپارچه در اختیار مصرف‌کنندگان قرار خواهند داد. به طوری که قبل از آن‌که کاربران با خراب ناگهانی تجهیزات روبرو شوند، اطلاعات لازم را در اختیار آن‌ها قرار می‌دهند.

علاوه بر هوشمند شدن استوریج‌ها، تحول بزرگی که در این زمینه به وجود خواهد آمد، استفاده روزافزون از آرایه‌های تمام فلش (all-flash arrays) و زیرساخت‌های هیبریدی و فوق همگرا، به منظور پاسخ‌گویی به تقاضای بیشتر در ارتباط با ذخیره‌سازی و دسترسی بلادرنگ به داده است. به همین دلیل است که مشاهده می‌کنید ظرفیت حافظه‌های SSD در چند سال اخیر افزایش محسوسی داشته‌اند.

مایک ماتچت، تحلیل‌گر حوزه شبکه در این ارتباط می‌گوید: «ذخیره‌سازی دیگر بخش جداگانه‌ای از پشته فناوری مراکز داده نیست که مجبور به مدیریت دستی آن باشید، بلکه در آینده به مولفه قدرتمندی تبدیل خواهد شد که به شکل هوشمندانه مدیریت یا تجزیه و تحلیل داده‌ها را بر عهده خواهد گرفت. شبکه‌های بزرگ و سازمانی برای پاسخ‌گویی دقیق و سریع به درخواست‌ها مجبور خواهند شد از رویکردهای تحلیلی پیچیده‌تر نسبت در تعامل با داده‌های بزرگ‌تر استفاده کنند و این همان دلیلی است که هوشمندسازی Disk Array Enclosure را ضروری می‌کند».

امروزه، فروشندگان انکلوژرهای ذخیره‌سازی مثل دل، محصولاتی را در اختیار آن‌ها قرار می‌دهند که توانایی میزبانی حجم عظیمی از داده‌ها را بر عهده دارند و در برخی از موارد، استوریج‌ها به لطف سیستم عامل یا برنامه‌های جانبی که برای آن‌ها طراحی شده، در زمینه‌هایی مثل داده کاوی، پرس و جوهای تحلیلی و مدل‌سازی پیش‌گویانه در این مجموعه انبوهی از داده‌ها به کسب و کارها در اتخاذ تصیمیمات استراتژیک تجاری کمک می‌کنند. انکلوژرهای هوشمند قادر خواهند بود بینش‌های حاصل از تحلیل داده‌ها را در اختیار شرکت‌ها قرار دهند و به آن‌ها در برنامه‌ریزی زیرساخت‌ها، کاهش هزینه‌‌ها و شناسایی زودهنگام مشکلات قبل از آن‌که باعث توقف عملیات تجاری شوند، کمک کنند.

در همین ارتباط، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای بهبود مستمر عملکرد ابزارهای جمع‌آوری داده‌ها و تجزیه و تحلیل داده‌ها به فریم‌ویر محصولات اضافه خواهند شد تا تحلیل‌های پیش‌گویانه به شکل خودکار توسط استوریج انجام شود. نتیجه نهایی این است که زیرساخت‌های ذخیره‌سازی قابلیت خودترمیمی به دست خواهند آورد و به طور مستقل مسائل را شناسایی و حل می‌کنند، مدیریت بهتری بر ظرفیت خواهند داشت، اجازه می‌دهند خرابی‌ها در زمان کوتاهی برطرف شوند، دسترس‌پذیری را افزایش می‌دهند که در نهایت بهره‌وری برنامه‌ها و کاربران را به همراه خواهند داشت.