Hard Disk Drive  یا هارد معمولی چیست؟

درایو دیسک سخت (HDD)، هارد دیسک، یا دیسک ثابت، یک دستگاه ذخیره‌سازی داده‌های الکترومکانیکی است که داده‌های دیجیتال را با استفاده از ذخیره‌سازی مغناطیسی با یک یا چند صفحه سفت و سخت که به سرعت در حال چرخش هستند واز مواد مغناطیسی پوشانده شده‌اند، ذخیره و بازیابی می‌کند. . پلاترها با سرهای مغناطیسی جفت می شوند که معمولاً روی یک بازوی متحرک قرار می گیرند و داده ها را روی سطوح صفحه می خوانند و می نویسند. دسترسی به داده ها به روشی تصادفی انجام می شود، به این معنی که بلوک های جداگانه داده ها را می توان به هر ترتیبی ذخیره و بازیابی کرد. هارد دیسک‌ها نوعی ذخیره‌سازی غیرفرار هستند که هنگام خاموش شدن، داده‌های ذخیره‌شده را حفظ می‌کنند. HDD های مدرن معمولا به شکل یک جعبه مستطیلی کوچک هستند.

درایوهای هارد دیسک HPE (HDD) برای ارائه عملکرد بهینه، قابلیت اطمینان، سازگاری و امنیت داده ها در سراسر جهان طراحی شده اند. سرور HPE و پلتفرم‌های ذخیره‌سازی آن‌ها را به انتخابی ارجح برای بارهای کاری از کسب‌وکارهای کوچک تا بزرگ تبدیل می‌کند.

HDD ها در سال 1956 توسط IBM معرفی شدند.هارد دیسک ها ، دستگاه های ذخیره سازی ثانویه غالب برای رایانه های همه منظوره از اوایل دهه 1960 بودند. هارد دیسک‌ها این موقعیت را تا عصر مدرن سرورها و رایانه‌های شخصی حفظ کردند، اگرچه دستگاه‌های محاسباتی شخصی که در حجم زیاد تولید می‌شوند، مانند تلفن‌های همراه و تبلت‌ها، به دستگاه‌های ذخیره‌سازی حافظه فلش متکی هستند. بیش از 224 شرکت در طول تاریخ هارد دیسک تولید کرده اند، اگرچه پس از ادغام گسترده صنعت، اکثر واحدها توسط سیگیت، توشیبا و وسترن دیجیتال تولید می شوند. HDD ها بر حجم ذخیره سازی تولید شده (اگزابایت در سال) برای سرورها ، غالب هستند. اگرچه تولید به کندی رشد می‌کند. درآمدهای فروش و محموله‌های واحد کاهش می‌یابد، زیرا درایوهای حالت جامد (SSD) نرخ انتقال داده‌های بالاتر، تراکم ذخیره‌سازی منطقه‌ای بالاتر، قابلیت اطمینان تا حدودی بهتر دارند و همچنین زمان تأخیر و دسترسی بسیار کمتر.
درآمد SSD ها، که بیشتر آنها از حافظه فلش NAND استفاده می کنند، کمی بیشتر از درآمد HDD ها در سال 2018 بود. محصولات ذخیره سازی فلش تا سال 2017 بیش از دو برابر درایوهای دیسک سخت درآمد داشتند.اگرچه SSD ها چهار تا نه برابر هزینه هر بیت بالاتری دارند، آنها جایگزین هارد دیسک ها در برنامه هایی می شوند که سرعت، مصرف انرژی، اندازه کوچک، ظرفیت بالا و دوام برای این برنامه ها مهم تر می باشد.از سال 2019، هزینه هر بیت SSD در حال کاهش است و قیمت برتر نسبت به HDD ها کاهش یافته است.
دوتا از متداول ترین فرم های فاکتور برای هارد دیسک ها به شرح زیر است : هارد دیسک 3.5 اینچی برای کامپیوتر های رو میزی ، و 2.5 اینچی که در درجه اول برای لب تاب ها نیز می باشد.. HDD ها توسط کابل های رابط استاندارد مانند کابل های PATA (Parallel ATA)، SATA (Serial ATA)، USB یا SAS (Serial  Attached SCSI) به سیستم ها متصل می شوند.

بررسی هارد های HDD

کارایی هارد معمولی HDD

  •  HDD های HPE با نظارت مداوم کیفیت در طول چرخه عمر خود تنظیم و آزمایش می شوند
  • HPE سفت افزار HDD را برای عملکرد قابل پیش بینی و ثابت HDD بهینه می کند
  • مجموعه کاملی از راه حل های درایو Business Critical با کارایی بالا و با ظرفیت بالا

قابلیت اطمینان هارد معمولی

  • برنامه تست دقیق و صلاحیت پیشرو در صنعت شرکت Hewlett Packard Enterprise، با پشتیبانی 2.4 میلیون ساعت تست
  • هشدارهای پیش از شکست با کنترلر آرایه هوشمند HPE، مدیریت بینش سیستم، و سیستم عامل HPE Smart
  • به‌روزرسانی‌های سفت‌افزار و نرم‌افزار ۳ برابر سریع‌تر با HPE Service Pack for ProLiant (HPE SPP)
  • بهترین برنامه تضمین تامین در کلاس، زمان خرابی را به دلیل تاخیر در محصول کاهش می دهد

سازگاری هارد های HDD با برنامه های سروری

  • برنامه ریزی HDD را ساده کنید و HDD ها را در سرورهای HPE و راه حل های ذخیره سازی استاندارد کنید
  • حامل های رایج HDD به این معنی است که استفاده مجدد درایوها در سرورهای دیگر یک ضربه محکم و ناگهانی است

امنیت هارد های معمولی (HDD)

  • Firmware با امضای دیجیتال HPE به جلوگیری از حملات مخرب کمک می کند • رمزگذاری امن HPE Smart Array SR یک رمزگذاری سطح 1 استاندارد FIPS 140-2 مبتنی بر کنترل کننده کلاس سازمانی است. راه حلی برای داده در حالت استراحت در تمام درایوهای SAS/SATA
  • اپراتورهای هوشمند HPE فعالیت و سلامت درایو را گزارش می دهند
  • درایوهای رمزگذاری خودکار (SED) رمزگذاری داده مبتنی بر سخت افزار را ارائه می دهند. تمام داده هایی که به رسانه ها متعهد شده اند رمزگذاری می شوند با یک کلید 128 بیتی یا 256 بیتی.

ویژگی های عملکرد هارد های معمولی

عواملی که زمان دسترسی به داده ها را در یک هارد دیسک محدود می کند بیشتر به ماهیت مکانیکی دیسک های چرخان و هدهای متحرک مربوط می شود، از جمله:

  • زمان جستجو معیاری است از مدت زمانی که طول می‌کشد مجموعه هد به مسیر دیسکی که حاوی داده است سفر کند.
  • تأخیر چرخشی به این دلیل رخ می‌دهد که بخش دیسک مورد نظر ممکن است مستقیماً در زیر سر قرار نگیرد هنگام درخواست انتقال داده. میانگین تأخیر چرخشی در جدول نشان داده شده است، بر اساس این رابطه آماری که میانگین تأخیر یک دوم دوره چرخشی است.
  • نرخ بیت یا سرعت انتقال داده (زمانی که هد در موقعیت مناسب قرار گیرد) تاخیر ایجاد می کند که تابعی از تعداد بلوک های منتقل شده است. معمولاً نسبتاً کوچک است، اما با انتقال فایل‌های بزرگ به هم پیوسته می‌تواند بسیار طولانی باشد.

اگر دیسک های درایو برای صرفه جویی در مصرف انرژی متوقف شوند، ممکن است تاخیر نیز رخ دهد.

یکپارچه سازی روشی است که برای به حداقل رساندن تاخیر در بازیابی داده ها با جابجایی آیتم های مرتبط به مناطق نزدیک به دیسک استفاده می شود. برخی از سیستم عامل های کامپیوتری به طور خودکار یکپارچه سازی را انجام می دهند. اگرچه یکپارچه سازی خودکار برای کاهش تأخیرهای دسترسی در نظر گرفته شده است، عملکرد به طور موقت در زمانی که این رویه در حال انجام است کاهش می یابد.

زمان دسترسی به داده ها را می توان با افزایش سرعت چرخش (در نتیجه کاهش تأخیر) یا با کاهش زمان صرف شده برای جستجو بهبود بخشید. افزایش چگالی منطقه ای با افزایش نرخ داده و با افزایش مقدار داده در زیر مجموعه ای از هدها، توان عملیاتی را افزایش می دهد، در نتیجه به طور بالقوه فعالیت جستجو را برای مقدار معینی از داده کاهش می دهد. زمان دسترسی به داده ها با افزایش توان عملیاتی مطابقت نداشته است، که خود با رشد تراکم بیت و ظرفیت ذخیره سازی سازگار نبوده است.

سرعت انتقال داده با هارد های معمولی HDD

از سال 2010، یک هارد دیسک دسکتاپ معمولی 7.200 دور در دقیقه دارای نرخ انتقال داده “دیسک به بافر” پایدار تا 1.030 مگابیت بر ثانیه است. این نرخ به موقعیت مسیر بستگی دارد. نرخ برای داده ها در مسیرهای بیرونی بالاتر ، نسبت به مسیرهای داخلی کمتر است . و به طور کلی برای درایوهای 10.000 دور در دقیقه تا حدودی بالاتر است. یک استاندارد رایج و پرکاربرد برای رابط “بافر به کامپیوتر” 3.0 گیگابیت بر ثانیه SATA است که می تواند حدود 300 مگابایت بر ثانیه (کدگذاری 10 بیتی) را از بافر به رایانه ارسال کند و بنابراین همچنان راحت است. بالاتر از نرخ انتقال دیسک به بافر امروزی . سرعت انتقال داده (خواندن/نوشتن) را می توان با نوشتن یک فایل بزرگ روی دیسک با استفاده از ابزارهای مخصوص تولید کننده فایل و سپس بازخوانی فایل اندازه گیری کرد. نرخ انتقال را می توان تحت تأثیر تقسیم بندی سیستم فایل و طرح بندی فایل ها قرار داد.

سرعت انتقال اطلاعات HDD به سرعت چرخش صفحات و تراکم ضبط داده بستگی دارد. از آنجا که گرما و ارتعاش سرعت چرخش را محدود می‌کنند، افزایش چگالی به روش اصلی برای بهبود نرخ‌های انتقال متوالی تبدیل می‌شود. سرعت های بالاتر به موتور دوکی قوی تری نیاز دارد که گرمای بیشتری ایجاد می کند. در حالی که چگالی منطقه ای با افزایش تعداد تراک ها در سراسر دیسک و تعداد بخش ها در هر مسیر پیشرفت می کند،  تنها دومی نرخ انتقال داده را برای یک دور در دقیقه افزایش می دهد. از آنجایی که عملکرد نرخ انتقال داده تنها یکی از دو مؤلفه چگالی منطقه‌ای را دنبال می‌کند، عملکرد آن با نرخ پایین‌تری بهبود می‌یابد.

چه زمانی از هارد های Enterprise استفاده می شود ؟

  • Mission Critical (Enterprise)
  • ماموریت حیاتی، ورودی/خروجی بالا: ایمیل، برنامه ریزی منابع سازمانی (ERP)، مدیریت ارتباط با مشتری (CRM)
  • حجم کاری بالا
  • درخواست پهنای باند SAS 12G 
  • سرعت هاردها :10000 یا 15000 در دقیقه
  • حجم هارد از 900 تا 2.4
  • گارانتی 3 ساله

انواع  هاردهای HDD

هارد های رومیزی

هاردهای دسکتاپ معمولاً دارای دو تا پنج صفحه داخلی هستند که با سرعت 5.400 تا 10.000 دور در دقیقه می چرخند و سرعت انتقال رسانه 0.5 گیگابیت بر ثانیه یا بالاتر دارند . درایوهای قبلی (دهه 1980-1990) سرعت چرخش کمتری داشتند. از ماه مه 2019، هارد دیسک‌های رومیزی با بالاترین ظرفیت، 16 ترابایت ذخیره می‌کردند، با برنامه‌ریزی برای انتشار درایوهای 18 ترابایتی بعداً در سال 2019. 18 ترابایت HDD در سال 2020 منتشر شد . در سال 2016، سرعت معمول یک هارد دیسک در یک کامپیوتر رومیزی متوسط 7.200 RPM بود ، در حالی که کامپیوترهای رومیزی ارزان قیمت ممکن است از درایوهای 5.900 RPM یا 5.400 RPM استفاده کنند. برای مدتی در دهه 2000 و اوایل دهه 2010، برخی از کاربران دسکتاپ و مراکز داده نیز از درایوهای 10.000 RPM مانند Western Digital Raptor استفاده می کردند، اما این درایوها از سال 2016 بسیار نادرتر شده اند و در حال حاضر معمولاً استفاده نمی شوند و با فلش NAND جایگزین شده اند.

هارد دیسک موبایل

نسبت به همتایان دسکتاپ و سازمانی خود کوچک‌تر هستند، معمولا کندتر هستند و ظرفیت کمتری دارند، زیرا معمولاً دارای یک بشقاب داخلی هستند و اندازه فیزیکی 2.5 یا 1.8 اینچی دارند با ضریب فرم 3.5. دور در دقیقه، 5200 دور در دقیقه، 5400 دور در دقیقه، یا 7200 دور در دقیقه، که 5400 دور در دقیقه رایج‌ترین آنهاست؛ درایوهای 7200 دور در دقیقه گران‌تر هستند و ظرفیت‌های کمتری دارند، در حالی که مدل‌های 4200 دور در دقیقه معمولا ظرفیت ذخیره‌سازی بسیار بالایی دارند. هارد دیسک های موبایل معمولا ظرفیت کمتری نسبت به نمونه های دسکتاپ خود دارند.

هارد دیسک های الکترونیکی مصرفی

این درایوها معمولاً با سرعت 5400 دور در دقیقه می چرخند و عبارتند از:

هارد دیسک‌های ویدئویی، که گاهی اوقات به آن هارد دیسک‌های نظارتی نیز گفته می‌شود، در ضبط‌کننده‌های ویدئویی دیجیتال تعبیه شده‌اند و حتی در مواجهه با خطاهای خواندن و نوشتن، ظرفیت پخش تضمینی را فراهم می‌کنند.

درایوهای تعبیه شده در وسایل نقلیه خودرو؛ آنها معمولاً برای مقاومت در برابر شوک های بیشتر ساخته می شوند و در محدوده دمایی بزرگ تری کار می کنند.

اصلی ترین تفاوت های هارد سرور با هارد معمولی چیست؟

  • هارد های معمولی برای کامپیوتر های شخصی و دسته های کوچک کاربرد دارنداما هارد های سرور در سرور ها و ذخیره ساز ها استفاده می شوند
  • معمولا حجم هارد های معمولی  بین 500 تا 2 ترابایت است اما هارد های سروری حجم بالای 1 ترابایت را دارند
  • هارد های سروری به علت داشتن پردازنده های قوی تر سرعت بالاتری نسبت به هارد های معمولی دارند
  • هارد های سروری به علت داشتند تکنولوژی ایمنی در برابر آسیب ها نسبت به هارد های معمولی مقاوم تر هستند
  • از لحاظ قیمت هارد های سروری بخاطر داشتند ویژگی های خاص تر گران تر از هارد های معمولی هستند

در بازارهایی که سرعت بالاتر (تا 7 گیگابایت در ثانیه برای درایوهای M.2 (NGFF) NVMe و 2.5 گیگابایت در ثانیه برای درایوهای کارت توسعه PCIe) وجود دارد، جایگزین درایوهای حالت جامد (SSD) می شوند.، استحکام، و قدرت کمتر SSD ها مهمتر از قیمت آنها هستند، زیرا هزینه بیت SSD ها چهار تا نه برابر بیشتر از HDD ها است. از سال 2016، گزارش شده است که هارد دیسک ها دارای نرخ خرابی 2/9٪ در سال هستند، در حالی که SSD ها خرابی کمتری دارند:چیزی در حدود 1/3٪ در سال.با این حال، SSD ها خطاهای داده غیرقابل اصلاح بیشتری نسبت به HDD ها دارند.

نمایش آزمایشگاهی یک تراشه NAND سه بعدی 1.33 ترابایتی با 96 لایه (NAND معمولاً در درایوهای حالت جامد (SSD) استفاده می‌شود) تا سال 2019 دارای 5.5 ترابیت بر اینچ بود،  در حالی که حداکثر چگالی منطقه‌ای برای هارد دیسک‌ها 1.5 ترابیت بر اینچ است. . چگالی منطقه ای حافظه فلش هر دو سال دو برابر می شود، مشابه قانون مور (40٪ در سال) و سریعتر از 10-20٪ در سال برای HDD ها. از سال 2018، حداکثر ظرفیت 16 ترابایت برای هارد دیسک، و 100 ترابایت برای یک SSD بود. هارد دیسک در 70 درصد از کامپیوترهای رومیزی و نوت بوک تولید شده در سال 2016 و SSD در 30 درصد استفاده شده است. بر اساس یک پیش‌بینی، سهم استفاده از هارد دیسک‌ها در حال کاهش است ، زیرا SSD‌ها در حال جایگزینی HDD‌های با ظرفیت کمتر (کمتر از یک ترابایت) در رایانه‌های رومیزی و نوت‌بوک و پخش‌کننده‌های MP3 هستند.

بازار تراشه‌های حافظه فلش مبتنی بر سیلیکون (NAND) که در SSD و سایر برنامه‌ها استفاده می‌شوند، سریع‌تر از HDD‌ها در حال رشد است. درآمد جهانی NAND از 22 میلیارد دلار به 57 میلیارد دلار طی سال‌های 2011 تا 2017 ، 16 درصد در سال افزایش یافت، در حالی که تولید 45 درصد در سال از 19 اگزابایت به 175 اگزابایت افزایش یافت.

نکته: همه درایوها در صورت استفاده با کنترلر HPE Smart Array و Systems Insight توسط یک هشدار پیش از خرابی محافظت می شوند. مدیر، اجازه می دهد هارد دیسک ها قبل از خرابی تحت گارانتی تعویض شوند. علاوه بر این، تمام درایوها با یک یا سه سال پوشش داده می شوند دوره گارانتی محدود در محل برای سیستمی که در آن نصب شده اند. زمانی که گارانتی درایو به طور خودکار افزایش می یابد در سرور یا MSA که قرارداد سرویس HPE Pointnext برای آن خریداری شده است استفاده می شود.