Czytelnia > Serwery > Czym się różnią serwery > Poznaj dyski, jakie stosuje się w serwerach

Dyski to oprócz procesorów najważniejszy element serwera. Od dysków zależy ile danych pomieści serwer i jak szybko będzie je w stanie odczytywać i zapisywać a to bezpośrednio przekłada się na wydajność pracy użytkowników.

To samo można powiedzieć o każdym komputerze, ale na komputerze osobistym pracuje jedna osoba a serwer służy wielu użytkownikom. I dlatego w serwerach stosuje się rozwiązania nieznane w komputerach osobistych.

Z dyskiem nieodłącznie związany jest kontroler dyskowy. Mogłeś do tej chwili nie wiedzieć, że coś takiego w ogóle występuje w komputerowej przyrodzie, bo o kontrolerach w przypadku PC-tów właściwie się nie mówi – są zawsze wbudowane na płycie głównej i są zawsze.

Z serwerami jest inaczej, bo chociaż takie proste kontrolery są również zintegrowane na serwerowych płytach głównych (używane np. do połączenia napędów CD/DVD) to ich wydajność jest niewystarczająca a poza tym mają tę wadę, że bardzo obciążają procesor a wiadomo, że procesor w serwerze ma ważniejsze zadania niż sterowanie przesyłaniem danych z dysku i na dysk.

Dlatego w serwerach najczęściej stosuje się dodatkowe kontrolery dysków, które mają swój specjalizowany procesor i zwykle bufor pamięci, co zapewnia o wiele większą wydajność serwera.

Jakie są parametry dysków ?

Dyski twarde generalnie różnią się interfejsem oraz szybkością obrotową, od których zależy szybkość dysku, oraz pojemnością i wielkością obudowy, które na szybkość dysku nie ma wpływu. 

Dyski stosowane w serwerach mogą mieć:

• Interfejs SATA (SATA I – 1.5 Gbit/s, SATA II – 3 Gb/s, SATA III - 6Gb/s) lub SAS (3 Gb/s, 6 Gb/s lub 12 Gb/s) albo FC (4, 8 lub 16 Gb/s)
• Szybkość obrotową 7.200, 10.000 lub 15.000 obr/min

• Obudowę 2.5” lub 3.5” albo postać karty PCIe

• Dostępne są obecnie pojemności dysków od kilkudziesięciu GB do kilku TB – typowa pojemność to kilkaset GB (300-500)
• W najtańszych serwerach można spotkać zwykłe dyski z interfejsem SATA – takie same, jak komputerach typu desktop.
• W serwerach najczęściej stosowane są specjalne serwerowe dyski SATA oraz dyski SAS
• Dyski z interfejsem FC stosuje się w rozwiązaniach najwyższej klasy - serwerach i macierzach dyskowych

W jaki sposób dyski są montowane w serwerach ?

• W najtańszych serwerach dyski są zwykle instalowane wewnątrz.
• Dyski SATA podłącza się zwykle do kontrolera wbudowanego na płycie głównej, podczas gdy dyski SAS wymagają dodatkowych kontrolerów w postaci kart rozszerzających
• Typowo dysk ma postać  modułu Hot-Swap, który można wymienić bez otwierania obudowy i wyłączania serwera
• Dyski w postaci modułów Hot-Swap nie mają żadnych kabli – to klatka, do której się je wkłada ma złącza do zasilania i do kontrolera.

 Co to jest macierz dyskowa i po co się je stosuje ?

• Dla zwiększenia szybkości oraz bezpieczeństwa danych stosowane są macierze dyskowe RAID. Idea pracy macierzy polega na tym, że dane, która mają być zapisane na dysku  po odebraniu przez kontroler są dzielona na części i zapisywane na kilku dyskach jednocześnie. Analogicznie się dzieje w przypadku odczytu. Do tych operacji niezbędny jest niezależny procesor oraz pamięć w kontrolerze.
• Poziom RAID określa czy dane są mirrorowane (bezpieczeństwo) czy dzielone na części, których zapis/odczyt odbywa się równocześnie (szybkość).
• Najczęściej spotykane poziomy RAID to 0,1,10 i 5. Poniżej kilka słów o każdym z nich:

• Najprostszy RAID 1 (tzw. Mirroring) polega na tym, że na dwóch dyskach są identyczne dane – gdy jeden z dysków się zepsuje mamy drugi dysk.
  
  
• RAID 0 (tzw.Stripping) polega na tym, że dane dzielone są dwie (lub więcej) części, które  zapisywane są w tym samym czasie, dzięki czemu uzyskujemy wzrost prędkości. Spada jednak poziom bezpieczeństwa danych, bo gdy jeden z dysków się zepsuje tracimy wszystkie dane. Pojemność macierzy jest tu równa sumie pojemności dysków.
  
• RAID 10 to połączenie RAID 0 i RAID 1 – połączenie szybkości i bezpieczeństwa w jednym. Wymaga co najmniej 4 dysków. W tym przypadku efektywna pojemność macierzy równa jest połowie sumy pojemności dysków.
  
• RAID 5 działa w taki sposób, że na jednym z dysków macierzy zapisywane są informacje, które umożliwiają odczyt danych na wypadek awarii jednego z dysków. Macierz RAID5 wymaga co najmniej 3 dysków. Pojemność macierzy jest równa sumie pojemności wszystkich dysków pomniejszonej o pojemność jednego dysku.
  

• W najlepszych kontrolerach pamięć podtrzymanie zabezpieczające przed utratą danych w przypadku nagłego zaniku zasilania. Pamięć kontrolera służy zwiększeniu szybkości przesyłu danych. Im jej więcej tym lepiej. Podtrzymanie jest szczególnie ważne w przypadku zapisu, ponieważ dane, które ma w pamięci kontroler są „w drodze” pomiędzy aplikacją a dyskiem – nie ma ich już w pamięci aplikacji i nie zostały jeszcze zapisane na dysku. Ich utrata może np. zakłócić spójność bazy danych.

Zawrotną karierę robią ostatnio dyski SSD - dyski półprzewodnikowe, nie zawierające żadnych mechanicznych elementów. Są one o wiele szybsze od dysków tradycyjnych. Dyski SSD mogą udawać tradycyjne dyski SATA lub występować w postaci kart rozszerzających – są wówczas jeszcze szybsze, bo transferu nie ogranicza interfejs SATA a jedynie przepustowość magistrali PCI serwera.

W najbardziej zaawansowanych rozwiązaniach stosuje się zewnętrzne pamięci masowe – tzw. storage, które podłącza się albo do sieci (NAS/SAN) albo przez specjalny kontroler do serwera lub kilku serwerów.

To, które rozwiązanie będzie optymalne zależy od tego, do czego serwer ma służyć oraz jak dużo danych ma przechowywać. Zawsze warto zapytać eksperta – kto pyta nie błądzi :-)

PS 2018 - w uzupełnieniu tekstu z 2013 roku dodam, że aktualnie w serwerach zaczynają dominować dyski SSD. Na dane, których jest dużo a do których dostęp nie musi być szybki stosuje się 3.5-calowe dyski NL-SAS - ich pojemność przekracza już 10 TB. Dyski SAS 10k i 15k stosuje się coraz rzadziej, bo SSD są niewiele droższe.

W tańszych serwerach stosuje się 2.5-calowe dyski SSD SATA a w droższych dyski NVMe - albo w postaci kart PCIe albo 2.5" U.2 Hot-Plug

Występują też dyski M.2 - przeznaczone zwykle na wirtualizatory/hypervisory.

PS 2020 - Dyski SSD stale tanieją i zyskują na popularności. Pojemności, jakie najczęściej proponujemy to do 960GB i 1.92TB.

Dyski HDD powoli przechodzą do lamusa - obecnie stosuje się je tam, gdzie potrzebna jest duża przestrzeń dyskowa, która nie musi być szybka a musi być tania.

Co ciekawe, niezawodność serwerowych dysków SSD jest o wiele wyższa niż HDD - w żadnym ze sprzedanych przez nas serwerów nie wysiadł jeszcze żaden dysk SSD!