چگونه ظرفیت هارد را محاسبه کنیم

یکی از پرسش‌های جالبی که توسط کاربران و حتی متخصصان تازه‌ وارد به دنیای شبکه و ذخیره‌سازی مطرح می‌شود این است که چرا ظرفیت اسمی هارد دیسک‌ها با آن چیزی که در ویندوز نشان می‌دهد اختلاف دارد، چرا در هنگام پیاده‌سازی معماری RAID با مشکل کمبود فضا روبرو می‌شویم و ناگهان همه چیز تغییر میکند؟محاسبه ظرفیت هارد چگونه است؟ ما در این مقاله قصد داریم در رابطه با نحوه محاسبه ظرفیت هارد صحبت کنیم.

چگونه ظرفیت هارد را محاسبه کنیم:

احتمالا برای شما هم سوال باشد که چرا زمانی که یک هارد با یک ظرفیت مشخصی خریداری کرده ام اما نمی‌تونیم از تمام حجم آن استفاده کنم مثلا برای مثلا اگر هارد ۵۰۰ گیگی باشد صرفا می‌توان از ۴۴۰ گیگ فضای ذخیره‌سازی هارد استفاده کنید.

شاید فکر کنید جواب سوال شما این باشد که شرکت‌ها برای رند نشون دادن ارغام ذخیره‌سازی دستگاه‌هایشان از این حجم اسمی استفاده می‌کنند. به همین دلیل می‌خواهیم در این مقاله به سوالاتی که ذهن شمارا درگیر کرده است پاسخ دهیم.

در این مقاله ما اطلاعاتی در رابطه با چگونگی محاسبه ظرفیت هارد را آورده ایم تا متوجه شوید که ظرفیت واقعی یک هارد دیسک چگونه محاسبه میشود، هارد دیسک‌ها از چه مکانیزم‌هایی برای بهبود عملکرد و سرعت استفاده می‌کنند و ظرفیت‌ و سرعت هارد دیسک‌ها چه رابطه‌ای با یکدیگر دارند. مبناها در دنیای محاسبات و به ویژه در دنیای شبکه و ذخیره‌سازی نقش بسیار مهمی دارند و کمک می‌کنند بخش عمده‌ای از کارها را به شکل ساده‌تری انجام دهید.

روش صف بندی (Queuing) در هارد چیست:

همه دیسک درایوها از روش صف‌بندی جهت بهبود کارایی و عملکرد استفاده می‌کنند. این روش صف‌بندی به درایو این اجازه را می‌دهد تا اولویت‌بندی دقیقی در ارتباط با عملیات ورودی/خروجی را ارائه کند، به گونه ای که دستورات خواندن و نوشتن به ترتیبی که برای دیسک بهینه شده‌اند به خوبی اجرا شوند.

روش بالا، نظم خوبی در عملیات ورودی/خروجی به وجود می‌آورد، به گونه ای که دستورات خواندن و نوشتن تا حد امکان به ترتیب و موقع اجرا می‌شوند تا حرکت هد اهسته تر شود و زمان تأخیر به حداقل ترین حد ممکن برسد.

بیشتر بخوانید: هارد سرور چیست و هر آنچه در رابطه با آن باید بدانید؛ ویدئو

مشخصات اندازه هارد درایو (Drive Size):

دردنیای ذخیره‌سازی، اندازه و سایز موضوع مهمی است. یکی از ویژگی های هنگام خرید رسانه‌های ذخیره‌ساز برای سرورها حائز اهمیت است. در دنیای کسب‌وکار و به‌ویژه بازار تجهیزات شبکه، این واژه کاربردی دوگانه دارد، چرا که هم برای ابعاد فیزیکی و هم برای ظرفیت از آن استفاده می‌شود. به طور معمول هنگامی ‌که در رابطه با دیسک‌ درایوها بحث میکنیم دو ویژگی بسیار مهم وجود دارد که باید در مورد آن اطلاع داشته باشیم.

• ظرفیت (Capacity)

فاکتور فرم فیزیکی (Physical Form Factor)

به طور کلی زمانی که درباره اندازه یک درایو صحبت میکنیم ، به ظرفیت رسانه یا میزان داده‌ای که می‌توانید ذخیره کند اشاره می‌کنیم. در گذشته، این اندازه بر حسب مگابایت (MB) بیان می‌شد، اما امروزه صحبت از گیگابایت (GB)، ترابایت (TB) و در مقیاس کلان پتابایت (PB) است که سازمان‌های بزرگ از آن استفاده می‌کنند.

در این قسمت ابعاد و اندازه یک درایو به قطر پلاتر درایو اشاره دارد که در اصطلاح به آن drives’ form factor  گفته میشود. هارد دیسک‌های مدرن امروزی در دو اندازه زیر به بازار عرضه می‌شوند:

• هارد ۳.۵ اینچی
• هارد ۲.۵ اینچی

بهتر است بدانید یک درایو با یک پلاتر ۲.۵ اینچی از نظر فیزیکی و ابعادی کوچک‌تر از یک درایو با یک پلاتر ۳.۵ اینچی است و بازهم این درایوهای ۳.۵ اینچی هستند که اطلاعات و دیتا بیشتری نسبت به درایوهای ۲.۵ اینچی را ذخیره می‌کنند. علت آن هم مشخص است، یک صفحه ۳.۵ اینچی دارای سطح بیشتری برای ثبت دیتا و اطلاعات است.

هارد درایوهای ۳.۵ اینچی در ابعاد استانداردی ساخته و به بازار تجهیزات شبکه عرضه می‌شوند. بنابراین همه درایوهای ۳.۵ اینچی قابلیت این را دارند که در اسلات یک سرور قرار بگیرند. همین مسئله در مورد درایوهای ۲.۵ اینچی نیز صدق میکند.

 درایوهای ۲.۵ اینچی نیز در ابعاد استانداردی نیز ساخته میشوند درنتیجه اگرچه از نظر فنی، اصطلاحاتی مثل ۲.۵ اینچ و ۳.۵ اینچ به قطر پلاتر اشاره دارند اما وقتی درباره ابعاد فیزیکی این هارد درایوها حرف میزنیم، منظورمان اندازه بدنه واندازه فیزیکی آن است و نه ظرفیت هارد.

سازندگان درایو SSD نیز اندازه‌های رایج ۲.۵ اینچی و ۳.۵ اینچی را به رسمیت میشناسند و به علت امروزه تجهیزات ذخیره‌سازی مثل NAS بدون مشکل از دیسک درایوهای ۲.۵ و ۳.۵ اینچی پشتیبانی می‌کند. روش بالا برای مصرف‌کنندگان دارای فواید زیادی است، چرا که این شانس را دارند تا از SSD به جای دیسک مکانیکی استفاده کنند.

بیشتر بدانید: تفاوت میان هارد درایوهای SAS و SATA

ظرفیت قابل استفاده هارد (Usable Capacity) به چه اندازه است:

وقتی در مورد ظرفیت میگوییم، باید به این نکته مهم دقت داشته باشید که هنگام خرید یک دیسک درایو هیچ‌گاه به ظرفیتی که روی دیسک درج شده دست پیدا نمی‌کنید. برای مثال، اگر کاربری یک هارد دیسک ۴ ترایابی را خریداری کرده است، قطعا به ۴ ترابایت فضای قابل استفاده دسترسی نخواهد داشت. چرا که ظرفیت‌های ذخیره‌سازی را می‌توانیم به صورت بیسیک ۱۰ (اعشاری) یا بیسیک ۲ (دودویی) بگوییم . برای مثال، ۱ گیگابایت در پایه ۱۰ کمی با پایه ۲ متفاوت است:

Base 10 = 1,000,000 bytes

Base 2 = 1,048,576 bytes

زمانی که در مورد ظرفیت‌هایی در مقیاس گیگابایت یا حتی ترابایت بحث میکنیم، تفاوت‌ها کاملا قابل مشاهده هستند: تفاوت بین این دو عدد در مقیاس ترابایت قابل مشاهده است:

Base-10 terabyte = 1,000,000,000,000 bytes

Base-2 terabyte = 1,099,511,627,776 bytes

در مثال بالا که ظرفیت بر حسب ترابایت میباشد، اختلاف این دو واحد کمی بیش از ۹ گیگابایت است.

بیشتر بخوانید: ریکاوری unallocated هارد

دلیل تفاوت در فضای قابل استفاده هارد چیست:

برای مثال، یک هارد دیسک با ظرفیت ۱ ترابایت بعد از قسمت بندی یا همان پارتیشن بندی و فرمت‌بندی، ظرفیتی تقریبا معادل ۹۳۱ گیگابایت را به ما نشان خواهد داد، البته به شرطی که هارد دیسک سالم باشد. همچنین، یک هارددیسک ۵۰۰ گیگابایتی نیز ظرفیتی معادل ۴۶۵ گیگابایت در سیستم عامل ویندوز به شما نشان خواهد داد.

در این قسمت شاید برایتان سوال پیش آید که آیا تولیدکنندگان در این زمینه کم فروشی کرده‌اند؟ قطعا اینطور نیست چراکه اگر اینگونه باشد به دلیل کلاه‌برداری با جریمه‌های سنگینی روبرو می‌شوند. بنابراین مشکل کم نشان دادن ظرفیت  این هارد دیسک ها از چیست؟ اگر سازنده دیسک درایو روی جعبه محصول ظرفیت را در پایه ۲ نشان دهد، اما سیستم عامل ظرفیت را در پایه ۱۰ نشان دهد، اینطور نشان میدهد که حتما مشکلی وجود دارد.

همان‌گونه که در بالا اشاره کردیم، هارد دیسک‌ها از قسمت های مختلف مانند ترک و سکتور ساخته شده‌اند. بنابراین در محاسبه ظرفیت هارددیسک، باید حاصل‌ضرب تعداد دیسک‌ها در تعداد ترک‌ها و سپس تعداد سکتورها و تعداد بایت‌هایی که در یک سکتور قرار گرفته محاسبه شود تا نتیجه دقیقی از ظرفیت آن به‌دست آید.

در محاسبات از واحدهای کیلوبایت، مگابایت و گیگابایت برای نمایش مقدار به شیوه های علمی استفاده می‌کنیم. برای مثال  که ۱۰۰۰ به معنای ۱۰ به توان ۳ است، ۱ میلیون به معنای ۱۰ به توان ۶ است و ۱ میلیارد به معنای ۱۰ به توان ۹ است که برای آسان تر کردن کارها می‌توانیم به جای ۱۰۰ میلیارد بایت از معادل آن که ۱۰۰ گیگابایت است استفاده کنیم. با توجه به معطالعات بالا فرمول زیر بدست میاید:

۱ Kilo = 10^3 = 1,000

۱ Mega = 10^6 = 1,000,000

۱ Giga = 10^9 = 1,000,000,000

۱ Tera = 10^12 = 1,000,000,000,000

هارددیسک ها از مبنای ۱۰ و نرم‌افزارها از مبنای ۲ برای محاسبه و نمایش اطلاعات استفاده می‌کنند. بنابراین مشکلی وجود ندارد و مشکل نحوه نمایش اطلاعات به کاربر است. سازمان استانداردسازی IEC برای حل این مشکلات، یک سیستم پیشوند برای تشریح تفاوت مبنای ۱۰ و ۲ ارائه کرد.

 در مبنای ۲ واحدها mebibyte، kibibyte، gibibyte و tebibyte است که bi به نمایش باینری اشاره دارد که به‌اختصار MiB، KiB، GiB و TiB نشان داده می‌شود، اما بسیار کم از این اختصارات برای نمایش ظرفیت‌های هارد استفاده می‌شود.

در این قسمت به مهم ترین تفاوت این واحد ها میرسیم. نرم‌افزارها و سیستم‌عامل‌هایی مثل ویندوز مفاهیمی مانند کیلوبایت، مگابایت، گیگابایت و ترابایت را به راه های دیگری محاسبه می‌کنند که متفاوت از سیستمی است که فروشندگان استفاده می‌کنند. این تفاوت به این صورت است:

فرمولی که مورد استفاده به وسیله تولیدکنندگان دیسک درایوها برابر است با Kilo=10۳ =۱۰۰۰ KB

فرمولی که سیستم‌عامل‌هایی مانند ویندوز استفاده میشود برابر است با Kilo= 2۱۰ = ۱۰۲۴KB

در محاسبه ظرفیت هارد دیسک تنها کاری که باید انجام دهیم این است که تبدیل مربوط به GM، MB، K به GiB، MiB و KiB را محاسبه و بررسی کنیم.

kB – KiB: 1000 / 1024 = 0.977

MB – MiB: (1000 × 1000) / (1024 × 1024) = 0.954

GB – GiB: (1000 × 1000 × 1000) / (1024 × 1024 × 1024) = 0.931

دقت کنید که در این قسمت هرچقدرظرفیت‌ها بالاتر می‌رود، تفاوت‌های بیشتری نمایش داده می‌شود.

در این بخش باید فرمول بالا را به شکل عملی نشان دهیم. برای مثال فرض کنید درایوی داریم که ظرفیت آن ۳۵۶ گیگابایت است. فرمول محاسبه آن به صورت زیر است:

۳۵۶GB × 0.931= 331.436 GB

همانطور که دیدید، مقداری که محاسبه کردیم  با مقداری که ویندوز نشان می‌دهد، مطابقت دارد. اگرچه راه دیگری نیز برای محاسبه ظرفیت وجود دارد که شامل مسائل زیر است:

در نظر داشته باشید اگر یک هارد دیسک ۱۲۰ گیگابایتی را برای مثال در نظر بگیریم:

روش محاسبه ظرفیت هارد درایو توسط کارخانه و کمپانی به شرح زیر است:

۱۲۰GB=120,000MB=120,000,000KB=120,000,000,000 bytes

در حالی که روش محاسبه ظرفیت هارد اینگونه است که:

۱۲۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ bytes/1024=117,187,500KB/1024=114, 440.9MB/1024=111.8GB

درنهایت فرمول محاسبه ظرفیت هارد دیسک به این صورت است:

ظرفیت واقعی هارد دیسک = ظرفیتی که توسط سازنده مشخص شده ضربدر  کنیم

محاسبه سرعت در هارد درایو چگونه است (Drive Speed) :

محاسبه سرعت در هارد به سرعت چرخش صفحات آن بستگی دارد، در این قسمت از معیار دور در دقیقه (RPM) برای بیان سرعت دیسک درایو استفاده می‌شود. به زبان ساده تر، این میزان چرخش صفحات در هر دقیقه را به ما نشان میدهد. سرعت‌های رایج درایو‌ها شامل موارد زیر میشود:

1.  5.400 RPM
2.  7.200 RPM
3. 10.000 RPM
4. 15.000 RPM
5. 20.000 RPM 

در این‌جا نیز برای آسان تر شدن به‌ترتیب از اختصارات ۵.۴K، ۷.۲K، ۱۰K، ۱۵K و ۲۰K استفاده می‌شود. برای توضیح بیشتر با یک مثال صفحه ۳.۵ اینچی که با سرعت ۱۵۰۰۰ دور در دقیقه می‌چرخد به این نکته باید توجه داشتیه باشیم که لبه‌های بیرونی آن سرعتی در حدود ۲۴۰ کیلومتر در ساعت دارند.

درنتیجه، اگر سرعت یک دیسک درایو زیاد  باشد، به همان میزان خواندن و نوشتن در زمان کمتری انجام می‌شود و عملکرد آن رو به بهبودی خواهد بود و همچنین متاسفانه سبب افزایش قیمت نیز میشود.همچنین یک رابطه قوی بین معیار دور در دقیقه و ظرفیت وجود دارد. به طور کلی اگر RPM یک درایو بیشتر باشد، ظرفیت آن درایو کمتر میشود.

وبالعکس، هرچه دور چرخش درایو کمتر باشد، ظرفیت آن نیز بیشتر می‌شود. نکته قابل توجه این است که درایوهای ۱۰k و ۱۵k اصولا مجموعه ای از دستورات scsi را اجرا می‌کنند و دارای یک رابط sas یا fc هستند.درنتیجه درایوهای سریع‌تر، با عملکرد تنظیم‌شده‌تر را ارائه میدهند. همچنین درایوهای ۵.۴k و ۷.۲k معمولاً مجموعه دستورات ata را ارائه میدهند و دارای رابط sata هستند.