چند وقت پیش در مقاله ای به معرفی انواع فایل سیستم ها پرداختم.در این مقاله می خواهم در مورد ساختار و پیکربندی ذخیره سازی دیسک در سیستم عامل ها و معرفی انواع دیسک ها در ویندوز 7 بپردازم. البته تمامی مواردی که در این مقاله به بررسی آن می پردازیم به جز برخی از قسمت ها در سیستم عامل های ویندوز سون ، ویندوز ویستا ، ویندوز سرور 2003 و 2008 و همچنین ویندوز XP مشابه هستند و در واقع تمامی این سیستم عامل ها از یک ساختار دیسک استفاده می کنند ، اما ما در این مقاله با ویندوز سون شروع می کنیم....
به طور کلی ویندوز 7 سه نوع دیسک را پشتیبانی می کند:
در اینجا لازم است شما را با چند اصطلاح آشنا کنم: حتما تا به حال کلمه ی پارتیشن بندی به گوشتان خورده است، تقسیم کردن واحد های هارد دیسک به واحد های منطقی قابل ذخیره سازی عمل پارتیشن بندی می گویند و هر کدام از این واحد ها را یک پارتیشن می نامند.در واقع زمانی که هارد دیسک را به چند واحد تقسیم می کنیم در حال پارتیشن بندی آن هستیم.
اصطلاح پارتیشن را در basic disk ها بکار میبریم و معادل آن در dynamic disk ها volume است.در واقع volume همان پارتیشن یا واحد های تقسیم بندی شده ی هارد دیسکمان است که در dynamic disk ها به آن عنوان volume داده شده است.MBR یا Master Boot Record که به آن partition sector نیز می گویند،اولین سکتور( کوچکترین واحد خواندن و نوشتن دیتا ها در دیسک های ذخیره سازی ) داده های پارتیشن بندی در دیسک های ذخیره سازی اطلاعات است.
در واقع MBR یک سکتور 512 بایتی در دیسک ها هست که داده های مربوط به بوت شدن سیستم بر روی آن قرار دارد از اینرو به آن boot sector نیز می گویند .MBR در پارتیشن ها قرار ندارد بلکه در قسمتی قبل از اولین فضای پارتیشن بندی قرار گرفته است و جدول مربوط به primary partition دیسکها ( در ادامه در موردش صحبت کرده ام ) در آن قرار گرفته است.
به صورت پیش فرض کلیه ی دیسکها در ویندوز به صورت basic بوده اند،در واقع basic disk ها قابلیت هماهنگی با سیستم عامل های قبلی را داشته و می تواند تا 4 پارتیشن را پشتیبانی و ایجاد کند.dynamic disk ها که توسط سیستم عامل های ویندوز 2000،ویندوز XP ،ویندوز سرور 2003 ،ویندوز سرور 2008،ویندوز ویستا و ویندوز 7 پشتیبانی می شود،ذخیره سازی را بر اساس volume ها انجام می دهد.GPT ها به شما امکان پیکربندی volume های بزرگتر از 2TB را میدهد و می توانید تا 128 primary partition داشته باشید.(که این خیلی زیاد است ،یعنی 128 تا پارتیشن 2TB ی !! )
Basic disk ها شامل :peimary partition ، extended partition و logical drive هستند.به اولین پارتیشنی که در هارد شما درست می شود primary partition گفته می شود که معمولا این پارتیشن نام درایو C را به خود میگیرد.primary partition تمام فضای پارتیشن را استفاده می کند و یک drive letter یا همان نام درایو برای نمایش دادن آن استفاده می شود.به طور کلی هر درایو فیزیکی می تواند حداکثرتا 4 پارتیشن را داشته باشد.
فرض می کنیم که ما تنها یک پارتیشن را انتخاب و عنوان درایو c را به خودمیگیرد.باقیمانده ی فضای primary partition ما extended partition خواهد بود.extended partition فضایی است که تک تک درایو های ما در آنجا قرار می گیرند ( مثل درایو D,E,Fو.. ).به هر کدام از درایوها یک logical drive گفته می شود.مثلا اگر شما یک extended partition تقریبا 500MB داشته باشید ، میتوانید آنرا به دو logical drive ،250MB تقسیم کنید.
یکی از مزیت های استفاده از multiple partition ها در یک هارد دیسک این است که شما می توانید به هر پارتیشن یک فایل سیستم متفاوت بدهید.به عنوان مثال اگر کلیه ی درایو های شما بر روی یک هارد دیسک قرار یا یک پارتیشن قرار داشته باشد،شما می توانید درایو C را FAT32 و درایو D را NTFS فرمت بندی کنید.multiple partition همچنین به شما امکان مدیریت راحتتر نیازهای امنیتی را نیز می دهد.
Dynamic storage ها یکی از ویژگیهای ویندوز 7 هستند که از dynamic disk ها که خود آنها به dynamic volume ها تقسیم می شوند ،تشکیل شده اند.dynamic volume ها شامل پارتیشن ها نمی باشند.dynamic storage ها 5 نوع dynamic volume را پشتیبانی می کنند:
برای داشتن dynamic disk ها ابتدا باید basic disk را به dynamic disk تبدیل کرد،پس فراموش نکنید که به صورت پیش فرض کلیه ی دیسک ها به صورت basic هستند .با تبدیل basic disk ها به dynamic شما هیچ کدام از اطلاعاتتان را از دست نخواهید داد.بعد از آن شما خواهید توانست dynamic volume را درست کنید.کلیه ی این کارها در disk management در ویندوز انجام می پذیرد که ما در اینجا تنها در مورد مفاهیم صحبت می کنیم و بحث فنی آن به مقاله های بعدی موکول خواهد شد.
حتما به این نکته توجه داشته باشید که قابلیت dual boot در dynamic disk ها وجود ندارد.این قابلیت به شما امکان نصب همزمان دو سیستم عامل را میدهد.در صورتی که دیسک خود را از basic disk به dynamic disk تبدیل کنید ،دیگر قادر نخواهید بود دو سیستم عامل را به طور همزمان بر روی هارد خود داشته باشید.
Simple volume هم می تواند شامل پارتیشن در basic disk ها باشد و هم شامل simple volume در dynamic disk. به فضای خالی موجود در یک dynamic disk یا یک basic disk ، simple volume گفته می شود که این فضا هم می تواند به صورت پیوسته و مجاور و هم ناپیوسته و جدا از هم باشد .زمانی از simple volume استفاده می کنیم که دیسکمان فضای کافی برای نگهداری تمام volume مان را داشته باشد.
در spanned volume داده ها پشت سر هم در فضای موجود در dynamic drive ها قرار می گیرند.همانطور که در شکل مشاهده می کنید،دیسک های فیزیکی در ادامه ی یکدیگر قرار می گیرند و داده ها به ترتیب و پشت سرهم در این دیسک ها ذخیره می شود.در این روش ذخیره سازی ،حداکثر تا 32 عدد dynamic drive را می توان بکار برد.زمانی که یکی از دیسک ها پر میشود،اطلاعات در دیسک بعدی و مجاور شروع به ذخیره شدن می کند.معمولا مدیران شبکه زمانی از این روش استفاده می کنند و در کمبود فضای دیسک قرار می گیرند و مجبورند فضای volume خود را با استفاده از یک هارد دیسک دیگر گسترش دهند.از آنجا که اطلاعات به صورت دنباله دار نوشته می شود،در صورتی خرابی و مشکل پیدا کردن هر کدام از دیسک ها ،مجموعه ای از اطلاعات از بین خواهد رفت و این یکی از معایب این روش است.
در این روش ،داده ها به قسمت های مساوی یا stripe های یکسان تقسیم و بین 2 یا چندین dynamic disk تقسیم می شوند.به عنوان مثال فرض کنید 3عدد dynamic disk داریم و داده ها را به قسمت های 64k تقسیم و بین این 3 dynamic disk به صورت دنباله دار تقسیم می کنیم.در واقع در این روش از فضای خالی موجود در هارد دیسک برای ایجاد volume استفاده می کنیم.مدیران شبکه زمانی از این روش استفاده می کنند که می خواهند فضاهای موجود در هارد دیسک را با هم ترکیب و بدین وسیله یک volume درست کنند.البته لازم به ذکر است که این روش نیز روش خوبی نیست چرا همانطور که در شکل مشاهده می کنید ،با خراب شدن هر کدام از دیسک ها و درایو ها در stripped volume دسترسی به اطلاعات نیز از بین میرود.
این روش نسبت به دو روش قبلی قابلیت دسترسی پذیری بیشتر و همچنین fault tolerance نیز دارد اما پیشرفتش در افزایش کارایی چندان موثر نبود.همانطور که از اسمش پیداست در این روش کلیه ی اطلاعاتی که بر روی یک هارد دیسک یا dynamic disk مان قرار دارد عینا بر روی یک dynamic disk دیگر نیز ذخیره می شود.هر تغییری که بر روی دیسک اول رخ دهد،در mirror اش هم ذخیره می شود.این روش این امکان را میدهد که در صورتی که دیسک اول دچار خرابی یا مشکل شد،دیسک ثانوی یا mirror اش جایگزین آن شده و تا زمانی که دیسک ابتدایی تعمیر و درست شود از دیسک ثانوی استفاده می شود.مزیت این روش این است که شما نگران از دست رفتن اطلاعات و داده های خود نمی باشید چرا که یک نسخه ی دیگر از آنها (mirror ) خواهید داشت اما همانطور که خودتان متوجه شدید از معایب این روش این است که به عنوان مثال شما برای نگهداری 200GB اطلاعات مجبورید دو دیسک 200GB داشته باشید !که این چندان جالب نیست .
یک Stripped volume with parity قابلیت دسترسی پذیری بالا ، محافظت در برابر failover شدن و همچنین کارایی بالا را ارائه می دهد.در این روش ما حداقل به 3 دیسک یا 3 فضای یکسان و مساوی در 3 دیسک جداگانه نیاز خواهیم داشت.volume ما مشابه روش stripped volume (RAAID-0 ) به قسمت های مساوی تقسیم می شود با این تفاوت که در هر دیسک ،مقداری از فضا برای ذخیره ی اطلاعات parity که اطلاعات مربوط به محتوای دیگر دیسک ها در آن فشرده وقرار میگیرند،ذخیره میشود .
در این صورت اگر دیسکی fail شود،اطلاعات آن در دیسکی دیگر ذخیره شده است همچنین کارایی نیز بالا می رود چرا که اطلاعات parity به صورت فشرده ذخیره شده بودند و هر زمان که به آنها نیاز باشد باید از حالت فشرده خارج شوند.درصورت fail شدن یک دیسک،اگر دیسک دیگری جایگزین شود،اطلاعات دیسک fail شده از parity برداشته می شود، از حالت فشرده خارج شده و در دیسک جایگزین جدید قرار میگیرد.فضایی که اطلاعات parity اشغال می کند ،معادل فضای یکی از دیسک ها در مدل RAID-5 است،درنتیجه در صورتی که 3 دیسک داشته باشید،به ازای هر 200GB ،شما 400GB فضای مفید خواهید داشت.اگر 4 دیسک داشته باشید،به ازای هر 200GB شما 600GB فضای مفید خواهید داشت.
RAID-5 نمی تواند اطلاعات و سیستم عامل شما را ذخیره کند.معمولا شما از RAID-5 برای ذخیره دادها استفاده می کنید زیرا این روش به خوبی از داده های شما محافظت کرده و کارایی شما را بالا میبرد.شما از RAID-1 برای کپی برداری از سیستم عاملتان استفاده می کنید که اگر یکی از دیسک ها دچار مشکل شد امکان boot کردن سیستم همچنان برایتان وجود داشته باشد.همچنین شما می توانید از RAID-0 برای ذخیره داده ها و افزایش کارایی در خواندن و نوشتن استفاده کنید اما به یاد داشته باشد که در RAID-0 شما fault tolerance نخواهید داشت.
(GUID Partition Table (GPT که هم اکنون در ویندوز 7 در دسترس و قابل استفاده است و اولین بار، به عنوان یکی از Extensible Firmware Interface (EFI از شرکت Intel معرفی شد.basic disk و dynamic disk ها برای پارتیشن بندی از MBR که همه ی سیستم عامل ها چندین سال است از آن استفاده می کنند،نیز استفاده می کنند.basic disk و dynamic disk برای آدرس دهی در MBR از روش (Cylinder-Head-Sector (CHS استفاده می کنند.
اما در GPT سیستم پارتیشن بندی از جدول پارتیشن GUID برای ساختاربندی فضای آزاد استفاده می کند.GPT از یک روش آدرس دهی جدیدتری تحت عنوان Logical Block Addressing (LBA) استفاده می کند.یکی دیگر از مزیت های این روش این است که هدر های GPT و جدول پارتیشن بندی را در پشت و روی دیسک رایت می کند که این قابلیت redundancy بهتری را ارائه میدهد.
فوایدی که GPT نسبت به MBR ارائه می دهد عبارت است از:
تنها عیب استفاده از درایوهای GPT این است که شما زمانی می توانید یک درایو را به GPTتبدیل کنید که آن دیسک خالی و پارتیشن بندی نشده باشد.