جلسه دوم هارد دیسک (MBR – GPT)

فصل دوم : هارد دیسک (MBR – GPT)

MBR And GPT :

در چند سال اخیر ظرفیت هارد دیسک ها به شدت افزایش یافته است و امروزه شاهد هاردهایی با ظرفیت های ۲ ترابایت ، ۳ ترابایت و حتی ۴ ترابایت نیز هستیم. خب تا اینجای کار مشکلی نیست و هیچکس از وجود ظرفیت اضافه روی هارد دیسک مشکلی احساس نمیکند، اما چه نکته مهمی در خصوص استفاده از این هارد دیسک های ظرفیت بالا وجود دارد؟ در واقع مهمترین نکته ای که وجود دارد نحوه Format کردن آنها است. روش استانداردی که برای فرمت کردن هارد دیسک ها بصورت سنتی مورد استفاده قرار میگیرد MBR نام دارد.

درایوی که به صورت MBR فرمت شود از Mster Boot Record استفاده میکند. در واقع یک سکتور کوچک از هارد دیسک شما است که در ابتدای هر هارد دیسک قرار میگیرد و اطلاعاتی در خصوص ساختار پارتیشن های هارد دیسک، پارتیشن بوت سیستم عامل و … را در اختیار سیستم قرار میدهد. نکته بسیار مهم در خصوص MBR این است که این سیستم توانایی شناسایی پارتیشن هایی با ظرفیت بیشتر از ۲ ترابایت یا ۲۰۰۰ گیگ را ندارد.

GPT تا حدود زیادی شبیه MBR است با این تفاوت که قادر به شناسایی هرگونه پارتیشن با هر ظرفیتی را دارد و به همین دلیل محدودیت های MBR را در خود ندارد. به عبارت ساده تر اگر شما قصد استفاده از هارد هایی با ظرفیت بالای ۲ ترابایت را دارید باید حتما از GPT استفاده کنید.

• MBR یا Master Boot Record :

MBR مهمترین ساختار قالب بندی داده ها بر روی هارد دیسک محسوب میشود و زمانی که شما هارد خود را فرمت میکنید ایجاد میشود. در داخل MBR یک کد اجرایی بسیار کوچک به نام Master Boot Code ، مشخصه یا Signature Disk و همچنین جدول پارتیشن ها یا Partition Table دیسک شما قرار دارد.

MBR ساختار قالب بندی داده ها بر روی هارد است و زمانی که هارد فرمت می شود این ساختار ساخته می شود. این سکتور ۵۱۲ بایتی شامل یک سری کدهای اجرایی بسیار کوچک است به همین دلیل به آن برنامه MBR هم گفته می شود. کد های اجرایی را Master Boot Code  می گویند. همچنین دارای مشخصه ای به نام Signature Disk  که وظیفه ی شناساندن دیسک به سیستم عامل را دارد و قسمت بعد جدول پارتیشن ها به نامPartition Table است. برای مشخص شدن انتهای سکتورMBR  از یک ساختار ۲ بایتی به نام Signature Word  استفاده می شود که همیشه به شکل  ۰x55AA است.

اگر به هر دلیلی MBR نتواند هر یک از فعالیت های خود را به درستی انجام دهد یکی از خطاهای زیر صادر میشود :

• Invalid Partition Table
• Error Loading Operating System
• Missing Operating System

•  GPT یا GUID Partition Table :

استاندارد جدیدی است که به تدریج جای MBR را می‌گیرد. این سیستم محدودیت‌های MBR را ندارد و درایوهای شما می‌توانند به مراتب بزرگ‌تر باشند و محدودیت ظرفیت آنها نیز به سیستم عامل و سیستم پرونده یا فایل سیستم آنها بستگی دارد. با استفاده از استاندارد GPT می‌توان تعداد نامحدودی پارتیشن را ایجاد نمود و محدودیتی که در اینجا با آن روبرو خواهید بود سیستم عامل شماست و دیگر نیازی به ایجاد پارتیشن از نوع Extended نخواهید داشت.
در دیسک‌های MBR داده‌های مربوط به پارتیشن‌بندی و بوت در یک موقعیت ذخیره می‌شوند و چنانچه این داده‌ها اور رایت یا مخدوش شوند به دردسر بزرگی خواهید افتاد. در مقابل GPT نسخه‌های متعددی از این داده‌ها را روی دیسک ذخیره می‌کند و به همین دلیل اطمینان‌پذیری بالاتری داشته و در صورت وارد آمدن آسیب به دیسک می‌توان آنها را بازیابی کرد. اما در سیستم MBR  هیج راهی برای تشخیص اینکه به داده‌های سیستم آسیب رسیده است یا خیر وجود ندارد و تنها در زمان بوت شدن سیستم متوجه می‌شوید که سیستم با مشکل روبروست و پارتیشن‌های درایو شما ناپدید شده‌اند.

دیسک های بیسیک یا Basic Disk :

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 یکDrive Letter  یا همان نام درایو برای نمایش دادن آن استفاده می شود. به طور کلی هر درایو فیزیکی می تواند حداکثرتا ۴ پارتیشن را داشته باشد.

فرض می کنیم که ما تنها یک پارتیشن را انتخاب و عنوان درایو C را به خود میگیرد. باقیمانده ی فضای Primary Partition ما Extended Partition خواهد بودExtended 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 ۵۰۰MB  داشته باشید ، میتوانید آن را به دو Logical Drive ،۲۵۰MB 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.  همچنین به شما امکان مدیریت راحت تر نیازهای امنیتی را نیز می دهد.

دیسک های داینامیک یا Dynamic Disk :

عملکرد این نوع درایو ها بیشتر شبیه به پارتیشن های  اولیه در دیسک بیسیک می باشد که علاوه بر آن ویژگی های دیگری نیز دارد و می تواند داده ها را بین درایو ها تقسیم کند یا به اشتراک بگذارد. همچنین مانند درایو های بیسیک می تواند دو نوع MBR و GPT را پشتیبانی کند. درایو دینامیکی به کاربر اجازه می دهد تا ۲۰۰۰ حجم جداگانه بسازد و همچنین بدون اینکه نیاز به ری استارت کردن کامپیوتر باشد می توانید تغییراتی را در درایو ها ایجاد کنید.

Dynamic Storage ها ۵ نوع Dynamic Volume را پشتیبانی می کنند:

• Simple Volume
• Spanned Volume
• Stripped Volume
• Mirror Volume
• Stripped Volume With Parity

برای داشتن Dynamic Disk ها ابتدا باید Basic Disk را به Dynamic Disk تبدیل کنید. 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.

1. Simple Volume:

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.

2. Spanned Volume:

در Spanned Volume داده ها پشت سر هم در فضای موجود در Dynamic Drive ها قرار می گیرند. همانطور که در شکل فوق 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 ۳۲ 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 که 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.

3. Stripped Volume:

در این روش ،داده ها به قسمت های مساوی یا Stripe های یکسان تقسیم و بین ۲ یا چندین Dynamic Disk تقسیم می شوند. به عنوان مثال فرض کنید سه عدد Dynamic Disk داریم و داده ها را به قسمت های ۶۴k تقسیم و بین این سه 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 فوق مشاهده می کنید ، با خراب شدن هر کدام از دیسک ها و درایو ها در Stripped Volume دسترسی به اطلاعات نیز از بین میرود.

4. Mirror Volume :

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 ۲۰۰ GB اطلاعات مجبورید دو دیسک ۲۰۰ GB داشته باشید !که این چندان جالب نیست .

5. Stripped Volume with Parity (Raid-5) :

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 ۳ دیسک یا ۳ فضای یکسان و مساوی در ۳ دیسک جداگانه نیاز خواهیم داشت. Volume ما مشابه روش Stripped Volume (RAID-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 اطلاعاتParity  اشغال می کند ، معادل فضای یکی از دیسک ها در مدل RAID-5 است، درنتیجه در صورتی که ۳ دیسک داشته باشید، به ازای هر ۲۰۰GB ، شما ۴۰۰GB  فضای مفید خواهید داشت. اگر ۴ دیسک داشته باشید، به ازای هر ۲۰۰GB  شما ۶۰۰GB فضای مفید خواهید داشت.

در جلسه آینده در مورد مبحث RAID به طور کامل توضیح خواهیم داد.