آموزش سیستم مدیریت پایگاه داده - سیستم ذخیره سازی

پایگاه داده‌ها به صورت فایل ذخیره می‌شوند که شامل رکوردها هستند. در سطح فیزیکی، داده‌های واقعی به صورت الکترومغناطیسی روی یک دستگاه ذخیره می‌شوند. این دستگاه‌های ذخیره سازی به طور کلی به سه نوع دسته‌بندی می‌شوند −

• ذخیره سازی اصلی − حافظه‌ای که به طور مستقیم برای پردازنده قابل دسترسی است. حافظه داخلی پردازنده (رجیسترها)، حافظه سریع (کش) و حافظه اصلی (رم) به صورت مستقیم برای پردازنده قابل دسترسی هستند، زیرا همه آنها روی مادربورد یا چیپست پردازنده قرار دارند. این نوع ذخیره سازی به طور معمول بسیار کوچک، بسیار سریع و متقلب است. برای حفظ وضعیت خود، ذخیره سازی اصلی نیاز به تامین مداوم برق دارد. در صورت قطع برق، تمام داده‌های آن از بین می‌روند.

• ذخیره سازی ثانویه − دستگاه‌های ذخیره سازی ثانویه برای ذخیره داده‌ها برای استفاده آتی یا به عنوان پشتیبان استفاده می‌شوند. ذخیره سازی ثانویه شامل دستگاه‌های حافظه‌ای است که جزء چیپست پردازنده یا مادربورد نیستند، به عنوان مثال، دیسک‌های مغناطیسی، دیسک‌های نوری (DVD، CD و غیره)، دیسک‌های سخت، درایوهای فلش و نوارهای مغناطیسی.

• ذخیره سازی سومی − ذخیره سازی سومی برای ذخیره حجم بزرگی از داده‌ها استفاده می‌شود. از آنجایی که این دستگاه‌های ذخیره سازی بیرونی از سیستم کامپیوتری هستند، کندترین سرعت را دارند. این دستگاه‌های ذخیره سازی اغلب برای پشتیبان‌گیری از یک سیستم کامل استفاده می‌شوند. دیسک‌های نوری و نوارهای مغناطیسی به عنوان ذخیره سازی سومی به طور گسترده استفاده می‌شوند.

سلسله مراتب حافظه

یک سیستم کامپیوتری سلسله مراتب مشخصی از حافظه دارد. پردازنده دسترسی مستقیم به حافظه اصلی و همچنین رجیسترهای داخلی خود دارد. زمان دسترسی به حافظه اصلی بدون شک سرعت پردازنده را دارد. برای کاهش این عدم تطابق سرعت، حافظه کش معرفی شده است. حافظه کش زمان دسترسی سریع‌تری را فراهم می‌کند و حاوی داده‌هایی است که بیشترین دسترسی توسط پردازنده دارند.

حافظه با سرعت دسترسی بالاتر هزینه‌برتر است. دستگاه‌های ذخیره سازی بزرگتر سرعت کمتری دارند و کمتر هزینه‌بر هستند، با این حال می‌توانند حجم بزرگی از داده‌ها را نسبت به رجیسترهای پردازنده یا حافظه کش ذخیره کنند.

دیسک‌های مغناطیسی

درایوهای دیسک سخت به عنوان دستگاه‌های ذخیره سازی ثانویه رایج در سیستم‌های کامپیوتری کنونی هستند. اینها به عنوان دیسک‌های مغناطیسی شناخته می‌شوند زیرا از مفهوم آهنربایی برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌کنند. دیسک‌های سخت شامل دیسک‌های فلزی با ماده‌ای قابل آهنربایی می‌باشند. این دیسک‌ها به صورت عمودی روی یک میله قرار می‌گیرند. یک سر خواننده/نویسنده در بین دیسک‌ها حرکت کرده و برای آهنربایی یا غیرآهنربایی نقطه زیر آن استفاده می‌شود. یک نقطه آهنربا را می‌توان به عنوان 0 (صفر) یا 1 (یک) تشخیص داد.

دیسک‌های سخت به ترتیب تعریف شده‌ای فرمت شده‌اند تا داده‌ها را به طور کارآمد ذخیره کنند. یک صفحه دیسک سخت دارای چندین دایره مرکزی روی آن قرار دارد که به عنوان چندردیف (ترک) شناخته می‌شوند. هر چندردیف به دسته‌های کوچک‌تری تقسیم می‌شود. یک دایره در دیسک سخت به طور معمول 512 بایت اطلاعات را ذخیره می‌کند.

آرایه تکراری از دیسک‌های مستقل

RAID یا آرایه تکراری از دیسک‌های مستقل، یک فناوری برای اتصال چندین دستگاه ذخیره سازی ثانویه و استفاده از آنها به عنوان یک رسانه ذخیره‌سازی واحد است.

RAID شامل یک آرایه از دیسک‌ها است که چندین دیسک با یکدیگر متصل می‌شوند تا اهداف مختلفی را دست‌یابی کنند. سطوح RAID استفاده از آرایه‌های دیسک را تعریف می‌کنند.

RAID 0

در این سطح، یک آرایه خطی از دیسک‌ها پیاده‌سازی می‌شود. داده به بلوک‌ها تقسیم می‌شود و بلوک‌ها در بین دیسک‌ها توزیع می‌شوند. هر دیسک یک بلوک داده را به صورت همزمان می‌نویسد/خواند. این امر سرعت و عملکرد دستگاه ذخیره‌سازی را بهبود می‌بخشد. در سطح 0 هیچ قراردادی و پشتیبانی وجود ندارد.

RAID 1

RAID 1 از تکنیک‌های آینه‌سازی استفاده می‌کند. وقتی داده به کنترل کننده RAID ارسال می‌شود، یک نسخه از داده به همه دیسک‌ها در آرایه ارسال می‌شود. سطح RAID 1 همچنین با نام آینه‌سازی نیز شناخته می‌شود و در صورت بروز خطا، 100٪ تکرارپذیری را فراهم می‌کند.

RAID 2

RAID 2 از فاصله همینگ برای رکورد کد اصلاح خطا برای داده‌های خود استفاده می‌کند که در دیسک‌های مختلف استرایپ می‌شود. مانند سطح 0، هر بیت داده در یک واژه روی یک دیسک جداگانه ذخیره می‌شود و کدهای ECC واژه‌های داده بر روی مجموعه دیسک‌های دیگر ذخیره می‌شوند. به دلیل ساختار پیچیده و هزینه بالا، RAID 2 در دسترس تجاری نیست.

RAID 3

RAID 3 داده را روی چندین دیسک استرایپ می‌کند. بیت پراکنده تولید شده برای واژه داده روی یک دیسک متفاوت ذخیره می‌شود. این تکنیک به آن امکان می‌دهد تا از خرابی‌های یک دیسک تغلب کند.

RAID 4

در این سطح، یک بلوک کامل داده بر روی دیسک‌های داده نوشته شده و سپس پاریت تولید و روی یک دیسک متفاوت ذخیره می‌شود. توجه کنید که سطح 3 از استرایپ سطح بایتی و سطح 4 از استرایپ سطح بلوکی استفاده می‌کند. هر دو سطح 3 و سطح 4 برای پیاده‌سازی RAID حداقل سه دیسک نیاز دارند.

RAID 5

RAID 5 بلوک‌های داده را به صورت کامل روی دیسک‌های مختلف نوشته می‌کند، اما بیت‌های پراکنده پاریت برای نوار داده به صورت توزیع شده در میان همه دیسک‌های داده ذخیره می‌شوند، به جای ذخیره آنها در یک دیسک اختصاصی جداگانه.

RAID 6

RAID 6 یک گسترش از سطح 5 است. در این سطح، دو پاریت مستقل تولید و به صورت توزیع شده بین چندین دیسک ذخیره می‌شوند. دو پاریت تحمل خطا اضافی را فراهم می‌کنند. این سطح حداقل چهار درایو دیسک برای پیاده‌سازی RAID نیاز دارد.