مهم: اصل انگلیسی این مطلب توسط آقای میرزابیگی پیدا شده است و از آنجایی که سیستم بسیار جالبی را با توضیحات خوبی ارائه میدهد جای تشکر از ایشان دارد. من خلاصه فارسی آنرا تهیه کرده ام.

علاوه بر این ارقام و قیمتهای ارائه شده مربوط به سال 2009 است، و به عنوان مثال اکنون که در سال 2014 هستیم و قیمت هارد 3 ترابایت برابر قیمت هارد 1.5 ترابایت در سال 2009 شده است، هر pod می تواند 135 ترابایت ظرفیت با همان قیمت داشته باشد.

مقدمه

مقاله Petabytes on a budget: How to build cheap cloud storage مقاله بسیار جالبی است که روش ساخت نوعی سیستم استورج با حجم بسیار بالا (45 عدد هارد در هر کیس 4U) و هزینه بسیار پایین (8000 دلار به ازای هر سیستم با احتساب قیمت هارد!) را توضیح می دهد.

شرکت BackBlaze ارائه کننده خدمات بک آپ آنلاین با قیمت 5 دلار در ماه برای حجم نامحدود استورج است! به همین خاطر این شرکت نیاز به ذخیره اطلاعات در اندازه صدها پتابایت با قیمت ارزان، قابل اعتماد و قابل توسعه دارد.

از آنجا که قیمت هارد دیسک برای یک پتابایت 81 هزار دلار، و قیمت یک سیستم استورج مثل EMC NS-960 برای یک پتابایت دومیلیون و هشتصد و شصت و هشت هزار دلار است (یعنی حدود 40 برابر!)، بنابراین حالا که هیچ کس استورج ارزان قیمت نمی فروشد، بک بلیز تصمیم گرفته است که خودش استورج ارزان قیمت خودش را بسازد.

با طراحی این استورج، هر پاد 4U می تواند 67 ترابایت حافظه داشته باشد، که به معنی 670 ترابایت (بیش از نیم پتابایت) در هر راک (که 10 تا pod در آن جا می شود) می شود.

ساختار هر پاد

هر پاد از یک شاسی فلزی که خود backblaze آنرا طراحی کرده است به همراه قطعات اکتیو آن تشکیل می شود. نکته جالب توجه در این است که بک بلیز اطلاعات بسیار زیادی را در مورد طراحی این پاد ارائه کرده است، حتی تمامی قطعاتی که در آن استفاده شده است با ریز مدل و قیمت آن.

مفهوم طراحی در این پاد به این صورت بوده است که عمده قیمت برای هارد دیسک باشد، یعنی از هر هزینه اضافی دیگری جلوگیری شود و تماما از قطعات سخت افزاری عادی (commodity) ساخته شود.

عمده قطعات هر پاد 45 عدد هارد دیسک 1.5 ترابایتی، یک مادر برد، دو عدد منبع تغذیه (که ردوندانت هم نیستند!)، 4 عدد کارت ساتا، 9 عدد کارت sata multiplier (که اجازه اتصال 5 تا هارد ساتا به یک پورت ساتا را می دهد) و رم و cpu و قطعات متفرقه است.

نکات طراحی

مقاله به نکات بسیار جالبی در طراحی اشاره دارد. به عنوان مثال، از آنجا که وقتی یک درایو کامپیوتری شروع به گردش می کند جریان بسیار زیادی می کشد، و سپس وقتی که به گردش رسید و سرعت آن پایدار شد جریان به شدت کاهش پیدا می کند، سیستم طوری طراحی شده است که هر دو منبع تغذیه با هم روشن نمی شوند، بلکه اول یکی از آنها روشن می شود و صبر می کند تا جریان آن کاهش پیدا کند و سپس منبع تغذیه دوم روشن می شود. (جریان منبع تغذیه در لحظه روشن کردن 14 آمپر است و وقتی درایورها دور گرفتند و سرعت آنها پایدار شد جریان به 5.6 آمپر کاهش پیدا می کند).

علاوه بر این دور هر درایو برای جلوگیری از لرزش آن یک آستین ضد لرزش (anti-vibration sleeve) که در واقعی یک نوار لاستیکی است اضافه شده است.

هر برد sata multiplier یک چیپ SiI3726 دارد که اجازه میدهد 5 درایو ساتا به یک پورت ساتا متصل شوند و در واقع پایه طراحی این پادها محسوب می شود. ظاهرا هیچکدام دیگر از سازنده ها به بازدهی این چیپ نرسیده اند و همگی اشکالات عجیب و غریب دارند، که مقاله فقط این مدل برد و چیپ آنرا توصیه می کند.

نرم افزار هر پاد لینوکس Debian نسخه 4 و 64 بیتی است. هر درایو اول با fdisk یک پارتیشن شده، و سپس هر 15 درایو یک ولوم راید 6 می شوند و روی همه این ولوم ها هم سیستم فایل JFS سوار می شود. کاربر نیز از طریق واسط http به این استورج ها و فضای شخصی خودش دسترسی دارد. (از طریق آپاچی تامکت). علاوه بر این در انتهای مقاله فهرست دقیق مدل سخت افزار استفاده شده و قیمت آن هم قید شده است. مقاله قید میکند که backblaze از نتیجه کار بسیار راضی بوده است و تعداد بسیار زیادی پاد را به همین روش طراحی و استفاده کرده است.

نکاتی که باید در نظر داشت

البته باید توجه داشت از آنجا که BackBlaze ارائه کننده خدمات بک آپ اینترنتی است، بنابراین پهنای باند استورج در درجه سوم یا چهارم اهمیت قرار داشته است. هر چند برای بسیاری از سناریوهای ما، مانند آرشیو این شرایط یکسان است و دسترسی آنلاین به محتوا بسیار مهم تر از پهنای باند آن است. که این مقاله می تواند راهنمای خوبی برای ما باشد.

نکته مهم دیگر این است که بر خلاف ما که فکر می کنیم با خریدن بهترین تجهیزات همه مشکلات ما حل می شود، در تمامی راه حل های خلاق کامپیوتری، این استعداد و خلاقیت است که حرف اول را می زند، مثل اینجا که چند صد پتا بایت با راه حل های متداول، و حتی بدون منبع تغذیه ردوندانت طراحی شده است و کار می کند، یا مثل گوگل که سرورهای اولیه آن از مادربرد پیچ شده روی سینی تشکیل شده بود و حتی کیس هم نداشت!

در انتهای مقاله فهرستی از افرادی که در زمینه های مختلف آنها را راهنمایی کرده اند هست که نشان دهنده عمق کار تکنولوژیکی است که انجام شده است و در این مقاله قید نشده است، مثل بررسی باگهای پروتکل ساتا و بررسی log های درایوهای وسترن دیجیتال. و همانطور که خود مقاله هم اشاره می کند، این مقاله طریقه ساختن یک بلوک استورج ارزان قیمت را نشان میدهد، اما توضیح نمی دهد که راه حلی که این تعداد استورج را مدیریت می کند، و باگهای سخت افزاری و نرم افزاری آنرا مدیریت میکند چه هست. این بخشی است که هر کاربر بر اساس تجربه و نیاز خود پیاده سازی خواهد کرد.