द्वितीयक भंडारण उपकरण
द्वितीयक भंडारण उपकरण — चुंबकीय हार्ड डिस्क और फ्लैश-आधारित सॉलिड-स्टेट ड्राइव — मुख्य मेमोरी के बाहर डेटा को स्थायी रूप से रखते हैं, जिनकी प्रदर्शन विशेषताएँ बहुत भिन्न होती हैं जो यह निर्धारित करती हैं कि सिस्टम जानकारी को कैसे संग्रहीत और एक्सेस करते हैं।
Definition
द्वितीयक भंडारण उपकरण गैर-वाष्पशील भंडारण मीडिया हैं — मुख्य रूप से चुंबकीय हार्ड डिस्क ड्राइव और फ्लैश सॉलिड-स्टेट ड्राइव — जिनका उपयोग पावर साइकल के दौरान डेटा को स्थायी रूप से बनाए रखने के लिए किया जाता है, जो मुख्य मेमोरी की तुलना में कम लागत और कम गति पर बड़ी क्षमता प्रदान करते हैं।
Scope
यह विषय स्थायी भंडारण की प्रौद्योगिकियों और प्रदर्शन को शामिल करता है: चुंबकीय डिस्क ज्यामिति, सीक और घूर्णी विलंबता, और डिस्क शेड्यूलिंग; NAND फ्लैश और सॉलिड-स्टेट ड्राइव, जिसमें उनके एक्सेस व्यवहार, टूट-फूट, और फ्लैश ट्रांसलेशन लेयर शामिल हैं; और ये विशेषताएँ सिस्टम डिज़ाइन को कैसे प्रभावित करती हैं। यह स्वयं उपकरणों का उपचार करता है। इसमें अतिरेक और विश्वसनीयता सरणियाँ (RAID और भंडारण विश्वसनीयता) और उनके ऊपर के फाइल-सिस्टम सॉफ्टवेयर (फाइल सिस्टम) शामिल नहीं हैं।
Core questions
- एक चुंबकीय हार्ड डिस्क की विलंबता और थ्रूपुट क्या निर्धारित करता है?
- फ्लैश-आधारित सॉलिड-स्टेट स्टोरेज व्यवहार और प्रदर्शन में चुंबकीय डिस्क से कैसे भिन्न है?
- सॉलिड-स्टेट ड्राइव को फ्लैश ट्रांसलेशन लेयर और वियर लेवलिंग की आवश्यकता क्यों होती है?
- भंडारण उपकरण की विशेषताएँ सिस्टम और सॉफ्टवेयर डिज़ाइन को कैसे प्रभावित करती हैं?
Key concepts
- चुंबकीय डिस्क ज्यामिति (ट्रैक, सेक्टर, सिलेंडर)
- सीक टाइम और घूर्णी विलंबता
- डिस्क शेड्यूलिंग
- NAND फ्लैश और सॉलिड-स्टेट ड्राइव
- फ्लैश ट्रांसलेशन लेयर
- वियर लेवलिंग
- थ्रूपुट और विलंबता
- स्थायित्व और गैर-वाष्पशीलता
Mechanisms
एक चुंबकीय डिस्क घूमती हुई प्लेटों पर डेटा संग्रहीत करती है; एक्सेस के लिए हेड को सही ट्रैक पर ले जाने (सीक) और सेक्टर के नीचे घूमने (घूर्णी विलंबता) की प्रतीक्षा करने की आवश्यकता होती है, इसलिए डिस्क शेड्यूलिंग हेड मूवमेंट को कम करने के लिए अनुरोधों को पुनर्व्यवस्थित करती है। एक सॉलिड-स्टेट ड्राइव NAND फ्लैश में डेटा संग्रहीत करती है, जिसे पृष्ठों में पढ़ा और लिखा जाता है लेकिन बड़े ब्लॉकों में मिटाया जाता है और उपयोग के साथ खराब हो जाता है; एक फ्लैश ट्रांसलेशन लेयर तार्किक पतों को भौतिक पृष्ठों पर मैप करती है और वियर लेवलिंग और गार्बेज कलेक्शन करती है।
Clinical relevance
भंडारण उपकरण की विशेषताएँ अक्सर डेटा-गहन प्रणालियों के प्रदर्शन पर हावी होती हैं। यांत्रिक डिस्क से सॉलिड-स्टेट ड्राइव में संक्रमण ने एक्सेस विलंबता को नाटकीय रूप से कम कर दिया और डेटाबेस, फाइल-सिस्टम और ऑपरेटिंग-सिस्टम डिज़ाइन को नया रूप दिया, जबकि फ्लैश का विशिष्ट व्यवहार — मिटाने से पहले लिखना, टूट-फूट, और गार्बेज कलेक्शन — भंडारण सॉफ्टवेयर के निर्माण के तरीके को प्रभावित करता रहता है।
History
1956 में IBM द्वारा पेश की गई चुंबकीय हार्ड डिस्क ने आधी सदी तक द्वितीयक भंडारण पर प्रभुत्व जमाया, घनत्व और लागत में लगातार सुधार हुआ। 1980 के दशक के अंत से व्यावसायीकृत NAND फ्लैश मेमोरी ने सॉलिड-स्टेट ड्राइव को सक्षम किया जिसने 2000 के दशक से कई भूमिकाओं में डिस्क को विस्थापित कर दिया, प्रति बिट उच्च लागत के बदले में बहुत कम विलंबता और कोई हिलने वाले पुर्जे नहीं थे।
Key figures
- John L. Hennessy
- David A. Patterson
- Bruce Jacob
Related topics
Seminal works
- hennessy2019
- jacob2008
Frequently asked questions
- सॉलिड-स्टेट ड्राइव हार्ड डिस्क से तेज़ क्यों होते हैं?
- हार्ड डिस्क को यांत्रिक रूप से एक हेड को हिलाना पड़ता है और प्लेटों के घूमने का इंतजार करना पड़ता है, जिससे मिलीसेकंड की विलंबता होती है। सॉलिड-स्टेट ड्राइव बिना किसी हिलने वाले पुर्जे के फ्लैश को इलेक्ट्रॉनिक रूप से एक्सेस करते हैं, इसलिए उनकी विलंबता बहुत कम होती है और वे रैंडम एक्सेस को बहुत बेहतर तरीके से संभालते हैं, हालांकि वे प्रति बाइट अधिक महंगे होते हैं।
- वियर लेवलिंग क्या है?
- फ्लैश मेमोरी सेल केवल सीमित संख्या में मिटाने-लिखने के चक्रों को सहन कर सकते हैं। वियर लेवलिंग फ्लैश ट्रांसलेशन लेयर के माध्यम से सभी सेल में समान रूप से लेखन को फैलाता है, ताकि कोई भी क्षेत्र समय से पहले खराब न हो, जिससे सॉलिड-स्टेट ड्राइव का उपयोगी जीवन बढ़ जाता है।