Apa itu pengontrol penyimpanan?

Jumlah data yang dihasilkan manusia sangat mengejutkan. Pada tahun 2024, perkiraan datasphere global mencapai 149 zettabytes, dengan proyeksi membengkak menjadi 181 zettabytes data pada akhir tahun 2025.

Sebagai gambaran, satu zettabyte setara dengan 1.000 exabyte, 1 miliar terabyte, atau 1 triliun gigabyte. Dengan kata lain, satu zettabyte setara dengan 250 miliar DVD.  

Oleh karena itu, manajemen data adalah komponen utama dari semua sistem komputasi, termasuk pusat data perusahaan, platform cloud, perangkat IoT, dan platform digital. Namun, tidak semua data dibuat sama.

Sebagian besar data yang kita buat bersifat sementara, dimaksudkan untuk digunakan dan dibuang dalam sekejap, sementara jenis data lainnya lebih tahan lama. Beberapa data disimpan untuk penyimpanan dan pengambilan jangka menengah, sementara jenis lain disimpan untuk keperluan arsip atau pencadangan jangka panjang. 

Tergantung pada tujuan data yang dibuat dan disimpan, jenis penyimpanan yang berbeda lebih cocok daripada yang lain. Dari opsi sederhana seperti disket dan USB flash drive hingga opsi yang kuat dan rumit seperti sistem jaringan area penyimpanan (SAN) dan penyimpanan terpasang jaringan (NAS), komputer mengandalkan pengontrol penyimpanan (juga dikenal sebagai pengontrol disk atau prosesor penyimpanan) untuk menulis dan mengambil data antara perangkat penyimpanan dan CPU utama komputer. 

Dalam kebanyakan kasus, kartu pengontrol penyimpanan adalah unit perangkat keras fisik, kadang-kadang terintegrasi langsung ke papan sistem komputer. Namun, ketika berhadapan dengan mesin virtual (VM) atau lingkungan tervirtualisasi lainnya, pengontrol penyimpanan virtual berbasis perangkat lunak dapat digunakan untuk mensimulasikan fungsi pengontrol fisik. Dalam jenis sistem komputer ini, pengontrol penyimpanan virtual adalah komponen dari perangkat lunak hypervisor menyeluruh yang digunakan untuk mengelola sumber daya penyimpanan yang dikumpulkan dari beberapa perangkat fisik.   

Ini adalah komponen utama pengontrol penyimpanan:

• Antarmuka host: Sambungan fisik yang memungkinkan pengontrol penyimpanan berkomunikasi dengan sistem host. Perangkat penyimpanan internal menggunakan standar seperti PCI Express (PCIe) untuk koneksi berkecepatan tinggi, sedangkan SAN menggunakan protokol seperti FibreChannel (FC) atau NVMe melalui Fabric untuk konektivitas eksternal.
• Prosesor: Pengontrol penyimpanan memiliki prosesor khusus untuk mengelola operasi input/output (I/O). 
• Memori cache: cache pengontrol penyimpanan biasanya terdiri dari volatile DRAM. Penyimpanan sementara berkecepatan tinggi ini ditemukan pada pengontrol itu sendiri dan menyimpan data yang sering diakses yang dapat diakses lebih cepat daripada data yang disimpan pada penyimpanan atau perangkat yang terhubung. 
• Antarmuka disk: Antarmuka disk adalah koneksi fisik antara pengontrol penyimpanan dan perangkat penyimpanan. 
• Unit cadangan baterai atau kapasitor: Untuk pengontrol penyimpanan dengan kemampuan menulis ke memori cache on-board, unit cadangan baterai (BBU) atau modul capacitor-plus-flash adalah komponen penting. Hal ini memungkinkan pengontrol untuk menyimpan data apa pun yang ditulis ke memori flash volatile jika terjadi pemadaman listrik mendadak. Fungsinya seperti catu daya dalam unit.

Dalam memfasilitasi transfer data, pengontrol penyimpanan melakukan beberapa tugas untuk memanfaatkan manfaat dari media penyimpanan tertentu. Mereka juga mengurangi berbagai tantangan potensial dan hambatan yang mungkin mencegah sistem komputer mengoptimalkan kemampuan penyimpanannya sepenuhnya. 

Untuk mencapai akses penyimpanan yang lancar dan efisien, fungsi utama pengontrol penyimpanan meliputi yang berikut ini:

• Transfer dan manajemen data: Fungsi paling dasar dari pengontrol penyimpanan adalah bertindak sebagai jembatan antara perangkat penyimpanan dan memori operasional komputer. Tergantung pada jenis media penyimpanan tertentu dan antarmuka serta protokol terkait, pengontrol penyimpanan akan mengoptimalkan transfer data untuk kecepatan dan efisiensi, mempromosikan dan mempertahankan kinerja sistem secara keseluruhan sambil memerangi latensi.
• Validasi data dan pemrosesan toleran kesalahan: Penyimpanan dapat memverifikasi keakuratan data yang ditransfer dan melakukan pemrosesan toleran kesalahan terhadap data yang salah untuk memastikan akurasi data dan mengurangi gangguan yang disebabkan oleh kesalahan.
• Kompresi dan dekompresi: Jika perlu, pengontrol penyimpanan dapat mengompresi dan mendekompresi data untuk meningkatkan kecepatan transmisi dan mengurangi tekanan data yang disebabkan oleh file yang besar.
• Perlindungan data dan layanan cadangan: Banyak pengontrol penyimpanan menyertakan fitur yang dirancang untuk perlindungan data dan redundansi, seperti konfigurasi array disk independen (RAID) yang berlebihan dan pengodean penghapusan. Fitur-fitur ini membantu mengamankan dan mencadangkan data dan mungkin sangat berguna untuk meningkatkan toleransi kesalahan dan waktu pemulihan. 
• Kompatibilitas antarmuka: Ketika memasangkan berbagai macam solusi penyimpanan dengan berbagai macam konfigurasi sistem operasi dan perangkat keras komputer, kompatibilitas menjadi perhatian utama. Pengontrol penyimpanan membantu menyelesaikan masalah kompatibilitas dengan mengelola protokol yang berbeda antara antarmuka perangkat penyimpanan yang berbeda (misalnya, serial ATA (SATA), serial attached SCSI (SAS), peripheral component interconnect express (PCIe)) serta perangkat keras dan sistem operasi yang berbeda (misalnya, Microsoft Windows, Linux). 
• Manajemen cache: Meskipun tidak selalu ada di semua opsi, memori cache bawaan adalah fitur umum di antara pengontrol penyimpanan. Cache bawaan dengan manajemen otomatis dinamis menyimpan data yang sering diakses untuk akses cepat dan membantu sistem mengoptimalkan kinerja responsif yang cepat.
• Dukungan manajemen volume logis: Logical volume management (LVM) adalah teknologi penting untuk mempartisi, mengatur, dan menggunakan penyimpanan sistem yang tersedia secara efisien. LVM digunakan untuk membuat kumpulan penyimpanan virtual yang fleksibel dan dinamis, yang dikenal sebagai volume logis, dengan mengumpulkan disk fisik ke dalam grup volume (VG) dari ruang penyimpanan bersama. Pengontrol penyimpanan memberi admin sistem kemampuan untuk mengelola dan mengubah ukuran volume penyimpanan secara real-time, membuat snapshot cadangan, dan mengonsolidasikan beberapa disk fisik. Konsolidasi ini dapat menjadi kumpulan yang dapat dibagikan untuk kapasitas penyimpanan optimal dengan waktu henti minimal.
• Pemantauan dan pelaporan: Mengawasi ketersediaan penyimpanan dan kinerja, pengontrol penyimpanan sangat berguna untuk menyediakan pemantauan dan snapshot real-time, menawarkan insight berharga tentang kesehatan penyimpanan, kinerja, kapasitas, dan status operasional perangkat penyimpanan yang terhubung. Berbekal informasi ini, administrator sistem lebih siap untuk melakukan pemeliharaan proaktif dan mengidentifikasi serta memperbaiki masalah potensial untuk menghindari waktu henti sistem atau kehilangan data penting. 

Pengontrol penyimpanan dapat dibagi menjadi dua kelompok utama, berdasarkan antarmuka atau fungsinya.

Meskipun semua pengontrol penyimpanan bertanggung jawab untuk mengelola komunikasi antara CPU dan perangkat penyimpanan, namun setiap jenis dikhususkan untuk tujuan dan lingkungan yang unik. 

Dirancang khusus untuk kompatibilitas antarmuka, beberapa pengontrol penyimpanan berbasis antarmuka meliputi:

• Pengontrol SATA (AHCI): Pengontrol SATA (AHCI) digunakan untuk mengelola perangkat penyimpanan berbasis SATA, termasuk HDD dan SSD SATA. Hemat biaya dan cocok untuk kebutuhan komputasi umum, SATA adalah antarmuka umum yang digunakan dalam sistem kelas konsumen, termasuk desktop, laptop, perangkat game, dan server pribadi. Lingkungan rumah dan bisnis kecil dengan kebutuhan penyimpanan yang rendah dan tidak terlalu membutuhkan transfer data berkecepatan tinggi sering kali menggunakan penyimpanan SATA dan pengontrol penyimpanan SATA.
• Pengontrol SAS: Pengontrol SAS digunakan dengan HDD dan SSD SCSI (SAS) yang terpasang secara serial. Digunakan untuk tugas komputasi kinerja tinggi, SAS mendukung kecepatan transfer yang lebih tinggi daripada SATA. Pengontrol SAS juga sering kali kompatibel dengan perangkat SATA, menawarkan pengaturan penyimpanan dengan fleksibilitas dan opsi yang lebih besar. Jenis pengontrol dan perangkat ini biasanya ditemukan di lingkungan tingkat perusahaan. Mereka digunakan untuk database berskala besar dan tugas virtualisasi yang kompleks ketika transfer data yang andal dan berkecepatan tinggi sangat penting.

Pengontrol SAS juga cocok untuk menghubungkan beberapa perangkat penyimpanan, menjadikannya pilihan yang baik untuk operasi yang membutuhkan solusi yang dapat diskalakan. Dalam situasi ini, komponen perangkat keras yang disebut ekspander SAS dapat digunakan untuk meningkatkan jumlah drive disk SAS atau SATA yang dapat diterima oleh host bus adapter (HBA) sistem.

Pengontrol berbasis fungsi didesain untuk mengakomodasi perangkat penyimpanan berdasarkan protokol antarmuka dan fungsi yang diinginkan. Ini adalah beberapa contoh:

• Pengontrol RAID: Teknologi penyimpanan RAID menggabungkan beberapa drive penyimpanan ke dalam satu kumpulan penyimpanan untuk meningkatkan kinerja dan redundansi. Melalui teknik seperti striping (yang membagi data menjadi bagian yang lebih kecil untuk penulisan simultan yang cepat di beberapa drive) dan mirroring (yang menduplikasi data untuk redundansi), RAID memberikan perlindungan terhadap kegagalan drive dan meningkatkan throughput data. Pengontrol RAID dirancang untuk mendukung beberapa level RAID—seperti RAID 0, RAID 1, RAID 5 hingga RAID 60—masing-masing menawarkan berbagai level dan kombinasi kinerja dan redundansi.
• Pengontrol array penyimpanan: Pengontrol array penyimpanan digunakan untuk mengelola array besar perangkat penyimpanan yang dirancang untuk sistem kelas atas yang membutuhkan transfer data yang cepat dan sangat tersedia dengan redundansi yang andal. Sistem array penyimpanan yang menggunakan pengontrol jenis ini mungkin memiliki beberapa pengontrol untuk meningkatkan fungsionalitas dan keandalan.