Jaki dysk twardy do serwerów NAS?

Artykuł ma za zadanie przedstawić różnice między różnymi rodzajami dysków twardych (HDD) oraz technologiami w jakie są one wyposażone i wytłumaczyć co powinno być brane pod uwagę przy wyborze dysku twardego do serwera plików NAS.

Artykuł ma za zadanie przedstawić różnice między różnymi rodzajami dysków twardych (HDD) oraz technologiami w jakie są one wyposażone i wytłumaczyć co powinno być brane pod uwagę przy wyborze dysku twardego do serwera plików NAS.

Wśród najczęściej zadawanych pytań przez osoby, które rozważają zakup lub kupiły serwer NAS przeważają:

1. Jaki dysk powinienem kupić do serwera plików ?
2.  Jaka jest różnica między dyskami twardymi ?
3.  Czy jakaś marka jest lepsza od innych ? Tak jest, przeczytajcie ten artykuł !!!

Biorąc pod uwagę te i wiele innych pytań, stworzyliśmy mini poradnik w którym pomożemy wybrać optymalny dysk twardy dla macierzy NAS w zależności od aplikacji.

Jak przewidzieć awarię dysku twardego ?

Obecnie na rynku dostępnych jest kilka kategorii dysków, te najważniejsze to:

1.  Desktop (dla komputerów stacjonarnych)
2.  Laptop (dla komputerów przenośnych)
3. NAS (dla serwerów NAS)
4. Enterprise (dla centrów danych)
5. Surveillance (systemy nadzoru)
6. AV (Aplikacje audio video)
7.  SSD (dyski flash) – niezawodność dysków SSD

Przy takim podziale wybór wydaje się pozornie prosty i oczywisty, nie mniej jednak warto przyjrzeć się cechom poszczególnych kategorii, aby ostatecznie dokonać najlepszego wyboru. Na pozór wszystkie dyski z wyłączeniem SSD to konstrukcje podobne – zapis magnetyczny na talerzach. Łatwo rozpoznawalne różnice to pojemność i prędkość obrotowa. Jest jednak kilka mniej eksponowanych parametrów które determinują wykorzystanie dysku twardego. Pozwalają one lepiej zrozumieć i ocenić zarówno różne ceny i zastosowania pomimo zbieżnych podstawowych parametrów.

Dyski twarde o dużych pojemnościach są mniej awaryjne ?

Parametry dysków

1. Czas działania POH (Power-On Hours) Dyski Enterprise, są tak zaprojektowane, aby mogły bez problemu pracować 24 godziny na dobę siedem dni w tygodniu co rocznie daje nam 8760 godzin. Dyski klasy Enterprise często są wykonywane w bardzo zaawansowanej technologii i wyposażane w wysokiej jakości części, co pozwala im działać bez wyłączania przez długi okres czasu. Dyski Desktop z założenia nie mają pracować 24 godziny na dobę – Średni parametr POH dla dysków Desktop wynosi 2400-3120 godzin rocznie. Przekroczenie tego poziomu powoduje znaczne zużywanie się dysku twardego i może doprowadzić do jego awarii
2. Zdolność do obciążeń Workload Capability. To jeden z ważniejszych parametrów pozwalający ocenić zdolność od obciążeń danymi. W przypadku dysków klasy Eneterprise parametr kształtuje się na poziomie więcej niż 180-560TB/rocznie, a w przypadku klasycznych dysków Desktop poniżej 60TB/rocznie.
3. Współczynnik AFR (Annualized Failure Rate ) / Średni czas między awariami (MTBF). AFR i MTBF to statystyki powiązane między sobą– bardziej z AFR jest związane MTBF. Liczby te są używane przez producentów, aby stwierdzić niezawodność dysku twardego, mniejszy AFR mówi nam, że jest mniejsza szansa na awarię. Przeważnie dyski Enterprise mają parametr AFR znacznie niższy niż dyski Desktop. Należy mieć na uwadze, że nie ma producenta, który zagwarantuje nam, że parametr AFR będzie równy zeru. Jednocześnie należy zwrócić  bo czasami parametr MTBF podawany jest przy założonym niższym cyklu pracy. Typowe parametry dysków eneterprise to od 800 tys do 2 mln godzin przy obciążeniu 100%, natomiast w przypadku dysków desktop parametr może wynosić od 600 tyś do 1 miliona, ale przy założonym 25% obciążeniu!
4. Różnica w naprawianiu uszkodzonych sektorów w dyskach twardych  Często dodatkowo dyski Enterprise są wyposażane przez producenta w technologię, która jest wykorzystywana w środowiskach RAID: przez co te dyski są w stanie szybciej naprawić uszkodzony sektor – dzięki czemu komunikacja dysku z hosta z szyną HBA nie zostaje przerwana. Jeżeli dysk klasy Desktop będzie wykorzystywany w środowisku RAID i zostanie wykryty uszkodzony sektor, wtedy dysk straci trochę czasu na jego naprawę, znacznie więcej czasu niż dyski klasy Enterprise. Podczas procesu naprawy dysk traci komunikację z HBA co powoduje spadek wydajności. Jeżeli jednak czas naprawy będzie zbyt długi to HBA stwierdzi, że taki dysk jest uszkodzony i odłączy go z macierzy RAID. Oczywiście taki dysk można ponownie dodać do macierzy, w której się znajdował, ale należy pamiętać, że zanim zostanie dodany minie trochę czasu, ponieważ musi przejść od nowa proces odbudowy/synchronizacji wolumenu, aby mieć pewność, że spójność danych została zachowana. Korzystając z dysków klasy Enterprise zapobiegamy niepotrzebnemu odłączeniu sprawnego dysku z macierzy RAID, który naprawia uszkodzony sektor, wtedy utracone dane z uszkodzonego sektora są odzyskiwane z lustrzanej kopi drugiego dysku jeżeli mamy skonfigurowany RAID1 lub bitu parzystości znajdującego się na innych dyskach jak w przypadku RAID5. Korzystając z dysków Enterprise będziemy mieli zapewnioną wysoką dostępność do wolumenów z danymi pomniejszoną o zakłócenia wywołane przez wystąpienie wadliwych sektorów na dyskach twardych w macierzy.
5. Dodatkowe funkcje dedykowane przy pracy w systemach wielodyskowych. Każdy producent dysków opracował technologie pozwalające na stabilniejszą pracę w systemach wielodyskowych. Poniżej kilka przykładowych z opisem które pokazują jak istotne elementy zostały opracowane przy dyskach mających pracować w systemach NAS. To technologia odpowiedzialne za usuwanie błędów i zwiększenie odporności dysków twardych na drgania. Jeśli w przykładowym typowym środowisku komputerowym wystąpi konieczność odbudowy danych, może to trwać 20 sekund lub dłużej. W typowym zastosowaniu NASWorks, jeśli odtwarzanie danych przez dysk trwa dłużej niż siedem sekund, macierz RAID uznaje, że dysk opuścił macierz i rozpoczyna czasochłonny proces odbudowy całego dysku. Jednak dzięki Dyski NAS a dyski do komputerów stacjonarnych technologii NASWorks dysk przerywa próby odzyskania danych przed upływem siedmiu sekund. Zamiast tego dysk informuje macierz RAID, że potrzebuje pomocy przy odbudowie określonego fragmentu danych. Macierz RAID może pomóc w korekcji danych z kopii zapasowych, przez co unika się pełnej odbudowy dysku.

Przy tak określonych parametrach logiczny wydaje się zakup jedynie dysków klasy Enterprise, natomiast w wielu wypadkach nie jest to ekonomicznie uzasadniony wybór. Koszty dysków twardych są znacznie wyższe niż dysków Desktop czy NAS. Dlatego celowe wydaje się określenie zastosowań i właściwe dopasowanie dysków do potrzeb – środowiska w którym mają pracować. Poniżej zestawienie najistotniejszych kryteriów wyboru dysków.

Podsumowanie:

• Dyski klasy Enterprise należy używać gdy niezawodność i dostępność są ważniejsze niż cena. Jeśli brak dostępu do danych  z powodu awarii dysku twardego może wpłynąć na pracę wielu użytkowników lub brak dostępu do danych zatrzyma produkcję lub sprzedaż produktów firmy handlowej to może oznaczać straty tysięcy złotych  na sekundę. W takich wypadkach zastosowanie dysków Enterprise jest niezbędne. Dyski Enterprise są także zalecane do obsługi wysokiego poziomu zapytań wejść/wyjść następujących w tym samym czasie – tak jak ma to miejsce przy bazach danych przechowywanych na serwerach lub w środowiskach Virtual Storage. Dyski Enterprise zaleca się stosować również w miejscach, gdzie dane muszą być dostępne o każdej porze dnia i nocy, gdzie muszą pracować 24 godziny na dobę przez cały rok.
• Dyski klasy NAS używa się tam gdzie cena i pojemność ma znaczenie. Dyski klasy NAS w zupełności wystarczą, aby zaspokoić wymagania mniejszej liczby użytkowników (a nawet jednego) – którzy okazjonalnie korzystają z danych znajdujących się na dysku. Gdzie brak dostępu do danych nawet przez kilka dni nie oznacza strat finansowych, ponieważ osoba lub firma nie jest uzależniona od danych znajdujących się na dyskach.
• Dyski klasy Surveillance w serwerach które mają pracować jako rejestrator zapisu z kamer IP. Nakierowanie głownie na zapis, oraz zgodność do pravy w trybie 24/7.
• Dyski klasy Desktop i Laptop ze względu na brak przystosowania do pracy ciągłej, nie są rekomendowane do instalacji w macierzach NAS.
• Dyski SSD przez długi czas nie były dedykowane do pracy w macierzach NAS ze względu na stosunkowo małą żywotność (skończona ilość operacji zapis/odczyt). Obecnie dzięki rozwojowi technologii SSD dzięki implementacji obsługi poleceń TRIM znacznie wydłużono żywotność dysków. Dzięki temu można w prosty sposób zwiększyć wydajność systemu, oraz obniżyć poziom hałasu/zużycia energii. Dyski SSD zaleca stosować się w 2 sytuacjach:

1.     Jeśli oczekujemy obsługi szybkich zapytań, np. w aplikacjach bazodanowych

2.     W serwerach z opcją SSD Cache do przyspieszenia wszystkich operacji zapisu/odczytu

Specjalnie dla Was zaczęliśmy testować dyski w grupach RAID 0/5/10 w najbardziej popularnych rozwiązaniach NAS, dlatego gorąco zachęcamy do zapoznania się z wynikami testów gdyż teoria to jedno, a praktyka drugie:

Szybkie 8TB, czyli testujemy Seagate IronWolf 8TB

Kingston DC500M, czyli wydajny dysk SSD dla NAS

Podsumowując  na rynku dysków twardych mamy top 3 producentów dysków twardych dedykowanych dla serwerów NAS, są to WD (seria RED), HGST, który już należy do WD (seria Deskstar NAS) oraz Seagate (seria IronWolf). Poniżej oficjalne prezentacje wszystkich trzech serii dysków: