Чем отличается серверный жесткий диск от обычного

Среднестатистический компьютер

Рабочий компьютер на предприятии, в учебном заведении или в офисе и домашний ПК имеют кое-что общее: рассчитаны они на нерегулярное использование и не предполагают круглосуточной эксплуатации. Кроме того, предполагается, что в любом, пользователь всего один (даже если существует группа пользователей, доступ выполнятся по очереди).

Это важно для понимания количества обращений hdd пользователем и операционной системой.

Конечно же, существуют исключения. Например, при медленном доступе в интернет, при загрузке большого объема данных, компьютер можно оставить включенным на ночь, чтобы до утра все докачалось.

Как вариант, хардкорные киберспортсмены (как видите, я политкорректно не употребляю слово «зад…ты»), обычно фанаты какой-нибудь ММОРПГ, включают бота и отправляют персонажа на фарм-ресурсы.Но это уже – скорее исключение, чем правило: среднестатистический юзер включает компьютер, когда он нужен, и выключает его на ночь.

Еще один важный параметр, выдвигаемый к винчестеру в настольном ПК – низкий уровень шума во время работы: никому не нужен комп, который будет греметь как трактор. В случае с ноутбуками, выдвигается дополнительное требование к энергопотреблению: чем оно ниже, тем больше проработает устройство на том же заряде батареи.

Особенности работы сервера

В большинстве случаев сервера работают круглосуточно, независимо от назначения: что локальный сервер на предприятии, координирующий рабочую группу, что сервер хост-провайдера, на котором гнездится десяток сайтов, должны быть всегда доступны.

В первом случае это не критично, если производство работает в одну смену. Во втором даже глубокой ночью найдутся пользователи, которым нужно попасть на определенный сайт «вот прямо сейчас».

Во-вторых, жесткий диск для сервера должен быть надежным и отработать положенное количество часов, до плановой замены. Например, падение сайта интернет-магазина влечет за собой непрямые убытки: увидев, что ресурс недоступен, потенциальный клиент уйдет к конкурентам.

Конечно же, согласно принятым нормам предполагается хранение резервной копии данных на отдельном носителе, однако это бывает не всегда: админ по ошибке может залить бэкап на тот же хард, а при выходе из строя важная информация будет безвозвратно утеряна.

Еще одна особенность серверного винчестера – одновременный доступ к данным нескольких пользователей. И если в локальной офисной сети таких пользователей обычно не более сотни, то у крупной социальной сети их уже сотня тысяч. В этом случае, разница и в интерфейсе подключения: для таких объемов данных «домашний» SATA уже не подходит.Исключением являются круглосуточные банкоматы и платежные терминалы. По сути, любое из этих устройств – обычный компьютер с установленной ОС и оболочкой для проведения платежей, но с дополнительными периферическими устройствами.

Вообще то, исходя из режима эксплуатации, такое устройство следует комплектовать серверным жестким диском. Однако с целью сэкономить, обычно владелец терминала ставит туда обычный винчестер.

Взаимозаменяемость девайсов

Исходя из вышесказанного, логично предположить, что для сервера обычный винчестер совершенно не подходит. Справедливо обратное утверждение: серверный жесткий диск можно использовать для домашнего ПК, если это предусмотрено интерфейсом подключения.

Что это даст в практическом плане? Вы получите неубиваемый девайс с колоссальной работоспособностью и скорее продадите такой компьютер, чем выйдет из строя винчестер. Однако учитывайте, что разница в стоимости весьма существенна – более качественные комплектующие и стоят дороже.

Рекомендую ознакомиться с публикацией об отличиях между жестким диском и твердотельным накопителем и в чем отличие SSD SATA накопителей от SSD M2. Рейтинг производителей жестких дисков вы найдете . А в качестве варианта покупки винчестера советую обратить внимание на Western Digital Blue 2TB 5400rpm 64MB WD20EZRZ 3.5 SATAIII.

Спасибо за внимание и до следующих встреч на страницах моего блога! Не забудьте расшарить эту статью в социальных сетях и подписаться на новостную рассылку!

Несколько дней назад консультировал одного моего знакомого по поводу самостоятельной сборки домашнего NAS-сервера, и речь зашла о том, какие же жесткие диски ставить в NAS.

В принципе, выбор относительно не большой, но достаточно широкий. Давайте же разберем по порядку особенности, преимущества и недостатки каждого семейства HDD применительно к их использованию в сетевой системе хранения данных.

«Зеленые» диски.

Это и серия Green от фирмы Western Digital (WDC), Barracuda Green (Barracuda LP) производства компании SeaGate (ныне эта серия не производится), Deskstar 5Kхххх фирмы Hitachi, Samsung EcoGreen и других.

Особенности:

Главная особенность жестких дисков этих серий в пониженной скорости вращения шпинделя, от 5000 до 5900RPM, в результате чего такие диски отличаются пониженным энергопотреблением, меньшим нагревом и шумностью. Но в угоду этому принесена производительность. Т.е. это идеальные хранилища для различных типов данных, будь то фильмы, музыка, домашний фотоархив. На данный момент обычно гарантия на диски этих серий составляет два года.

Плюсы:

— низкое энергопотребление
— низкий уровень шума
— низкий уровень нагрева при работе

Минусы:

— низкая производительность, особенно в сценариях многопоточной записи/чтения
— не предназначены для интенсивной работы в режиме 24/7 (2400 рабочих часов в год)
— не регламентирована работа в условиях датацентров и многодисковых системах хранения данных, где могут передаваться вибрации от соседних HDD, кулеров и т.д.

Выводы:

Последние несколько лет, собирая домашние сетевые системы хранения данных (NAS) с несколькими HDD, я устанавливал в них жесткие диски «универсальной» серии. Т.к. если у «зеленых» и у «универсальных» отключить парковку головок и остановку шпинделя при простое, потребление электроэнергии отличаться будет весьма не значительно. Более сильный нагрев легко компенсируется грамотно инсталлированной тихой системой охлаждения, а звуки работы самого жесткого диска легко можно уменьшить, снизив параметр AAM, при этом, не сильно проигрывая в производительности.

Если уж шум или потребленная мощность были более критичны, чем производительность (например, NAS будет стоять в той же комнате, где ночью спят люди), в NAS устанавливались накопители из «зеленой» серии, пусть даже и получали более низкую производительность дисковой подсистемы. Хотя при этом у них и принудительно отключалась (или же таймер устанавливался на максимальный срок) парковка головок и остановка шпинделя

Диски корпоративного класса, по моему мнению, не для домашнего применения. Ведь если посмотреть на их особенности, то что мы имеем? Более длительную гарантию? Но все развивается так стремительно, что за три года могут измениться не только требования к доступному объему домашнего NAS, но и сама концепция хранения данных. Да и стоимость хранения одного гигабайта данных может существенно снизится, поэтому планировать что-то на срок, более длительный, чем два-три года вряд ли возможно. А цена на HDD корпоративного класса такова, что я предпочту вместо двух, пусть и более надежных HDD купить три, и получить, при грамотном использовании, по факту, меньшую вероятность потери данных.

Что же касается недавно вышедших у двух ведущих производителей серий жестких дисков, специально предназначенных для сетевых хранилищ, т.е. NAS, то я пока воздерживаюсь от их применения. Во1х, эти серии вышли относительно не давно (менее года назад WD Red и несколько месяцев назад Seagate NAS), а значит, у них ещё возможны «детские» болезни становления, а я не желаю быть бета-тестером за свои же деньги. Во2х, до недавнего времени, до появления конкурента дискам от WD со стороны Seagate, цена на накопители WD Red была практически равна (лишь немного ниже) HDD корпоративного уровня. Впрочем, в условиях конкуренции стоимость этих HDD постепенно снижается, и на данный момент уже гораздо ближе к стоимости «домашних» винчестеров. Тем более что эти накопители изначально допускают работу 24/7 и мы получаем более длительную гарантию. Так что в ближайшее время я буду отслеживать ситуацию с ценами и отзывами на диски серий WD Red и Seagate NAS, и возможно, именно они станут в следующий собранный мною NAS.

Как выбрать жёсткие диски для серверов?


В IT-области существует множество мифов. «От спама можно отписаться», «Два антивируса лучше, чем один», «Серверные жёсткие диски должны быть только фирменными». При замене и расширении парка ЖД нужно учитывать немало нюансов и тонкостей, и без своих предубеждений здесь тоже не обошлось. Какие бывают ЖД для серверов, чем они отличаются, на что нужно обращать внимание, и должны ли они быть с логотипом производителя сервера — об этом читайте под катом.

Если диск установлен в сервер, то он должен удовлетворять жёстким требованиям по:

  • Надёжности. Невосстановимая потеря данных может обернуться многомиллионными убытками и репутационными потерями.
  • Производительности. Серверы априори предназначены для обработки многочисленных запросов.
  • Времени отклика. Пользователи не должны ждать, пока серверный диск «пробудится» и обработает их запросы.

Иными словами, жёсткий диск в сервере должны быть как пионер — всегда готов обрабатывать многочисленные запросы с минимальным уровнем задержки, обеспечивая высокий уровень сохранности данных. В высоконагруженных серверах жёсткие диски годами работают интенсивно и безостановочно.
Существует четыре основных категории (не берем в расчёт SSD, SAS SSD, PCI-e SSD) жёстких дисков:

  • SATA (обычные, «бытовые» SATA) — частота вращения шпинделя 5400 и 7200 об/мин.
  • SATA RAID Edition (SATA RE) — частота вращения шпинделя 7200 об/мин, поддержка команд RAID-контроллера.
  • SAS Near Line (SAS NL) — частота вращения шпинделя 7200 об/мин.
  • SAS Enterprise — частота вращения шпинделя 10 000 или 15 000 об/мин.

Прежде всего, необходимо определиться с интерфейсом подключения — SATA или SAS.

SATA или SAS?


Интерфейс SATA является развитием IDE, который позднее был переименован в PATA. То есть этот интерфейс изначально ориентирован на использование в бытовых компьютерах, а также в промышленных системах с умеренными требованиями к производительности и надёжности. В то же время SAS — это наследник классического «серверного» интерфейса SCSI.
Изначально интерфейс SAS имел более высокую пропускную способность, чем SATA. Но прогресс не стоит на месте, и третье поколение SATA III имеет максимальную пропускную способность на уровне 6 Гбит/сек, как и второе поколение SAS. Однако на рынке уже доступны серверы с SAS-контроллером третьего поколения, с пропускной способностью до 12 Гбит/сек.
Для подключения SAS-дисков сервер должен быть оснащён соответствующим контроллером. При этом обеспечивается обратная совместимость интерфейсов: к SAS-контроллеру можно подключить SATA-диски, а наоборот — нельзя.
SAS обеспечивает полнодуплексный обмен данными: жёсткий диск единовременно обрабатывает по одной команде на чтение и запись, а SATA-диск — либо на чтение, либо на запись. Но это преимущество будет заметно только при большом количестве дисков, если сравнивать SAS NL и SATA RE.
Если подвести промежуточный итог: SATA-диски хороши для создания объёмных хранилищ, от которых не требуется максимальной производительности. А если вам нужно выжать из дисковой подсистемы всё возможное, то ваш выбор — SAS.

Скажите «нет» обычным жёстким дискам


Сразу внесём ясность — обычные SATA не предназначены для использования в серверах. Тому есть несколько причин:

  • Низкая устойчивость к вибрациям.
  • Высокий уровень невосстанавливаемых ошибок.
  • Отсутствие поддержки команд аппаратных RAID-контроллеров.

Конечно, стоимость обычных десктопных SATA существенно ниже, чем у серверных, и ничто не мешает использовать их под мелкие задачи, не требующие высокой производительности дисковой подсистемы. Если же сохранность и скорость доступа к данным стоит на первом месте, то всё же настоятельно рекомендуем брать серверные ЖД.

Устойчивость к вибрациям

Для решения более-менее требовательных задач нет смысла ставить только один диск. Чтобы обеспечить минимальный уровень надёжности хранения данных, нужно не менее двух накопителей, объединённых в RAID. Но когда в корзине собрано 4 и более устройств, то возникающие от их работы вибрации влияют на стабильность вращения шпинделей и точность позиционирования головок. Поэтому серверные жёсткие диски имеют ряд конструктивных отличий от бытовых:

  • Усиленный вал шпинделя, более устойчивый к внешним воздействиям.
  • Дополнительный контроль вибрации.
  • Технологии, существенно повышающие точность позиционирования и высоту полёта головок над поверхностью «блинов».
  • Богатые возможности самодиагностики, позволяющие вовремя уведомить о скором выходе диска из строя.

Бытовые диски всего этого лишены. При достаточно сильном уровне вибрации вероятность возникновения ошибок чтения/записи у обычных SATA на 50% выше, чем у SATA RE.

Уровень невосстановимых ошибок

Следующее отличие серверных жёстких дисков от бытовых — уровень невосстановимых ошибок. У обычных SATA он составляет примерно 10-14 (1 бит на каждые считанные 1014 бит=12,5 терабайт). То есть при шестикратной перезаписи двухтерабайтного диска вы почти наверняка получите одну невосстановимую ошибку. Для бытовых дисков это не проблема. Но если вы каждый месяц переписываете базу данных, то через полгода она может оказаться битой.
Вероятность возникновения невосстановимой ошибки =
(N * (X / 12500 * 12500) / 12500) * 100%
Где:

  • N — количество дисков в RAID-массиве,
  • X — объём одного диска в гигабайтах,
  • 12500 — количество бит, на которое приходится 1 невосстановимая ошибка, выраженное в гигабайтах.

Допустим, вы создали массив RAID 5 из 1-терабайтных обычных SATA. При ребилде массива вы получите невосстановимую ошибку с вероятностью 40%.
Вероятность возникновения невосстановимой ошибки =
(5 * (1000 / 12500 * 12500) / 12500) * 100% = 40%.
А если вы используете 600-гигабайтные диски, то вероятность epic fail при ребилде составляет 24%:
Вероятность возникновения невосстановимой ошибки =
(5 * (600 / 12500 * 12500) / 12500) * 100% = 24%.
У SATA RE и SAS NL уровень невосстановимых ошибок равен 10-15, то есть на порядок меньше, чем в обычных SATA. Тогда в нашем примере с RAID 5 получаем:
Для 1-терабайтных дисков вероятность ошибки = 4%.
Для 600-гигабайтных дисков вероятность ошибки = 2,4%.
У SAS-дисков уровень невосстанавливаемых ошибок ещё ниже — 10-16:
Для 1-терабайтных дисков вероятность ошибки = 0,4%.
Для 600-гигабайтных дисков вероятность ошибки = 0,24%.
Обратите внимание: вероятность возникновения ошибки пропорциональна количеству дисков в RAID-массиве.

Каким образом в SAS-дисках обеспечивается более низкий уровень ошибок? Magic.

  • Размер сектора в SATA-дисках — 512 байт, в SAS-дисках — 520 байт. Дополнительные 8 байт используются для сквозной проверки чётности.
  • Другие алгоритмы чтения.
  • Дополнительные алгоритмы восстановления данных без участия контроллера.

Работа в RAID-массиве

Ещё один важный недостаток обычных SATA — отсутствие функции устранения ошибок при работе в RAID-массиве. Допустим, вы понадеялись на бэкап, и ради экономии построили RAID из обычных SATA. При возникновении ошибки жёсткий диск многократно пытается считать сбойный блок. И пока он это делает, он не отвечает на сигналы RAID-контроллера. Тот воспринимает это как выход жёсткого диска из строя, исключает его из массива и пытается восстановить. Иными словами, при возникновении ошибки из массива выпадает весь диск.

В случае с SATA RE, SAS NL и SAS ситуация будет развиваться иначе. Обнаружив ошибку, диск сообщает контроллеру о наличии сбойного блока. Контроллер запрашивает этот блок у других дисков в массиве и передаёт на сбойный диск. При этом устройство не выпадает из массива, и падения производительности не происходит.

Миф о брендах

Наконец, самый главный вопрос: нужно ли покупать «родные» диски?
Не секрет, что HP, IBM и DELL жёсткие диски не производят. Они покупают их у сторонних производителей, после чего тестируют, перепрошивают и клеят свои логотипы.

C одной стороны, такие диски имеют ряд преимуществ:

  • прошивка (firmware) учитывает особенности контроллеров тех или иных моделей серверов,
  • дополнительный контроль качества и проведение стресс-тестов уменьшают вероятность приобретения экземпляров со скрытыми дефектами,
  • на «фирменные» диски предоставляется гарантия вендора и полноценная поддержка.

Но за всё хорошее приходится платить — «родные» жёсткие диски продают примерно в два-три раза дороже, чем те же самые модели, но с логотипами производителей — Seagate, Western Digital, Toshiba, HGST.
Как вы понимаете, такая разница в цене далеко не для всех оправдывается обещаниями повышенной надёжности. Поэтому наверняка многие слышали о том, что «неродные» жёсткие диски работают в серверах HP, IBM и DELL нестабильно или слишком медленно. Кто-то даже пугает, что с «левыми» дисками сервер не заведётся.
Откуда растут ноги у этих утверждений?
В подавляющем большинстве серверов применяются технологии повышения производительности дисковой подсистемы. Именно с этой целью вендоры перепрошивают жёсткие диски — чтобы обеспечить поддержку этих технологий. Если же вы поставите «неродные» диски, то просто не сможете воспользоваться фирменными ноу-хау, не более того.
Также раньше вендоры искусственно заставляли использовать «фирменные» накопители, применяя блокировки на уровне контроллеров. В конце концов, гнев народных масс вынудил со временем отказаться от этой порочной практики. Сегодня проблемы чаще всего возникают с относительно старыми моделями серверов. И решается это простой заливкой в контроллер свежей прошивки. Хотя есть и просто капризные модели контроллеров, например, P410 в серверах HP.
Как показывает практика, «неродные» жёсткие диски без затруднений работают:

  • в серверах HP — как минимум с поколения Gen6,
  • в серверах IBM — как минимум с поколения М2,
  • в серверах DELL — как минимум с 10 поколения.

«Неродные» жёсткие диски полностью совместимы как с салазками серверов, так и с внутренними системами мониторинга. А вот салазки нужно ставить только родные, и только для определённого поколения сервера. Вы без труда можете найти в сети настоящие названия моделей дисков, которые вендоры продают под своими брендами. Так, например, большинство SAS-дисков HP делаются из линейки жёстких дисков Seagate Savvio. При этом вовсе не обязательно искать полные аналоги, можно выбрать подходящие модели из популярных линеек:
Что касается надёжности того или вендора, то согласно довольно информативной статистике компании Backblaze, занимающейся предоставлением облачного бэкапа, самыми надёжными являются диски Hitachi. На втором месте Western Digital, на третьем — Seagate.

Проверяйте гарантию

Если вы решили не идти на поводу у вендоров и собираетесь купить «неродные» жёсткие диски, то сначала обязательно уточните у продавца: кто предоставляет гарантию? Дело в том, что многие магазины не предоставляют гарантию на жёсткие диски, ссылаясь на гарантию производителя. Но здесь есть тонкий момент: к примеру, у некоторых моделей Seagate гарантийный период начинается с момента производства. Поэтому не исключена ситуация, что вы купите абсолютно новые диски, на которые уже закончилась гарантия производителя.
Sad, but true.
Чтобы не испытать этот неловкий момент, постарайтесь перед покупкой проверить гарантию конкретных экземпляров на сайтах производителей:
Seagate: http://support.seagate.com/customer/en-US/warranty_validation.jsp
Western Digital: http://support.wdc.com/Warranty/warrantyStatus.aspx?lang=ru
Hitachi: https://www.hgst.com/portal/site/en/support/warranty

Заключение

При выборе жёстких дисков необходимо в первую очередь отталкиваться от задач, которые будет выполнять сервер:

  • Если вам не нужна высокая скорость доступа и надёжность хранения данных, а количество дисков не будет превышать четырёх, то мы рекомендуем ставить диски SATA RAID Edition. Это вариант для недорогих серверов начального уровня, обслуживающих небольшое количество пользователей.
  • Если сервер будет обслуживать базы данных, или количество дисков в массиве будет 5 и более, то лучше выбрать SAS NL. Чаще всего такие диски ставятся в серверы, работающие в компаниях среднего размера: под бухгалтерские системы, CMS, корпоративные репозитории и т.д.
  • А если вам нужна максимальная производительность и/или надёжность хранения данных, например, при обработке финансовых транзакций, то ваш выбор — диски SAS Enterprise. Это носители для высоконагруженных серверов, обслуживающих большое количество пользователей, а также для систем, работающих с наиболее важными данными.

Но главное — не верьте мифам. Вовсе не обязательно покупать диски с таким же логотипом, как на вашем сервере. При грамотном подходе можно существенно сэкономить на апгрейде дисковой подсистемы, ничуть не потеряв в надёжности и скорости работы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *