Корпоративные жесткие диски

Почему корпоративные жесткие диски

Серверы отличаются от клиентских компьютеров (настольных компьютеров, ноутбуков и планшетов) несколькими способами:

• Серверы обычно работают непрерывно; клиентские компьютеры часто выключаются в конце рабочего дня.
• Серверы часто имеют высокие рабочие нагрузки, работающие на уровне 80% или выше; клиенты обычно работают с рабочей нагрузкой от 10% до 20%.
• Серверы критически важны для бизнеса (например, если сервер выходит из строя, ваш бизнес останавливается); клиенты относительно одноразовые (например, если ваш настольный компьютер выходит из строя, вы можете войти в систему, используя свой ноутбук).

Поскольку они очень важны для вашего бизнеса, серверы обычно стоят намного дороже, чем клиентские компьютеры. И большую часть стоимости сервера составляет его подсистема хранения. Недавно я рассчитывал стоимость нового сервера для нашего бизнеса, и ценник поставщика выглядел так:

• Серверная система со всем, кроме жестких дисков = около 1500 долларов.
• Серверная система со всем, включая четыре жестких диска корпоративного класса = около 4000 долларов.

Обратите внимание, что хранилище стоило почти две трети стоимости сервера!! Почему так много? Потому что мне нужны были жесткие диски с возможностью горячей замены, а поставщик поддерживал только использование собственных жестких дисков с возможностью горячей замены для этой конкретной системы. Если бы я мог поискать более дешевые жесткие диски на NewEgg или каком-либо другом сайте, я мог бы сэкономить 1000 долларов или больше от общей стоимости моей системы. Но привязка к поставщику вместе с моей деловой потребностью помешали мне сделать это в данном конкретном случае.

Но помимо проблемы привязки к поставщику, почему жесткие диски корпоративного класса обычно такие чертовски дорогие? Все это связано с различиями между клиентскими компьютерами и серверами, описанными выше. Например:

• Поскольку серверы должны быть очень надежными, их жесткие диски должны иметь высокую надежность. Это означает, что жесткие диски корпоративного класса должны выходить из строя очень редко, или, говоря более конкретно, их среднее время наработки на отказ (MTBF) должно быть намного выше, чем у жестких дисков настольного класса.
• Поскольку серверы часто постоянно работают с большими нагрузками, им нужны высокопроизводительные жесткие диски. Поэтому жесткие диски корпоративного класса должны включать механизмы, обеспечивающие доступ к данным, их чтение и запись быстрее, чем обычные жесткие диски настольного класса. Это означает, что диски корпоративного класса должны иметь больший объем кэш-памяти, более высокую скорость вращения и более быстрый интерфейс, чем обычные диски для настольных ПК.
• Поскольку данные, хранящиеся на серверах, обычно имеют решающее значение для успеха вашего бизнеса, их жесткие диски должны быть очень устойчивыми к повреждению. На клиентском компьютере один поврежденный сектор на жестком диске может привести к зависанию или сбою Windows, но обычно это не приведет к потере данных для вашего бизнеса, поскольку бизнес-данные обычно хранятся на сетевых файловых серверах, а не на клиентских компьютерах. Однако сбойный сектор на жестком диске сервера может привести к ошибочной бизнес-транзакции, которая может оттолкнуть клиентов и стоить вашей компании денег. Поэтому жесткие диски корпоративного класса должны включать в себя более устойчивые технологии для быстрого выявления, восстановления и переназначения поврежденных секторов, чтобы предотвратить длительные перерывы в обслуживании клиентов. Корпоративные жесткие диски также включают дополнительные функции проверки на наличие ошибок для обеспечения большей целостности данных, чем обычно обеспечивают жесткие диски для настольных ПК.
• Поскольку серверы работают непрерывно и обычно имеют несколько жестких дисков в конфигурации RAID, им также нужны диски с оптимизированным энергопотреблением, чтобы они не потребляли чрезмерное количество энергии переменного тока. Это особенно актуально в средах центров обработки данных, где у вас есть стойки с блейд-серверами. Жесткие диски для таких серверов обычно используют формат 2,5 дюйма вместо формата 3,5 дюйма, который обычно используется в настольных компьютерах, поскольку пластины меньшего размера обычно потребляют меньше энергии переменного тока.

Суть в следующем: если ваши данные важны для вашего бизнеса, то ваши серверы должны использовать диски корпоративного класса. А поскольку вы не должны хранить критически важные для бизнеса данные на клиентских компьютерах, ваши клиентские компьютеры НЕ должны использовать диски корпоративного класса.

Типы дисков корпоративного класса

Существует несколько различных способов классификации дисков корпоративного класса. Например, вы можете классифицировать их по технологии. Таким образом, у вас есть жесткие диски (т. е. вращающиеся диски) (HDD) и твердотельные накопители (SDD), которые предназначены для использования в серверных системах. А если мы сосредоточимся только на жестких дисках, то у вас есть диски Serial Attached SCSI (SAS) и диски Serial ATA (SATA), предназначенные для серверных систем.

Но есть еще один ключевой способ отличить разные диски корпоративного класса, и он связан с компромиссом между производительностью и емкостью. В частности, когда вы покупаете диск корпоративного класса, вам обычно приходится выбирать между одним из следующих двух типов дисков:

• Диски с оптимизированной производительностью. Эти диски предназначены для максимально быстрого поиска и передачи данных. Для жестких дисков это обычно означает, что они должны иметь малое время поиска и задержку вращения, а также последовательную пропускную способность 150 МБ/с или выше. Примером HHD с оптимизированной производительностью может быть 2,5-дюймовый диск SAS емкостью 500 ГБ, 10 000 об/мин и скоростью передачи 6 Гбит/с.
• Диски с оптимизированной емкостью. Эти диски предназначены для хранения максимально возможного объема данных. Для жестких дисков это обычно означает, что они имеют умеренное время поиска и задержку вращения, а также должны иметь последовательную пропускную способность не менее 100 МБ/с. Примером жесткого диска с оптимизированной емкостью может быть 3,5-дюймовый диск SATA емкостью 4 ТБ, 7200 об/мин и скоростью передачи 3 Гбит/с.

Подождите минуту. Почему нельзя иметь оба? Я имею в виду, почему нельзя оптимизировать жесткий диск как по производительности, так и по емкости? На самом деле, некоторые поставщики заявляют, что предлагают именно это, т.е. жесткие диски, которые обеспечивают как лучшую в своем классе производительность, так и емкость хранения корпоративного уровня. Примером может служить 3,5-дюймовый диск SAS емкостью 4 ТБ со скоростью вращения 7200 об/мин и скоростью передачи 6 Гбит/с. Но такие «оптимизированные для всего» диски, как правило, не обеспечивают того же уровня производительности, что и диски с оптимизированной производительностью. И хотя они могут обеспечивать такую же емкость хранения, что и диски с оптимизированной емкостью, обычно они стоят дороже, чем диски с оптимизированной емкостью.

Приходится ли вам выбирать между дисками с оптимизированной производительностью и дисками с оптимизированной емкостью? Или вы можете просто использовать «оптимизированные для всего» диски для своих серверов? Я отвечу на этот вопрос вопросом. Если у вашей возлюбленной есть дорогое бриллиантовое колье и дешевая бижутерия, вы бы положили их в один и тот же сейф или шкатулку для драгоценностей? Подумайте об этом сейчас, и я скоро вернусь к этому вопросу в одной из своих будущих статей здесь, на WindowsNetworking.com.

Сравнение дисков корпоративного класса

Картинка стоит тысячи слов, а график стоит десяти тысяч. Существует простой способ визуального сравнения дисков по производительности, емкости, мощности и стоимости. Чтобы выполнить это сравнение, вам нужно понимать что-то, называемое IOPS (операций ввода-вывода в секунду) — обычное измерение производительности, используемое для сравнительного анализа устройств хранения. IOPS можно измерять в различных сценариях, таких как чтение и запись, последовательная и случайная передача, размер передаваемого блока и т. д. Базовый обзор IOPS см. в этой статье в Википедии, а более подробный анализ см. в этой статье Symantec.

Суть в том, что IOPS для конкретного устройства хранения лучше всего определять следующим образом:

Начните с определения того, для чего будет использоваться запоминающее устройство. Будет ли это в основном последовательная передача или в основном случайное чтение/запись? Будет ли он использоваться для хранения больших файлов и документов или для небольших файлов транзакций?

После того, как вы определились с основной рабочей нагрузкой для устройства, выполните сравнительные тесты на устройстве хранения с помощью такого приложения, как Iometer, чтобы измерить количество операций ввода-вывода в секунду для устройства для этой конкретной рабочей нагрузки. Это необходимо сделать, поскольку количество операций ввода-вывода в секунду обычно зависит от типа определенного вами сценария доступа к данным.

Теперь было бы неплохо, если бы поставщики жестких дисков включали IOPS в спецификации для каждой модели, которую они предлагают (обычно поставщики твердотельных накопителей делают это), но часто они этого не делают. И часто трудно найти опубликованные обзоры жестких дисков, в которых указаны показатели IOPS для различных типов рабочих нагрузок. Поэтому для наших расчетов ниже мы будем просто использовать следующие оценочные значения среднего IOPS для жестких дисков с разными RPM, взятые из нескольких источников в Интернете:

Таблица 1

Вооружившись информацией из приведенной выше таблицы (которая, конечно, не должна заменять реальное тестирование производительности, если вы планируете закупать большие объемы жесткого диска определенной марки/модели) вместе с информацией, которую обычно можно найти на веб-сайтах поставщиков жестких дисков и в спецификациях, теперь мы можем рассчитать следующие показатели для каждой марки/модели жесткого диска, которые мы хотим сравнить:

• Производительность и стоимость. Сколько операций ввода-вывода в секунду будет выполнять диск на доллар (или евро и т. д.)?
• Производительность и мощность. Сколько операций ввода-вывода в секунду будет выполнять диск на ватт потребляемой электроэнергии?
• Емкость и стоимость. Сколько гигабайт дискового пространства будет предоставлено за доллар?
• Емкость и мощность. Сколько гигабайт дискового пространства будет обеспечивать диск на ватт электроэнергии?

Давайте теперь рассчитаем приведенные выше показатели для двух примеров реальных дисков корпоративного класса (название производителя не разглашается).

Пример 1: Диск корпоративного класса с оптимизированной производительностью

Характеристики:

• Интерфейс SAS 6 Гбит/с
• 10 000 об/мин
• Буфер 32 МБ
• емкость 600 ГБ
• 2,5-дюймовый форм-фактор
• Рассеиваемая мощность 7,8 Вт во время операций чтения/записи
• Стоимость на NewEgg = $400

Таблица 2

Пример 2. Диск корпоративного класса с оптимизированной емкостью

Характеристики:

• Интерфейс SATA 6 Гбит/с
• 7200 об/мин
• Буфер 64 МБ
• Емкость 4 ТБ (4096 ГБ)
• 3,5-дюймовый форм-фактор
• Рассеиваемая мощность 9,6 Вт во время операций чтения/записи
• Стоимость на NewEgg = $480

Таблица 3

Анализ

Теперь давайте представим четыре показателя для каждого диска графически, чтобы нам было легче их сравнивать. Для этого мы будем использовать график со следующими осями:

• Положительная ось X = ГБ/$
• Отрицательная ось x = IOPS/$
• Положительная ось Y = IOPS/Ватт
• Отрицательная ось Y = ГБ/Вт

Давайте теперь посмотрим, как выглядят метрики для двух дисков, представленные графически таким образом. Обратите внимание, что я оставил одинаковые масштабы на двух графиках, чтобы упростить их сравнение.

Рис. 1. Графическое представление показателей образца диска корпоративного класса с оптимизированной производительностью.

Рис. 2. Графическое представление показателей образца диска корпоративного класса с оптимизированной емкостью.

Эти два графика показывают нам, насколько эти два диска различаются по производительности, емкости, мощности и стоимости. Например, второй диск (оптимизированный по емкости) не только обеспечивает гораздо лучшую емкость хранилища, но и обеспечивает больший объем памяти при меньшем потреблении электроэнергии, что важно при развертывании серверов в среде центра обработки данных.

Вывод

В следующих нескольких статьях здесь, на WindowsNetworking.com, я рассмотрю этот вопрос выбора подходящих устройств хранения данных для серверов более подробно. Но позвольте мне оставить вас с этим упражнением. Найдите спецификацию твердотельного накопителя корпоративного класса и рассчитайте четыре показателя, определенные выше, а затем начертите эти показатели, используя шкалу, аналогичную двум приведенным выше графикам. Теперь сравните график твердотельного накопителя с приведенным выше (рис. 1) для оптимизированного по производительности жесткого диска корпоративного класса. Как они сравниваются? Когда использование этого твердотельного накопителя имеет смысл в вашей серверной среде, а когда жесткий диск лучше удовлетворяет потребности вашего бизнеса в серверном хранилище?