Як вибрати жорсткі диски для серверів?



В IT-області існує безліч міфів. «Від спаму можна відписатися», «Два антивіруса краще, ніж один», «Серверні жорсткі диски повинні бути тільки фірмовими». При заміні та розширення парку ЗАЛІЗНИЧНОГО потрібно враховувати чимало нюансів і тонкощів, і без своїх упереджень тут теж не обійшлося. Які бувають ЖД для серверів, чим вони відрізняються, на що потрібно звертати увагу, і чи повинні вони бути з логотипом виробника сервера — про це читайте під катом.

Якщо диск встановлений сервер, то він повинен відповідати жорстким вимогам по:

  • Надійності. Невідновна втрата даних може обернутися багатомільйонними збитками та репутаційними втратами.
  • Продуктивності. Сервери апріорі призначені для обробки численних запитів.
  • Часу відгуку. Користувачі не повинні чекати, поки серверний диск «прокинеться» і обробить їх запити.
Іншими словами, жорсткий диск на сервері повинні бути як піонер — завжди готовий обробляти численні запити з мінімальним рівнем затримки, забезпечуючи високий рівень захисту даних. Високо навантажених серверах жорсткі диски роками працюють інтенсивно і безперервно.

Існує чотири основних категорії (не беремо в розрахунок SSD, SAS SSD, PCI-e SSD) жорстких дисків:

  • SATA (звичайні, «побутові» SATA) — частота обертання шпинделя 5400 і 7200 об/хв
  • SATA RAID Edition (SATA RE) — частота обертання шпинделя 7200 об/хв, підтримка команд RAID-контролера.
  • SAS Near Line (SAS NL) — частота обертання шпинделя 7200 об/хв
  • SAS Enterprise — частота обертання шпинделя 10 000 15 000 об/хв.
Насамперед, необхідно визначитися з інтерфейсом підключення SATA або SAS.

SATA або SAS?


Інтерфейс SATA є розвитком IDE, який пізніше був перейменований в PATA. Тобто цей інтерфейс з самого початку орієнтований на використання в побутових комп'ютерах, а також в промислових системах з помірними вимогами до продуктивності і надійності. У той же час SAS — це спадкоємець класичного «серверного» інтерфейсу SCSI.

Спочатку інтерфейс SAS мав більш високу пропускну здатність, ніж SATA. Але прогрес не стоїть на місці, і третє покоління SATA III має максимальну пропускну здатність на рівні 6 Гбіт/с, як і друге покоління SAS. Проте на ринку вже доступні сервери з SAS-контролером третього покоління, з пропускною здатністю до 12 Гбіт/сек.

Для підключення SAS-дисків сервер повинен бути оснащений відповідним контролером. При цьому забезпечується зворотний сумісність інтерфейсів: до SAS-контролера можна підключити SATA-диски, а навпаки — не можна.

SAS забезпечує повнодуплексний обмін даними: жорсткий диск одноразово обробляє по одній команді на читання і запис, а SATA-диск — небудь на читання або запис. Але ця перевага буде помітно тільки при великій кількості дисків, якщо порівнювати SAS NL і SATA RE.

Якщо підвести проміжний підсумок: SATA-диски гарні для створення об'ємних сховищ, від яких не потрібно максимальної продуктивності. А якщо вам потрібно вичавити з дискової підсистеми все можливе, то ваш вибір — SAS.

Скажіть «ні» звичайним жорстким дискам


Відразу внесемо ясність — звичайні SATA не призначені для використання в серверах. Тому є кілька причин:

  • Низька стійкість до вібрацій.
  • Високий рівень невідтворюваних помилок.
  • Відсутність підтримки команд апаратних RAID-контролерів.
Звичайно, вартість звичайних десктопних SATA істотно нижче, ніж у серверних, і ніщо не заважає використовувати їх під дрібні завдання, що не вимагають високої продуктивності дискової підсистеми. Якщо ж збереження і швидкість доступу до даних стоїть на першому місці, то все ж настійно рекомендуємо брати серверні ЖД.

Стійкість до вібрацій
Для рішення більш-менш вимогливих завдань немає сенсу ставити тільки один диск. Щоб забезпечити мінімальний рівень надійності зберігання даних, потрібно не менше двох накопичувачів, об'єднаних в RAID. Але коли в кошику зібрано 4 і більше пристроїв, то виникають від їх роботи вібрації впливають на стабільність обертання шпинделів і точність позиціонування головок. Тому серверні жорсткі диски мають ряд конструктивних відмінностей від побутових:

  • Посилений вал шпинделя, більш стійкий до зовнішніх впливів.
  • Додатковий контроль вібрації.
  • Технології, суттєво підвищують точність позиціонування і висоту польоту головки над поверхнею «млинців».
  • Багаті можливості самодіагностики, що дозволяють вчасно повідомити про швидкий вихід диска з ладу.
Побутові диски всього цього позбавлені. При досить сильному рівні вібрації імовірність виникнення помилок читання/запису у звичайних SATA на 50% вище, ніж у SATA RE.

Рівень невідновних помилок
Наступна відмінність серверних жорстких дисків від побутових — рівень невідновних помилок. У звичайних SATA він становить приблизно 10-14 (1 біт на кожні лічені 1014 біт=12,5 терабайт). Тобто при шестиразовій перезапису двухтерабайтного диска ви майже напевно отримаєте одну невосстановимую помилку. Для побутових дисків це не проблема. Але якщо ви кожен місяць переписуєте базу даних, то через півроку вона може виявитися битою.

Імовірність виникнення невідновною помилки = 
 
(N * (X / 12500 * 12500) / 12500) * 100%


Де:

  • N — кількість дисків в RAID-масиві,
  • X — обсяг одного диска в гігабайтах,
  • 12500 — кількість бітів, на яке припадає 1 невідновна помилка, виражене в гігабайтах.
Припустимо, ви створили масив RAID 5 з 1-терабайтні звичайних SATA. При ребилде масиву ви отримаєте невосстановимую помилку з вірогідністю 40%.

Імовірність виникнення невідновною помилки = 
 
(5 * (1000 / 12500 * 12500) / 12500) * 100% = 40%. 


А якщо ви використовуєте 600-гігабайтні диски, то ймовірність epic fail при ребилде становить 24%:

Імовірність виникнення невідновною помилки = 
 
(5 * (600 / 12500 * 12500) / 12500) * 100% = 24%. 


У RE SATA і SAS NL рівень невідновних помилок дорівнює 10-15, тобто на порядок менше, ніж у звичайних SATA. Тоді в нашому прикладі з RAID 5 отримуємо:

Для 1-терабайтні дисків ймовірність помилки = 4%.
Для 600-гігабайтних дисків ймовірність помилки = 2,4%.

У SAS-дисків рівень невідтворюваних помилок ще нижче — 10-16:

Для 1-терабайтні дисків ймовірність помилки = 0,4%.
Для 600-гігабайтних дисків ймовірність помилки = 0,24%.

Зверніть увагу:: ймовірність виникнення помилки пропорційна кількості дисків в RAID-масиві.



Яким чином в SAS-дисках забезпечується більш низький рівень помилок? Magic.

  • Розмір сектора в SATA-дисках — 512 байт, в SAS-дисках — 520 байт. Додаткові 8 байт використовуються для наскрізної перевірки парності.
  • Інші алгоритми читання.
  • Додаткові алгоритми відновлення даних без участі контролера.
Робота в RAID-масиві
Ще один важливий недолік звичайних SATA — відсутність функції усунення помилок при роботі в RAID-масиві. Припустимо, ви сподівалися на бекап, і заради економії побудували RAID із звичайних SATA. При виникненні помилки жорсткий диск багаторазово намагається вважати збійний блок. І поки він це робить, він не відповідає на сигнали RAID-контролера. Той сприймає це як вихід жорсткого диска з ладу, виключає його з масиву і намагається відновити. Іншими словами, при виникненні помилки з масиву випадає весь диск.

У випадку з RE SATA, SAS NL і SAS ситуація буде розвиватися інакше. Виявивши помилку, диск повідомляє контролеру про наявність збійного блоку. Контролер запитує цей блок у інших дисків в масиві і передає на збійний диск. При цьому пристрій не випадає з масиву, і падіння продуктивності не відбувається.

Міф про бренди
Нарешті, головне питання: чи потрібно купувати «рідні» диски?

Не секрет, що HP, IBM і DELL жорсткі диски не виробляють. Вони купують їх у сторонніх виробників, після чого тестують, перепрошивають і клеять свої логотипи.



З одного боку, такі диски мають ряд переваг:

  • прошивку (firmware) враховує особливості контролерів тих чи інших моделей серверів,
  • додатковий контроль якості і проведення стрес-тестів зменшують ймовірність придбання примірників з прихованими дефектами,
  • на «фірмові» диски надається гарантія вендора і повноцінна підтримка.
Але за все хороше доводиться платити — «рідні» жорсткі диски продають приблизно в два-три рази дорожче, ніж ті ж самі моделі, але з логотипами виробників — Seagate, Western Digital, Toshiba, HGST.

Як ви розумієте, така різниця в ціні далеко не для всіх виправдовується обіцянками підвищеної надійності. Тому напевно багато чули про те, що «нерідні» жорсткі диски працюють в серверах HP, IBM і DELL нестабільно або занадто повільно. Хтось навіть лякає, що з «лівими» дисками сервер не заведеться.

Звідки ростуть ноги у цих тверджень?

У переважній більшості серверів застосовуються технології підвищення продуктивності дискової підсистеми. Саме з цією метою вендори перепрошивають жорсткі диски — щоб забезпечити підтримку цих технологій. Якщо ж ви поставите «нерідні» диски, то просто не зможете скористатися фірмовими ноу-хау, не більше того.

Також раніше вендори штучно примушували використовувати «фірмові» накопичувачі, застосовуючи блокування на рівні контролерів. Зрештою, гнів народних мас примусив з часом відмовитися від цієї порочної практики. Сьогодні проблеми найчастіше виникають з відносно старими моделями серверів. І вирішується це простий заливкою в контролер свіжої прошивки. Хоча є і просто примхливі моделі контролерів, наприклад, P410 в серверах HP.

Як показує практика, «нерідні» жорсткі диски без труднощів працюють:

  • серверах HP — як мінімум з покоління Gen6,
  • серверах IBM — як мінімум з покоління М2,
  • сервери DELL — як мінімум з 10 покоління.
«Нерідні» жорсткі диски повністю сумісні як з санчатами серверів, так і з внутрішніми системами моніторингу. А ось санчата потрібно ставити тільки рідні, і тільки для певного покоління сервера. Ви без праці можете знайти в мережі справжні назви моделей дисків, що вендори продають під своїми брендами. Так, наприклад, більшість SAS-дисків HP робляться з лінійки жорстких дисків Seagate Savvio. При цьому зовсім не обов'язково шукати повні аналоги, можна вибрати відповідні моделі з популярних лінійок:

Що стосується надійності того чи вендора, то згідно досить інформативною статистикою компанії Backblaze, що займається наданням хмарного бекапа, найнадійнішими є диски Hitachi. На другому місці Western Digital, на третьому — Seagate.

Перевіряйте гарантію
Якщо ви вирішили не йти на поводу у вендорів та збираєтеся купити «нерідні» жорсткі диски, то спочатку обов'язково уточніть у продавця: хто надає гарантію? Справа в тому, що багато магазинів не надають гарантію на жорсткі диски, посилаючись на гарантію виробника. Але тут є тонкий момент: наприклад, у деяких моделей Seagate гарантійний період починається з моменту виробництва. Тому не виключена ситуація, що ви купите абсолютно нові диски, на які вже закінчилася гарантія виробника.

Sad, but true.

Щоб не випробувати цей незграбний момент, постарайтеся перед покупкою перевірити гарантію конкретних екземплярів на сайтах виробників:

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

Висновок
При виборі жорстких дисків необхідно в першу чергу відштовхуватись від завдань, які буде виконувати сервер:

  • Якщо вам не потрібна висока швидкість доступу і надійність зберігання даних, а кількість дисків не буде перевищувати чотирьох, то ми рекомендуємо ставити диски SATA RAID Edition. Це варіант для недорогих серверів початкового рівня, які обслуговують невелику кількість користувачів.
  • Якщо сервер буде обслуговувати бази даних, або кількість дисків у масиві буде 5 і більше, то краще вибрати SAS NL. Найчастіше такі диски ставляться в сервери, що працюють в компаніях середнього розміру: під бухгалтерські системи, CMS, корпоративні сховища і т. д.
  • А якщо вам потрібна максимальна продуктивність та/або надійність зберігання даних, наприклад, при обробці фінансових транзакцій, то ваш вибір — диски SAS Enterprise. Це носії для високонавантажених серверів, які обслуговують велику кількість користувачів, а також для систем, що працюють з найбільш важливими даними.
Але головне — не вірте міфам. Зовсім не обов'язково купувати диски з таким же логотипом, як на вашому сервері. При грамотному підході можна істотно заощадити на апгрейді дискової підсистеми, нітрохи не втративши в надійності і швидкості роботи.
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.