Vanaf 2012 begonnen verkopers van harde schijven serieus met het produceren van dienstspecifieke harde schijven. Met de groei van de NAS-, bewakings- en cloudgebaseerde categorieën die goed aansluiten bij de enorme gegevensexplosie, werd de pijn rond het op een kosteneffectieve manier opslaan van veel gegevens reëel voor iedereen, van individuen tot grote ondernemingen. Het is dan ook niet verwonderlijk dat leveranciers van harde schijven op deze trend inspeelden bij het uitbrengen van NAS-specifieke harde schijven. Wat is een NAS-harde schijf echter en wat maakt hem speciaal? We nemen hier een diepere technische duik om de technologie te demystificeren die de voordelen van NAS-schijven en de risico's van het gebruik van traditionele desktop harde schijven in een NAS-omgeving onderstreept.
Het is enigszins ironisch dat als het gaat om het beschermen van onze gegevens, we soms op kosten gebaseerde beslissingen nemen in plaats van het juiste product voor de taak te selecteren. Zoals vooral het geval is in de kleine NAS-categorie (8 of minder bays), waar zelfs vandaag de dag sommige populaire NAS-leveranciers de goedkoopste HDD's in hun systemen stoppen. Gegevens van toonaangevende NAS-leveranciers geven aan dat de overgrote meerderheid van kleine NAS-systemen kaal wordt verkocht. Als dat het geval is, kiest de eindgebruiker of zijn adviseur voor meer dan de helft van de bestaande systemen de harde schijven die naar binnen gaan. Op basis van gegevens die we hebben gezien van Synology, QNAP en anderen, worden er veel slechte beslissingen genomen.
Veel eindgebruikers simplificeren het probleem door alleen de kosten te kiezen en veel leveranciers hebben geen aanvullende informatie verstrekt die verder gaat dan het marketingjargon. Ze hebben het gehad over speciale firmware en gezinspeeld op "NAS-tuning" in de schijven, maar technische details zijn grotendeels versluierd. Er is ook een zeker wantrouwen onder sommige consumenten over de vraag of de NAS-harde schijf echt beter is dan de goedkopere, milieuvriendelijke schijfcategorie. Om dit allemaal te omzeilen, hebben we met Seagate samengewerkt om verder te gaan dan het specificatieblad om tot de kern te komen van wat een NAS-schijf speciaal maakt en waarom ze het enige juiste antwoord zijn op de vraag welke HDD's in een NAS zouden moeten leven .
Om te beginnen is het interessant om op te merken dat het aantal garantieclaims relatief niet erg hoog is. Recente gegevens van Warranty Week suggereren dat HDD's, in ieder geval van Seagate en WD, een lager percentage claimkosten hebben dan Apple-producten. Voor iedereen die een schijf is kwijtgeraakt, is dat niet erg geruststellend, maar het feit blijft dat HDD's op dit moment redelijk goed ingeburgerde technologie zijn en niet zo vaak dood gaan. Dat gezegd hebbende, zou Synology bijvoorbeeld de eerste zijn om u te vertellen dat een groot aantal van hun ondersteuningsoproepen betrekking hebben op situaties waarin desktop-HDD's in hun product werden gebruikt, ondanks hun inspanningen om het onderwerp te onderwijzen. Hoewel consumenten en systeemintegrators misschien niet veel weten over RV-sensoren, schijfklemmen en de structurele stijfheid van de basisplaat, zouden ze dat wel moeten doen, en dit is waarom.
Elke harde schijf bestaat uit ongeveer 30 componenten, afhankelijk van de grootte van de schijf. Deze componenten werken samen om een geweldige gebruikerservaring te bieden die meestal langer duurt dan de garantie van de schijf. De manier waarop die componenten zijn samengesteld en de specificiteit waarvoor ze zijn geselecteerd, bepalen echter de mogelijkheden van de schijf. Voor de doeleinden van dit stuk kijken we naar desktop- versus NAS- versus bedrijfs-NAS-productlijnen om de verschillen tussen beide beter te illustreren en om te benadrukken waar de overstap naar zakelijke NAS-schijven zinvol is.
| Desktop-HDD | NAS-harde schijf | Enterprise NAS-harde schijf | |
|---|---|---|---|
| Betrouwbaarheid | 750 uur MTBF | 1 miljoen uur MTBF | 1.2 miljoen uur MTBF |
| Werkbelasting* | 55TB | 180TB | 300TB |
| Gebruik | 8 X 5 | 24 X 7 | 24 X 7 |
| Gebruik per vormfactor | 1-2 aandrijvingen | 1-8 schijven/bays | 1-16 schijven/bays |
| Motor | Bodem bevestigd | Bodem bevestigd | Boven- en onderkant bevestigd |
| Rotatietrilling** | 5 | 5 | 12.5 |
| Balansregeling | Basisschijf/motorbalans | Dual Plane-balans | NA |
| Vibratiecontrole | NA | NA | RVFF-sensoren |
| RPM | 5900 | 5900 | 7200 |
| Basisplaat | Standaard | Standaard | Structurele stijfheid |
| Bovenklep bevestigd | Nee | Nee | Ja |
| Spreekspoelmagneten | Standaard | Standaard | Hoge fluxdichtheid |
| Seagate Acu_trac | Niet-standaard | Ja | Ja, gevorderd |
| Schijfklemmen | +Gewogen | +Gewogen | Boven- en onderkant bevestigd |
| Heads | Standaard | Prestaties | Prestaties |
| Schijven | Standaard | Prestaties | Prestaties |
| Vochtigheidssensoren | Nee | Nee | Ja |
| Adaptieve vlieghoogtetechnologie. | Ja | Ja | Ja |
| firmware | Basisbureaublad | NAS-geoptimaliseerd | NAS-geoptimaliseerd |
*De gemiddelde werkbelastingslimiet op jaarbasis is in eenheden van TB per jaar, of TB per 8760 inschakeluren. Limiet werkbelasting = overgedragen TB x (8760/geregistreerde inschakeluren).
**Rotatietrilling RV 1500 radialen/sec^2
Het is duidelijk dat de bovenstaande tabel enkele belangrijke verschillen benadrukt tussen standaard desktopschijven, NAS-schijven en zakelijke NAS-schijven. De gegevens laten op zichzelf al een behoorlijk overtuigend argument zien, simpelweg door te kijken naar MTBF, werklastclassificatie en verwachte inschakelduur voor elk product. Wat echter soms wat moeilijker te begrijpen is, zijn de rest van de specificaties. Hiertoe hebben we een van elke aandrijvingsklasse gedemonteerd om fotografisch bewijs te vinden om de verschillen tussen de aandrijvingen waar mogelijk te laten zien.
Ontwerp van motor/spil/kast
Zowel desktop- als NAS-schijven gebruiken een aan de onderkant bevestigd motorontwerp. De Enterprise NAS-schijven hebben echter een ontwerp met dubbele boven- en onderkant. De enterprise drives krijgen hierdoor een aantal voordelen. De spindel wordt aan de onderkant steviger vastgehouden dankzij een directe perspassing in de basis en aan de bovenkant door een schroef in de bovenkap. In de onderstaande afbeelding bevindt de desktopschijf zich aan de linkerkant en een ondernemingsschijf aan de rechterkant. Let op de extra schroef in het deksel aan de rechterkant, dit is de bovenste bevestiging die bijdraagt aan de stabiliteit van de schijf.
Door de spilas aan beide uiteinden te ondersteunen, wordt de radiale respons van het schijvenpakket met 50% verminderd in vergelijking met een vrijdragende motor die alleen aan de onderkant wordt ondersteund. Een schijf met een motor die aan de bovenklep is bevestigd, heeft een aanzienlijk voordeel in een omgeving met veel trillingen, zoals NAS-arrays die in een rek worden gemonteerd. Vandaar de aanbeveling om de Enterprise NAS te gebruiken in grotere systemen in vergelijking met standaard NAS-schijven. Ook opmerkelijk zijn de schijfwindplaten in de enterprise-drive, die de luchtverstoring tussen de platters verminderen voor een grotere betrouwbaarheid.
De lagersystemen in de motoren zijn geëvolueerd tot zeer robuust. Naarmate de motorgeometrie complexer wordt, zijn er extra functies aan de lagers toegevoegd om ze toleranter te maken voor productieafwijkingen. De lagers in de motoren voor de Enterprise-aandrijvingen zijn "zelfreinigend", wat betekent dat als er luchtbellen ontstaan, deze worden verdreven. Ze bevatten doorgaans ook centrifugaalafdichtingen die grote oliereservoirs ondersteunen, waardoor ze een voordeel hebben in omgevingen met hoge temperaturen. Ten slotte kunnen de Enterprise NAS-schijven zeer hoge pakketbelastingen ondersteunen. Dit komt door de relatief hoge structurele stijfheid in vergelijking met vrijdragende motoren.
Rotatietrillingssensoren (RV).
RV-sensoren zijn versnellingsmeters die een output leveren die evenredig is met versnelling, trillingen en schokken. Gemonteerd op de HDD PCBA om externe trillingen te meten waaraan de drive wordt blootgesteld, zoals ventilatoren, akoestische onderbrekingen en rektrillingen. Ten eerste is er de printplaat van een desktop-HDD die een vrij standaard bordontwerp is.
Vergelijk nu met een Enterprise NAS-PCB die de RV-sensoren bevat die rood zijn omcirkeld. De sensoren zijn in staat externe krachten dynamisch te meten en gegevens aan de aandrijving te verstrekken die kunnen worden gebruikt om omgevingsveranderingen te corrigeren en te compenseren. Dit helpt de drive om de drive-transducer (schrijver/lezer) op de gewenste locatie/track te houden. Het netto voordeel van deze nauwkeurigere positionering betekent dat er minder behoefte is aan extra herstelstappen, waardoor de doorvoerprestaties behouden blijven. Dit is essentieel voor de Enterprise NAS-schijven die een hogere spilsnelheid hebben en worden ingezet in meer bedrijfskritische scenario's.
Spreekspoelmagneten (VCM)
De VCM is de elektromechanische actuator die het primaire middel is om het schrijf-/leeselement over het draaiende schijfoppervlak te verplaatsen (van de ene willekeurige LBA naar de andere), en om de schrijver/lezer over een gewenste locatie te besturen (gegevensspoor). . Het ontwerp van de spoelwikkelingen en de keuze van de magneetsterkte bepalen het versnellingsvermogen van de spreekspoelmotor en bepalen op hun beurt de snelste bewegingstijd. Een sterker VCM-ontwerp (met specifieke spoelmeter/windingen en sterkte van de gebruikte magneten) heeft het potentieel om hogere acceleratie en snellere bewegingstijden te bieden, en dus betere prestaties (willekeurige IOPS). De desktop- en NAS-schijven gebruiken een standaard VCM-build, terwijl de Enterprise NAS-schijven een veel grotere magneet gebruiken, zoals hieronder afgebeeld. De desktopschijf bevindt zich aan de linkerkant, de Enterprise-schijf aan de rechterkant. Let ook op de stevigere VCM-platen in de enterprise-aandrijving, samen met de grotere armdemperplaten die de koppen dragen.
Seagate Acu_Trac
De micro-actuator is een secundaire actuator die samenwerkt met de VCM om nog hogere niveaus van trackingprestaties te bieden om het schrijf-/leeselement robuust op een zeer precieze locatie te houden. Micro-actuatie in HDD wordt doorgaans bereikt door middel van een piëzo-elektrische motor die het schrijf-/leeselement snel (hogere bandbreedte) over een beperkte slag (afstand) kan verplaatsen. Het grootste deel van de beweging wordt uitgevoerd door de VCM, terwijl de fijnere fouten worden gevolgd door de micro-actuator, waardoor gegevenssporen nog dichter bij elkaar kunnen worden geplaatst om een hogere oppervlaktedichtheid te bereiken. Een dergelijk systeem waarbij 2 actuatoren samenwerken, staat bekend als een dual-stage actuator en biedt de voordelen van een hogere volgnauwkeurigheid, verbeterde bewegingstijden (betere afwikkelingsprestaties) en biedt grotere bandbreedtes voor storingsonderdrukking.
Krachtige hoofden
Zowel de NAS- als de Enterprise NAS-schijven maken gebruik van krachtige koppen, in vergelijking met een standaardkop in de desktopschijf. Krachtige koppen zijn koppen met smallere fysieke afmetingen en een hogere signaal-ruisverhouding. Dit komt de klant ten goede doordat de marge op harde fouten bij langdurig gebruik hoger kan zijn dan bij componenten met een lagere marge. Deze grotere marge kan worden gebruikt om de robuustheid te vergroten tegen meerdere belastingen, zoals hoge bedrijfstemperaturen, omgevingen met veel trillingen en hoge/constante werkbelastingen. Deze drie punten zijn cruciaal voor NAS-schijven en de kwaliteit van de kop verandert drastisch waartoe de NAS-schijf in staat is op het gebied van betrouwbaarheid (MTBF, werkbelasting, gebruik uit de bovenstaande tabel). Door werking mogelijk te maken met een grotere "ongebruikte" ruimte tussen tracks en door de levensduur van de schijf te starten met veel minder van de foutherstelcapaciteit die inherent is aan de schijfelektronica en -code, zou een dergelijke schijf een langere levensduur en betere prestaties hebben zoals hij is. minder afhankelijk van foutherstel. De aanhoudende datasnelheid wordt op een hoger niveau gehouden omdat de schijven externe gebeurtenissen veel effectiever kunnen absorberen met extra ruimte tussen de sporen.
Conclusie
Bij het kiezen van een NAS moeten gebruikers alle mogelijke leveranciers en modellen binnen elke leverancier doorlopen om de NAS te kiezen die geschikt is voor hun behoeften. Nadat ze alle moeite hebben gedaan om het juiste apparaat met de juiste functies te selecteren, moeten gebruikers de juiste schijven selecteren. Hoewel desktopschijven over het algemeen goedkoper zijn, zijn er verschillende nadelen aan het gebruik ervan in een NAS. De schijven zelf zijn niet gemaakt voor constant gebruik. Eenmaal in de NAS geplaatst, zal een desktopschijf veel sneller verouderen en veel sneller verslijten dan in een computer. NAS-specifieke HDD's hebben hogere toleranties, wat een must is voor een schijf die mogelijk de hele tijd draait naast verschillende andere schijven die ook draaien. De firmware die bij de schijven wordt geleverd, is ook anders: de desktop is geoptimaliseerd voor desktopgebruik en de NAS is geoptimaliseerd voor constant toegangsgebruik. NAS-schijffirmware is ook afgestemd op RAID en hersteltijden, met een NAS-schijf zullen gebruikers veel snellere herbouw zien. En tot slot zijn de platters zelf van verschillende klassen in de verschillende soorten schijven. Een NAS-schijf (met name een zakelijke NAS-schijf) heeft een veel hogere werkbelasting en heeft dus een totaal ander type schijf nodig.
Uiteindelijk is de beslissing over het type schijf dat moet worden gebruikt in alles van een kleine NAS met 2 sleuven tot gebruiksscenario's op rackschaal absoluut cruciaal voor gegevensbescherming en -integriteit. Voor kleine NAS-implementaties biedt de NAS-schijf met standaarduitgave duidelijk genoeg voordeel voor de eindgebruiker dat de prijsverschillen gering zijn in vergelijking met de totale eigendomskosten in vergelijking met een desktopschijf. In het MKB of de onderneming waar een in een rek gemonteerde NAS wordt gebruikt, zijn de verschillen zelfs nog groter: het gebruik van goedkope schijven veroorzaakt vrijwel gegarandeerd problemen. Aan het eind van de dag doen leveranciers van harde schijven er goed aan ons opties te geven op basis van de beoogde werklast. Doe het juiste voor uw gegevens en koop de juiste schijf voor de klus.
NAS HDD's bij Amazon
Amazon