A partir de 2012, os fornecedores de discos rígidos levaram a sério a produção de discos rígidos específicos para tarefas. Com o crescimento do NAS, vigilância e categorias baseadas em nuvem, bem alinhadas com a explosão massiva de dados, as dificuldades em armazenar muitos dados de maneira econômica tornaram-se reais para todos, desde indivíduos até grandes empresas. Não é de surpreender que os fornecedores de discos rígidos tenham aproveitado essa tendência ao lançar discos rígidos específicos para NAS. O que é um disco rígido NAS e o que o torna especial? Damos um mergulho técnico mais profundo aqui para desmistificar a tecnologia, destacando os benefícios das unidades NAS e os riscos do uso de discos rígidos de desktop tradicionais em um ambiente NAS.
É um tanto irônico que, quando se trata de proteger nossos dados, às vezes tomamos decisões baseadas em custos em vez de selecionar o produto certo para o trabalho. Como é o caso especialmente na categoria de NAS pequenos (8 baias ou menos), onde até hoje, alguns fornecedores populares de NAS colocam os HDDs de menor custo em seus sistemas. Os dados dos principais fornecedores de NAS indicam que a grande maioria dos pequenos sistemas NAS são vendidos vazios. Sendo esse o caso, para mais da metade dos sistemas existentes, o usuário final ou seu consultor está selecionando os discos rígidos para entrar. Com base nos dados que vimos da Synology, QNAP e outros, muitas decisões ruins estão sendo tomadas.
Muitos usuários finais simplificam demais o problema, fazendo a escolha da unidade apenas pelo custo e muitos fornecedores não forneceram informações adicionais além do jargão de marketing. Eles falaram sobre firmware especial e aludiram ao "ajuste NAS" nas unidades, mas os detalhes técnicos foram amplamente ofuscados. Há também uma certa desconfiança entre alguns consumidores sobre se o disco rígido NAS é realmente melhor do que a categoria de unidade ecológica de baixo custo. Para superar tudo isso, trabalhamos com a Seagate para ir além da folha de especificações para chegar ao cerne do que torna uma unidade NAS especial e por que ela é a única resposta certa para a questão de quais HDDs devem viver em um NAS .
Para começar, é interessante observar que as taxas de solicitação de garantia não são comparativamente muito altas. Dados recentes da Warranty Week sugerem que os HDDs, pelo menos da Seagate e WD, têm uma porcentagem menor de custos de reclamação do que os produtos da Apple. Para quem perdeu a direção, isso não é muito reconfortante, mas o fato é que os HDDs são uma tecnologia bem estabelecida neste momento e não morrem com tanta frequência. Dito isso, a Synology, por exemplo, seria a primeira a dizer a você que um grande número de chamadas de suporte lida com situações em que HDDs de desktop foram usados em seu produto, apesar de seus melhores esforços na educação sobre o assunto. Embora os consumidores e integradores de sistemas possam não saber ou se importar muito com os sensores RV, as braçadeiras do disco e a rigidez estrutural da placa de base, eles deveriam e aqui está o porquê.
Cada disco rígido é composto por cerca de 30 componentes, dependendo do tamanho da unidade. Esses componentes funcionam em conjunto para oferecer uma ótima experiência ao usuário que geralmente dura além da garantia da unidade. A maneira como esses componentes são montados e a especificidade para a qual são selecionados determinam os recursos da unidade. Para os fins desta peça, estamos analisando as linhas de produtos desktop x NAS x NAS corporativo para ilustrar melhor as diferenças entre cada um e destacar onde faz sentido avançar para unidades NAS corporativas.
| Disco rígido de mesa | HDD NAS | HDD NAS corporativo | |
|---|---|---|---|
| Confiabilidade | 750K Horas MTBF | 1M Horas MTBF | 1.2M Horas MTBF |
| Classificação da Carga de Trabalho* | 55TB | 180TB | 300TB |
| Uso | 8 x 5 | 24 x 7 | 24 x 7 |
| Uso por fator de forma | 1-2 Unidades | 1-8 Unidades/Baias | 1-16 Unidades/Baias |
| Motor | Inferior anexado | Inferior anexado | Superior e Inferior Anexado |
| Vibração Rotacional** | 5 | 5 | 12.5 |
| Controle de equilíbrio | Equilíbrio básico do disco/motor | Equilíbrio de plano duplo | NA |
| Controle de Vibração | NA | NA | Sensores RVFF |
| RPM | 5900 | 5900 | 7200 |
| Base Plate | Padrão | Padrão | Rigidez Estrutural |
| Tampa Superior Anexada | Não | Não | Sim |
| Ímãs de bobina de voz | Padrão | Padrão | Alta densidade de fluxo |
| Seagate Acu_trac | Não-padrão | Sim | Sim avançado |
| Braçadeiras de disco | + Ponderado | + Ponderado | Superior e Inferior Anexado |
| Chefes | Padrão | Desempenho | Desempenho |
| Discos | Padrão | Desempenho | Desempenho |
| Sensores de umidade | Não | Não | Sim |
| Tecnologia adaptativa de altura de mosca. | Sim | Sim | Sim |
| firmware | Área de trabalho básica | NAS otimizado | NAS otimizado |
*O limite médio anualizado da taxa de carga de trabalho é em unidades de TB por ano ou TB por 8760 horas de ativação. Limite de taxa de carga de trabalho = TB transferido x (8760/horas de inicialização registradas).
**Vibração de rotação RV 1500 Radianos/s^2
Claramente, a tabela acima destaca algumas diferenças importantes entre unidades de desktop padrão, unidades NAS e unidades NAS corporativas. Os dados mostram um argumento bastante convincente por si só, simplesmente observando o MTBF, a classificação da carga de trabalho e os tempos de ciclo de trabalho esperados para cada produto. O que é um pouco mais difícil de entender às vezes é o resto das especificações. Para esse fim, desmontamos um de cada classe de unidade para encontrar evidências fotográficas para mostrar as diferenças entre as unidades sempre que possível.
Design do motor/eixo/caixa
As unidades de desktop e NAS usam um design de motor conectado na parte inferior. As unidades Enterprise NAS, no entanto, empregam um design duplo superior e inferior. Como resultado, as unidades corporativas obtêm algumas vantagens. O eixo é mantido mais solidamente na extremidade inferior graças a um encaixe direto na base e na extremidade superior por um parafuso na tampa superior. Na imagem abaixo, a unidade de desktop está à esquerda e uma unidade corporativa à direita. Observe o parafuso extra na tampa à direita, este é o acessório superior que aumenta a estabilidade da unidade.
Ao apoiar o eixo do fuso em ambas as extremidades, a resposta radial do pacote de discos é reduzida em 50% em comparação com um motor tipo cantilever que é suportado apenas na extremidade inferior. Uma unidade com um motor de conexão da tampa superior terá uma vantagem substancial em um ambiente de alta vibração, como matrizes NAS montadas em rack, portanto, a recomendação de que o Enterprise NAS seja usado em sistemas maiores quando comparado às unidades NAS padrão. Também digno de nota são as placas de ventilação do disco na unidade corporativa, que reduzem a perturbação do ar entre os pratos para maior confiabilidade.
Os sistemas de rolamentos dos motores evoluíram para serem muito robustos. À medida que a geometria do motor se torna mais complexa, recursos adicionais foram adicionados aos rolamentos para torná-los mais tolerantes às variações de fabricação. Os rolamentos nos motores das unidades Enterprise são "autopurgantes", o que significa que, se as bolhas se formarem, elas serão expelidas. Eles também incluem tipicamente vedações centrífugas que suportam grandes reservatórios de óleo, dando-lhes uma vantagem em ambientes de alta temperatura. Por fim, as unidades Enterprise NAS podem suportar cargas de pacotes muito altas. Isso se deve à rigidez estrutural relativamente alta em comparação com os motores estilo cantilever.
Sensores de Vibração Rotacional (RV)
Os sensores RV são acelerômetros que fornecem uma saída proporcional à aceleração, vibração e choque. Montado no HDD PCBA para medir a vibração externa à qual o drive está sendo submetido, como ventiladores, interrupções acústicas e vibração do rack. O primeiro é o PCB de um HDD de desktop que é um design de placa bastante padrão.
Agora compare com um Enterprise NAS PCB que inclui os sensores RV que estão circulados em vermelho. Os sensores são capazes de medir forças externas dinamicamente, fornecendo dados ao drive que podem ser usados para corrigir e compensar mudanças ambientais. Isso ajuda a unidade a manter o transdutor da unidade (gravador/leitor) no local/faixa desejado. O benefício líquido desse posicionamento mais preciso significa uma necessidade reduzida de etapas extras de recuperação, mantendo o desempenho do rendimento. Isso é vital para as unidades Enterprise NAS que têm uma velocidade de eixo mais rápida e são implantadas em cenários mais críticos para os negócios.
Ímãs de bobina de voz (VCM)
O VCM é o atuador eletromecânico que é o principal meio de mover o elemento de gravação/leitura através da superfície do disco giratório (de um LBA aleatório para outro), bem como controlar o gravador/leitor em um local desejado (trilha de dados) . O design dos enrolamentos da bobina e a escolha da força do ímã governam a capacidade de aceleração do motor da bobina por voz e, por sua vez, definem a capacidade de tempo de movimento mais rápido. Um design de VCM mais forte (envolvendo medidores/voltas de bobina específicos e força dos ímãs usados) tem o potencial de fornecer maior aceleração e tempos de movimento mais rápidos, portanto, maior desempenho (IOPS aleatório). As unidades Desktop e NAS usam uma construção VCM padrão, enquanto as unidades Enterprise NAS usam um ímã muito maior, conforme ilustrado abaixo. A unidade Desktop está à esquerda, a unidade Enterprise à direita. Observe também as placas VCM mais robustas na unidade corporativa, junto com as placas amortecedoras de braço maiores que carregam os cabeçotes.
Seagate Acu_Trac
O microatuador é um atuador secundário que trabalha em conjunto com o VCM para fornecer níveis ainda mais altos de desempenho de rastreamento para manter de forma robusta o elemento de gravação/leitura em um local muito preciso. A microatuação no HDD é normalmente obtida por meio de um motor piezoelétrico que pode mover o elemento de gravação/leitura rapidamente (maior largura de banda) em um curso limitado (distância). A maior parte do movimento é realizada pelo VCM, enquanto os erros mais sutis são rastreados pelo microatuador, permitindo assim que as faixas de dados sejam colocadas ainda mais próximas umas das outras para atingir maior densidade de área. Tal sistema envolvendo 2 atuadores trabalhando juntos é conhecido como um atuador de estágio duplo e oferece os benefícios de maior precisão de rastreamento, tempos de movimento aprimorados (melhor desempenho de assentamento) e oferece maiores larguras de banda para rejeição de distúrbios.
Cabeçotes de alto desempenho
As unidades NAS e Enterprise NAS usam cabeçotes de alto desempenho, em comparação com um cabeçote padrão na unidade Desktop. Cabeçotes de alto desempenho são cabeçotes com dimensões físicas mais estreitas e maior relação sinal/ruído. Isso beneficia o cliente, permitindo que a margem para erros físicos em operações de longo prazo seja maior do que com os componentes de margem mais baixa. Essa margem aumentada pode ser usada para aumentar a robustez a várias tensões, como altas temperaturas operacionais, ambientes de alta vibração e cargas de trabalho altas/constantes. Esses três pontos são críticos para unidades NAS e a qualidade do cabeçote altera drasticamente o que a unidade NAS é capaz em termos de confiabilidade (MTBF, classificação de carga de trabalho, uso da tabela acima). Ao permitir a operação com maior espaço "não utilizado" entre as trilhas, bem como iniciar a vida útil dos drives usando muito menos da capacidade de recuperação de erros intrínseca na eletrônica e no código do drive, tal drive teria uma vida útil mais longa e maior desempenho, pois é menos dependente da recuperação de erros. A taxa de dados sustentada é mantida em um nível mais alto, pois as unidades podem absorver eventos externos com muito mais eficiência com espaço extra entre as trilhas.
Conclusão
Ao escolher um NAS, os usuários devem passar por todos os fornecedores e modelos possíveis dentro de cada fornecedor para escolher o NAS certo para suas necessidades. Depois de passar por todo o trabalho de selecionar o dispositivo adequado com os recursos adequados, os usuários devem selecionar as unidades adequadas. Embora as unidades de desktop tendam a ser mais baratas, há várias desvantagens em usá-las em um NAS. As próprias unidades não são feitas para uso constante. Depois de colocada no NAS, uma unidade de desktop envelhecerá muito mais rápido e se desgastará muito mais rapidamente do que dentro de um computador. Os HDDs específicos do NAS têm tolerâncias mais altas, o que é obrigatório para uma unidade que pode estar potencialmente em execução o tempo todo ao lado de várias outras unidades também em execução. O firmware que vem com as unidades também é diferente, sendo o desktop otimizado para uso de desktop e o NAS otimizado para uso de acesso constante. O firmware da unidade NAS também é ajustado para tempos de RAID e reconstrução, com uma unidade NAS, os usuários verão reconstruções muito mais rápidas. E, finalmente, os próprios pratos são de classes diferentes nos diferentes tipos de unidades. Uma unidade NAS (particularmente uma unidade NAS corporativa) terá uma classificação de carga de trabalho muito maior e, portanto, precisará de um tipo diferente de prato.
No final do dia, a decisão sobre o tipo de unidade a ser usada em qualquer coisa, desde um pequeno NAS de 2 compartimentos até casos de uso em escala de rack, é absolutamente crítica para proteção e integridade dos dados. Para pequenas implantações de NAS, o drive NAS padrão claramente oferece benefícios suficientes para o usuário final, de modo que o delta de preço é menor quando comparado ao custo total de propriedade em comparação com um drive de desktop. Na SMB ou na empresa onde um NAS montado em rack está em jogo, as diferenças são ainda mais ousadas, usando drives de baixo custo é praticamente garantido que causará problemas. No final das contas, os fornecedores de discos rígidos estão fazendo um bom trabalho ao nos fornecer opções com base na carga de trabalho pretendida. Faça a coisa certa para seus dados e compre a unidade certa para o trabalho.
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