Från och med 2012 började hårddiskleverantörer på allvar att producera tullspecifika hårddiskar. Med tillväxten av NAS-, övervaknings- och molnbaserade kategorier i linje med massiv dataexplosion, blev smärtorna kring att lagra massor av data på ett kostnadseffektivt sätt verkliga för alla från individer till stora företag. Det är då inte förvånande att hårddiskleverantörer utnyttjade denna trend när de släppte NAS-specifika hårddiskar. Vad är dock en NAS-hårddisk och vad gör den speciell? Vi tar en djupare teknisk dykning här för att avmystifiera tekniken som understryker fördelarna med NAS-enheter och riskerna med att använda traditionella stationära hårddiskar i en NAS-miljö.
Det är lite ironiskt att när det gäller att skydda vår data så fattar vi ibland kostnadsbaserade beslut istället för att välja rätt produkt för jobbet. Som är fallet, särskilt i den lilla NAS-kategorin (8 eller färre fack), där även i dag, några populära NAS-leverantörer har de lägsta kostnadshårddiskarna i sina system. Data från ledande NAS-leverantörer indikerar att en stor majoritet av små NAS-system säljs obefintliga. Så är fallet, för långt över hälften av systemen på plats väljer slutanvändaren eller deras rådgivare de hårddiskar som ska gå in. Baserat på data vi har sett från Synology, QNAP och andra finns det många dåliga beslut som fattas.
Många slutanvändare förenklar problemet genom att välja enhet endast om kostnad och många leverantörer har inte tillhandahållit ytterligare information utöver marknadsföringsspråket. De har pratat om speciell firmware och anspelat på "NAS-tuning" i enheterna, men tekniska detaljer har till stor del varit förvirrade. Det finns också en viss misstro bland vissa konsumenter om huruvida NAS-hårddisken verkligen är bättre än den billigare miljövänliga diskkategorin. För att komma förbi allt detta har vi arbetat med Seagate för att gå bortom specifikationsbladet för att komma till kärnan i vad som gör en NAS-enhet speciell och varför de är det enda rätta svaret på frågan om vilka hårddiskar som ska bo i en NAS .
För att komma igång är det intressant att notera att garantianspråken är relativt sett inte särskilt höga. Nya uppgifter från Warranty Week tyder på att hårddiskar, åtminstone från Seagate och WD, har lägre procentandel av skadekostnaderna än Apple-produkter. För alla som har tappat en enhet är det inte särskilt lugnande, men faktum kvarstår, hårddiskar är ganska väletablerad teknik vid det här laget och dör inte så ofta. Som sagt, Synology skulle till exempel vara den första att berätta att ett stort antal av deras supportsamtal handlar om situationer där stationära hårddiskar användes i deras produkt, trots deras bästa ansträngningar för utbildning i ämnet. Även om konsumenter och systemintegratörer kanske inte känner till eller bryr sig mycket om RV-sensorer, skivklämmor och bottenplattans strukturella styvhet, borde de och här är varför.
Varje hårddisk består av cirka 30 komponenter, beroende på enhetens storlek. Dessa komponenter samverkar för att leverera en fantastisk användarupplevelse som vanligtvis varar längre än enhetens garanti. Sättet som dessa komponenter är sammansatta på och den specificitet som de väljs för är det som avgör enhetens kapacitet. I den här artikeln tittar vi på produktlinjer för stationära och NAS vs. företags-NAS för att bättre illustrera skillnaderna mellan var och en och för att belysa var steget upp till företags-NAS-enheter är vettigt.
| Stationär hårddisk | NAS hårddisk | Enterprise NAS HDD | |
|---|---|---|---|
| Pålitlighet | 750K timmar MTBF | 1M timmar MTBF | 1.2M timmar MTBF |
| Arbetsbelastningsbetyg* | 55TB | 180TB | 300TB |
| Användning | X 8 5 | X 24 7 | X 24 7 |
| Användning efter formfaktor | 1-2 enheter | 1-8 enheter/fack | 1-16 enheter/fack |
| Motor | Botten fäst | Botten fäst | Topp och botten fäst |
| Rotationsvibrationer** | 5 | 5 | 12.5 |
| Balanskontroll | Grundläggande skiva/motorbalans | Balans med två plan | NA |
| Vibrationskontroll | NA | NA | RVFF-sensorer |
| RPM | 5900 | 5900 | 7200 |
| Basplatta | Standard | Standard | Strukturell styvhet |
| Topplock påsatt | Nej | Nej | Ja |
| Röstspolemagneter | Standard | Standard | Hög flödestäthet |
| Seagate Acu_trac | Icke-standard | Ja | Ja, avancerad |
| Diskklämmor | +Viktad | +Viktad | Topp och botten fäst |
| Heads | Standard | Prestanda | Prestanda |
| diskar | Standard | Prestanda | Prestanda |
| Fuktsensorer | Nej | Nej | Ja |
| Adaptiv flughöjdsteknik. | Ja | Ja | Ja |
| firmware | Grundläggande skrivbord | NAS optimerad | NAS optimerad |
*Den genomsnittliga årliga arbetsbelastningsgränsen är i enheter av TB per år, eller TB per 8760 starttimmar. Gräns för arbetsbelastning = TB överförd x (8760/inspelade starttimmar).
**Rotation Vibration RV 1500 Radianer/sek^2
Tabellen ovan belyser helt klart några viktiga skillnader mellan vanliga stationära enheter, NAS-enheter och företags-NAS-enheter. Data visar ett ganska övertygande argument i sig, helt enkelt genom att titta på MTBF, arbetsbelastningsklassning och förväntade arbetscykeltider för varje produkt. Det som är lite svårare att förstå ibland är dock resten av specifikationerna. För detta ändamål har vi demonterat en av varje enhetsklass för att hitta fotografiska bevis för att visa skillnaderna mellan enheterna där det är möjligt.
Motor/spindel/husdesign
Både stationära och NAS-enheter använder en bottenmonterad motordesign. Enterprise NAS-enheterna använder dock en design med dubbla topp- och bottenfästen. Företagsdrivarna får några fördelar som ett resultat. Spindeln hålls fastare i den nedre änden tack vare en direkt presspassning i basen, och i den övre änden av en skruv i topplocket. På bilden nedan är Desktop-enheten till vänster och en företagsenhet till höger. Lägg märke till den extra skruven i locket till höger, detta är det övre fästet som bidrar till enhetens stabilitet.
Genom att stödja spindelaxeln i båda ändarna, reduceras den radiella responsen hos skivpaketet med 50 % jämfört med en fribärande motor som bara stöds i den nedre änden. En frekvensomriktare med en motor för att fästa topplocket kommer att ha en betydande fördel i en miljö med hög vibration, som rackmonterade NAS-arrayer, därav rekommendationen att Enterprise NAS ska användas i större system jämfört med vanliga NAS-enheter. Också att notera är skivvindsplåtarna i företagsenheten, som minskar luftstörningar mellan plattorna för större tillförlitlighet.
Lagersystemen i motorerna har utvecklats till att vara mycket robusta. När motorgeometrin blir mer komplex har ytterligare funktioner lagts till i lagren för att göra dem mer toleranta mot tillverkningsvariationer. Lagren i motorerna för Enterprise-drivenheterna är "självrengörande" vilket innebär att om det bildas bubblor stöts de ut. De inkluderar vanligtvis också centrifugaltätningar som stödjer stora oljereservoarer, vilket ger dem en fördel i högtemperaturmiljöer. Slutligen kan Enterprise NAS-enheterna stödja mycket höga packbelastningar. Detta beror på relativt hög strukturell styvhet jämfört med fribärande motorer.
Rotationsvibrationssensorer (RV).
RV-sensorer är accelerometrar som ger en uteffekt som är proportionell mot acceleration, vibrationer och stötar. Monterad på hårddiskens PCBA för att mäta externa vibrationer som enheten utsätts för som fläktar, akustiska avbrott och rackvibrationer. Först är PCB från en stationär hårddisk som är en ganska standardkortdesign.
Jämför nu med ett Enterprise NAS PCB som inkluderar RV-sensorerna som är inringade i rött. Sensorerna kan mäta externa krafter dynamiskt och tillhandahåller data till enheten som kan användas för att korrigera och kompensera för miljöförändringar. Detta hjälper frekvensomriktaren att hålla frekvensomvandlaren (skrivare/läsare) över önskad plats/spår. Nettofördelen med denna mer exakta positionering innebär ett minskat behov av extra återställningssteg, vilket bibehåller genomströmningsprestanda. Detta är viktigt för Enterprise NAS-enheter som har en högre spindelhastighet och används i mer affärskritiska scenarier.
Röstspolemagneter (VCM)
VCM är det elektromekaniska ställdonet som är det primära sättet att flytta skriv-/läselementet över den snurrande skivans yta (från en slumpmässig LBA till en annan), samt styra skrivaren/läsaren över en önskad plats (dataspår) . Designen av spollindningarna och valet av magnetstyrka styr accelerationsförmågan hos talspolemotorn, och definierar i sin tur den snabbaste rörelsetiden. En starkare VCM-design (som involverar specifik spolmätare/varv och styrkan hos de använda magneterna) har potential att ge högre acceleration och snabbare rörelsetider, därav ökad prestanda (slumpmässig IOPS). Desktop- och NAS-enheterna använder en standard VCM-konstruktion medan Enterprise NAS-enheterna använder en mycket större magnet som illustreras nedan. Desktop-enheten är till vänster, Enterprise-enheten till höger. Lägg också märke till de mer biffiga VCM-plattorna i företagsenheten, tillsammans med de större armdämparplattorna som bär huvuden.
Seagate Acu_Trac
Mikromanöverdonet är ett sekundärt manöverdon som arbetar tillsammans med VCM för att ge ännu högre nivåer av spårningsprestanda för att robust bibehålla skriv-/läselementet på en mycket exakt plats. Mikroaktivering i hårddisken har vanligtvis uppnåtts med hjälp av en piezoelektrisk motor som kan flytta skriv-/läselementet snabbt (högre bandbredd) över ett begränsat slag (avstånd). Huvuddelen av rörelsen utförs av VCM medan de finare felen spåras av mikromanöverdonet, vilket gör att dataspår kan placeras ännu närmare varandra för att uppnå högre yttäthet. Ett sådant system som involverar 2 ställdon som arbetar tillsammans är känt som ett tvåstegs ställdon och ger fördelarna med högre spårningsnoggrannhet, förbättrade rörelsetider (bättre sättningsprestanda) och ger större bandbredder för avvisning av störningar.
Högpresterande huvuden
Både NAS- och Enterprise NAS-enheter använder högpresterande huvuden, jämfört med ett standardhuvud i Desktop-enheten. Högpresterande huvuden är huvuden med smalare fysiska dimensioner och högre signal/brusförhållande. Detta gynnar kunden genom att tillåta marginalen till svåra fel vid långtidsdrift att vara högre än med de lägre marginalkomponenterna. Denna ökade marginal kan användas för att öka robustheten mot flera påfrestningar som höga driftstemperaturer, höga vibrationsmiljöer och höga/konstanta arbetsbelastningar. Dessa tre punkter är kritiska för NAS-enheter och huvudkvaliteten förändrar dramatiskt vad NAS-enheten är kapabel till när det gäller tillförlitlighet (MTBF, arbetsbelastningsklassning, användning från tabellen ovan). Genom att tillåta drift med större "oanvänt" utrymme mellan spåren samt starta frekvensomriktarnas livslängd med mycket mindre av felåterställningsförmågan som finns i frekvensomriktarens elektronik och kod, skulle en sådan frekvensomriktare ha en längre livslängd och högre prestanda som den är mindre beroende av felåterställning. Uthållig datahastighet hålls på en högre nivå eftersom enheterna kan absorbera externa händelser mycket mer effektivt med extra utrymme mellan spåren.
Slutsats
När man väljer en NAS måste användarna gå igenom alla möjliga leverantörer och modeller inom varje leverantör för att välja den NAS som är rätt för deras behov. Efter att ha gått igenom alla problem med att välja rätt enhet med rätt funktioner måste användarna välja rätt enheter. Medan stationära enheter tenderar att vara billigare, finns det flera nackdelar med att använda dem i en NAS. Själva enheterna är inte gjorda för konstant användning. När den väl är placerad i NAS:en kommer en stationär enhet att åldras mycket snabbare och slitas mycket snabbare än den skulle göra inuti en dator. NAS-specifika hårddiskar har högre toleranser, vilket är ett måste för en enhet som kan vara igång hela tiden bredvid flera andra enheter som också körs. Den fasta programvaran som följer med enheterna är också annorlunda, skrivbordet är optimerat för skrivbordsanvändning och NAS är optimerat för konstant åtkomstanvändning. NAS-enhetens firmware är också inställd för RAID- och ombyggnadstider, med en NAS-enhet kommer användare att se mycket snabbare ombyggnader. Och slutligen är själva plattorna från olika klasser i de olika drivtyperna. En NAS-enhet (särskilt en NAS-enhet för företag) kommer att ha en mycket högre arbetsbelastningsklassning och behöver därför helt och hållet en annan typ av tallrik.
I slutändan är beslutet om vilken typ av enhet som ska användas i allt från en liten 2-fack NAS upp till rackscale användningsfall absolut avgörande för dataskydd och integritet. För små NAS-installationer ger den standardutgåvade NAS-enheten uppenbarligen tillräcklig nytta för slutanvändaren att prisdeltatet är mindre jämfört med den totala ägandekostnaden jämfört med en stationär enhet. I små och medelstora företag eller företag där en rackmonterad NAS är i spel är skillnaderna ännu mer djärva, att använda billiga enheter är praktiskt taget garanterat att orsaka problem. I slutet av dagen gör hårddiskleverantörer ett bra jobb med att ge oss alternativ baserat på den avsedda arbetsbelastningen. Gör rätt för din data och köp rätt enhet för jobbet.
NAS-hårddiskar hos Amazon
Amazon