Сравнение двух винчестеров Seagate IronWolf Pro на 10 и 14 Тб - тестируем HDD рекордного объёма для NAS-ов

В этой статье мы протестируем и сравним 10-терабайтный Seagate ST10000NE0004 и 14-терабайтный ST14000NE0008 жёсткие диски. Область использования объёмных жёстких дисков постепенно сужается до файловых хранилищ и NAS-ов, предназначенных в первую очередь для больших объёмов данных (Big Data, бэкапы, частично видеонаблюдение). У компании Seagate для подобных задач предназначена серия винчестеров IronWolf, которые имеют датчики вращательной вибрации для работы в RAID-массивах, дополнительные функции мониторинга здоровья накопителя, особая прошивка для совместимости с различными СХД и, конечно же, рекордный объём, который растёт экспоненциально из года в год.

Сегодня у производителей HDD стоит непростая задача - удерживать стоимость 1 Тберабайта ёмкости на уровне в 10 раз более низком, чем может предложить SSD рынок. Именно 10-кратная разница в стоимости хранения не даёт жёстким дискам уйти на пенсию даже в корпоративном сегменте. Одним из самых заметных конструктивных нововведений последних лет стало использование герметичных дисковых корпусов, наполненных гелием, что позволило снизить сопротивление воздуха внутри накопителя и разместить в привычном 3.5-дюймовом форм-факторе 8 пластин и 16 головок (хотя есть на рынке и 9-пластинчатые винчестеры). Такая высокая плотность пластин позволяет использовать отработанную годами технологию перпендикулярной записи (PMR) с одинаково высокой скоростью и чтения и собственно записи. В общем, складывается ощущение, что всё это мы уже видели, но компания Seagate заявляет: «если мы говорим, что наши диски предназначены для NAS-ов, то это действительно так и есть», и серия IronWolf Pro может похвастаться некоторыми оптимизациями для сетевых хранилищ.

Ключевые особенности серии IronWolf Pro:

• Объём - до 14 Тб
• Скорость вращения шпинделя - до 7200 RPM
• Буфер - 256 Мб
• Интерфейс - SATA-600
• Конструкция - герметичный наполненный гелием корпус
• Хранение данных - 8 дисков, 16 головок
• Технология записи - PMR
• Оптимизация для работы в RAID-массивах: коррекция вибрации 24 дисков в одном корпусе.

Оптимизации для NAS-ов

Система контроля диска IronWolf Health (IHM) - это система мониторинга, встроенная в операционку самого NAS-а. Она отслеживает не только параметры S.M.A.R.T. винчестера, но и условия эксплуатации винчестера, применяя специализированные алгоритмы оценки ключевых характеристик. В случае чего, IHM заранее предупреждает о том, что надо бы сделать бэкап и приготовиться к замене диска, если его состояние ухудшается. На сегодняшний день IronWolf Health Management реализована в сетевых накопителях QNAP, Synology, Asustor и Thecus с новейшими прошивками.

Казалось бы, ну что здесь такого? Современные операционки NAS-ов постоянно проверяют жёсткие диски в фоновом режиме, запускают тесты S.M.A.R.T. и при малейшем сбое - отправят уведомление или начнут перенос данных на диски горячей подмены. Конечно, S.M.A.R.T. диагностика никуда не делась, она поддерживается дисками IronWolf Pro, но разницу между старым «смартом» и новым «IHM» лучше всего объяснила компания QNAP.

Проще всего посмотреть, как работает IHM, подключив жёсткий диск в NAS, для чего мы используем Synology RS4017xs+. В настройках «Диспетчера хранения» мы видим, что помимо диагностики S.M.A.R.T., появился и пункт Ironwolf Health Management с отдельным набором для тестирования, а сами жёсткие диски помечены фирменной иконкой с «волком». Само тестирование какое-то не особо разговорчивое: на выходе вам доступен лишь тот самый код и статус здоровья «нормально». Возможно, если винчестер заболеет, тут будет более расширенная информация. Вот какую информацию может выводить IHM, судя по мануалу Synology:

• Код 100 - Рабочая температура превышает предельно допустимое значение. Убедитесь, что задние вентиляционные отверстия не закрыты, и попробуйте уменьшить температуру окружающей среды. Если температура по-прежнему высокая, откройте Панель управления > Оборудование и питание > Режим скорости вентилятора, чтобы установить более высокую скорость работы вентилятора. Если это не помогло, обратитесь к специалистам службы поддержки Synology.
• Код 101 - Обнаружены проблемы соединения в Synology NAS и интерфейсе жесткого диска. Убедитесь, что жесткий диск правильно установлен в шасси или лоток и что лоток правильно установлен в Synology NAS. Если это не помогло, обратитесь к специалистам службы поддержки Synology.
• Код 102 - Обнаружено чрезмерное физическое воздействие на жесткий диск. Убедитесь, что устройство Synology NAS с жестким диском установлено на устойчивой поверхности. Если это не помогло, обратитесь к специалистам службы поддержки Synology.
• Код 105 - Превышен допустимый уровень вибрации. Убедитесь, что устройство Synology NAS установлено на устойчивой поверхности. Если это не помогло, обратитесь к специалистам службы поддержки Synology.
• Код 106 - Обнаружен чрезмерный сброс данных хоста. Убедитесь, что жесткий диск правильно установлен в шасси или лоток. Рекомендуется выполнить цикл включения и выключения питания. Если это не помогло, обратитесь к специалистам службы поддержки Synology.Обнаружен чрезмерный сброс данных хоста. Убедитесь, что жесткий диск правильно установлен в шасси или лоток. Рекомендуется выполнить цикл включения и выключения питания. Если это не помогло, обратитесь к специалистам службы поддержки Synology.
• Коды 200, 201, 202 и 203 - Чтобы проверить состояние жесткого диска, рекомендуется выполнить расширенное тестирование S.M.A.R.T. Если проблема не устранена, обратитесь к поставщику или производителю диска.

Только вот на момент нашего тестирования, 14-терабайтный IronWolf Pro не поддерживал IHM, и поскольку эта фишка - программная, Seagate только обещала обновить свой софт и передать его производителям NAS-ов, так что мы для примера рассматривали IHM в 10-терабайтной версии.

Самый сок IHM в том, что у Seagate есть шикарная программа по замене дисков, включающая восстановление данных в течение 2 лет после регистрации накопителя в программе сервисной поддержки. Раньше восстановление данных предлагали только крупные компании вроде Dell и HP, и эта услуга стоила около 300$ в год по подписке. Сегодня эта практика распространяется и на сами накопители, но к сожалению, в России данная программа не действует. А ведь представьте насколько это удобно, когда NAS сам отслеживает состояние гарантии на жёсткий диск и предлагает вам отправить винчестер в ремонт. Правда, зачем кому-то может потребоваться восстановление данных со сломанного накопителя из RAID-массива, я не могу даже представить. Конечно, от всей души хочется пожелать компании Seagate распространить действие планов восстановления данных Rescue и на Россию, ведь всё же в серии IronWolf Pro её стоимость включена в цену винчестера.

Что нужно знать при установке IronWolf Pro в RAID-массивы?

Все диски этой серии имеют датчики вращательной вибрации, которые помогают скорректировать позиционирование головки в больших дисковых хранилищах. Соответственно, соседние винчестеры меньше влияют друг на друга, время доступа не снижается, и в целом массив работает без снижения производительности. С ростом плотности записи, жёсткие диски стали чувствительны к разного рода вибрациям, и даже зафиксированы случаи выхода из строя хардов из-за громких звуков пожарной сирены и распылителей газа, используемых для тушения огня в ЦОД-ах. Так что к защите от вибрации нужно относиться серьёзно.

Буфер

Большой буфер в 256 Мб любым серьёзным NAS-ом или дистрибутивом вроде FreeNAS, XigmaNAS будет использоваться только для операций чтения. Принудительно вы можете включить его на запись, но делать этого не рекомендуется, так как при внезапном отключении электричества может произойти потеря свежих данных, которые не успели сохраниться на носитель. Алгоритмы использования буффера - это ноу-хау производителя, и зачастую именно за счёт них удаётся повысить скорость как линейного, так и случайного чтения. В общем же, NAS имеет собственный буфер и собственные алгоритмы предиктивного чтения, так что по большому счёту объём кэша винчестера не имеет значения.

Энергопотребление

Винчестеры серии IronWolf Pro имеют 4 градации энергопотребления (технология PowerChoice), что кстати, очень важно для NAS-ов, работающих круглосуточно. В зависимости от загрузки, накопитель может находиться в одном из 4 состояний:

• Головки над диском, энергопотребление контроллера снижено (4.88 Вт, время перехода в состояние - 100 мс)
• Головки запаркованы, диски вращаются с максимальной скоростью (3.24 Вт, время перехода в состояние - 2 минуты)
• Головки запаркованы, диски вращаются с пониженной скоростью (2.52 Вт, время перехода в состояние - 4 минуты)
• Головки запаркованы, мотор остановлен (1.17 Вт, время перехода в состояние - 15 минут)

Состояния меняются от верхнего к нижнему в соответствии с настройкой таймера, которым управляет NAS. При операциях чтения и записи, энергопотребление диска варьируется от 6.2 до 8.33 Вт, а при простое без инициализации функции энергопотребления - 5.07 Вт, то есть экономия на RAID-массиве из 32 дисков может составить около 48 Вт в ночные часы, но в системах видеонаблюдения следует ориентироваться именно на потребление в первом состоянии (4.88 Вт), и от него строить бюджет на электропитание массива.

Ресурс и гарантия

Для современных вичестеров уже принято указывать допустимую среднегодовую нагрузку - объём данных, который обрабатывает винчестер за 8760 часов. В отличии от SSD, здесь речь идёт и о записи и о чтении, но во-первых нагрузка - это не ресурс, это всего лишь условие работы диска, а её превышение может как-то повлиять на общий ресурс MTBF (более 100 лет), а во-вторых, гарантия на диск не зависит от того, как вы его гоняете: стоит ли он без дела или круглые сутки пишет с видеокамер, гарантия на диск - 5 лет независимо от интенсивности использования.

Тестирование

Конфигурация тестового стенда:

• Процессор - Intel Xeon E5-2603 v4
• Материнская плата Asrock Rack EPC612D4U-2T8R
• 32 Гб ОЗУ
• Windows 10 x64
• Debian 9 stretch (VDBench)
• Synology RS4017xs+

Начнём с простенького Crystal Disk Mark, который к реальной производительности дисков имеет мало отношения, но популярен из-за своего красивого интерфейса.

Тот же тест, но с большим объёмом файла.

10-терабайтная модель показывает чуть большую скорость случайного доступа, а типичное время доступа для 4-килобайтного сектора составляет 80 мс. То есть, при установке винчестеров в СХД, которая будет использована для хранения виртуальных машин, нужен либо SSD кэш, либо современная файловая система типа BTRFS, ZFS, XFS, иначе задержки в массиве могут быть очень высокими. Посмотрим, как эти результаты будут кореллироваться со внутренним бенчмарком Synology RS4017xs+

Очень интересно, насколько 10-терабайтная модель даёт 2-кратный перевес по IOPS-ам в случайном чтении. Связано ли это с поддержкой IHM или другими оптимизациями поддержки HDD, трудно сказать. Теперь перейдём к синтетическим тестам и начнём с исследования скорости случайного доступа и зависимости от количества потоков и размера блока.

Продолжим более важным для многих, последовательным доступом, который имеет значение только при записи больших файлов на NAS в 10-гигабитных сетях.

В линейном чтении, конечно, больший объём даёт предсказуемо более высокую скорость, но реальную производительность в задачах покажут наши паттерны, которые мы сняли как для 1-пользовательского доступа, так и для многопользовательского.

Цена вопроса

Стоимость жёсткого диска Seagate ST10000NE0004 объёмом 10 Тб составляет 448$. На момент написания обзора, 14-терабайтный ST14000NE0008 не продавался в России, а цена этого диска на eBay составляла 743$. Стоимость 1 Гб данных в 10-терабайтной версии составляет 0,045$, а в 14-терабайтной - 0,053$.

Выводы

Серия жёстких дисков IronWolf Pro - это идеальный выбор для больших объёмов данных, в том числе для систем видеонаблюдения. Во-первых, вы получаете более точную программную диагностику накопителя со стороны NAS, во-вторых - большую 5-летнюю гарантию, а если вам повезло, и в вашем регионе предоставляется сервис бесплатного восстановления данных с диска, то дополнительно и ещё один уровень защиты ваших данных.

С точки зрения стоимости, 10-терабайтная версия предпочтительнее, плюс она быстрее при операциях со случайным доступом. В реальных же приложениях 14-терабайтная версия работает быстрее, но пока что в цену устройства заложена плата за новизну и необходимость собирать действительно огромный дисковый массив.

Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
31/10.2018