Типы жестких дисков для серверов

Для запуска сервера любого уровня требуется хранилище данных – жесткие диски. От производительности и надежности накопителей зависит работоспособность и стабильность бизнеса. Поэтому выбору дисков следует уделить особое внимание. Далее рассмотрим типы и основные параметры серверных накопителей, дадим рекомендации по применению.

Разновидности серверных дисков

Есть две категории накопителей: HDD и SSD, а также их гибрид SSHD. Последний вариант не пользуется популярностью, особенно в серверах. Приведем основные характеристики всех типов дисков.

HDD диски

HDD диски с магнитными пластинами используются с конца прошлого века. Они до сих пор применяются в серверах из-за ряда достоинств:

• небольшая стоимость в сравнении с SSDнакопителями;
• высокая емкость;
• повышенная надежность;
• возможность восстановления данных при критическом повреждении диска.

Ввиду конструктивных особенностей, у HDD есть существенные недостатки: низкая скорость работы и повышенное энергопотребление. Второй фактор также приводит к высокому уровню шума, что критично в серверах с большим количеством накопителей. Поэтому использовать такие накопители лучше для хранения данных, к которым редко обращаются или для создания резервных копий.

SSD накопители

Это полупроводниковый flash-накопитель, в котором отсутствуют движущиеся элементы. SSD планомерно вытесняют с рынка диски с магнитными пластинами. Это связано с их неоспоримыми преимуществами:

• более высокая скорость записи и чтения;
• минимальное время отклика;
• низкое энергопотребление;
• отсутствие шума при работе.

Единственная причина, по которой SSD диски полностью не захватили рынок – повышенная стоимость за единицу памяти в сравнении с HDD. Когда при создании сервера ограничен бюджет, многие делают выбор в пользу устаревших дисков с магнитными пластинами.

SSHD

Это гибрид HDD и SSHD, который совмещает в себе обе технологии. Элемент HDD применяется для долгосрочного хранения информации. Элемент формата SSD исполняет роль кэш-памяти, что повышает скорость отклика и производительность оборудования. По характеристикам SSHD – это нечто среднее между HDD и SSD. Накопители этого типа производятся в минимальном количестве и практически не используются в серверах.

Чем серверные диски отличаются от домашних

Многие сервера работают круглосуточно, например, у хост-провайдеров. Поэтому пользователи должны иметь к ним доступ в любой момент времени. В противном случае это негативно скажется на их лояльности и приведет к финансовым потерям бизнеса. Для серверов устанавливаются повышенные требования к накопителям. Это касается следующих параметров:

• устойчивость к вибрациям;
• скорость доступа к данным;
• количество циклов перезаписи;
• отказоустойчивость;
• уровень невосстановимых ошибок и т.д.

Использовать стандартные SATA диски можно только на серверах с небольшой нагрузкой и минимальными требованиями к виброустойчивости.

Интерфейсы подключения дисков

Всего существует 5 типов интерфейсов подключения дисков. Первые два (IDE и SCSI) мы не затрагиваем, т.к. это устаревшие технологии, которые давно не используются. Сегодня актуальны только три интерфейса:

• SATA: единственный интерфейс, через который подключаются накопители к домашним компьютерам. Пропускная способность достигает 6 Гбит/сек. Устройства с таким интерфейсом в среднем дешевле аналогов на SASи NVMe. Еще одно достоинство – совместимость между разными накопителями.
• SAS: интерфейс, предназначенный для использования в масштабных серверах. Совместим с RIADмассивами всех типов. Характеризуется высокой пропускной способностью (до 24 Гбит/сек) и отказоустойчивостью. Оптимальное решение с точки зрения сочетания цены и производительности.
• NVMe: создан для дисков формата SSD. Предназначен для использования в шине PCI-E. Обладает максимальной скоростью передачи данных и минимальным временем отклика. Интерфейс позволяет свободно обрабатывать большое количество запросов. Единственный недостаток – оборудование под данный интерфейс обходится дороже.

Как выбрать диски для сервера

При выборе необходимо учитывать уровень нагрузки на сервер. От этого зависят минимальные характеристики накопителей. При этом серверный диск должен соответствовать трем требованиям:

• Надежность. Выход из строя серверного диска сулит финансовыми убытками и потерей репутации.
• Производительность. 99% серверов используются для обработки большого количества информации. Диски должны справляться с нагрузками.
• Скорость отклика. Пользователи не станут ждать, пока сервер обработает их запрос.

Также при выборе необходимо учитывать дополнительные характеристики оборудования, например, наличие серверной прошивки или гарантийный период от производителя. Выбор диска требует комплексного подхода, т.к. затрагивает десятки нюансов. Человеку без соответствующих знаний и опыта сложно определиться с выбором. Поэтому лучше доверить это дело специалистам. IT-инженеры компании ittelo.ru за годы работы собрали тысячи серверов разного уровня. Благодаря своему опыту они подберут оптимальное решение в рамках установленного бюджета.

SATA или SAS?

Интерфейс SATA – логичное продолжение технологии IDE, которая в 21-м веке утратила актуальность. Изначально он разрабатывался для стационарных компьютеров или небольших предприятий с минимальными требованиями к техническим параметрам.

SAS – предшественник SCSI, который разрабатывался для использования в серверах. Данный интерфейс характеризуется повышенной пропускной способностью. Впрочем, если учитывать третье поколение SATA, разница будет небольшой, т.к. у топовых моделей показатель достигает 12 Гбит/сек. Этого вполне достаточно для серверов низкого и среднего уровней нагрузки.

Чтобы подключить SAS диск, требуется специальный контроллер. Он совместим с SATA дисками, поэтому в составе сервера могут быть накопители обоих типов. При этом к SATA контроллеру подключить диск SAS нельзя.

Еще одна особенность технологии SAS – полнодуплексный обмен информации, т.е. устройство может работать одновременно как в режиме записи, так и чтения. У SATA дисков такой функции нет. Она требуется только для крупных серверов, в составе которых сотни накопителей. Для небольших систем в ней нет смысла.

Вывод: накопители формата SATA подходят для создания объемных серверов, в которых необязательна высокая производительность (пропускная способность, скорость отклика). Если же эти параметры важны и из хранилища нужно выжать максимум при неограниченном бюджете, следует остановить выбор на SAS.

Работа в RAID-массиве

В стандартных SATA накопителях нет встроенной опции, для автоматического устранения ошибок в составе RAID. При возникновении ошибки жесткий диск будет постоянно обращаться к поврежденному блоку. В это время он перестанет взаимодействовать с RAID-контроллером. Это приведет к исключению накопителя из массива. Контроллер будет пытаться его восстановить. Это приведет к сбою в работе всего сервера.

Диски, предназначенные для серверов, при выявлении ошибки подают контроллеру соответствующий сигнал. Он реагирует на него, запрашивая поврежденный блок у других накопителей. В итоге жесткий диск не отключается, что обеспечивает стабильную работу сервера.

Проверяйте гарантию

Большинство магазинов компьютерной техники не дают гарантию на внешние накопители. Они ссылаются на производителей. Есть важный нюанс: у некоторых брендов гарантия начинает действовать с момента выпуска диска. Реализация накопителей в магазинах занимает время, особенно если речь про дорогостоящие модели с большим объемом. Может произойти ситуация, когда гарантия на новый диск уже истекла. Поэтому перед приобретением необходимо посмотреть гарантийный период конкретного накопителя на сайте производителя. Для этого достаточно ввести ID-код с устройства.

Форм-факторы жестких дисков

Существует два форм-фактора серверных накопителей, различающиеся конструктивными особенностями:

• 5 дюйма: стандартный размер, который используется в большинстве ПК. Характеризуется доступностью за единицу памяти. Применяется в бюджетных серверах, преимущественно для создания резервных копий.
• 5 дюйма: форм-фактор SSDнакопителей. Такие диски обладают улучшенными характеристиками — высокая скорость, низкое энергопотребление и т.д. Используются для создания высокопроизводительных серверов. Единственный недостаток – высокая стоимость.

Стоит ли платить за бренд

Корпорации уровня НР или IBM не занимаются производством накопителей. Они приобретают их у других производителей, нанося на устройства собственные логотипы. У таких дисков есть ряд достоинств:

• специальная прошивка, учитывающая особенности серверных контроллеров;
• контроль качества: перед запуском в продажу компании тестируют накопители, проводя стресс-тесты;
• повышенный гарантийный период, в течение которого потребители получают полноценную поддержку и консультации.

Накопители от таких брендов стоят на 50-100% дороже, чем те же диски, но с логотипом условного Seagate. По своим характеристикам и уровню надежности разница в моделях минимальна. Существует миф, что с «неродными» накопителями сервер не запустится. Правдив ли он?

На 90% серверов используется технология для увеличения производительности. Вендоры специально перепрошивают накопители для поддержки данных опций. Приобретая диск от сторонних производителей, воспользоваться этими технологиями «из коробки» не получится. Придется самостоятельно сделать прошивку оборудования. На практике «неродные» диски свободно работают на серверах HP или IBM. Они совместимы со встроенными системами мониторинга. Могут возникать проблемы лишь с подбором салазок.

Скорость вращения шпинделя HDD дисков

Ключевая характеристика HDD накопителей – скорость вращения шпинделя RPM (оборотов в минуту). Рассмотрим распространенные конфигурации:

• 5400: диски с таким показателем используются преимущественно в домашних ПК, т.к. обладают низкой скоростью отклика. В серверах их можно применять для хранения данных, к которым редко обращаются.
• 7200: стандартный показатель, обеспечивающий оптимальное сочетание цены и производительности. Используется в большинстве серверов низкого и среднего уровней.
• 10 000: накопители с таким параметром подходят для серверов, где критично важна скорость отклика.
• 15 000: максимально возможная скорость вращения шпинделя. Накопители с таким показателем RPMприменяются в важных проектах, требующих повышенной скорости и надежности оборудования. Повышенные характеристики увеличивают стоимость конфигурации и энергопотребление.

Время наработки на отказ

Под этим термином подразумевается предполагаемый срок работы до появления критического сбоя накопителя. У серверных дисков этот показатель ниже, чем у «домашних». В среднем, 1.5 млн. часов против 2-2.5. Однако расчет срока безотказной работы рассчитывается по-разному:

• в домашних тестирование производится по сценарию 8 часов в сутки, 5 дней в неделю (время простоя выше);
• в серверных круглосуточно: на чтение выделяется 70% времени, на запись – 30%.

Поэтому сравнивать домашние и серверные накопители по этому параметру некорректно.

Виброустойчивость

На крупных серверах нет смысла использовать один диск. Для обеспечения достаточного уровня сохранности данных используются несколько накопителей, которые объединены в RAID. В массивах повышается уровень вибраций, которые оказывают негативное влияние на стабильную работу шпинделей и точность позиционирования головок. Из-за этого на серверах используются накопители, отвечающие определенным требованиям:

• вал шпинделя должен обладать повышенной прочностью и устойчивостью к физическому воздействию;
• контроль вибрации;
• высокая точность позиционирования и полета головок над поверхностью;
• встроенные функции самодиагностики, которые должны своевременно оповещать администратора о проблемах с накопителями.

Жесткие диски, используемые в домашних ПК, лишены этих функций. При появлении серьезных вибраций у таких накопителей возрастает вероятность критических ошибок.

Уровень невосстановимых ошибок

Еще один параметр, отличающий диски для бытового использования от серверных. У стандартных SATA накопителей уровень невосстановимых ошибок составляет 10^-14 (1 бит на 12.5 терабайт информации). Получается, что если 3 раза перезаписать диск на 4 Тб, с вероятностью близкой к 100% появится одна неисправимая ошибка.

Важно: чем больше дисков в составе RAID-массива, тем выше вероятность критических ошибок.

Для домашних компьютеров допустимый показатель. Однако на серверах регулярно происходит перезапись баз данных и появление критических ошибок нежелательно. Поэтому рекомендуется использовать серверные SAS накопители, в которых вероятность невосстановимых ошибок ниже. Это достигается благодаря специальным алгоритмам чтения и размеру сектора в 520 байт (у SATA — 512). Оставшиеся 8 байт применяются для дополнительной проверки.

Глубина циклов перезаписи SSD

Данный параметр отражает, сколько операций может выдержать накопитель, прежде чем начнет терять первоначальную емкость. Для работы в составе сервера используются модели с показателем от 3 тысяч циклов. Это необходимое условие для обеспечения отказоустойчивости системы. В домашние компьютеры допустимо устанавливать накопители с показателем 1–2 тысячи циклов.

Дополнительные возможности

Кроме рассмотренных в статье параметров, диски для серверов могут обладать дополнительными функциями, в зависимости от модели и производителя. Популярные опции:

• замена диска без остановки всего RAIDмассива;
• умный мониторинг системы;
• аппаратное шифрование, повышающее безопасность и сохранность данных, хранящихся на сервере;
• прошивка диска, предназначенная для серверов;
• повышенная гарантия от производителя.

Рекомендации по применению

В качестве заключения приведем несколько примеров оптимального выбора накопителей, в зависимости от характеристик сервера и финансовых возможностей.

• Бюджетные серверы для хранения данных. Ввиду небольшой нагрузки допустимо сэкономить и приобрести HDDдиски SATA5 дюйма с показателем RPM 5400 – 7200.
• Серверы баз данных с высокой нагрузкой. В таких случаях важна производительность оборудования и скорость отклика. Поэтому следует остановить выбор на SSDмоделях 2.5 дюйма со встроенным контроллером.
• Виртуальные серверы. Здесь важно оптимальное сочетание цены и производительности оборудования. Можно приобрести SSD накопители с RPM 7200 без встроенного контроллера.  

Необязательно покупать накопители с тем же логотипом, что и сам сервер. Допускается устанавливать диски от сторонних производителей. Это позволит сэкономить на оборудовании, не потеряв производительности системы.