Выбираем жёсткие диски для хранилища NAS: быстрые против экономичных — THG.RU

Строим собственное хранилище NAS

Всего лишь несколько лет назад, создание простого в использовании сетевого хранилища для домашней сети было весьма затруднительным. Самым лёгким способом было найти старое ненужное «железо» и собрать из него простейший сервер с достаточным дисковым пространством и установить на него операционную систему из семейства Linux.

Чтобы компьютеры с Windows могли работать с Linux-сервером, необходимо настроить сервис Samba, который реализует поддержку протокола SMB (Microsoft Server Message Block) на системах Linux. К счастью, времена меняются. Сегодня можно купить готовый сервер NAS, удовлетворяющий требованиям домашнего офиса (или небольшой организации). Некоторые модели поставляются с предустановленными дисками, для других возможность выбора дисков предоставлена пользователю.

Нажмите на картинку для увеличения.

NAS для конечного пользователя

С недавнего времени такие компании как LaCie, Promise, QNAP, Synology, Thecus, Western Digital и даже Intel предлагают простые в настройке NAS, нацеленные на использование в домашнем или малом офисе. Такие NAS обретают всё большую популярность, поскольку являются самым простым способом увеличения дискового пространства в домашней сети (несмотря на тот факт, что многие энтузиасты предпочитают создавать собственные системы). Конечно, большинство таких систем используют те или иные версии Linux, но вместо загадочного для многих интерфейса командной строки, для настройки и администрирования в них реализованы удобные и понятные графические Web-интерфейсы.

Большинство NAS-устройств сегодня имеют гораздо более широкую функциональность, чем просто место в сети для хранения ваших данных. Благодаря архитектуре операционной системы Linux, которая позволяет расширять функциональность без особых проблем, сегодня во многих NAS можно встретить такие функции как сервер печати, web-сервер, серверы DLNA и iTunes. На самом деле, единственное что тормозит расширение функциональности этих устройств – необходимость тестирования и валидации, которые требуют достаточно много времени, а производители не горят желанием закрывать на это глаза и выпускать «сырые» продукты.

Выбор жёсткого диска: Производительность или экономичность?

Возможности систем NAS достаточно однотипны, однако когда доходит до выбора дисков, производители разделяются на два противоположных лагеря. Одни предлагают готовые устройства с предустановленными дисками и готовые к работе сразу после покупки. Другие – модели, для которых выбор дисков остаётся за пользователем. В таком случае можно заранее подумать о том, что требуется от диска (конечно же, наряду с ёмкостью). В общем случае экономичность должна цениться выше, чем производительность. Возможно, это звучит несколько странно. Как-никак чем выше производительность, тем лучше, верно? Почти так. В большинстве случаев «узким местом» в производительности являются не диски, а сама система NAS.

Вот почему мы так удивились, увидев различия в скорости работы NAS с экономичными и производительными моделями дисков. В нашем эксперименте мы использовали диски Samsung. В качестве представителя экономичной линейки мы выбрали Spinpoint F2 Eco Green 1 Тбайт со скоростью вращения 5400 об/мин, в качестве скоростного испытуемого был T166, со скоростью вращения 7200 об/мин, ёмкостью 320 Гбайт. В качестве сервера мы использовали Synology NAS с четырьмя лотками для дисков.

Тестирование: Synology DS409+

Нажмите на картинку для увеличения.

Для нашего эксперимента мы использовали NAS Synology DS409+. Система оборудована 512 Мбайт оперативной памяти, процессором Freescale MPC8533 с частотой 1,06 ГГц и четырьмя лотками для дисков. Отметим, что жёсткие диски приходится устанавливались непосредственно внутрь корпуса, а не в съёмные лотки. Для вентиляции системной платы NAS и расположенных внутри корпуса дисков, на задней панели устройства установлены два 80-миллиметровых вентилятора, обеспечивающих достаточное охлаждение.

Защита данных при помощи RAID

Все сегодняшние NAS (и DS409+ не исключение) для настройки используют Web-интерфейс. В нашем случае можно выбрать один из следующих уровней RAID: 0, 1, 5 или 6 в зависимости от того, что для вас важнее (скорость, сохранность данных или и то и другое). Здесь же можно настроить и другие возможности, которые выходят за рамки предоставления общего доступа по протоколу SMB.

Функциональность медиасервера включает поддержку показа фото и воспроизведения аудио и видео файлов через Web-интерфейс. Кроме того, имеется встроенный сервер DLNA (Digital Living Network Alliance), который обеспечивает потоковое вещание мультимедиа контента с NAS на совместимые с DLNA устройства в сети. И в заключение, большинство сегодняшних NAS могут работать с данными по протоколам http, https, ftp и BitTorrent.

Нажмите на картинку для увеличения.

Многие более продвинутые модели предлагают энтузиастам возможность расширить функциональность устройств. К примеру, можно настроить NAS для работы в качестве полноценного почтового сервера. Или как вам такой вариант: установить сервер MySQL и использовать NAS в качестве PHP-платформы для создания блога или CMS (системы управления контентом) для вашего сайта. Конечно, для этого не обойтись без «шаманства» с командной строкой.

Выбор дисков: Производительность или экономичность? Spinpoint T166 против F2EG

Производительность: Samsung Spinpoint T166 (HD321KJ)

До сих пор в тестах NAS мы использовали диски Samsung Spinpoint T166 (HD321KJ). Изначально выбор пал именно на эту модель по причине высокой скорости передачи данных (для того времени) и приемлемой цены. Ёмкость 320 Гбайт (достаточно скромно по современным меркам) на самом деле выбрана потому, что позволила сэкономить немного времени на некоторых тестах. Больший объём предполагает большее время создания и инициализации RAID массива. Поверьте, ждать сутки, пока создаётся терабайтный RAID – задача для особо терпеливых.

Но давайте вернёмся к дискам. Так же, как и все диски SATA/300, Samsung HD321KJ поддерживает «родную» очередь команд (NCQ) и горячую замену. Скорость вращения составляет 7200 об/мин, объём кэш-памяти 16 Мбайт. Ёмкость диска 320 Гбайт обеспечивается использованием двух пластин по 167 Гбайт.

Пиковая пропускная способность составила 83 Мбайт/с, хотя показатели диска при тестировании h2benchw составили 64 Мбайт/с для чтения и записи. Для сравнения, сегодняшние 3.5”-диски показывают скорость до 120 Мбайт/с. С другой стороны, конфигурации RAID у большинства современных NAS более ограничены процессорами, чем жёсткими дисками, то есть даже медленные диски, в большинстве случаев, не станут узким местом системы.

В этом плане диски Spinpoint T166 в нашем обзоре станут интересной «отправной точкой» для пользователей, желающих обновить старую систему NAS, установив в неё новые диски. Помимо очевидного преимущества в увеличении дискового пространства, новые диски в общем случае будут потреблять меньше энергии, чем старые.

Экономичность: Samsung Spinpoint F2 EcoGreen (HD103SI)

Нажмите на картинку для увеличения.

Другие диски также были предоставлены Samsung. Мы остановились на Spinpoint F2 EcoGreen (HD103SI). Так же, как HD321KJ, этот терабайтный диск использует две пластины, но по 500 Гбайт. В отличие от T166, F2 EcoGreen принадлежит к нынешнему поколению дисков, что предполагает наличие ряда существенных отличий.

Нажмите на картинку для увеличения.

Так же, как и более старая модель, Samsung HD103SI поддерживает NCQ и интерфейс SATA/300. Однако новая модель оборудована кэшем на 32 Мбайт, что вдвое больше, чем у T166.

В то же время, производителю пришлось снизить скорость вращения с 7200 до 5400 об/мин, чтобы диск можно было отнести к категории низкого энергопотребления. Однако диск обеспечивает скорость последовательного чтения и записи около 84 Мбайт/с, максимальная же пропускная способность достигает 100 Мбайт/с. Совсем неплохо, особенно учитывая скорость вращения.

Преимущества и недостатки экономичной конфигурации?

Как видно из таблицы, более новый Samsung HD103SI потребляет примерно на три ватта меньше электричества, чем более старый HD321KJ. Хотя частично это связано с пониженной скоростью вращения 5400 об/мин, другие технологические изменения также повлияли на снижение энергопотребления.

Когда в компьютере или NAS установлен один жёсткий диск, разница в энергопотреблении в три ватта несущественна. Однако, в случае NAS ситуация иная. Установив четыре диска в нашу систему, то есть заполнив её до предела, разница вырастает до двухзначной величины. Эту разницу уже можно почувствовать при оплате счёта за электричество. Положительный эффект ещё и в том, что NAS меньше нагревается, что, в свою очередь, позволяет вентиляторам медленнее крутиться и создавать меньше шума.

Не стоит беспокоиться о том, что за экономичность придётся переплачивать, поскольку диски, работающие со скоростью 5400 об/мин по стоимости окажутся несколько ниже, чем более быстрые модели, нацеленные на производительность.

Экономичность = низкая скорость?

Что со скоростью? Проиграете ли вы в скорости, выбрав экономичные диски для NAS? Как мы уже упоминали при обзоре компонентов типичного NAS, диски не являются его «узким местом». В отличие от процессора и контроллера RAID.

Чтобы сохранить цены на оборудование на приемлемом уровне, производители зачастую не устанавливают выделенный процессор для RAID, а программно реализуют все функции, используя центральный процессор NAS, на который и ложится вся ноша вычислений операций XOR при работе RAID 5 и 6. Конечно же, такой метод гораздо менее эффективен, чем использование отдельного чипа. В результате, пропускная способность сильно зависит от используемого в NAS процессора.

Тестовая конфигурация и результаты

Так же, как в наших предыдущих тестах NAS, все измерения проводились при отключенной поддержке технологии увеличения кадров (jumbo frames) в нашей гигабитной сети. Все тесты проводились с прошивкой DSM 2.1-0844.

Результаты тестов

Вряд ли можно заметить разницу в тестах, скорости записи используемых дисков близки друг к другу.

Даже не считая меньшего энергопотребления и тепловыделения, диски Samsung Spinpoint F2 EcoGreen HD103SI показали и другие преимущества. Так, несмотря на меньшую скорость вращения шпинделя, скорость чтения данных у него оказалась больше, чем у представителя предыдущего поколения Spinpoint T166 HD321KJ.

Сравнение температуры и потребляемой энергии

Для сравнения потребляемой энергии мы оценивали энергопотребление всей системы: Synology DS409+ и четырёх дисков Samsung HD321KJ (320 Гбайт T166) или Samsung HD103SI (1 Тбайт F2 EcoGreen). Мы измеряли потребляемую мощность в трёх режимах работы системы: при инициализации RAID 5, при простое и при отключенных дисках.

В зависимости от нагрузки, энергопотребление четырёх старых дисков 7200 об/мин и четырёх экономичных дисков отличались на 7-10 Вт — при измерении энергопотребления всей системы. В зависимости от продолжительности работы, за год разница составит от 60 до 86 кВтч.

Конечно, это не оправдывает замену жёстких дисков. Однако энергопотребление всё же следует учитывать при выборе новой системы или увеличении ёмкости уже существующей. На самом деле, новые экономичные диски не только расходуют меньше энергии, чем старые, но и в общем случае работают быстрее.

Наконец, экономичные диски меньше нагреваются. В сравнении с быстрыми моделями, разница в температуре составляет от четырёх до шести градусов Цельсия.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Заключение

При покупке NAS без предустановленных дисков или при обновлении дисков существующего сервера NAS пользователи должны чётко понимать, какие диски лучше подойдут для их целей. Действительно, возможности выбора дисков определённой ёмкости достаточно широки во всём диапазоне от 160 Гбайт до 2 Тбайт. Однако, с учётом постоянного роста цен на электроэнергию, имеет смысл учитывать энергопотребление дисков при выборе моделей, особенно, если вы планируете установить их в NAS.

Пропускная способность ограничивается подсистемой RAID

Как показало наше тестирование, отличия в скорости записи между быстрыми и медленными дисками совсем не так значительны при их работе в NAS. Здесь «узким местом» является процессор RAID. Даже при чтении диски на 7200 об/мин не показывают преимуществ. На самом деле, наша тестовая система показала лучшую скорость при работе с экономичными дисками, поскольку более новые модели Samsung HD103SI показывают лучшую среднюю скорость передачи данных, чем старые HD321KJ, с которыми мы их сравнивали.

Чем ниже энергопотребление, тем меньше тепловыделение

В нашем случае увеличение скорости чтения не является единственным преимуществом установки экономичных дисков. Снижается энергопотребление системы в целом, поскольку диски 5400 об/мин потребляют меньше энергии, чем модели на 7200 об/мин. Кроме того, поскольку экономичные диски выделяют меньше тепла, NAS будет работать тише, поскольку вентиляторы будут работать с меньшей нагрузкой, также процесс загрузки будет сопровождаться меньшим уровнем шума.

Нажмите на картинку для увеличения.

Проверка совместимости

Несмотря на все преимущества, следует учитывать ещё одну особенность перехода на экономичные диски в NAS. Перед покупкой дисков, рекомендуем убедиться, что NAS поддерживает выбранные модели. Всё-таки не все диски, независимо от скорости вращения, могут быть совместимы с вашей системой NAS. Также могут поддерживаться не все функции дисков. Если, например спящий режим жёсткого диска не поддерживается, то диски никогда не будут останавливаться, и о преимуществе в энергопотреблении экономичных моделей можно забыть.