Жёсткие диски (HDD) для серверов: основные виды и характеристики

В данной статье мы рассмотрим несколько важных характеристик, на которые следует обратить внимание при выборе жёсткого диска для сервера.

Жёсткий диск (HDD), или винчестер — это устройство для долговременного хранения информации. Он состоит из нескольких основных компонентов: корпуса, магнитных пластин, считывающих головок и двигателя. Все эти элементы работают вместе, обеспечивая запись, чтение и хранение данных.

Принцип работы HDD основан на использовании магнитных свойств материалов. На поверхности магнитных пластин создаются дорожки, которые представляют собой последовательности битов информации. Считывающие головки, расположенные над пластинами, могут считывать и записывать данные на эти дорожки. Когда головка приближается к магнитной поверхности, она может изменять направление намагниченности отдельных областей. Это позволяет записывать информацию в виде последовательности нулей и единиц.

Скорость вращения магнитных пластин является одним из основных параметров HDD. Она определяет скорость доступа к данным и влияет на производительность сервера. Чем выше скорость вращения, тем быстрее можно получить доступ к нужным данным. Однако увеличение скорости вращения также приводит к увеличению шума и вибрации, что может негативно сказаться на работе других компонентов сервера.

Кроме скорости вращения, важными параметрами HDD являются ёмкость и время доступа. Ёмкость определяет максимальный объём данных, который может храниться на диске, а время доступа — время, необходимое для поиска и чтения нужных данных. Современные HDD имеют высокую ёмкость и низкое время доступа, что делает их идеальными для использования в серверах.

Однако у HDD есть и недостатки. Жёсткие диски подвержены механическим повреждениям, таким как удары и вибрация, а также имеют ограниченный срок службы из-за износа магнитных пластин. Поэтому для обеспечения надёжного хранения данных в серверах используются RAID-массивы, которые объединяют несколько HDD в одну систему. RAID-массивы обеспечивают резервирование данных и повышение производительности, что делает их незаменимыми для серверов, работающих с большими объёмами информации.

Основные популярные форм-факторы жёстких дисков:

3.5 дюйма.
Это самый распространённый форм-фактор для жёстких дисков в серверах. Он обеспечивает большую ёмкость и производительность, но также имеет более высокий уровень шума и тепловыделения. Диски этого форм-фактора обычно используются в больших серверах и системах хранения данных.

2.5 дюйма.
Этот форм-фактор становится всё более популярным для использования в серверах из-за своих компактных размеров и низкого энергопотребления. Такие диски подходят для небольших серверов. Кроме того, они работают тише и выделяют меньше тепла по сравнению с дисками формата 3.5 дюйма. И ещё одно важное их преимущество — их компактность, благодаря которой в сервере можно разместить большее количество дисков, что увеличивает общую емкость и производительность дисковой подсистемы сервера.

Наиболее популярными типами интерфейсов являются HDD с интерфейсами SATA и SAS.

HDD с интерфейсом SATA.
SATA-диски являются наиболее распространёнными и доступными по цене. Они имеют ёмкость до нескольких ТБ и скорость вращения до 7200 об/мин. SATA-диски очень распространены и подходят для большинства серверов начального уровня и небольших рабочих станций. Однако они не обладают высокой скоростью передачи данных и могут быть подвержены сбоям при интенсивной нагрузке.

HDD с интерфейсом SAS.
SAS-диски предназначены для использования в высокопроизводительных серверах и дата-центрах. SAS HDD имеют более высокую скорость вращения (7200−15 000 об/мин), а также большую ёмкость и надёжность по сравнению с SATA-дисками, что обеспечивает более быструю работу сервера.

HDD с другими интерфейсами (SCSI и NL-SAS).
SCSI-диски использовались в старых системах, но сейчас они встречаются реже.
NL-SAS (Near Line SAS) — это более новый стандарт, который представляет собой компромисс между SATA и SAS. NL-SAS-диски предлагают более высокую ёмкость и надёжность, чем SATA-диски, но меньшую стоимость и производительность, чем SAS-диски.

RAID (Redundant Array of Independent Disks) — это технология, которая объединяет несколько физических дисковых устройств в логический модуль. RAID позволяет улучшить скорость чтения и записи данных, а также обеспечивает избыточность данных для предотвращения потери информации при выходе из строя одного из дисков.

Для использования HDD в RAID-массиве необходимо учитывать следующие аспекты:

1. Совместимость с RAID-контроллером.
Убедитесь, что ваш HDD совместим с используемым RAID-контроллером. Это может быть аппаратный RAID-контроллер, встроенный в материнскую плату, или программный RAID, который использует ресурсы процессора.

2. Настройка RAID-параметров.
Настройте параметры RAID-массива, такие как уровень RAID (например, RAID 0, RAID 1, RAID 5 и т. д.), размер блока и другие параметры, в зависимости от ваших требований к производительности и надёжности.

Существует несколько уровней RAID, например, следующие:

• RAID 0 — чередование (striping). Данные разбиваются на блоки и записываются на разные диски массива. Это обеспечивает высокую производительность, но не имеет отказоустойчивости. Если один из дисков выходит из строя, все данные теряются.
• RAID 1 — зеркалирование (mirroring). Все данные дублируются на двух или более дисках. Это обеспечивает отказоустойчивость, так как если один из дисков выйдет из строя, данные останутся доступными на другом диске. Однако производительность при записи данных может быть ниже, чем у других уровней RAID.
• RAID 5 — распределённое чередование с чётностью (distributed striping with parity). Данные и информация о чётности распределяются по всем дискам массива. Этот уровень RAID обеспечивает как отказоустойчивость (если один из дисков выходит из строя, его можно заменить, а данные восстановить из информации о чётности), так и хорошую производительность. Но требуется минимум три диска для создания массива.
• RAID 6 — двойная чётность (dual parity). Этот уровень похож на RAID 5, но использует две копии информации о чётности. Он обеспечивает более высокую отказоустойчивость (может работать с двумя вышедшими из строя дисками), но требует больше места на дисках.
• Другие уровни RAID: существуют и другие уровни RAID, такие как RAID 10 (объединение RAID 0 и RAID 1), RAID 7 (с использованием выделенного диска для операций чтения/записи) и т. д.

3. Тестирование массива.
После настройки RAID-массива рекомендуется провести тестирование на производительность и надёжность, чтобы убедиться в корректной работе системы.

4. Резервное копирование данных.
Несмотря на использование RAID, рекомендуется регулярно создавать резервные копии важных данных на внешние носители или в облачные сервисы.

5. Управление питанием и охлаждением.
При использовании нескольких HDD в RAID-массиве важно обеспечить достаточное охлаждение и управление питанием, чтобы предотвратить перегрев и сбои в работе.

6. Мониторинг состояния дисков.
Используйте инструменты мониторинга для отслеживания состояния каждого диска в RAID-массиве и предотвращения возможных проблем.

7. Обновление прошивки и драйверов.
Следите за обновлениями прошивки RAID-контроллера и драйверов для обеспечения совместимости и улучшения производительности.

8. Планирование расширения массива.
Если вы планируете добавить новые диски в массив в будущем, учитывайте это при настройке параметров RAID.

Для использования HDD в RAID-массиве необходимо учитывать следующие аспекты:
• Совместимость с материнской платой и контроллером RAID.
• Скорость вращения дисков и объём кэш-памяти.
• Размер и тип дисков (например, SATA, SAS).
• Программное обеспечение для управления RAID-массивом.
• Производительность и надёжность RAID-системы.

Важно тщательно продумать конфигурацию RAID-массива и выбрать подходящий уровень RAID для конкретных целей и требований.

При выборе жёсткого диска (HDD) для сервера следует обратить внимание на следующие характеристики:

1. Ёмкость.
Определите, какой объём данных вы планируете хранить, и выберите HDD с достаточной ёмкостью для ваших нужд. Обратите внимание, что слишком большая ёмкость может привести к неоправданным затратам, а недостаточная — к ограничению в хранении данных.

2. Скорость вращения шпинделя.
Чем выше скорость вращения (например, 7200, 12 000 или 15 000 об/мин), тем быстрее будет работать диск. Для серверов, требующих высокой производительности, выбирайте диски с более высокой скоростью вращения. Однако такие диски могут быть более шумными и потреблять больше энергии.

3. Кэш-память.
Кэш-память ускоряет доступ к данным. Выбирайте HDD с достаточным объёмом кэш-памяти для вашей рабочей нагрузки.

4. Надёжность.
Обратите внимание на производителя жёсткого диска. А также желательно учитывать показатель MTBF (среднее время до отказа). Он указывают на надёжность жёсткого диска. Более высокие значения MTBF означают более высокую надёжность диска.

5. Уровень шума.
Если ваш сервер находится в офисе или другом месте, где шум нежелателен, выбирайте HDD с низким уровнем шума.

6. Гарантия производителя.
Оцените длительность гарантии и условия замены неисправного устройства.

7. Совместимость с сервером.
Проверьте, совместим ли выбранный HDD с вашей серверной системой. Это включает в себя совместимость с RAID-массивами, если они используются.

8. Цена.
Сравните цены от разных производителей и продавцов, чтобы найти лучшее предложение. Не всегда стоит выбирать самый дешёвый вариант, так как это может привести к потере производительности и надёжности.

В данной статье мы разобрали не все характеристики, на которые нужно обратить внимание при выборе жёстких дисков для сервера.
Сейчас на рынке представлено большое количество устройств хранения данных с различными характеристиками, производительностью и надёжностью, поэтому рекомендуем перед приобретением обратиться к нашим специалистам за консультацией для выбора подходящего под ваши задачи оборудования.