Руководство по выбору накопителей для серверов

Дисковые накопители являются фундаментом любой серверной инфраструктуры. Их производительность и надежность определяют общую работоспособность бизнес-систем предприятия.

Выбор подходящих накопителей для сервера — непростая задача. Необходимо учитывать множество параметров, чтобы гарантировать оптимальную скорость, емкость, отказоустойчивость, а также соответствие текущим и перспективным бизнес-требованиям.

В этом полном руководстве мы рассмотрим все аспекты и нюансы выбора жестких дисков для серверов.

Типы серверных дисков

Прежде всего необходимо определиться с типом накопителя. В серверных конфигурациях используются два основных варианта:

1. Жесткие диски на базе магнитных пластин (HDD)

2. Твердотельные накопители (SSD)

Давайте подробнее разберем особенности и области применения каждого решения.

HDD диски

Серверные диски HDD с магнитными пластинами уже десятилетиями являются рабочей лошадкой серверных хранилищ данных.

Их отличает высокая емкость при относительно невысокой стоимости. HDD остаются незаменимыми в задачах, требующих недорогого массового хранения информации.

Однако наличие множества механических компонентов накладывает определенные ограничения:

• Более низкая скорость чтения/записи данных по сравнению с SSD
• Потенциально меньший ресурс работы и надежность
• Повышенное энергопотребление и уровень шума

Поэтому жесткие диски с магнитными пластинами рекомендуется использовать для следующих задач:

• Бюджетные сетевые хранилища большого объема
• Резервное копирование и архивация данных
• Хранение редко используемых данных

SSD накопители

Серверные диски SSD представляют собой полупроводниковую flash-память без каких-либо движущихся механизмов.

Их основные достоинства:

• Высокая скорость чтения и записи данных
• Практически мгновенное время доступа
• Повышенная надежность и стойкость к внешним воздействиям
• Низкое энергопотребление и полная бесшумность

К недостаткам относится более высокая стоимость в расчете на единицу памяти.

Области эффективного применения твердотельных накопителей:

• Системные диски серверов
• Высоконагруженные базы и хранилища данных
• Кэширование часто используемой информации

SSD стремительно вытесняют традиционные HDD благодаря постоянному совершенствованию технологий производства флеш-памяти.

Интерфейсы подключения сервеных дисков

Следующий важный выбор — тип интерфейса для подсоединения накопителя к системе. Рассмотрим две основные возможности:

SATA

SATA является наиболее распространённым решением для подключения как HDD, так и SSD. Он отличается оптимальным сочетанием стоимости и производительности.

Преимущества интерфейса SATA:

• Высокая пропускная способность до 6 Гбит/сек
• Низкая стоимость реализации
• Широкая совместимость между устройствами

Благодаря этим качествам, SATA будет отличным выбором для большинства общих серверных задач.

SAS

Интерфейс SAS изначально разрабатывался для использования в высокопроизводительных серверных конфигурациях.

Его характеристики:

• Максимальная пропускная способность до 24Гбит/сек
• Поддержка работы с RAID массивами
• Повышенная надёжность и отказоустойчивость

SAS позволяет получить максимальную производительность от жестких дисков для ресурсоемких приложений. Но при этом стоимость решений SAS заметно выше аналогичных SATA.

NVMe

Интерфейс NVMe был разработан специально для SSD накопителей. Он обеспечивает прямое подключение к шине PCI Express.

Преимущества NVMe:

• Экстремально высокая скорость передачи данных
• Сокращенное время отклика
• Параллельная обработка множества операций ввода-вывода

Существует два самых распространенных форм-фактора подключения по NVMe:

• U.2 — стандартный размер 2.5 дюйма, подходит для установки в отсеки для жестких дисков.
• U.3 — дальнейшее развитие формата U.2 с такими-же габаритами, но дополнительными группами контактов на разъеме. Обладают обратной совместимостью с U.2 корзинами.
• M.2 — формат в виде модуля для установки непосредственно на материнскую плату

NVMe — идеальный выбор для высокопроизводительных систем, где критична скорость работы с данными.

Форм-факторы жестких дисков

Жесткие диски для серверов выпускаются в нескольких вариантах исполнения. Рассмотрим наиболее популярные форм-факторы:

3.5 дюйма

Стандартный размер дисков для настольных ПК и базовых серверов. Плюсы:

• Минимальная стоимость за единицу памяти
• Максимально доступные объемы HDD

Применяется в недорогих серверных конфигурациях и системах резервного копирования.

2.5 дюйма

Компактные накопители для высокоплотных систем. Преимущества:

• Увеличенная надежность и виброустойчивость
• Пониженное энергопотребление
• Возможность установки большего количества дисков в сервер
• Доступность моделей с 10000 и 15000 оборотов шпинделя в минуту, что делает из значительно быстрее стандартных вариаций в 7200 и 5400

Идеально подходят для высокопроизводительных конфигураций.

Таким образом, форм-фактор жесткого диска определяет область его оптимального применения в сервере.

Скорость вращения шпинделя HDD дисков

Если вы выбрали классические HDD, важным параметром будет скорость вращения пластин, измеряемая в оборотах в минуту (RPM).

Рассмотрим типичные варианты:

• 5 400 RPM

Минимальная скорость, как правило, применяется в десктопах. Для серверов из-за низкого быстродействия рекомендуется только в архивных сценариях или для работы с холодными данными

• 7 200 RPM

Стандартный вариант для общих серверных задач. Обеспечивает хороший баланс производительности и стоимости.

• 10 000 RPM

Более производительные модели для высоконагруженных приложений. Отличаются низким временем отклика.

• 15 000 RPM

Максимальная на сегодняшний день скорость вращения шпинделя жестких дисков. Применяются в наиболее ответственных проектах.

Более высокая скорость вращения шпинделя позволяет добиться увеличения быстродействия HDD. Но при этом возрастает стоимость накопителей, энергопотребление и их нагрев.

Отказоустойчивость и надежность

Надежность и отказоустойчивость накопителей имеет первостепенную важность в серверных средах. Рассмотрим основные составляющие данного аспекта:

Виброустойчивость

Жесткие диски в сервере работают в условиях повышенной вибрации из-за большого количества накопителей в непосредственной близости.

Серверные HDD оснащаются специальными технологиями гашения вибрации и стабилизации работы шпинделя. Это снижает вероятность ошибок и продлевает срок службы.

Уровень невосстановимых ошибок

Этот параметр показывает вероятность безвозвратной потери данных. У серверных накопителей он намного ниже по сравнению с десктопными моделями.

Время наработки на отказ (MTBF)

Средний срок безотказной работы до возникновения критического сбоя. Хоть для серверных дисков он и заявления ниже, чем для обычных HDD, как правило 1.2-1.5млн часов против 2-2.5млн, но рассчитывается он совсем иначе. Если у домашнего диска время наработки партии из 1000шт идет по сценарию 8 часов в сутки, 5 дней в неделю с простоем в 90% времени, то для серверных время работы считается в режиме 24/7 при 70% чтения и 30% записи.

Глубина циклов перезаписи SSD

Характеристика твердотельных накопителей, показывающая количество операций записи, которое способен выдержать SSD до начала потери емкости. В серверных моделях она повышена до 3-10 тысяч циклов перезаписи (у обычных SSD 1-3 тысячи).

Таким образом, по всем параметрам серверные накопители обладают гораздо большей отказоустойчивостью и ресурсом безотказной работы. Это ключевой фактор выбора для ответственных применений.

Дополнительные возможности

Помимо рассмотренных характеристик, серверные диски могут обладать следующими дополнительными функциями:

• Поддержка горячей замены без остановки системы
• Расширенные средства S.M.A.R.T мониторинга
• Встроенное аппаратное шифрование данных
• Специальные прошивки с поддержкой технологий производителей серверов
• Увеличенная продолжительность гарантии от производителя

Наличие таких возможностей может оказаться важным преимуществом при выборе накопителей для критически важных задач.

Рекомендации по применению

В заключение приведем типовые рекомендации по подбору накопителей для различных серверных конфигураций:

1. Бюджетные файловые серверы

Для недорогих систем хранения файлов оптимально следующее решение:

• Интерфейс: SATA
• Форм-фактор: 3.5″
• Тип: HDD
• Емкость: от 4ТБ
• Скорость HDD: 5400 или 7200 RPM

Например, Seagate IronWolf или Western Digital Red.

2. Высоконагруженные серверы баз данных

Для таких систем критична производительность и скорость работы с данными:

• Интерфейс: PCI-E
• Форм-фактор: 2,5″
• Тип: SSD
• Объемы: от 800ГБ
• Контроллер: с поддержкой NVMe

Например, Intel P5620, P5800X или Micron 9300 MAX.

3. Виртуальные серверы

В данном случае важен баланс производительности и стоимости:

• Интерфейс: SATA
• Форм-фактор: 2,5″
• Тип: SSD
• Объем: 960Гб — 3,84Тб
• Контроллер: без поддержки NVMe

К примеру, Intel S4520 или Micron 5400 PRO.

4. Высоконагруженные файловые серверы

Для таких хранилищ важна производительность случайного чтения/записи:

• Интерфейс: SAS
• Форм-фактор: 2,5″
• Тип: SSD
• Объемы: от 400Гб
• Контроллер: без поддержки NVMe

Например, Nytro 3732/3532 или KIOXIA (Toshiba) PM6-M.

Подбор накопителей для серверов — комплексный процесс, требующий учета множества нюансов. В данной статье мы рассмотрели основные аспекты, начиная от типа устройства и заканчивая критериями выбора для конкретных задач.

Надеемся, что эти рекомендации помогут вам сделать верный выбор накопителей для вашей инфраструктуры!