Требования к серверным накопителям
Не нам рассказывать, насколько корпоративное железо отличается от домашнего в плане износостойкости. К дискам это имеет самое прямое отношение, ведь на них хранятся не домашние фото, и не игры с библиотеки Steam. Стоимость информации для бизнеса зачастую в разы превышает ценник на СХД в десятки раз.
Потому ориентироваться стоит на следующие параметры:
- Надежность. Потеря данных автоматически влечет колоссальные убытки и потери репутационного характера (базы данных с клиентами, информация по счетам, аккаунты облака и т.д.);
- Производительность. Скорость считывания/записи, задержка поиска, время обработки в целом;
- Время отклика. Моментальная реакция на каждый запрос пользователя. Клиенты ненавидят ждать, помните об этом.
Одно дело, когда запросов не более 10-20 в час. С этим и домашний HDD справится. А что, если их 1000 в минуту? А 10 000 и более? И всем необходимо здесь и сейчас. Стандартная практика в среде интернет-магазинов, агрегаторов, крупных транснациональных корпораций и поисковиков.
Идеальной модели диска для таких случаев, к сожалению, не существует. Задача материала — показать вам, какие параметры и критерии определяют высококлассный продукт.
HDD, SSD или NVMe?
Наверняка вы видели эти аббревиатуры на накопителях, но некоторые до сих пор не понимают, как все это работает. Давайте объяснять на пальцах.
HDD (Hard Disc Drive)
Стандартный жесткий диск (винчестер, винт, жестак), который за последние 50 лет никак принципиально не менялся. В основе лежит принцип считывания данных с магнитных металлических пластин на огромной скорости (5400/7200/10000/15000 об/мин). В современных моделей считывающих головок может быть от 2 до 4, но ситуацию это особо не спасает.
Всему виной механическая составляющая, которая априори не может быть надежной. Любая серьезная встряска для HDD чревата повреждением магнитных пластин и потерей данных.
Чтобы головка могла найти информацию на пластине (а таких может быть и 4-5), шпинделю приходится постоянно вращаться. Представьте, что документы лежат не в одной папке, а по разным кабинетам. Финальное время поиска при этом страдает.
Ложку дегтя вносит и низкая скорость чтения/записи — не более 200 Мбит/с при условии, что HDD пустой, а объем кэш-памяти не менее 128 МБ. При заполнении скорость снижается до 80-100 Мбит/с, что для бизнес-сектора смерти подобно.
Покупают их по трем причинам:
- стоимость за 1 ГБ памяти все еще самая низкая на рынке;
- максимальный объем достигает 18 ТБ (на момент публикации);
- большое количество предложений от проверенных вендоров.
Если вам требуется организовать «холодное» хранение огромных массивов данных, HDD класса Enterprise отлично с этим справятся. Но дисковые массивы рекомендуем держать подальше — уровень шума сопоставим с запуском реактивного самолета.
SSD (Solid State Drive)
Сравнительно молодая технология накопителей, в основе которой лежит та же Flash-память, что и у USB-флешек. Вот так все просто. При этом подход решает львиную долю проблем HDD:
- никаких механических и подвижных частей внутри конструкции;
- возможность отказаться от массивного корпуса форм-фактора 3.5 дюйма;
- данные располагаются статично, что в десятки раз сокращает время поиска;
- практически вечные контроллеры памяти, которые гарантируют рабочий цикл 1 млн часов и более;
- минимальная вероятность потери данных при механических повреждениях;
- несколько вариантов подключения к системе (SATA, SAS, PCI-E, M.2).
Эти «диски» идеальны для установки ОС, рабочего и управляющего софта, хостингов, горячего хранения данных, к которым требуется моментальный доступ. Стоимость за 1 ГБ выше, чем у HDD, но цена более, чем оправдана.
По интерфейсу SATA 3.0 выдают до 500 Мбит/с на чтение и запись. А время поиска снижается колоссально. Еще и уровень энергопотребления у SSD гораздо ниже.
NVMe (Non-Volatile Memory Express)
Это самый современный и самый быстрый протокол работы SSD-накопителей на данный момент. Технически они также работают на Flash-памяти, но за счет подключения по PCI-E 3.0/4.0 скорость чтения и записи приближается к космическим показателям в 7 ГБ/с, что в 14 раз выше, чем у SATA 3.0.
Такое железо бустит сервер даже похлеще установки ОЗУ. Надо ли говорить, что мощность современного оборудования давно уперлось не в показатели процессора и оперативной памяти, а в скорость чтения и записи. NVMe решает эту проблему.
Проблема одна — высокая стоимость изделий за счет высокотехнологичного производства, скоростных модулей памяти и необходимости продумывать грамотную систему охлаждения, поскольку чипы и контроллер могут разогреваться до 70-80 градусов под максимальной нагрузкой. И мы не рекомендуем использовать NVMe в качестве накопителя. Софт и управляющие приложения — без проблем.
Идеальная сфера использования таких накопителей — сложный 3D-рендер, CAD-программы, нейросети, работа с 4К и 8К-контентом.
Наглядное сравнение HDD, SSD и NVMe
Чтобы вам было проще ориентироваться в плюсах и минусах каждого стандарта, рекомендуем ознакомиться с таблицей, представленной ниже:
|
HDD |
SSD |
NVMe |
|
|
Интерфейс подключения |
SATA 3.0 |
SATA 3.0 |
PCI-e 3.0/4.0 |
|
Скорость чтения/записи |
150 МБ/с |
500 МБ/c |
3500/7000 МБ/с |
|
Количество запросов в секунду (IOPS) |
До 100 |
До 150000 |
До 500000 |
|
Наработка на отказ |
50 000 — 70 000 часов |
до1.5 млн часов |
до 1.5 млн часов |
|
Поддержка горячей замены |
Есть (для SAS) |
Есть (для SAS) |
Нет |
|
Стоимость за 1 ГБ |
Около 30 рублей |
Около 170 рублей |
От 250 рублей |
|
Поддержка S.M.A.R.T. |
Есть |
Есть |
Есть |
Со стоимостью, думаем, все понятно: чем лучше и быстрее устройство — тем дороже оно обойдется для бизнеса. Также делайте поправку на корпоративный сегмент, где особое внимание уделяется надежности и отказоустойчивости. Поэтому прямые сравнения с «домашними» HDD/SSD отсекайте сразу.
Грамотная связка NVMe + SSD + HDD позволит создать максимально производительную систему с четкой градацией хранимой информации. А скорость обработки — наше все.
В чем разница между SATA, SAS и NVMe
Переходим к интерфейсам подключения накопителей. На что они вообще влияют, и стоит ли переплачивать за подобный функционал втридорога? Сейчас вы и сами все поймете.
SATA и SAS — проверенные временем и надежные интерфейсы подключения. Они используют наборы команд ATA и SCSI соответственно. SAS дополнительно поддерживают еще и «горячую» замену накопителей. Чтобы извлечь диск из стойки, не приходится отключать сервер.
На данный момент протокол SATA версии 3.0 поддерживает максимальную скорость чтения/записи до 600 МБ/с, а это накладывает определенные ограничения.
NVMe — новый стандарт, в основе которого лежат протоколы RDMA и Fibre Channel. Да и обмен данными происходит по шине PCI-E, что в разы увеличивает скорость потока. Но давайте обо всем подробнее.
Отличия SATA и SAS
Serial ATA изначально создавался только под HDD, и для механических дисков этого более чем достаточно. Но сегодня стандарт считают устаревшим по причине низкой пропускной способности.
Все команды ввода/вывода проходят через программный стек, не рассчитанный на возможности Flash-памяти, из-за чего запросы обрабатываются медленно, а процессор и ОЗУ банально простаивают.
SAS в этом отношении куда бодрее, да и полоса пропускания шире. SATA задействует полудуплекс и одну полосу, SAS — полнодуплексный. К тому же, SAS предлагает скорость до 12 Гбит/с (около 1.5 ГБ/с), что в 2 раза быстрее SATA.
Из прочих преимуществ SAS отметим:
- горячую замену;
- возможность двухпортового подключения для удвоения скорости;
- работа с несколькими устройствами одновременно;
- выше уровень безопасности и шифрования;
- протокол коррекции ошибок.
Для большинства серверов этого достаточно. Но когда речь заходит о скорости — на поле появляется NVMe.
Особенности NVMe-носителей
Первая особенность этих накопителей — не скорость, а принцип работы. Если SAS работает через сложную систему контроллеров (программных и аппаратных), то NVMe гонит данные напрямую через PCI-E, что уже расширяет канал.
Накопители при работе используют от 2 до 8 линий PCI-E, где каждая может прогонять через себя данные на скорости до 2 ГБ/с (актуально для PCI-E 4.0). Предыдущее поколение 3.0 имеет показатель в 985 МБ/с на линию. Разницу вы уже представили.
Более того, устройство контактирует с процессором напрямую. К слову, третье поколение Intel Xeon Scalable и AMD EPYC Milan вовсю используют эту возможность.
Если вы наметили масштабный апгрейд на железо нового поколения, настоятельно рекомендуем ускорить вычислительный процесс путем установки NVMe-накопителей в систему. Тем более, материнские платы HPE для новых чипов предлагают широкий спектр портов форм-фактора M.2 и PCI-E 4.0 как раз для этих целей.
В каких случаях переплата за скорость оправдана
Иметь в распоряжении мощные железки хочет каждый, но насколько этот подход целесообразен? Разберем несколько классических ситуаций для различных сфер бизнеса.
Вариант 1: необходимость хранения большого массива данных
Начинающие компании не всегда располагают достаточным бюджетом для создания быстрой современной инфраструктуры в виде серверов и СХД. А хранить информацию где-то надо.
В этом случае можем рекомендовать SATA, а лучше SAS-накопители, построенные в RAID-массиве. Это экономное и надежное вложение первоначального капитала, обеспечивающее приемлемую скорость передачи информации на первых порах. При этом вы не будете испытывать проблем с ограничением пропускной способности интерфейса. Особенно, если в штате работает 10-20 человек, и нагрузка на базу данных невысокая.
SAS-диски мы рекомендуем и для крупных предприятий. Они отлично справляются с огромными массивами информации, к которой не требуется регулярный доступ. Переплата за SSD и, тем более, NVMe в этом случае ничем не оправдана.
Вариант 2: минимизация задержек доступа
Теперь поговорим о противоположной ситуации: клиентам кровь из носу требуется снизить отклик на сайте, или при обращении к базе данных. С подобной ситуацией сталкиваются представителей следующих сфер:
- держатели сайтов на хостинге;
- облачные компании;
- специалисты, арендующие рендер-фермы и станции;
- пользователи 1С;
- большинство аутсорсеров.
Ваша задача как владельца сервера — снизить латентность доступа до минимального уровня. SATA-диски с этой задачей точно не справятся. Использование SSD по SAS-протоколу ситуацию также не исправляет в корне. Поэтому оптимальный вариант — NVMe версии PCI-E 3.0. На сегодняшний день это оптимальный входной билет по соотношению цена/скорость.
Вариант 3: минимальные задержки и аппаратный RAID
Если рассматривать подобный сценарий, то на первый план выходит лишь одно решение — SAS SSD. Начнем с того, что протокол обеспечивает приемлемую скорость до 12 Гбит/с, к тому же работает параллельно со множество подключенных устройств, образуя единую сеть. Если объединить несколько накопителей в RAID, скорость и надежность лишь возрастут.
SAS — одно из самых сбалансированных решений, когда речь заходит о стабильности при высокой нагрузке и частых обращениях. NVMe на такое тоже способны, но затраты получаются чрезмерными. И не стоит забывать, что NVMe склонны к перегреву, если усиленно давать на них нагрузку. С такими девайсами стоит быть деликатнее.
Итоги
Успех бизнеса зависит от целесообразно вложенных средств. И не всегда самый быстрый накопитель — наиболее эффективное решение. Одно можем сказать наверняка: не стоит использовать SATA-интерфейс, если располагаете достаточным бюджетом. Минимальный порог вхождения для комфорта и надлежащего уровня безопасности — HDD типа SAS через выделенный аппаратный контроллер.
В дальнейшем их можно заменить на SSD с аналогичным разъемом, оставив HDD под нужды внутреннего архива.
Если у вас остались вопросы по накопителям под конкретные задачи, обратитесь за профессиональной консультацией к нашим специалистам. Они не только помогут с апгрейдом, но и подберут оптимальное аппаратное обеспечение по низким ценам, полностью закрывающее ваши потребности в скорости и надежности.
