Всё, что нужно знать про выбор накопителей для NAS (и не только)

Казалось бы, выбор накопителя для медиасервера (он же сетевое хранилище, DLNA-сервер, NAS) – задача максимально простая. В каталоге каждого приличного магазина электроники в разделе с накопителями есть фильтр «Назначение» или нечто похожее. Нажимаем, выбираем «для NAS», определяемся с объёмом, прикидываем финансовые возможности – вот и вся любовь джентльмены… казалось бы.

Не просто так по Интернету лет 15 гуляет притча «Бесит, что в современном мире во всём нужно разбираться». Поэтому чтобы грамотно выбрать жёсткий диск рекомендуем либо обратиться к специально обученным специалистам DigitalRazor, либо ознакомиться с этой статьёй.
Этот материал рассчитан на тех пользователей, которые хотя бы поверхностно знакомы с темой домашних серверов, имеют базовое понимание, что это вообще такое. Если нет – сперва стоит прочитать статью-введение в медиасерверы/NAS.

Далее медиасервер/домашний сервер/DLNA-сервер/сетевое хранилище будем для простоты восприятия называть просто NAS. Напомним, технически это одно и тоже.

SSD для NAS – стоит ли?

Преимущественно этот материал посвящён выбору жёстких дисков (HDD) для NAS, но сперва стоит обсудить целесообразность скоростных твердотельных накопителей (SSD).

Буквально несколько лет назад компания Synology, которую можно назвать локомотивом этого сегмента рынка, начала оснащать свои топовые модели SSD-накопителями. Точнее, специализированными M.2-слотами для их установки. Это породило мнение, дескать прогресс пришёл, пора NAS-оводам массово переходить на SSD.

В составе NAS «твердотельник» может использоваться в двух вариантах: как постоянное хранилище информации, или в качестве кэширующего диска.

SSD как хранилище

Такой вариант предполагает использование SSD вместо традиционных HDD. Из плюсов такого подхода:

• Очень высокая скорость работы, и особенно с мелкими файлами;
  
• Полное отсутствие шума от самого накопителя;
  
• Значительно меньший нагрев, как следствие и шум от встроенного вентилятора NAS;
  
• Меньшее энергопотребление.
  

Перечень минусов небольшой, но существенный:

• Кратно большая цена за гигабайт пространства;
  
• Ограниченный ресурс (впрочем, у приличных SSD он огромен).
  

Если рассматривать NAS для домашнего использования или небольшого офиса, SSD в качестве хранилища – роскошь. Также важно понимать, что почти всегда в таких условиях скорость соединения с NAS ограничена 1 Гбит/с в лучшем случае (~120 мегабайт в секунду). Такое быстродействие обеспечит и жёсткий диск, SSD попросту не раскроет свой потенциал.

Другое дело, если к NAS постоянно обращаются за относительно мелкими файлами. HDD с такими режимами работы справляется плохо. Детальнее в этой статье.

SSD как кэш

Использование SSD в качестве кэширующего диска тоже имеет свои плюсы. Ключевой – значительное ускорение операционной системы самого NAS. Он будет запускаться сильно быстрее, быстрее будет работать встроенное ПО. Проводя параллели, грубо говоря это как установка Windows на SSD.

Главный соблазн такого применения – не нужен SSD большого объёма. Хватит буквально любого из доступных в продаже, даже давно снятых с производства на 60 ГБ.

Но так ли это нужно на самом деле? Да, сам NAS ускорится, но учитывая специфику его работы это скорее излишество, чем необходимость. Особенно в составе NAS для домашнего использования.

Жёсткие диски

У абсолютно каждого производителя HDD-накопителей, которых к 2023 осталось всего 3, есть специальные линейки, предназначенные для NAS. Но также отлично подойдут диски, номинально предназначенные для систем видеонаблюдения и серверов. Но не всё то золото, что блестит.

Если говорить о совсем идеальном выборе – накопители для корпоративного использования, класса Enterprise. Они характеризуются максимальным ресурсом, предельно надёжны, но для домашнего использования ценник непомерно высок. Только для критически важных узлов, где за ценой не постоим.

Сперва разберём ключевые моменты выбора HDD для NAS, а после приведём прямые примеры.

2,5 или 3,5 дюйма?

HDD-накопители бывают в 2,5- и 3,5-дюймовом формате. Конечно, есть и более экзотические решения, но они с NAS несовместимы механически.

Бытует мнение, что 2,5” лучше. Это объясняется тем, что площадь магнитного диска меньше, как следствие меньшее время поиска информации. Во-вторых, когда-то давно, когда 72 ГБ казались космическим объёмом, в фирменных серверах HP применялись диски именно 2,5-дюймового формата. Но важно понимать, что их устанавливали только в важнейших узлах, где большее быстродействие любой ценой.

В современных реалиях в составе NAS предпочтительнее 3,5-дюймовые HDD. Они надёжнее, дешевле в пересчёте на гигабайт. В погоне за скоростью при работе с мелкими файлами уж лучше использовать SSD.

Интерфейс подключения

Жёсткий диск подключается либо интерфейсом SAS 12 Гбит/с, либо SATA III 6 Гбит/с. Все другие интерфейсы устаревшие.

Сейчас SAS применяется только в составе серверов или узкоспециализированных хранилищах. SATA III – ваш выбор.

Скорость вращения

В целом, можно использовать HDD со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин. Вернее, правильно сказать менее 7200 об/мин, поскольку существуют промежуточные варианты. Безусловно, они медленнее, но ощутимого снижения быстродействия нет.

Что важнее, такие накопители не проходят по одному или сразу нескольким пунктам, изложенным в этом разделе. Если встретится HDD, у которого всё хорошо по всем пунктам, но 5400 об/мин – допустимый вариант.

Модели со скоростью 10 000 об/мин и более рассматривать не рекомендуем. Скорость работы излишняя, ценник за гигабайт высокий, но самое главное – очень высокий уровень шума.

Заявленная скорость работы

Не имеет весомого значения. Будь у диска в районе 200 МБ/с или 300 МБ/с – всё равно реальная скорость работы упрётся в возможности сетевого порта, как максимум обеспечивающего ~120 МБ/с. Если заявленная скорость превышает 200 МБ/с – этого достаточно.

Количество кэш-памяти

Не имеет никакого значения. Встроенная кэш-память – грубо говоря объём собственной оперативной памяти HDD. Она используется для хранения данных, которые используются наиболее часто. Большой объём полезен только при частом обращении к мелким файлам, а специфика работы NAS на HDD-дисках не такая.

«На глаз» разница будет заметна только при объёме кэша, отличающимся на порядок. К примеру, 8 МБ и 256 МБ. Удовлетворяющий другим нюансам диск по меньшей мере будет иметь 128 МБ кэша.

Гелий?

Жёсткие диски бывают условно «обычные», а бывают заполненные гелием. Гелий начали использовать сравнительно недавно. Поскольку этот газ в ~7 раз менее плотный, чем воздух, магнитные пластины можно разместить плотнее, а значит большее их количество, а значит ёмкость HDD больше.
Кроме того, снижается нагрев, вес, энергопотребление, немного повышается скорость работы. Двигателю проще вращать диски, головка быстрее позиционируется в неплотной среде. Казалось бы, максимально замечательная технология, но есть 2 весомых «но».

Во-первых, гелий гарантированно уйдёт, поскольку у него крайне высокая диффузия. Гелий способен проникать буквально сквозь атомы алюминия, из которых сделан корпус HDD. И это ещё не говоря про наличие микротрещин и микропор. К тому же идеально герметичным корпус всё равно не сделать, как минимум из-за проходных контактов на двигатель HDD.

Когда гелий уйдёт, система, рассчитанная на работу в разряжённой среде, начнёт работать в плотной – в воздухе. Последствия драматические.

Во-вторых, при внештатных ситуациях не получится восстановить данные. Жёсткий диск необходимо вскрыть, после чего закачать гелий в кустарных условиях до необходимой консистенции уже не выйдет.

Справедливости ради, гелий в HDD – технология новая, пока плохо изученная «на дистанции». Сейчас считается, что 5 лет такие накопители работают беспроблемно, после – как повезёт. Облачные сервисы хранения данных такие HDD не используют, большой статистики нет.

Объём

Безусловно, ёмкость дисков напрямую зависит от финансовых возможностей и потребностей пользователя, от количества посадочных мест для накопителей у конкретной модели NAS. Здесь выбирайте по возможностям и потребностям.

От себя лишь скажем, что наиболее оптимальные решения с позиции цена за гигабайт имеют ёмкость 3-10 ТБ. Более ёмкие уже экономически невыгодны.

Предназначение (режим работы)

Здесь речь не про позиционирование (для NAS/систем видеонаблюдения/серверов/домашнего использования), а про режим работы. Бывают диски с режимом не более 8 часов в сутки, бывают 24/7. Круглосуточные – то, что нужно.

Уровень шума

Считается, что чем больше заявленный уровень шума – тем диск быстрее и надёжнее. Мол такой накопитель имеет «серверные корни», и это правда. В них действительно используется механика от серверных моделей.

Но для домашнего использования лучше присматривать HDD с заявленным уровнем шума до 30 дБА. Если NAS будет установлен в нежилом помещении вроде подсобки/кладовки – до 35 дБА.

Важнейшее: метод записи

Существует 2 типа записи данных на HDD: CMR (Conventional Perpendicular Magnetic Recording, или перпендикулярная магнитная запись), а также SMR (Shingled Magnetic Recording, черепичная магнитная запись). Для полноты картины стоит упомянуть HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording, термомагнитная запись), но такие решения пока недоступны в сегменте потребительской электроники.

CMR – классический метод записи, который применяется в нормальных, неупрощённых жёстких дисках. Это честный метод без «читов».

SMR – ухищрение, позволяющее производителю без затрат увеличить ёмкость до 25% в зависимости от жадности производителя.

Суть в том, что CMR записывает данные друг за другом по дорожкам. У SMR дорожки налезают друг на друга как черепица в кровле, что позволяет на один магнитный диск записать больше. У SMR немаленькое количество проблем. Говоря о главных:

• При перезаписи данных диску нужно изменять не только основную дорожку, но и соседние. Накопитель начинает работать постоянно, убивая сам себя лишними операциями;
  
• Сильно меньшая скорость работы по той же причине;
  
• Непригодность для использования в RAID-массивах, что для систем хранения данных приговор;
  
• Очень проблематичная процедура восстановления данных, часто это просто невозможно.
  

Нужно отметить, что сам по себе SMR не является злом. Технология хорошая, только узкоспециализированная. Изначально она задумывалась для систем хранения, где операции записи/перезаписи редкость. В составе домашнего NAS такой сценарий использования тоже возможен, но скорее в виде исключения.
Проблема в том, что в спецификациях производители редко указывают тип записи. Потому встречаются казусы, когда в накопителях, позиционируемых для систем хранения данных, SMR применяется втихую. Вот здесь можно посмотреть список известных HDD с «неправильным» методом записи.

Рекомендуемые модели

У всех производителей HDD есть модели, специально предназначенные для NAS. У Western Digital это серии Purple и Red, у Seagate IronWolf и SkyHawk, а у Toshiba серии N и S. Именно эти модели стоит рассматривать к покупке, но есть нюансы.

Western Digital была замечена в применении SMR-записи в серии Red, на которых прямо и написано «для NAS». Все модели ёмкостью до 6 ТБ используют SMR. В серии Red Plus гарантированно только «православная» CMR. Остальные из указанных в предыдущем абзаце достойные.

Не рекомендуемые модели

Seagate серии Barracuda, Archive, SkyHawk Lite (любые), Exos (8 ТБ). Причина – используется технология записи SMR, у части не заявлена работа 24/7;

Western Digital серии Blue (любые), Red (до 6 ТБ). Причина – используется технология записи SMR, у части не заявлена работа 24/7;

Toshiba серии P300, DT02. Причина – используется технология записи SMR;

HGST/Western Digital серии Ultrastar (почти любые). Причина – используется технология записи SMR, крайне высокий уровень шума.

RAID

Система хранения данных без RAID – как автомобиль без шин. Ехать можно, но есть нюансы.
RAID – это технология объединения нескольких дисков. Существует множество уровней (считай вариаций) RAID-массивов. В потребительских системах хранения возможна реализация только 0, 1 и 10 уровней.

• RAID 0 – объединение. Пара или более физических накопителей программно соединяются в единый массив. Скорость работы и объём суммируются. Данные в них записываются попеременно: половинка в один, половинка в другой. Преимущество только в скорости работы. Серьезный недостаток в потере половины данных при выходе из строя одного из накопителей, а нет половины – считай ничего нет. Для организации нужно минимум 2 диска.
  
• RAID 1 – зеркалирование. Скорость и объём как у одного накопителя, во второй каждый раз помещается полная копия данных. Преимущество в надёжности: одномоментно 2 диска выйти из строя могут, но в крайне редком случае. Также нужно минимум 2 диска.
  
• RAID 10 (он же 01) – гибрид из RAID 0 и RAID 1. Скорость и объём удваиваются, но также дублируются данные. Потребуется минимум 4 диска.
  

В составе домашних NAS наиболее предпочтителен RAID 1 как самый надёжный. За скоростью работы гнаться смысла нет.

Очень важно для организации RAID-массивов использовать одинаковые накопители. И не только одного производителя/серии, но и объёма. Желательно, чтобы и выпущены они были в один месяц, но это уже близко к мифам.

Чисто технически можно сделать RAID из сильно разных дисков, но в каждом случае будет ряд ограничений, а результат годным не назвать. Знаете ли, чисто технически и из старых «Жигулей» можно сделать конкурента BMW, но какой в этом смысл?

Итоги

В представлении большинства жёсткий диск – крайне надёжное устройство. Компания Backblaze, предоставляющая услуги облачного хранения данных, с 2015 года публикует собственную статистику надёжности HDD. С полным отчётом за 2022 год можно ознакомиться здесь.

Выборка из 230 тыс активных накопителей с общей наработкой почти 79 млн дней, к сожалению, позволяет сделать в корне другие выводы: в среднем при активном использовании HDD «живёт» 2 года и 6 месяцев. К схожим выводам пришла компания Secure Data Recovery: 2 года и 10 месяцев на выборке из 2007 дисков. Важно заметить, что в обеих статистиках учитывались только те накопители, что не работали в качестве загрузочных.
Поэтому выбор HDD самый сложный и ответственный среди всех компьютерных комплектующих, и поэтому данная статья не сводится к «бери вот это».

Кратко напомним главные моменты выбора HDD для NAS, которые актуальны и для любых других систем хранения данных, включая обычные домашние компьютеры:

• Формат – 3,5”;
  
• Интерфейс подключения – SATA III 6 Гбит/с;
  
• Скорость вращения – не имеет значения, но желательно 7200 об/мин;
  
• Заявленная скорость работы – более 200 МБ/с;
  
• Количество кэш-памяти – не имеет значения;
  
• Гелий – без гелия;
  
• Режим работы – только 24/7;
  
• Объём – по потребностям, но 3-10 ТБ экономически наиболее выгодны;
  
• Уровень шума – до 30 дБА (35 дБА для нежилых помещений);
  
• Метод записи – только CMR (перпендикулярная);
  
• В случае организации RAID-массивов очень важно использовать одинаковые диски.
  

Стоит ли говорить, что в NAS-системах DigitalRazor жёсткие диски подобраны правильные. Можно брать в пример.