Pull to refresh

Жесткие диски Western Digital для центров обработки данных и дата-центров

Reading time 15 min
Views 22K
Обзор и тестирование линейки жестких дисков Western Digital для обработки данных и дата-центров
Western Digital известна как один из лидеров рынка накопителей всех уровней: от домашнего использования, до установки в самые современные и требовательные серверы в облачных системах и центрах обработки данных.

Данная публикация – именно об этом: как выбрать жесткий диск в зависимости от задачи, стоящей перед компанией, как подобрать и поддерживать системы хранения, сбора и обмена данными в соответствии с теми требованиями, которые возникают не только у пользователей ваших сервисов и продуктов, но и у людей, непосредственно занятых созданием и организацией работы с проектами внутри компании.
Современный ЦОД характеризуется массой новаторских решений, к использованию которых привело в первую очередь повсеместное распространение мобильных устройств и связанный с ним рост объемов неструктурированных данных.
Только представьте: стойка 42U может включать в себя более 900 жестких дисков, обеспечивая почти 5,4 петабайт пространства
Для распределения данных в соответствии с их "температурой" (то есть степенью интенсивности работы с этими данными) в любом ЦОД применяются системы хранения разных уровней. Каждому из уровней соответствуют накопители с конкретным набором рабочих характеристик в части быстродействия и энергопотребления. И мы считаем, что линейка жестких дисков WD для корпоративного сектора может удовлетворить инженеров и разработчиков систем любого уровня, любой сложности, так как создана как раз для трех типов интенсивности работы: высокого, среднего и низкого.
4 подхода, 4 задачи, 3 степени интенсивности
Сегодня дата-центры и центры обработки данных строятся по всему миру и вводятся в эксплуатацию темпами, доселе невиданными. Это связано как раз с интенсивностью прироста различных типов данных, генерируемыми всеми пользователями глобальной сети.
Любой разработчик знает, что с ростом количества информации пропорционально растут и усилия/затраты на обеспечение нормальной работы с ними и получение результатов в ходе их обработки. И инженерная система с таким количеством дисков должна уверенно масштабироваться, быть всегда доступной при требуемом уровне производительности.
Именно эти требования и задают те вызовы, которые стоят сегодня перед производителями высококлассных серверных комплектующих, в частности – жестких дисков. Ниже мы расскажем о 4 задачах, которые сегодня эффективно решаются с помощью продукции Western Digital.
Вызовы, стоящие перед бизнесом в реализации задач хранения и передачи данных:
Environment
Внешнее окружение, или те условия, которые физически обуславливают работу дата-центра и всего его содержимого, – пожалуй, одно из самых серьезных требований к серверному оборудованию.

Требования компаний включают в себя:

Необходимость поддержки заданного температурного режима вкупе с приемлемыми уровнями вибрации каждого диска в отдельности, и в рамках плотной упаковки дисков на серверной стойке вибрация каждого отдельного диска может стать причиной общей деградации системы.

  • Необходимость обеспечения бесперебойного питания всех систем в условиях множественных сложных технологий, используемых в серверных стойках.
  • Одинаковую работу систем в различных погодных и природных условиях размещения ЦОДов.
Что предлагает компания Western Digital:

  • Моторы RAFF+ в каждом из жестких дисков, призванные компенсировать вибрации в плотной упаковке дисков в серверную стойку при загрузке 24/7.
  • Высококлассные компоненты сборки – жесткие диски рассчитаны на работу 24/7/365, обеспечивая 8 760 часов работы от года к году.
  • Бесперебойная работа при широком разбросе температур и высот над уровнем моря (которая также влияет на состояние «железа»).
Workload
Рабочая нагрузка и способность систем выдерживать её являются, пожалуй, основными и самыми серьезными требованиями, которые выдвигают все без исключения инженеры и строители дата-центров, ЦОДов и даже маленьких домашних серверов. Ведь никто не заинтересован в том, чтобы система оказалась недоступной в самый критический момент времени.

Вот те требования, на которые ориентируется компания при производстве серверных жестких дисков:

  • У разных приложений разные требования к степени загрузки файловых систем: одни больше пишут, чем читают, другие — наоборот. Возможна постоянная, а возможна варьируемая нагрузка в рамках операций чтения-записи. Но почти всегда нужна высокая степень отклика независимо от интенсивности операции.
  • Существуют дата-центры, всегда работающие на пиковой мощности.
  • OEM-производители почти никогда не знают уровни загрузки систем, которые они проектируют и продают.
Western Digital следующим образом подходит к данным требованиям при проектировании собственных продуктов:

  • Помимо того, что наши диски без исключений тестируются на предприятии, все модели имеют повышенный уровень RPM (скорость вращения шпинделя, об/мин) для обеспечения нормальной работы в самых требовательных приложениях.
  • Все продукты создаются под годовые 8 760 часов последовательного чтения и записи.
  • Мы тестируем диски не просто на «чтение и запись», а в рамках существующих систем, существующих приложений и реальных нагрузок.
  • Наши методики производства и тестирования отвечают самым строгим требованиям к системам.
Compatibility
Дата-центр по сложности напоминает любую комплексную инженерную структуру, выполняющую высокоуровневую задачу. Современный ЦОД – это даже не самолет, а, скорее, космический корабль. Поэтому количество различных технологических решений, шин, портов, протоколов, с помощью которых и осуществляется обработка данных, просто огромно.

Различные решения, типа RAID-массивов и технологий репликации, требуют максимальной совместимости наших дисков с другим оборудованием и ПО, работающим в дата-центре.

Требования, которые выдвигают наши клиента по совместимости:

  • RAID-массивы должны обладать несколькими/разными интерфейсами, отвечать высоким требованиям по доступности, низкой степенью ошибок и вариативностью производительности в зависимости от задач.
  • Системы репликации данных должны обеспечивать еще большую доступность данных по сравнению с RAID-решениями, но при этом могут иметь низкие по сравнению с RAID требования к скорости и количеству ошибок.
  • Инженерам нужны совместимость и взаимодействие между разными системами шин и адаптеров, работающих в дата-центрах.
Как мы решаем эти задачи на оборудовании Western Digital:

  • Касательно RAID-массивов у нашей компании особенная позиция, заключающаяся в том, что всё просто должно работать на высшем уровне, так как данное требование абсолютно стандартно для большинства наших клиентов.
  • Широкие возможности совместимости обеспечивают полный набор возможностей по взаимодействию с любым ПО в рамках инженерных решений любой сложности.
TCO (Стоимость владения)
Крупные дата-центры и ЦОДы – недешёвая забава. И будем честны, не забава вообще. Перед инженерами стоит поистине непростая задача обеспечивать стабильный рост инфраструктуры в соответствии с непрекращающимся ростом данных. Операционные расходы на работу дата-центра и всего оборудования в нем становятся значительной частью общей стоимости владения (TCO), поэтому сегодня требования к уровню энергопотребления являются одними из ключевых.

Требования, предъявляемые клиентами к оборудованию:

  • Рост дискового пространства, соответствующий уровню накопления данных, но при этом непропорциональный росту расходов на его обеспечение (то есть дисковое пространство буквально должно быть дешевле расходов на его обеспечение и работоспособность).
  • ПО дата-центров может быть очень разным и иметь разные требования к уровню производительности и объема поступающих/обрабатываемых данных.
  • Архитектуры дата-центров с точки зрения расходов должны быть максимально "плоскими", что значит, что независимо от уровня подготовки дата-центра или ЦОДа (его Tier) требования к оборудованию должны быть максимально высокими с точки зрения его результативности, а стоимость – оптимальной.
Вот что Western Digital делает для соответствия данным требованиям:

  • Решения, соответствующие задачам на уровне приложений и ПО, работающим в ЦОДе. Это значит, что жесткие диски WD позволяют подбирать оптимальное решение, рассматривая такие факторы как производительность, энергоэффективность и стоимость владения.
  • Производительные диски там, где требуется именно скорость.
  • Энергоэффективные диски там, где требуется удерживать низкое потребление энергии.
  • Дешевые диски там, где стоимость владения играет первую и наиболее критическую роль.
Вот что говорит Патрик Уилкинсон – старший директор подразделения Western Digital по разработке накопителей для ЦОД:

«В течение многих лет мы рассматривали накопители для ЦОД как устройства корпоративного класса. Традиционные накопители были и остаются отличным решением для корпоративных сред. Массивы жестких дисков характеризуются высокой скоростью работы, надежностью, большой емкостью и доступной ценой. Тем не менее, в настоящее время устройства корпоративного класса уже не могут удовлетворить потребности передовых поставщиков услуг. Этим компаниям необходимы новые устройства — устройства веб-класса. Возьмем для примера компании уровня Google, Amazon, Facebook, Microsoft и другие аналогичные международные организации. Они — движущая сила современной цифровой эпохи».
Сейчас вопрос о том, можно ли хранить какие-либо данные, сразу же влечет за собой вопрос о том, как оптимально хранить и масштабировать их. Ответы на эти вопросы должны удовлетворять эксплуатационные требования поставщиков услуг, а также требования к совокупной стоимости владения, изменяющиеся глобальные шаблоны использования и экономические аспекты, которые могут расти вместе с требованиями
«Тем не менее, компаниям веб-класса необходимы накопители с новыми параметрами. Они учитывают такие показатели как производительность на ватт и емкость на ватт. Стоит ли использовать ленточные системы для архивирования данных в эпоху, когда необходимо обеспечивать мгновенный доступ к пользовательским фотографиям десятилетней давности (которые, возможно, никто не просматривал с момента их загрузки в систему)? Можно ли повысить надежность за счет снижения производительности?».

«Когда дело касается дисковых систем хранения данных нижнего уровня, ИТ-специалисты обычно анализируют четыре фактора: производительность, емкость, энергопотребление и стоимость. Для систем этого уровня термин "производительность" означает надежный доступ к мегабайтам данных за время, не превышающее нескольких секунд. Для систем хранения данных более высокого уровня важнее скорость выполнения операций ввода- вывода. Сильной стороной технологии магнитных дисков по-прежнему остается их большая емкость. Сегодня на одной пластине жесткого диска можно разместить более 1 ТБ данных. Эта технология позволяет создавать устройства очень большой емкости, используя в них по 8 пластин (или даже по 12 в жестких дисках толщиной 1,6 дюйма). Компания WD — лидер отрасли в части технологий высокой плотности записи данных на диски».

«Благодаря новым жестким дискам WD веб-класса поставщики услуг смогут сократить расходы на ЦОД, увеличить емкость систем хранения данных и даже вдвое уменьшить энергопотребление таких систем».
Обзор линейки, целевые области применения
Для тестирования дисков в реальных условиях и под нагрузкой мы использовали рабочую станцию со следующими характеристиками:
Вот как она выглядит «в разрезе»
Когда дело касается дисковых систем хранения данных нижнего уровня, ИТ-специалисты обычно анализируют четыре фактора: производительность, емкость, энергопотребление и стоимость
WD Re
Первым и наиболее "универсальным" диском мы считаем модель WD Re. Это накопители большой емкости с оптимизированными характеристиками как для раз для работы под постоянными и высокими нагрузками.

Оптимальное назначение использования модели WD Re — это:
  • Оперативный анализ данных (OLAP).
  • Хранилища данных.
  • Системы добычи данных.
  • Высокоскоростные вычислительные комплексы.
  • Системы видеонаблюдения.
  • NAS/SAN высшего класса.
  • Высокоготовные облачные дисковые массивы.
Технические характеристики
Сравнительное тестирование

Мы провели небольшое нагрузочное тестирование всех дисков, используя общепринятые в индустрии инструменты. Ниже даны результаты для каждого из накопителей WD отдельно.
CrystalDisk
ATTO
AJA
WD Re+
WD Re+ по своим характеристикам близок к модели WD Re, однако обладает оптимизированным энергопотреблением. Этот диск мы считаем лучшим в отрасли накопителем большой емкости. MTBF модели 1,2 млн часов, а сам диск обладает высокими долговечностью и надежностью при круглосуточной работе в условиях высокой вибрации, которая почти всегда присутствует в многодисковых системах высокой плотности.

Оптимальное назначение модели WD Re+ — это:
  • Использование в распределенных подсистемах хранения данных с репликацией или уничтожением данных.
  • Программные или аппаратные RAID-массивы.
Технические характеристики
CrystalDisk
ATTO
AJA
WD Se
WD Se – модель для систем со средними нагрузками, в которой оптимальным образом сочетаются быстродействие, емкость и нагрузочная способность. В случае, когда организации требуются устройства корпоративного класса, обеспечивающие высокое быстродействие, но при этом компания не выдвигает высоких требований к надежности для снижения стоимости владения, WD Se будет идеальным вариантом.

Оптимальное назначение использования модели WD Se — это:
  • Работа в массовых облачных системах хранения и системах репликации.
  • Распределенные файловые системы.
  • Недорогие RAID-массивы и CDN.
Технические характеристики
CrystalDisk
ATTO
AJA
WD Ae
Наконец, WD Ae – наиболее «экономная» модель, с одной из самых низких стоимостей владения по рынку. Эта энергосберегающая модель для хранения редко требуемых данных также отвечает требованиям высокой надежности и высокой скорости реакции. Ae оптимизирован для работы в архивных системах: в нем снижена скорость вращения пластин, а также реализована возможность увеличения емкости по мере обкатки применяемых технологий (progressive capacity).

Оптимальное использование модели WD Ae мы видим в следующих системах:
  • Архивные СХД для ЦОД.
  • Серверы хранения редко требуемых данных.
  • СХД 3-го уровня для оперативно доступных архивных или редко.
  • СХД 3-го уровня для оперативно доступных архивных или редко требуемых данных.
Технические характеристики
CrystalDisk
ATTO
AJA
Отдельные технологии, применяемые в дисках WD
RAFF – это технология нового поколения, предусматривающая применение сложных электронных схем для слежения за работой накопителя и одновременной корректировки линейной и угловой вибрации в реальном времени. Данная технология позволяет значительно повысить быстродействие накопителей в условиях сильной вибрации.

StableTrac – это технология крепления электродвигателя накопителя с обоих концов. Она позволяет уменьшить влияние внешней вибрации и стабилизировать вращение пластин жесткого диска, благодаря чему достигается точное позиционирование блока головок во время операций чтения и записи.

Система позиционирования головок с двумя приводами отличается повышенной точностью размещения блока головок над дорожками диска. Главный привод, работающий по традиционному электромагнитному принципу, перемещает блок головок по приблизительным координатам. Вспомогательный привод, в котором используется пьезомотор, более точно позиционирует головки над дорожкой.

Многоосный датчик сотрясения автоматически обнаруживает едва уловимые сотрясения и компенсирует их с целью защиты данных на диске.

TLER – это функция устранения ошибок с ограничением по времени для работы в RAID-массивах. Данная технология сокращает частоту выпадения накопителей из массивов, вызываемого большой продолжительностью процесса устранения ошибок – характерной особенностью жестких дисков, предназначенных для домашнего использования (в настольных системах).

NoTouch – это технология парковки записывающих головок. Отсутствие соприкосновения с поверхностью диска способствует значительному уменьшению износа головок и дисков, а также надежной защите накопителей в процессе транспортировки.

Динамическое управление высотой полета головок внедрено в диски WD для достижения максимальной надежности полета каждой из головок чтения-записи и корректируется в реальном времени.

3D ActiveBalance Plus – это разработанная нашей компанией технология балансировки в двух плоскостях, которая существенно повышает надежность и быстродействие накопителей. Отсутствие таковой (правильной) балансировки может приводить к избыточной вибрации и шуму в многодисковых массивах, что снижает как срок службы, так и скорость быстродействия всей системы в целом.

Af (модель Se) – это аббревиатура от Advanced Format. Данная технология применяется многими компаниями (в том числе и нашими конкурентами) в качестве одного из многих способов дальнейшего увеличения емкости накопителей. AF – эффективный формат магнитных носителей, позволяющий повышать плотность записи на пластину.

И, естественно, все наши накопители проходят продолжительные испытания на отказ при различных температурах для обеспечения надежной и гарантируемой работы в решении любого уровня.
Примеры интеграции в крупные существующие проекты
Три примера интеграции накопителей Western Digital в существующие инфраструктуры.

Mediaproxy LogServer IP Инфраструктура: LogServer IP с системой приоритетного мониторинга ETR290 ASI, жесткие диски WD Re в конфигурациях RAID

«Мы искали внутренние жесткие диски с самой высокой скоростью передачи данных, большим объемом и значительной надежностью. В итоге мы нашли диски SATA WD Re емкостью 4 ТБ».

С 2001 г. компания Mediaproxy поставляет вещательным компаниям по всему миру лучшие системы журналирования и мониторинга для целей соблюдения нормативных требований и контроля качества. Этот рынок подвергся значительным изменениям, связанным с переходом от систем мониторинга соответствия нормативным требованиям к широкому спектру устройств для мониторинга и генерации прибыли, доступных сегодня вещательным, кабельным и спутниковым телекомпаниям. Компания Mediaproxy принимала непосредственное участие в процессе перехода от средств журналирования и мониторинга с узкополосной передачей сигналов к технологии транспортных потоков данных.

Сложности

Решение LogServer IP должно записывать и хранить все материалы в формате MPEG, передаваемые в транспортных потоках. Для этого требуются жесткие диски, способные быстро, надежно и безопасно обрабатывать большие объемы данных. Например, LogServer IP поставляется с защищенной системой хранения данных емкостью 80 или 120 ТБ на базе RAID-массива. Для долговременного хранения данных необходимо, чтобы система записи и хранения обеспечивала максимальное время бесперебойной работы и диски большого объема. Сроки хранения данных, устанавливаемые нормативными документами, зависят от региона, но обычно они составляют 30–90 дней.

Решение

«Проведя тщательное тестирование, мы обнаружили, что жесткие SATA-диски WD Re емкостью 4 ТБ удовлетворяют все наши требования, — говорит Отто. —Теперь во всех наших продуктах LogServer мы используем жесткие диски WD». Компания Mediaproxy использует жесткие диски для ЦОД WD Re емкостью 4 ТБ и 7,8 млрд секторов на диск. Диски WD Re обеспечивают скорость передачи данных 6 Гбит/с через интерфейс Serial ATA (SATA). Скорость вращения шпинделя в этих дисках равна 7200 об/мин, а размер буфера — 64 МБ. Жесткие диски WD Re идеально подходят для надежных облачных хранилищ, RAID-массивов, высоконадежных внешних массивов хранения данных и для добычи данных.
Благодаря большой емкости, отличной пиковой производительности и надежной конструкции жесткие диски WD Re идеально подходят для серьезных рабочих нагрузок, имеющихся у вещательных компаний-заказчиков компании Mediaproxy. Кроме того, специалистов Mediaproxy впечатляет пятилетняя гарантия на жесткие диски WD
TDF Cloud Services Инфраструктура: SAN с интерфейсом iSCSI и шиной 10 Гбит/с, Microsoft Hosted Operating Environment, жесткие диски WD Re.
Компания WD помогает нам достигать успеха с момента создания наших первых решений и до сегодняшнего дня
Компания Digital Foundry (TDF) основана в 1986 г. и с самого начала своей деятельности играла ключевую роль, своевременно поставляя пользователям технологий серьезные и надежные решения для инфраструктуры. Компания всегда стремилась поставлять самые лучшие решения для любых аппаратных сред и обеспечивать высокую производительность и надежность.

Сложности

Чтобы перевести сформировавшуюся в течение многих лет бизнес-среду размещенных решений на новую модель, специалистам компании, разрабатывавшим новую аппаратную платформу, необходимо было отдать все силы и полностью сосредоточиться на достижении успеха. Самая большая проблема заключалась в том, что наша текущая физическая инфраструктура, полностью основанная на серверных системах хранения, была неспособна поддерживать новую современную среду Microsoft Hosted Operating Environment. Следование прежним путем привело бы к увеличению издержек и физически занимаемых площадей в уже переполненных ЦОД компании.

Преимущества решения

Благодаря значительному увеличению емкости и быстродействия новых жестких дисков для ЦОД WD Re компания TDF получила указанные ниже преимущества от повышения производительности и надежности:

  • Снижение издержек в результате уменьшения количества основных серверов с 16 до 4.
  • Уменьшение энергопотребления на величины до 40 %.
  • Серверные системы хранения данных заменены сетями хранения данных (SAN) с интерфейсами iSCSI и скоростью передачи данных 10 Гбит/с, в которых используются жесткие диски WD Re.
  • Упрощение благодаря уменьшению количества физического оборудования и использованию консолидированных технологий.
  • Повышение производительности и возможность размещения большего количества виртуальных гостевых серверов в каждой хост-системе.
  • Повышение доступности и производительности при использовании жестких дисков корпоративного класса.
DataCentred Инфраструктура: ЦОД площадью 1900 кв. м; платформа OpenStack, архитектура хранилища Ceph, жесткие диски WD Se.
У компании WD богатая история инноваций в области систем хранения данных
Сложности

Чтобы предлагать эту услугу своим заказчикам, компания DataCentred построила ЦОД площадью примерно 1900 кв. м менее чем в полумиле от здания корпорации BBC в MediaCity (Соединенное Королевство) и конгломерата базирующихся там медиакомпаний. Бизнес-стратегия компании ориентирована в основном на ряд ключевых вертикальных рынков: на сектор образования и академических исследований, а также на сектор вещательных компаний. В этих секторах имелись обширные потребности в системах хранения данных, причем каждый год они росли в геометрической прогрессии. Мэтт говорит: «Большинство этих заказчиков пытались снизить издержки на хранение данных. Рассекреченные Эдвардом Сноуденом (Edward Snowden) материалы заставили людей с подозрением относиться к поставщикам облачных услуг в США из-за сомнений в безопасности размещаемых там данных и из-за сложности коммуникаций через Интернет. Создавая собственную облачную платформу в собственных защищенных ЦОД, расположенных в Соединенном Королевстве, мы смогли сделать привлекательное предложение нашим заказчикам».

Решение

Компания DataCentred формирует для себя целевую нишу, предлагая заказчикам масштабируемые решения для хранения данных. Такие решения можно использовать по требованию, причем вычислительные ресурсы расположены в Соединенном Королевстве. Жесткие диски серии WD Se стали идеальным решением, способным обеспечить горизонтальную масштабируемость, необходимую для новых типов архитектур систем хранения данных.

Достоинства

Компания WD выделялась не только своей приверженностью инновациям, но и своими техническими знаниями и предлагаемой заказчикам поддержкой», — поясняет Мэтт
«С самого начала компания WD очень тесно работала с нами по техническим вопросам, чем очень помогла нам. Как заказчику нам было очень здорово иметь доступ к высококвалифицированным инженерам и обширной технической документации. Я знаю: если бы у нас возникли определенные технические проблемы, нам было бы к кому обратиться».

Благодаря таким отношениям руководство DataCentred уверено, что компания WD предоставит все необходимые услуги и инновационные технологии, которые будут способствовать запланированному росту бизнеса.

В заключение Мэтт говорит: «Мы прогнозируем, что каждый месяц наша платформа будет расти наполовину. Это означает, что, возможно, каждый месяц нам будут требоваться сотни дополнительных дисков. Мы используем продукты WD из-за их цены, производительности и наших хороших отношений с этой компанией».
Узнать цены и купить оптом:
и в розницу:
Tags:
Hubs:
+14
Comments 19
Comments Comments 19