Forståelse af Western Digitals SATA-drevlinje (2014)

Jeg vælger at kategorisere Western Digitals SATA-drevlinje af flere grunde. For det første er WD den nuværende markedsleder inden for roterende harddiske, hvilket gør kategoriseringen mest nyttig for flest mulige brugere. Den “farvekodede” linje er, baseret på anekdotiske beviser, langt den foretrukne drevfamilie på markedet for små virksomheder, hvor diagnosen er mest vigtig, og SATA-drev har den største spredning i funktioner og egenskaber, hvilket gør dem langt mere nødvendige at forstå grundigt. Selvom den tekniske forskel mellem et SAS- (SCSI) og et SATA- (ATA) drev, eller endda et Fibre Channel- (FC) drev, kun er kommunikationsprotokollen der bruges til at kommunikere med dem, er SAS- og FC-drev i praksis kun fremstillet i visse konfigurationer med høj pålidelighed og kræver ikke samme grad af grundighed og bærer ikke de samme ekstreme risici som SATA-drev. At forstå SATA-drevudbud er vigtigere for praktiske, virkelighedsnære lagerbehov.

WD har gjort det særligt nemt at forstå deres SATA-drevlinje ved at tilføje farvekoder til størstedelen af deres SATA-drevtilbud – dem der anses for at være “forbruger”-drev – og en “E”-betegnelse på deres enterprise SATA-drev samt en undtagelse, de højtydende Velociraptor-drev, der søger at konkurrere med almindelig SAS-ydelse til SATA-controllere. Tilsammen har de syv SATA-drevfamilier at overveje, der dækker hele spektret af drevegenskaber. Selvom denne diagnose vil gælde for den letforståelige WD-produktlinje, kan man ved at sammenligne faktorer her med andre drevproducenters tilbud også bestemme brugssituationerne for deres drev.

Når man overvejer SATA-drev, er der tre virkelig vigtige faktorer, der skiller sig ud som de mest afgørende (ud over pris, naturligvis.)

URE-rate: URE, eller Unrecoverable Read Error (uopretteligt læsefejl), er en hændelse, der sker med en vis regelmæssighed på elektromekaniske disklagringsmedier, hvor en enkelt sektor ikke kan hentes. På et enkeltstående drev sker dette fra tid til anden, men påvirker generelt kun en enkelt fil, og brugere oplever dette typisk som en tabt fil (ofte en de ikke bemærker) eller muligvis et korrupt filsystem, som måske eller måske ikke let kan rettes. I sunde RAID-arrays (undtagen RAID 0) giver RAID-systemet spejling og/eller paritet, der kan dække for dette sektorfejl og gendanne dataene og beskytte os mod URE-problemer. Når et RAID-array er i en degraderet tilstand, er URE'er igen en potentiel risiko. I værste fald kan en URE på et degraderet paritetsarray i visse tilfælde forårsage totalt tab af et array (alle data går tabt.) Det er derfor ekstremt vigtigt at overveje URE'er og deres implikationer ved ethvert drevkøb, og det er den primære drivkraft bag prisforskellen i drev af varierende typer. URE varierer fra den lave ende på 10^14 til den høje ende på 10^16. Tallene er så store, at de altid skrives i videnskabelig notation. Jeg vil ikke give en dybdegående forklaring af URE-rater, konsekvenser og afhjælpningsstrategier her, men forståelse af URE er afgørende for beslutningstagning ved drevkøb, især i det store kapacitets- og lavere pålideligheds-segment af SATA-drev.

Spindelhastighed: Dette er en af de største faktorer for de fleste brugere; spindelhastighed korrelerer direkte med IOPS og gennemstrømning. Selvom målinger af drevhastighed i bedste fald er dynamiske, er spindelhastighed den bedste overordnede måde at sammenligne to ellers identiske drev under identisk belastning. Et 15.000 RPM-drev leverer for eksempel næsten præcis dobbelt så mange IOPS og dobbelt gennemstrømning som et 7.200 RPM-drev. SATA-drev fås normalt i 5.400 RPM- og 7.200 RPM-varianter med sjældne højtydende drev tilgængelige ved 10.000 RPM.

Error Recovery Control (ERC): Også kendt som TLER (Time Limited Error Recovery) i WD's terminologi, er ERC en funktion i et drevs firmware, der giver mulighed for konfigurerbare tidsgrænser for læse- eller skrivefejl, hvilket kan være vigtigt, når en harddisk bruges i et RAID-array, da fejlhåndtering ofte skal ske på array-niveau frem for på drev-niveau. Uden ERC er et drev mere tilbøjeligt til at blive fejlagtigt markeret som defekt, når det ikke er det. Dette er mest farligt i hardwarebaserede paritets-RAID-arrays og har varierende effektivitetsgrader baseret på individuelle RAID-controllerparametre. Det er en vigtig funktion for drev beregnet til brug i RAID-arrays.

Ud over disse nøglefaktorer angiver WD mange andre for deres drev, såsom cachestørrelse, antal processorer, gennemsnitlig tid mellem fejl osv. Disse er generelt langt mindre vigtige, især MTBF og andre pålidelighedstal, da disse kan skævvrides eller fortolkes forkert og sjældent giver det indblik i drevpålidelighed, som vi forventer eller håber på. Cachestørrelse er ikke særlig vigtig for RAID-arrays, da den skal deaktiveres af hensyn til dataintegritet. Så uden for desktopscenarier anses størrelsen på en harddisks cache generelt som irrelevant. CPU-antal kan også være vildledende, da enkeltkerne-CPU'er kan være mere kraftfulde end dual-CPU'er, hvis CPU'erne ikke er identiske, og effektiviteten af den anden CPU er ukendt. Men WD angiver dette som en fremtrædende funktion på nogle drev, og det antages, at der er en målbar ydelsesgevinst, sandsynligvis i latensreduktion, ved tilføjelsen af den anden CPU. Jeg behandler dog stadig dette som en triviel faktor og anser det mest som et interessepunkt snarere end en beslutningsfaktor.
Drevene.

Alle farvekodede drev (Blue, Green, Red og Black) deler én fælles faktor – de har “forbruger”-URE-ratingen på 10^14. Forbruger er en dårlig beskrivelse her, men er mere eller mindre industristandard. En bedre beskrivelse er “desktopklasse” eller egnet til ikke-paritets-RAID-brug. Den eneste virkelig dårlige anvendelse af 10^14 URE-drev er i paritets-RAID-arrays, men selv der kan de have deres plads, hvis de forstås korrekt.

Blue: WD Blue-drev er den reelle basismodel for SATA-linjen. De spinner ved “standard” 7.200 RPM, mangler ERC/TLER og har en enkelt processor. Drevets cache varierer mellem 16 MB, 32 MB og 64 MB afhængigt af den specifikke model. Blue-drev er rettet mod traditionel desktopbrug – som enkeltstående drev med moderate hastighedsegenskaber, ikke velegnede til server- eller RAID-brug. Blue-drev er det, man “forventer” at finde i standard-desktops. Blue-drev er stort set mistet popularitet og er ofte ikke tilgængelige i større størrelser. Black- og Green-drev har for det meste erstattet brugen af Blue-drev, i hvert fald i scenarier med større kapacitet.

Black: WD Black-drev er en lille opgradering fra Blue-drevene, der ikke ændrer andet end at opgradere fra én til to processorer for at forbedre ydelsen en smule, uden at være helt så omkostningseffektive. Ligesom Blue-drevene mangler de ERC/TLER og spinner ved 7.200 RPM. Alle Black-drev har 64 MB cache. Som med Blue-drevene er Black-drev mest egnede til traditionelle desktopapplikationer, hvor drev er selvstændige.

Green: WD Green-drev er, som navnet antyder, designet til applikationer med lavt strømforbrug. De ligner mest Blue-drev, men spinner ved langsommere 5.400 RPM, hvilket kræver mindre strøm og genererer mindre varme. Green-drev er, ligesom Blue og Black, primært designet til selvstændig brug i desktops, der har brug for mindre drevydelse end forventet i en gennemsnitlig desktop. Green-drev har vist sig at være meget populære på grund af deres lave anskaffelses- og driftsomkostninger. Det antages også, at Green-drev er mere pålidelige end deres hurtigere roterende modstykker på grund af det lavere slid fra de langsommere spindler, selvom jeg ikke er bekendt med nogen undersøgelse, der bekræfter dette.

Red: WD Red-drev er unikke i WD's “farvekodede” drevlinje ved at tilbyde ERC/TLER og er designet til brug i små “hjemmebrug”-server-RAID-arrays og lagerenheder (såsom NAS og SAN.) Under motorhjelmen er WD Red-drev WD Green-drev; alle specifikationer er de samme, inklusive 5.400 RPM spindelhastighed, men med TLER aktiveret i firmwaren. Fysisk er de de samme drev. WD anbefaler officielt Red-drev kun til forbrugerapplikationer, men Red-drev er, på grund af deres lavere strømforbrug og TLER, vist sig at være ekstremt populære i store RAID-arrays, især ved arkivering. Red-drev med URE 10^14 er farlige at bruge i paritets-RAID-arrays, men er fremragende til spejlede RAID-arrays og er virkelig stærke ved arkiverings- og lignende lagerbehov, hvor stor kapacitet og lave driftsomkostninger er nøgleord, og lagerydelse ikke er særlig vigtig.

Uden for de farvekodede drev har WD tre SATA-drevfamilier, der alle betragtes som enterprise. Det disse drev har til fælles, er at deres URE-rate er meget højere end “forbruger” farvekodede drevs. Varierende fra URE 10^15 til 10^16 afhængigt af model. Det vigtigste resultat af denne URE-rate er, at disse drev er langt mere anvendelige til brug i paritets-RAID-arrays (f.eks. RAID 6.)

SE: SE-drev er WD's entry-level enterprise SATA-drev med URE 10^15-rater og 7.200 RPM spindelhastigheder. De har dual-processorer og en 64 MB cache. Vigtigst af alt har SE-drev ERC/TLER aktiveret. SE-drev er ideelle til enterprise RAID-arrays, både spejlede og paritets-arrays.

RE: RE-drev er WD's højtydende standard enterprise SATA-drev med alle specifikationer identiske med SE-drevene, men med den endnu bedre URE 10^16-rate. RE-drev er stjernerne i WD's RAID-drevstrategi og er perfekte til ekstremt store kapacitets-arrays, selv ved brug i paritets-arrays. RE-drev fås i både SATA- og SAS-konfigurationer, men med de samme drevmekanikker.

Velociraptor: WD's Velociraptor er et lidt mærkeligt medlem af SATA-kategorien. Med URE 10^16 og en spindelhastighed på 10.000 RPM er Velociraptor både meget pålidelig og meget hurtig for et SATA-drev, der konkurrerer med almindelige mainstream SAS-drev. Overraskende nok har Velociraptor kun én processor, og endnu mere overraskende mangler den ERC/TLER, hvilket gør den tvivlsom til brug i RAID-arrays. Uden ERC kan brug i RAID overvejes fra implementering til implementering afhængigt af, hvordan RAID-systemet interagerer med drevets timing. Med den fremragende URE-rating ville Velociraptor være et fremragende valg til store, højtydende paritets-RAID-arrays, men kun hvis arrayet håndterer fejltimingen på en yndefuld måde; ellers er risikoen for, at arrayet markerer drevet som defekt, uacceptabelt høj for et array, der koster så meget som dette ville gøre. Det skal bemærkes, at Velociraptor-drev ikke fås i kapaciteter sammenlignelige med de andre SATA-drevtilbud – de er meget mindre.

Naturligvis er den endelige sammenligning, man skal foretage, prisen. Når man overvejer drevkøb, især i forbindelse med store RAID-arrays eller andre masselagringsbehov, er omkostningen pr. drev ofte en stor, hvis ikke den primære, faktor. Brugen af langsommere, mindre pålidelige drev i et mere pålideligt RAID-niveau (såsom Red-drev i RAID 10) versus hurtigere, mere pålidelige drev i et mindre pålideligt RAID-niveau (såsom RE-drev i RAID 6) giver ofte en bedre kombination af pålidelighed, ydelse, kapacitet og pris. Faktiske drevpriser spiller en væsentlig rolle i disse beslutninger. Disse priser kan, i modsætning til drevspecifikationerne, svinge fra dag til dag og vippe planlægningsbeslutninger i forskellige retninger, men har generelt en tendens til at forblive relativt stabile i forhold til hinanden.

På tidspunktet for denne artikel, i slutningen af 2013, giver en hurtig gennemgang af priserne på 3 TB-drev fra WD disse omtrentlige opdelinger:

Green $120
Red $135
Black $155
SE $204
RE $265

Som det kan ses, kommer prisspringet primært mellem forbruger- eller desktopklasse-drev og enterprise-drevene med deres bedre URE-rater, idet Red- og RE-drev, begge med ERC/TLER, er i et prisforhold på næsten præcis 2:1, hvilket gør det ved ens kapacitet fordelagtigt at vælge mange flere Red-drev i RAID 10 frem for færre RE-drev i RAID 6, som et eksempel. Sammenligning af en række faktorer, sammen med aktuelle faktiske priser, er derfor afgørende for mange indkøbsbeslutninger.

Nyere drev, der netop er frigivet, begynder at se reduktioner i onboard drevets cache af præcis de grunde, vi nævnte ovenfor; drev designet til RAID-brug har ringe eller ingen nytte af onboard cache, da den skal deaktiveres af hensyn til dataintegritet.

Drevproducenter tilbyder i dag en bred vifte af traditionelle spindelbaserede drevmuligheder til at imødekomme mange forskellige behov. At forstå disse kan føre til bedre pålidelighed og mere omkostningseffektive indkøb og vil forlænge nytteværdien af traditionelle drevteknologier i de kommende år.