Western Digital SATAドライブラインナップの理解（2014年）

Western DigitalのSATAドライブラインナップを分類することを選んだ理由はいくつかあります。一つは、WDが現在のスピニングハードドライブ市場のリーダーであるため、この分類が最も多くの人々にとって有用だということです。「カラーコード」ラインは、経験的証拠に基づいて、診断が最も重要なスモールビジネス市場において圧倒的に選ばれるドライブファミリーであり、SATAドライブはその特性と要素において最も大きな格差を持っており、十分に理解する必要性が高いです。技術的には、SAS（SCSI）とSATA（ATA）ドライブ、あるいはファイバーチャネル（FC）ドライブの唯一の違いは通信プロトコルに過ぎませんが、実際にはSASおよびFCドライブは特定の高信頼性構成でのみ製造されており、同程度の精査を必要とせず、SATAドライブのような極端なリスクをはらんでいません。SATAドライブの製品を理解することは、実用的な現実世界のストレージニーズにとってより重要です。

WDは、SATAドライブラインナップの大部分、すなわち「コンシューマー」ドライブとみなされるものにカラーコードを付け、エンタープライズSATAドライブには「E」指定を付けることで、理解を特に容易にしています。さらに、SATAコントローラーで一般的なSASパフォーマンスと競合しようとする高性能Velociraptorドライブという例外的な存在もあります。全体として、ドライブ要素の全範囲をカバーする7つのSATAドライブファミリーがあります。この分類はWDの分かりやすいラインナップに適用されますが、ここでの要素を他のドライブメーカーの製品と比較することで、それらドライブのユースケースも判断できます。

SATAドライブを検討する際、（価格を除いて）最も重要な3つの主要要素が際立っています。

UREレート： URE（Unrecoverable Read Error、回復不能読み取りエラー）とは、電気機械式ディスクストレージメディアで定期的に発生するイベントで、単一セクターが読み取れない状態になるものです。スタンドアロンドライブではときどき発生しますが、通常は単一ファイルにのみ影響し、ユーザーは通常これを失われたファイル（気づかないことが多い）または修正可能なファイルシステムの破損として認識します。正常なRAIDアレイ（RAID 0以外）では、RAIDシステムがミラーリングおよび/またはパリティを提供してこのセクター障害をカバーし、データを保護します。RAIDアレイがデグレード状態にある場合、URE再び潜在的なリスクとなります。最悪の場合、デグレードしたパリティアレイ上のUREは、場合によってはアレイ全体の損失（すべてのデータが失われる）を引き起こす可能性があります。そのため、URE とその影響をドライブ購入の際に考慮することは非常に重要であり、様々なタイプのドライブのコスト差の主な要因となっています。URE は低端が10^14から高端が10^16まで変化します。数値が非常に大きいため、常に科学的記数法で表記されます。ここではURE レート、影響、および軽減戦略について詳しく説明しませんが、URE を理解することは、特に大容量で信頼性の低いSATAドライブのスペースにおけるドライブ購入の意思決定に不可欠です。

スピンドル速度： これは多くのユーザーにとって最大の要素の一つであり、スピンドル速度はIOPSとスループットに直接相関しています。ドライブ速度の測定は動的ですが、スピンドル速度は同一の負荷下で他の条件が同じ2つのドライブを比較する最良の方法です。例えば、15,000 RPMドライブは7,200 RPMドライブのほぼ2倍のIOPSとスループットを提供します。SATAドライブは一般的に5,400 RPMと7,200 RPMのものが多く、まれに10,000 RPMの高性能ドライブもあります。

エラー回復制御（ERC）： WDではTLER（Time Limited Error Recovery）とも呼ばれるERCは、ハードドライブがRAIDアレイで使用される場合に読み取りまたは書き込みエラーに対する設定可能な時間制限を可能にするドライブファームウェアの機能です。ERCがなければ、ドライブが実際には故障していないのに誤って故障とマークされる可能性が高くなります。これはハードウェアベースのパリティRAIDアレイで最も危険であり、個々のRAIDコントローラーのパラメーターによって有効性が異なります。RAIDアレイでの使用を想定したドライブにとって重要な機能です。

これらの主要な要素に加えて、WDはキャッシュサイズ、プロセッサー数、平均故障間隔（MTBF）などのその他の多くの要素もリストしています。これらはMTBFやその他の信頼性数値のように、容易に歪められたり誤解されたりすることがあり、期待や希望するドライブの信頼性についての洞察を提供することがほとんどないため、特に重要性が低い傾向があります。キャッシュサイズはデータ整合性のために無効化する必要があるため、RAIDアレイにとってはあまり重要ではありません。そのため、デスクトップ以外の使用シナリオでは、ハードドライブのキャッシュのサイズは一般的に無関係と見なされます。単一CPUが同一でない場合は2つのCPUよりも強力である可能性があり、2番目のCPUの有効性は不明なためCPU数も誤解を招く可能性があります。しかし、WDはこれを一部のドライブの主要な機能としてリストしており、2番目のCPUの追加により、主にレイテンシーの低減において測定可能なパフォーマンス向上があると想定されています。ただし、私はこれを引き続き些細な要素として扱い、意思決定の要素としてよりも興味のポイントとして主に有用と考えています。
ドライブについて。

すべてのカラーコードドライブ（Blue、Green、Red、Black）は一つの共通要素を持っています。それらはすべて「コンシューマー」URE レーティングである10^14を持っているという点です。コンシューマーというのはここでは適切な表現ではありませんが、業界標準に近いものです。より適切な説明は「デスクトップクラス」またはパリティ以外のRAID用途に適しているというものです。10^14 URE ドライブの唯一の本当に不適切な用途はパリティRAIDアレイでの使用であり、そこでも正しく理解すれば役割を果たす場合があります。

Blue： WD BlueドライブはSATAラインナップの実質的なベースラインモデルです。「デフォルト」の7,200 RPMで回転し、ERC/TLERを欠き、シングルプロセッサーを持ちます。ドライブキャッシュは特定のモデルに応じて16MB、32MB、64MBと異なります。Blueドライブは従来のデスクトップ使用を対象としています。中程度の速度特性を持つスタンドアロンドライブとして、サーバーやRAID使用には適していません。Blueドライブは市販のデスクトップに搭載されることが「期待」されるものです。Blueドライブは人気が大幅に低下しており、大容量では入手できないことが多いです。BlackとGreenドライブが主にBlueドライブの使用に取って代わっています（少なくとも大容量シナリオでは）。

Black： WD BlackドライブはBlueドライブの小さなアップグレードで、パフォーマンスをわずかに向上させるためにプロセッサーを1つから2つに増やすこと以外は変更ありませんが、コスト効率は若干低くなります。Blueドライブと同様にERC/TLERを欠き、7,200 RPMで回転します。すべてのBlackドライブは64MBキャッシュを持っています。Blueドライブと同様に、Blackドライブはドライブがスタンドアロンである従来のデスクトップ用途に最も適しています。

Green： WD Greenドライブはその名が示すように、低消費電力アプリケーション向けに設計されています。Blueドライブに最も似ていますが、より少ない電力で動作し、発熱が少ない5,400 RPMで回転します。GreenドライブはBlueとBlackと同様に、主に平均的なデスクトップよりも少ないドライブパフォーマンスを必要とするデスクトップでのスタンドアロン使用向けに設計されています。Greenドライブは低い取得・運用コストにより非常に人気が高いことが分かっています。また、スピンドルの回転が遅いことによる摩耗と損耗の低下のため、より高速に回転する同種ドライブよりも信頼性が高いと想定されていますが、そのような研究は私には知られていません。

Red： WD Redドライブは、ERC/TLERを提供し、小規模な「家庭用」サーバーRAIDアレイおよびストレージデバイス（NASやSANなど）での使用向けに設計されているという点で、WDのカラーコードドライブラインナップの中でユニークです。内部的には、WD RedドライブはWD Greenドライブ（5,400 RPMスピンドル速度を含む仕様はすべて同一）であり、ファームウェアでTLERが有効になっています。物理的には同じドライブです。WDは正式にはRedドライブをコンシューマー用途のみに推奨していますが、Redドライブは低消費電力とTLERにより、特にアーカイブに使用する場合の大規模RAIDアレイで非常に人気があることが分かっています。URE 10^14を持つRedドライブはパリティRAIDアレイでの使用には危険ですが、ミラードRAIDアレイには優れており、大容量と低運用コストが重要でストレージパフォーマンスがあまり重要でないアーカイブや類似のストレージニーズで真価を発揮します。

カラーコードドライブ以外に、WDはすべてエンタープライズと見なされる3つのSATAドライブファミリーを持っています。これらのドライブが共通して持つのは、「コンシューマー」カラーコードドライブよりもURE レートがはるかに高いという点です。モデルによってURE 10^15から10^16の範囲です。このURE レートの最も重要な結果は、これらのドライブがパリティRAIDアレイ（例：RAID 6）での使用にはるかに適しているということです。

SE： SEドライブはWDのエントリーレベルのエンタープライズSATAドライブで、URE 10^15レートと7,200 RPMスピンドル速度を持ちます。デュアルプロセッサーと64MBキャッシュを持ちます。最も重要なのは、SEドライブにはERC/TLERが有効になっているという点です。SEドライブはミラードとパリティの両方のエンタープライズRAIDアレイに理想的です。

RE： REドライブはWDのハイエンドの標準エンタープライズSATAドライブで、すべての仕様はSEドライブと同一ですが、さらに優れたURE 10^16レートを持ちます。REドライブはWDのRAIDドライブ戦略のスタープレーヤーであり、パリティアレイで使用される場合でも、非常に大容量のアレイに最適です。REドライブはSATAとSASの両方の構成で提供されますが、ドライブのメカニクスは同じです。

Velociraptor： WDのVelociraptorはSATAカテゴリーの中では少し変わった存在です。URE 10^16と10,000 RPMスピンドル速度を持つVelociraptorは、一般的な主流SASドライブと競合するSATAドライブとして、高い信頼性と高速性を備えています。驚くべきことに、Velociraptorはシングルプロセッサーのみを搭載しており、さらに驚くべきことにERC/TLERを欠いており、RAIDアレイでの使用に疑問が生じます。ERCを欠くため、RAIDでの使用は、RAIDシステムがドライブのタイミングとどのように相互作用するかに応じて、実装ごとに検討できます。優れたURE レーティングにより、Velociraptorは大規模で高性能なパリティRAIDアレイに優れた選択肢となりますが、アレイがエラータイミングを適切に処理する場合のみです。そうでなければ、アレイがドライブを故障とマークするリスクが、このようなコストのかかるアレイには許容できないほど高くなります。Velociraptorドライブは他のSATAドライブと同様の容量では提供されないことに注意してください（はるかに小容量です）。

もちろん、最終的な比較は価格においてです。ドライブ購入を検討する際、特に大規模なRAIDアレイや他の大容量ストレージニーズに関して、1台あたりのドライブコストがしばしば主要な、あるいは決定的な要因となります。より信頼性の高いRAIDレベル（RAID 10のRedドライブなど）での低速で信頼性の低いドライブの使用と、より信頼性の低いRAIDレベル（RAID 6のREドライブなど）での高速で信頼性の高いドライブの使用を比較すると、多くの場合、信頼性、パフォーマンス、容量、コストのより良いブレンドが提供されます。現実のドライブ価格はこれらの決定において重要な要因です。これらの価格はドライブ仕様とは異なり、日々変動して計画の決定を異なる方向に左右する可能性がありますが、全体的には互いに比較して比較的安定している傾向があります。

この記事の執筆時点、2013年末において、WDの3TBドライブの価格をざっと調べると、おおよその内訳は以下の通りです：

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

ご覧のように、価格の主な上昇は、コンシューマーまたはデスクトップクラスのドライブとエンタープライズドライブ（より良いURE レートを持つ）の間にあり、RedとREドライブ（どちらもERC/TLERを持つ）の価格比はほぼ正確に2:1となっているため、等容量で比較した場合、RAID 6で少ないREドライブよりもRAID 10でより多くのRedドライブを選択することが有利となります（一例として）。そのため、多くの購入決定を下す際には、現実の価格を含む多数の要因を比較することが不可欠です。

最近リリースされている新しいドライブは、上述のまさにその理由から、オンボードのドライブキャッシュの削減が見られ始めています。RAID使用を前提として設計されたドライブは、データ整合性のために無効化する必要があるため、オンボードキャッシュを持つことにほとんどまたは全く目的がありません。

今日のドライブメーカーは、多くの異なるニーズに合わせた幅広い従来のスピンドルベースのドライブオプションを提供しています。これらを理解することで、より高い信頼性とよりコスト効果の高い購入が可能になり、従来のドライブ技術の有用性を今後数年間に延ばすことができます。