WD Red - cztery terabajty czwartego koloru

Dysk twardy do serwera NAS - tani, niezawodny i o wysokiej pojemności. Te cechy czynią go jednostką, która powinna spełnić oczekiwania coraz szerszego grona użytkowników sieciowych pamięci masowych. Czy taki dysk istnieje?

Obecnie na rynku znajdziemy dwa rodzaje dysków - do komputerów PC (modele konwencjonalne) oraz do serwerów. Pomijając interfejsy komunikacyjne główną różnicą z pewnością będzie cena, wydajność i niezawodność. Oczywiście oprócz tych czynników ważnym elementem są zastosowane technologie i żywotność takich nośników. Zazwyczaj dyski wewnętrzne do komputerów PC nie są przeznaczone do pracy ciągłej 24/7/365. Inaczej wygląda sprawa z dyskami typowo serwerowymi - nośniki te są odpowiednio przygotowane do pracy ciągłej. Zatem jaki dysk wybrać do domowego czy biurowego serwera NAS? Zwykły dysk twardy, czy może serwerowy? Tańszy konwencjonalny czy droższy, ale za to bardziej odpowiedni serwerowy? A może Western Digital Red? Western Digital do swojej oferty „kolorowych” dysków wprowadza kolejną barwę. Po energooszczędnych dyskach serii Green, ekonomicznych Blue i szybkich Black, przyszła pora na kolor czerwony. Oznaczenie to informuje nas o tym, że mamy do czynienia z nośnikami przeznaczonymi do jednostek sieciowych pamięci masowych stosowanych w niewielkich biurach, firmach czy w domu. Celowo podkreślamy ten fakt, ponieważ producent ma w swojej ofercie również rozwiązania z serii WD Xe, WD RE oraz WD Se. Są to jednak dyski przeznaczone w szczególności do profesjonalnych magazynów danych, rozwiązań serwerów chmurowych, czy rozbudowanych środowisk sieciowych oraz dużych serwerów NAS.

Warto również podkreślić jeszcze jeden fakt. Zmienił się nieco sposób używania komputerów. Niektóre jednostki PC pracują na w systemie 24/7. Rozwiązanie takie stosują użytkownicy wykorzystujący komputer PC jako serwery danych czy centra multimediów. Należy pamiętać, że dyski konsumenckie to rozwiązania, które nie są dedykowane do ciągłej pracy (MTBF na poziomie 600-700 tys. godzin przy założeniu 8-godzinnej pracy dzień w dzień). Z kolei nie każdego stać na zaawansowane rozwiązania dyskowe z wyższej półki dedykowanej serwerom. Western Digital prezentując serię WD Red poszedł na pewien kompromis i wykorzystał niszę w rynku dyskowym. Bardziej obrazowo - połączył energooszczędne technologie i cichą pracę znaną z Blue czy Green, z niezawodnością WD RE. Dzięki temu powstała seria, która charakteryzuje się dobrymi osiągami i niższym poziomem energii, a także cichszym działaniem oraz niższą temperaturę pracy. Przekłada się to na niższe zapotrzebowanie na systemy chłodzenia i wentylacji. Znacznie niższa cena WD Red w porównaniu do dysków typowo serwerowych w połączeniu z dużymi pojemnościami, czyni nośniki idealnym rozwiązaniem dla domowych i biurowych serwerów NAS. Dzięki temu użytkownicy zamiast pozostawiać ciągle uruchomiony komputer PC, mogą relatywnie niższym kosztem zaimplementować w sieci domowej lub biurowej serwer NAS. Niewielkie jednostki NAS, które wraz z dedykowanym systemem i energooszczędnymi komponentami stanowią doskonałe rozwiązanie problemu. Uzupełnieniem serwera NAS są jednostki dyskowe i tu swą uwagę warto skierować na dyski Western Digital WD Red.

Do tej pory producent w swej ofercie posiadał trzy modele serii RED. To jednostki 3,5 cala o pojemności 1, 2 oraz 3 TB. Dyski posiadają interfejs SATA III o prędkości 6 Gb/s. Wszystkie modele posiadają pamięć podręczną 64 MB, a także zostały wyposażone w system IntelliPower. Z kolei średni czas bezawaryjnej pracy (MTBF) producent określił na 1 milion godzin, a ich głośność oceniana jest na 25 dBA w trybie spoczynku. Na początku września producent rozszerzył swoją ofertę o model 3,5 cala o pojemności 4 TB (4 talerze po 1 TB), a także dwie jednostki 2,5-calowe - 750 GB oraz 1 TB. Jakie ciekawe technologie oferuje WD Red 4 TB? Jakimi charakteryzuje się osiągami i czy warto wyposażyć swój NAS właśnie w ten produkt?

Western Digital WD Red to jednostki przeznaczone do zastosowań w serwerach NAS w domach i niewielkich biurach. Podkreśla to producent sugerując by używać ich w systemach zawierających od 1 do 5 zatok dyskowych. W prezentowanych dyskach producent wprowadził kilka znaczących zmian technologicznych. Mowa tu przede wszystkim o technologii NASware 2.0, która eliminuje wszystkie grzechy klasycznych dysków twardych. By zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa danych w serwerach NAS użytkownicy bardzo często konfigurują jednostki dyskowe w macierz RAID. Nadmiarowość dysków w macierzach RAID 1 czy RAID 5 pozwala na zachowanie ciągłości pracy urządzeń i ochronę danych w przypadku awarii. W WD RED mamy do dyspozycji funkcję TLER (ERC - error recovery control), który zapobiega odłączeniu (po stwierdzeniu zbyt długiego czas oczekiwania na odczyt/zapis) i oznaczeniu dysku jako uszkodzonego w macierzy RAID, w przypadku natrafienia na uszkodzony sektor lub blok danych. Również w przypadku gwałtownego wyłączenia zasilania NASware 2.0 minimalizuje ryzyko uszkodzenia danych. Kolejnym ważnym elementem jest system 3D Active Balance Plus. Ma ona zapewnić lepszą kontrolę wyważenia talerzy dysków, a co za tym idzie wyeliminować nadmierny hałas, wibracje i drgania. Przekłada się to również na zwiększoną żywotność jednostek. Funkcją „wyciszającą” dysk jest technologia IntelliPower. W większości dysków twardych producenci podają prędkość obrotową dysku twardego. W przypadku WD Red została ona zastąpiona ww. technologią, która w dużym skrócie polega na optymalnym dostosowaniu prędkości obrotowej do obciążenia, a co za tym idzie zmniejszenie zużycia energii. Obniżenie prędkości obrotowej ma wpływ na nieco dłuższe czasy dostępu, ale wpływa pozytywnie na czas żywotności dysku. Ponieważ dyski WD RED przystosowane są do pracy ciągłej, producent zrezygnował w nich z mechanizmu parkowania głowic.

Zauważalną różnicą jest wspomniany wcześniej czas bezawaryjnej pracy, określany na 1 mln godzin. Jest on 3-krotnie dłuższy niż czas typowych dysków twardych. Dla porównania jednostki WD Caviar Green charakteryzują się wartością 300 tys. godzin, ale korporacyjne WD RE z interfejsem SAS - 1,4 mln. Wartość 1 mln MTBF posiadają również rozwiązania z serii WD AV-GP czy WD AV-25 - czyli jednostki przeznaczone do rejestratorów wideo i systemów streamujacych. Zwiększony MTBF dysków to przede wszystkim efekt zastosowanych technologii, które choć na pierwszy rzut oka niezauważalne - stają się nieocenione w praktycznym zastosowaniu.

I na koniec coś, co z pewnością powinno utwierdzić w przekonaniu, że WD Red to odpowiednie rozwiązanie dla serwerów NAS. Ważnym elementem jest nie tylko wprowadzenie na rynek produktu, którego nie tylko reklama ma nas zachęcić do kupna. Potwierdzeniem jakości rozwiązania powinny być praktyczne zastosowania i testy. I tak też jest z serią WD Red. Producent we współpracy z czołowymi producentami systemów sieciowych pamięci masowych (m.in. Synology, QNAP, Asustor, Netgear, Promise, Thecus) potwierdzili zgodność dysków twardych WD Red w ich systemach NAS.

Testy dysku - a właściwie dwóch dysków - przeprowadziliśmy na modelu WD RED WD40EFRX o pojemności 4 TB. Główne testy wykonaliśmy na jednostce NAS - Synology DS213+ oraz dodatkowo na serwerze IBM x3630 M4. Zakres testów obejmował sprawdzenie wydajności na macierzach RAID 1, RAID 0, JBOD oraz pojedynczym dysku podłączonych bezpośrednio do kontrolera RAID. Test przeprowadzony został przy użyciu benchmarków ATTO Disk Benchmark oraz CrystalDiskMark dla wolumenów podłączonych poprzez protokół SMB oraz iSCSI. Przede wszystkim chcieliśmy sprawdzić wydajność jednostek WD Red w połączeniu z serwerem NAS. Dodatkowy zestawiliśmy wyniki testów na serwerze NAS z wynikami jednostki Seagate Constellation ES.2 3 TB (ST3000650NS). Na poniższych zrzutach ekranów prezentujemy porównanie wyników ATTO oraz CrystalDiskMark. Po lewej stronie znajdziemy wyniki dysku Seagate, po prawej dysku WD RED. Łatwo zauważyć, że prędkość kopiowania danych w obydwu przypadkach przekraczała nieco ponad 100 MB w przypadku serwera NAS. Pewnym ograniczeniem w przypadku domowych i biurowych serwerów NAS jest pojedynczy interfejs gigabitowy, który nie pozwala na rozwinięcie pełnej prędkości jaką deklaruje producent - 150 MB/s. Wyniki CrystalDiskMark obrazują różnice na korzyść WD Red. Zarówno dla protokołu SMB jak i iSCSI różnice oscylują w granicach 4-6 MB/s. Dość znaczne różnice zaobserwowaliśmy przy odczycie z macierzy RAID1 i protokole iSCSI odczyt 512 KB plików - WD Red był szybszy o blisko 25 MB/s. Nieco mniejsze różnice w szybkości widać w teście ATTO Disk Benchmark (lewy wynik - dysk Seagate, prawy wynik - dysk WD).

Jak już wcześniej wspomnieliśmy w specyfikacji dysku producent podaje prędkości do odczytu/zapisu do 150 MB/s. Dlatego też dodatkowe testy obrazujące wydajność dysków przeprowadziliśmy na serwerze IBM, testując dyski podłączone bezpośrednio pod kontroler z interfejsem SATA III 6 Gb/s. Podobnie jak w przypadku serwera NAS część testów przeprowadziliśmy porównując wyniki z dyskami Seagate. Platforma testowa wyglądała następująco:

• Procesor Intel Xeon E5-2440 (2,4 GHz)
• Pamięć RAM: 16 GB DDR3 1333 MHz
• Kontroler sprzętowy RAID IBM ServeRAID M1115
• System operacyjny Windows 2008 Server R2 64-bit

Testowaliśmy wydajność macierzy RAID 1, RADI 0, JBOD oraz pojedynczego wolumenu przy pomocy benchmarków: ATTO Disk Benchmark, CrystalDiskMark oraz HD Tune. Różnica w szybkości zarówno w przypadku ATTO jak i CrystalDiskMark jest znacząca. W przypadku test pojedynczego dysku odczyt z dysku WD Red był wyższy od deklarowanego przez producenta i wynosił 160 MB/s zaś zapis 156 MB/s w Seagate te wartości wynosiły odpowiednio 140 MB/s. Podobną różnicę widać w CrystlDiskMark dla macierzy RAID 1. Nokautujący wynik RED osiągnął w konfiguracji macierzy RAID 0 - oprócz wysokiej wartości odczytu ponad 305 MB/s dysk WD wykazał się także świetnym zapisem ponad 296 MB/s. Równie dobrze WD Red może pracować jako pojedynczy - tu także wyniki są bardzo dobre i widoczne różnice w prędkości kopiowania w porównaniu z dyskami Seagate.

Poniżej prezentujemy szczegółowe wyniki dla obydwu benchmarków oraz dla obydwu jednostek dyskowych - po lewej stronie zapis Seagate, po prawej WD Red. Dodatkowe testy wykonaliśmy przy użyciu HD Tune. W przypadku Red-ów ujawnia się nieco niższy w stosunku do Seagate czas dostępu przy losowym zapisie. Na dysku Seagate wynosił on w losowym zapisie z losowymi pakietami średnio 10 ms. Z kolei ta sama procedura testowa wykazała w WD Red czas ponad 17 ms. W przypadku losowego odczytu Seagate osiągnął wyniki 17 ms zaś WD Red ponad 21 ms.

Dodatkowym testem jaki wykonaliśmy był ogólny pobór mocy serwera Synology z podłączonymi dwoma dyskami WD Red oraz dla porównania z dyskami Seagate. Dyski zostały połączone w macierz RAID 1 a następnie symulowaliśmy obciążenie obydwu jednostek i dokonaliśmy pomiaru poboru mocy. Test dla dysków WD i Seagate odbywał się w takich samych warunkach, z wykorzystaniem takich samych danych testowych, a także przy włączeniu tych samych usług i takiej samej konfiguracji. W przypadku dysków WD moc przy odczycie/zapisie to wynik 19 W, serwer bezczynny 16 W, zaś w trybie hibernacji serwer zużywał zaledwie 8 W. Dla zestawu złożonego z dysków Seagate pomiar wynosił odpowiednio 30, 21 oraz 9 W. Różnice w poborze mocy widać również w parametrach deklarowanych przez producenta - WD Red w trybie odczyt/zapis pobiera 4,5 W zaś w trybie spoczynku 3,3 W. Z kolei Seagate odpowiednio 10,7 oraz 7,7 W.

Niski pobór mocy dysków twardych WD Red, a także inteligenty dobór prędkości obrotowej, powinny przełożyć się także na ilość generowanego ciepła przez dyski twarde. Choć jednostki WD według zapewnień producenta mogą pracować w środowisku do aż do 70 st. C to im niższa temperatura, tym dłuższa żywotność jednostek. Test przeprowadziliśmy w środowisku, w którym domyślne mają pracować dyski czyli w serwerze NAS w warunkach biurowych. Serwer NAS Synology DS213+ z utworzoną macierzą RAID 1 i dwoma dyskami WD Red, serwer uruchomiony po 12 godz. bezczynności. Do testu przygotowaliśmy 2 TB plików (po 1 GB każdy) oraz 140 GB plików po 5 MB każdy. Rozpoczęliśmy jednoczesne kopiowanie plików na serwer a także z serwera przy użyciu protokołu SMB. Kopiowanie zakończyliśmy po 6 godzinach, a następnie dokonaliśmy pomiaru temperatury dysku przy pomocy kamery termowizyjnej Flir E50. Dokładnie taką samą procedurę wykonaliśmy dla porównania na dyskach Seagate. Wstępny odczyt informacji z interfejsu DSM 4.2 z serwera Synology informował nas, że temperatury dysków w końcowej fazie kopiowania wynoszą odpowiednio:

• Dyski WD Red - 31 oraz 32 st. C
• Dyski Seagate Constellation ES.2 - 38 oraz 41 st. C.

Natomiast rozkład temperatur na powierzchni dysków prezentują poniższe raporty z aplikacji Flir Tools. Raporty wykonane na podstawie zdjęć wykonanych natychmiast po wyłączeniu serwera NAS i wyjęciu dysków. Zarówno maksymalna temperatura układu elektronicznego jaki temperatura powierzchni dysków WD jest kilka stopni niższa niż dysków Seagate. Najniższe oraz najwyższe temperatury badanej powierzchni zaznaczone są niebieskim oraz czerwonym markerem.

To co było także zauważalne przy teście to znacznie cichsza praca dysków WD Red w porównaniu z dyskami Seagate. Oczywiście słychać jest pracujące głowice zapisujące dane. Widać tu także wpływ technologii 3D Active Balance Plus - dyski WD Red niemal w ogóle nie przenosiły wibracji, które odczuwalne były w dyskach Seagate.

W ostatnich latach daje się zauważyć wyraźny wzrost zainteresowania serwerami NAS nie tylko w środowisku korporacyjnym ale także wśród użytkowników domowych. Jest to spowodowane przede wszystkim rosnącą ilością gromadzonych danych, a także chęcią ich współdzielenia z coraz większą liczbą urządzeń sieciowych dostępnych w domu lub biurze. Oprócz łatwego dostępu do danych użytkownicy wymagają od serwerów NAS dobrej wydajności oraz niezawodności. A te cechy posiadają dyski WD Red.

Producent skupił się przede wszystkim na wyeliminowaniu elementów, które mogą powodować nadmierne zużycie dysku. Jednocześnie zapewnił bardzo dobre (choć nie imponujące) parametry wydajności i gwarancję możliwości pracy w trybie 24/7/365. Połączenie tych cech ze znacznie niższą ceną dysków niż dedykowane rozwiązania serwerowe (np. serią WD RE czy serią Seagate Constellation ES.2) daje użytkownikowi bezpieczną platformę do przechowywania danych na serwerach NAS.