NAS-schijven van 3 tot 12 TB

Harde schijven van 3 tot 12 TB voor NAS-systemen

Voor het opslaan van gegevens in een NAS zijn traditionele harde schijven snel genoeg. Dure ssd's zouden zinloze overkill zijn. Wij hebben 23 harde schijven getest die geoptimaliseerd zijn voor NASsystemen.

In de NASsystemen die we in het artikel hiervoor hebben besproken, is ruimte voor maximaal twee harde schijven. Als je dan zou kiezen voor schijven van 12 TB, zou je je NAS kunnen voorzien van een maximale opslagcapaciteit van maar liefst 24 TB.

Niet iedereen heeft zo veel opslagruimte nodig. Veel gebruikers hebben al genoeg aan een tiende van die opslagcapaciteit. Maar je hebt de keuze, want de NASapparaten ondersteunen alle capaciteiten die de hardeschijffabrikanten leveren.

Momenteel zijn er overigens nog maar drie fabrikanten die speciale NASschijven maken: Seagate, Toshiba en Western Digital (WD). Ze hebben alle drie schijven in hun assortiment voor NASsystemen waar maximaal acht schijven in passen. De Proseries van Seagate en WD zijn geschikt voor systemen met maximaal 16 schijven.

We hebben de 3,5inch schijven Seagate Ironwolf en Ironwolf Pro, Toshiba N300 en WD Red en Red Pro aan onze test onderworpen. Drives in 2,5 inchformaat zijn als goedkope optie voor NASapparaten nauwelijks verkrijgbaar, alleen WD heeft een Redvariant in zijn assortiment. De maximale verkrijgbare capaciteit van deze schijf is 1 TB, wat voor de meeste thuisgebruikers te weinig is. Naar onze mening is drie TB de minimale capaciteit die je nodig hebt. Minder is nauwelijks de moeite waard, bovendien is de prijs per gigabyte te hoog

vergeleken met schijven met een grotere capaciteit.

De grootste capaciteit biedt Seagate met zijn helium gevulde 12 TB drives. WD biedt momenteel maximaal 10 TB per schijf. Toshiba, de kleinste speler van de drie, heeft weliswaar al een lucht gevulde 10 TB serverschijf geïntroduceerd, maar wat NASschijven betreft houdt het momenteel bij 8 TB op – hoewel dit jaar nog grotere heliumschijven gepland staan.

Harde schijf of ssd

De meeste NASapparaten hebben een 1 gigabitethernet aansluiting. Daar haal je een maximale netto overdrachtssnelheid van 110 MB/s mee. Alle harde schijven uit deze test kunnen dat bijbenen, in elk geval op de buitenste sporen van de schijven die als eerste beschreven worden. Op de binnenste sporen daalt de overdrachtssnelheid onder de grens van 100 MB/s, en de schijven zijn daarmee trager dan het netwerk. Ssd's zijn over het algemeen stukken sneller, maar die kosten aanzienlijk meer en zijn hooguit de moeite waard als je een bijzonder snel netwerk hebt. Een ssd van 4 TB kost momenteel ten minste 1300 euro, terwijl je voor een harde schijf met dezelfde capaciteit hooguit een tiende hiervan kwijt bent.

Harde schijven zijn ook nog eens een stuk trager bij benaderingen van willekeurige adressen dan sequentiële benaderingen. SATAssd's halen tot 100.000 IOPS terwijl harde schijven maar enkele honderden behalen. Als je een database of VM's vanaf het netwerk wilt draaien, dan is een ssd de betere keuze. Dan is het wel het overwegen waard om deze op een aparte NAS op te slaan die je voor dit doeleinde reserveert.

Desktopschijven vs. NASschijven

NASschijven zijn duurder dan desktopschijven met dezelfde capaciteit. Dat geldt al helemaal voor de Proseries van WD en Seagate. Dat heeft zo zijn redenen.

Terwijl veel desktop harde schijven berekend zijn op hooguit 2400 uur per jaar draaien – wat ongeveer overeenkomt met 300 werkdagen à acht uur per dag – zijn NASschijven gemaakt voor '24/7', ofwel continu actief zijn. Bovendien hebben NASschijven een hogere workload rating: desktopschijven van Seagate mogen volgens hun specificatie maximaal 55 TB lezen en schrijven. Bij standaard NASschijven is dit 180 TB, de Proversies mogen zelfs 300 TB verwerken. Bovendien hebben de fabrikanten de garantieduur bij de Proversies verlengd tot vijf jaar. De meerprijs die je voor deze versies moet betalen daalt naarmate de capaciteit stijgt: de 4 TB schijf Ironwolf Pro is ongeveer 50 procent duurder dan de standaard Ironwolf, terwijl het 12 TBmodel nog maar 16 procent meer kost.

Onze lezers wijzen ons regelmatig op cloudaanbieder Backblaze, die naar verluidt uitsluitend desktopschijven in zijn servers stopt. Dit ligt iets genuanceerder en inmiddels enigszins achterhaald: Backblaze gebruikt uitgebreide opslagsoftware met een hoge redundantie en maakt steeds vaker gebruik van schijven die geschikt zijn om continu te draaien. Volgens de meest recente statistieken [1] duiken er bij Backblaze steeds meer serverschijven op – het lijkt erop dat zo goedkoop mogelijk aanschaffen op de lange termijn toch duurkoop blijkt. Wij raden overigens aan om bij de keuze van een harde schijf voor een NAS ook het advies van je NASfabrikant te raadplegen. De fabrikanten controleren algemeen beschikbare schijven op geschiktheid voor hun systemen.

In NASsystemen met echt veel schijven zijn de speciale NASschijven pas zinvol. In de drives van Toshiba en de Proseries van Seagate en WD zitten vibratiesensoren die de trillingen van naastgelegen drives waarnemen en hiervoor compenseren. Een systeemingenieur van SUN heeft een video beschikbaar gesteld waarin hij het negatieve effect van vibraties aantoont: hij schreeuwt hard bij een set draaiende harde schijven, die vervolgens met duidelijk meetbare latenties reageren [2]. Een andere reden om speciale NASdrives te gebruiken is dat de drives beschadigde sectoren kunnen registreren en dit aan de RAIDcontroller doorgeven. Deze functie heet bij Seagate en Toshiba ERC (Error Recovery Control), WD noemt het TLER (Time Limited Error Recovery). Als de RAIDcontroller zo'n foutmelding van de harde schijf ontvangt, zoekt hij de gegevens op in de redundante data op de overige schijven. Een standaard desktopschijf zou hier minutenlang naar zoeken, waardoor de

RAIDcontroller hem als defect uit het span zou verwijderen. Seagate en WD hebben de waarde voor de foutmelding op zeven seconden ingesteld, bij schijven van Toshiba is ERC standaard uitgeschakeld. Geen van de NASsystemen die we in de voorgaande artikelen hebben behandeld beschikken over een functie om ERC in te schakelen. Als je schijven van Toshiba gebruikt moet je er dus maar van uitgaan dat het NASsysteem dergelijke – toegegeven zeldzame – defecten zelf rechttrekt.

Lezen en schrijven

Als er meerdere gebruikers tegelijk de NAS benaderen, dan stijgt de kans op simultane lees en schrijfbenaderingen. De prestaties van de schijven daalt dan: de meeste behalen dan nog maar 70 procent van hun maximale snelheid. De kleinste Seagate Ironwolf van 3 TB zakte bij deze test met een IOmeter helemaal in elkaar: in plaats van net geen 200 MB/s behaalde de schijf bij een mix van 80 procent lezen en 20 procent schrijven nog maar 30 MB/s in totaal. Ook de schijven van Toshiba en de 4 en 6 TB WD Red disks behaalden nog maar rond de 50 procent van hun maximale prestaties.

De prestaties van de schijven hebben we niet alleen getest terwijl de schijven nog bijna leeg waren, maar ook op een lege partitie van 200 GB op de binnenste sporen van de schijf, waar je de laagste overdrachtssnelheden kunt verwachten. De schijf van Seagate behaalde nog steeds maar 30 MB/s; de schijven van Toshiba en WD bleven ook hier weer op ongeveer 70 MB/s werken. Als je verwacht dat je

NAS erg veel gelijktijdig zal gaan lezen en schrijven, dan zijn deze schijven minder geschikt.

Stroomverbruik

Helium wordt niet alleen gebruikt om de capaciteit van drives te verhogen omdat er meer platters in de schijf geplaatst kunnen worden. Helium heeft een lagere weerstand dan lucht, waardoor de motor minder hard hoeft te werken. Daardoor verbruikt de 12 TB Ironwolf bij gebruik ongeveer evenveel stroom als de versie met 6 TB. In de idle toestand verbruikt de heliumvariant zelfs 2 watt (ongeveer een derde) minder.

De keuze van de schijven en welk RAIDlevel je gebruikt bij een totale capaciteit van 12 TB kan een merkbaar effect op je elektriciteitsrekening hebben: een RAID 5 met vier 4 TB drives zal in gebruik meer dan 20 watt verbruiken, terwijl een RAID 1 met twee 12 TB drives ongeveer 16 watt verbruikt. Het meest zal de NAS echter idle draaien, waarbij de combinatie met twee drives ongeveer 5 watt minder verbruikt, wat op jaarbasis op ongeveer 12,50 euro neerkomt. Hoe langer de Heliumdrives dus gebruikt worden, hoe goedkoper ze worden.

Helium of niet, oude wijsheden zijn nog steeds relevant: een schijf die sneller draait levert de gegevens ook sneller, maar verbruikt meer stroom. En meer platters in de schijf zorgen voor een hogere capaciteit, maar ook voor een hoger stroomverbruik.

Het stroomverbruik kun je verlagen door de motors in de drives uit te schakelen wanneer ze niet gebruikt worden: de meeste drives verbruiken dan nog maar rond 1 watt. Daardoor stijgt wel de latentie bij de eerste benadering. Dit zou de kans op defecten niet moeten vergroten. Volgens de specificaties van de fabrikanten kunnen de schijven enkele honderdduizenden keren in en uitgeschakeld worden. Als je de NAS bijvoorbeeld zo instelt dat hij de schijven 's nachts uitschakelt en de aan/uitduur op 50 procent instelt, dan bespaar je ongeveer 10 euro per schijf per jaar.

Kans op defecten

De fabrikanten geven in hun specificaties bijzonder hoge MTTFwaarden (MTTF, Mean Time To Failure, de gemiddelde tijd tot er een defect optreedt) op voor hun schijven. Een miljoen uur of meer, bij serverschijven soms zelfs meer dan twee miljoen uur – dat is meer dan 100 jaar. Maar zo lang zal je harde schijf niet blijven werken.

Er zijn drie soorten mogelijke defecten: vroegtijdige defecten, toevallige defecten en defecten door slijtage. Vroegtijdige defecten kunnen voortkomen uit fouten tijdens het productieproces, bijvoorbeeld door een koude soldeerverbinding, terwijl defecten die later optreden vaak door slijtage komen. Zelfs een harde schijf met een MTTF van tien miljoen uur kan het al begeven na een uur gebruik.

Het menselijke brein kan kleine getallen beter verwerken dan grote. Daarom hebben we in de tabel aan het einde van het artikel de MTTF niet opgegeven, maar de kans op defecten per jaar (al kun je dit zelf uit de MTTF berekenen). Deze kans

is weliswaar bij alle modellen kleiner dan een procent, maar we hebben het hier dan wel over statistiek: onder ideale omstandigheden zal statistisch gezien minder dan een procent uitvallen. In de praktijk is die kans waarschijnlijk vele malen lager en mede afhankelijk van de individuele toepassing van een schijf en hoe ermee wordt omgegaan.

Maar terwijl de een misschien 16 harde schijven in zijn NAS stopt en deze vijf jaar zonder probleem werken, plaatst een ander twee drives in een 2bay NAS en geven ze bijna tegelijkertijd de geest. De ene gebruiker kan geluk hebben met de betrouwbaarheid van zijn drives, terwijl de andere ondanks RAID 1 moet treuren vanwege gegevensverlies. We kunnen het niet vaak genoeg herhalen: een RAID is geen vervanging van een backup.

Conclusie

Alle schijven in deze test zijn geschikt voor een NAS met een 1gigabit netwerkaansluiting. Pas wanneer er veel gegevens op de schijven staan, daalt de gegevensoverdracht tot een waarde die onder de netwerksnelheid komt.

Schijven met een zeer grote capaciteit zijn inmiddels niet meer alleen voorbehouden aan het gebruik in servers. Dankzij heliumvulling kun je ook schijven van 10 of 12 TB in je NAS stoppen. Een positieve ontwikkeling is dat de meerprijs die je voor helium gevulde schijven betaalt minder hoog is. Het lagere stroomverbruik compenseert bovendien enigszins de hogere investeringskosten. Kleine modellen van 3 TB zijn gezien de relatief hoge prijs per GB nauwelijks meer de moeite waard.

Als je lang vooruit wilt plannen, dan zijn de Proversies van Seagate en WD het overwegen waard. Dankzij de vijf jaar garantie en grotere gegevensveiligheid zitten zij in een andere klasse dan de standaard versies. Maar ze kosten dan ook wel een tikje meer.

Als je in jouw situatie op veel lees en schrijfbenaderingen rekent, dan kun je de kleinste Ironwolf harde schijf beter links laten liggen. Ook daalt de snelheid bij de kleinere WD Red en Toshiba drives in zulke situaties sterker dan bij grotere drives. Dit speelt geen rol bij een NAS die puur voor opslag van backups is bedoeld. (ddu)