Dauerläufer-Festplatten für NAS-Systeme

NAS-Hersteller werben verstärkt für ihre Festplattenmodelle und eine zukunftsfähige Roadmap

| Autor / Redakteur: Rainer Kaese / Rainer Graefen

Die High-Reliability-Festplatten der N300-Serie von Toshiba sind speziell für NAS-Umgebungen konzipiert.
Die High-Reliability-Festplatten der N300-Serie von Toshiba sind speziell für NAS-Umgebungen konzipiert. (Bild: Toshiba Electronics Europe)

Das Datenvolumen wächst weiterhin ungebremst, und im gleichen Maß steigt die Nachfrage nach kosteneffizienten Storage-Lösungen. Eine entscheidende Rolle nehmen dabei Festplatten ein. Nur mit ihnen gelingt es kosteneffiziente NAS-Systeme mit hohen Kapazitäten für den Dauerbetrieb aufzubauen.

Immer mehr Daten werden in der Cloud gespeichert. Folglich drängt sich die Frage auf, ob überhaupt noch ein Bedarf an lokaler Datenspeicherung besteht, gerade auch im Hinblick auf Network-Attached-Storage (NAS)-Systeme. Es ist zwar richtig, dass in der Cloud ein maßgeblicher Teil der weltweit stetig wachsenden Datenmenge gespeichert wird. Es wird aber auch immer Szenarien geben, in denen Daten lokal gespeichert werden, etwa bei der Implementierung für gemeinsam genutzte Speichervolumen für kleine Arbeitsgruppen oder bei der Umsetzung einer Backup-Strategie. Hier sind NAS-Systeme eine ideale performance- und kostenoptimierte Lösung.

Darüber hinaus verfügen heutige High-End-NAS-Modelle über viele Funktionen, die es bisher nur in teuren Enterprise-Storage-Servern mit Fibre-Channel-Anschluss gab, zum Beispiel: Snapshot, Failover, Datenkompression oder Daten-Deduplizierung. Mit solchen lokalen NAS-Systemen können Unternehmen den wachsenden Speicherbedarf wesentlich kostengünstiger abdecken.

Die richtige Festplatte wählen

Zweifellos besteht also, Cloud-Speicher hin oder her, ein großer Bedarf an NAS-Systemen, den die Festplattenhersteller mit der Entwicklung spezieller, auf die spezifischen Anforderungen zugeschnittener Festplattenmodelle aufgegriffen haben – Toshiba etwa mit der NAS-HDD N300. Die High-Reliability-Festplatten der N300-Serie mit bis zu 8 TByte Speicherkapazität hat Toshiba speziell für NAS-Umgebungen konzipiert.

Bei diesen Modellen kommt es darauf an, große Datenmengen rund um die Uhr zuverlässig zu speichern und verfügbar zu halten. Die 3,5-Zoll-Festplatten sind für NAS-Systeme mit bis zu acht Laufwerkschächten ausgelegt und eignen sich damit für Multi-RAID-NAS-Umgebungen, mit denen steigende Speicheranforderungen abgedeckt werden können.

NAS-HDDs unterscheiden sich in ihren Spezifikationen in einigen Punkten von herkömmlichen Festplatten für Desktop-PCs oder Server. Sie werden speziell für lange Laufzeiten und hohe Zuverlässigkeit entwickelt und getestet, das heißt, sie sind für den Dauereinsatz konzipiert – 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche und 365 Tage im Jahr (24/7/365 oder 24/7).

Bad Vibrations

Diese Form des Dauerbetriebs ist bei herkömmlichen internen Festplatten, die man üblicherweise in Notebooks und PCs findet, nicht vorgesehen; die Betriebsdauer von Client-Laufwerken fällt deshalb mit 8 oder 16 Stunden pro Tag geringer aus.

Zudem sind NAS-Festplatten wie die Toshiba N300 mit Sensoren für Vibrationen (Rotational Vibration, kurz: RV) ausgestattet, die durch die Rotation der Platten verursacht werden können. Somit können viele Laufwerke nahe beieinander in einem Gehäuse verbaut und störungsfrei betrieben werden. Ohne RV-Sensoren besteht in einem solchen „Multi-Bay“-System immer das Risiko, dass sich benachbarte Platten durch Vibrationen gegenseitig stören.

Wie NAS-Festplatten sind auch die Modelle für Server für den Dauerbetrieb in Systemen mit vielen eng zusammen verbauten Platten konzipiert. Der entscheidende Unterschied ist die zulässige Belastung durch den Datenzugriff: Server-Festplatten sind für konstant hohe Datenmengen, wie sie in Systemen mit vielen Benutzern und Prozessen oder für Datenbankanwendungen auftreten, geeignet, spezifiziert und qualifiziert.

NAS-HDDs hingegen wurden für weniger anspruchsvolle Lasten entwickelt, wie sie zum Beispiel in zentralen Netzwerkspeichern auftreten. Somit positionieren sich die NAS-Festplatten genau zwischen den Enterprise-Server-Platten und den Arbeitsplatzrechner-HDDs – sowohl im Hinblick auf Lebensdauer und Zuverlässigkeit als auch hinsichtlich des Preises.

Die NAS-Zukunft bleibt Festplatten-dominiert

Dass NAS-Systeme eine Berechtigung haben, steht außer Frage. Doch in welche Richtung geht die Entwicklung, gerade auch hinsichtlich des anbrechenden Solid-State-Drive-Zeitalters? Die Preise von SSDs sind beträchtlich gefallen, und in der Tat verwenden heute viele High-End-NAS-Systeme bereits SSDs als Cache. SSDs bieten einen immensen Vorteil in Sachen Geschwindigkeit, aber wenn es lediglich um die Speicherung von großen Datenmengen bei niedrigen Kosten pro Kapazitätseinheit geht, haben rotierende Magnetscheiben immer noch die Nase vorn, und zwar eindeutig.

Der Grund ist technologisch bedingt: Vereinfacht gesagt werden SSDs aus Halbleiterspeicherzellen aufgebaut, wobei jede Zelle einen eigenen Transistor zum Lesen und Schreiben hat und mit individueller Verdrahtung ausgestattet werden muss. Trotz der immer kleineren Strukturen und der dreidimensionalen Anordnung der Zellen muss zum Verdoppeln der Speicherkapazität die Anzahl der Transistoren, Speicherelemente und Verdrahtungen verdoppelt werden; die Konsequenz ist eine näherungsweise lineare Erhöhung der Kosten mit der Kapazität.

Bei Festplatten hingegen gibt es Methoden, um die Datendichte auf einer einzelnen Scheibe ohne hohe Zusatzkosten in der Herstellung zu erhöhen. In der letzten Zeit etwa gab es nennenswerte Verbesserungen bei der Speicherdichte und Erhöhungen bei der Anzahl der Magnetscheiben, die in ein Standard-3,5-Zoll-Formfaktor-Gehäuse passen. Mit diesen beiden Faktoren erreichen NAS-Festplatten heute Kapazitäten von 8 TByte.

Und weil weiterhin in der Forschung und Entwicklung speziell an der Erhöhung der Speicherdichte und der Anzahl der Magnetscheiben pro Festplatte gearbeitet wird, werden auch in Zukunft weiter fallende Preise pro Kapazitätseinheit und Festplatten mit immer höheren Kapazitäten im Markt zu beobachten sein.

Im nächsten Schritt könnten Festplatten, die statt mit Luft mit Helium gefüllt sind und aktuell schon im Server-Umfeld verwendet werden, Einzug in die NAS-Systeme halten. Durch die Heliumfüllung werden die Turbulenzen beim Rotieren der Scheiben reduziert; dadurch können dünnere sowie mehr Platten im gleichen Gehäuse verwendet werden. Nicht zuletzt arbeiten Hersteller auch an einigen neuartigen Aufzeichnungstechniken, die NAS-Festplatten bis zu 40 TByte und sogar darüber hinaus ermöglichen werden.

* Rainer Kaese, Senior Manager Business Development Storage Products, Toshiba Electronics Europe

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