Статьи и обзоры

Компьютеры Кулеры Мультимедиа ТВ-тюнеры Периферия Сети, Wi-Fi, VoIP Смартфоны, GPS, гаджеты Носители информации, NAS Софт, игры, Windows Игровые манипуляторы Своими руками Корпуса и блоки питания Системы безопасности Серверное оборудование Аналитика Технологии Материнские платы Мониторы Видеокарты

Соц. сети

           

Сервисы

Рассылка новостей

Опрос

Какова выгода от "зеленых" дисков в RAID массивах?

Введение

Энергосберегающие жесткие диски с пониженной частотой вращения шпинделя (5400 RPM против 7200 RPM у большинства дисков для настольных ПК), существуют уже несколько лет, и за это время успели обрасти своими мифами, легендами и небылицами. Основные заблуждения как раз касаются энергосбережения и экономии электроэнергии, ну и всем, что с этим связано: производители обещают огромную экономию на счетах за электричество, пользователи говорят о низком уровне шума. Однако, не нужно иметь два высших образования, чтобы понимать, что более медленные по природе винчестеры приведут к снижению производительности системы в целом и приложений, использующих работу с дисковой подсистемой, причем есть мнение, что снижение производительности может быть многократным.


Обычный жесткий диск с типичным энергопотреблением

И если брать за основу не просто скорость в мегабайтах в секунду и количество очков в тестах, а реальные задачи, такие как копирование на диск или считывание с диска, то для нас большее значение имеет время, за которое эта задача выполняется, а так же затраты электроэнергии не просто за секунду времени, а затраты на эту задачу: сколько будет стоить с точки зрения показаний по счетчику, резервное копирование папки с файлами или наоборот, восстановление из бэкапа. Конечно, учитывая, что разница в потребляемой мощности между обычным десктопным жестким диском и энергосберегающим сегодня составляет 3-4 Вт в лучшем случае, говорить серьёзно об экономии электроэнергии можно только в дисковых массивах из нескольких HDD, и чем больше дисков в массиве, тем ощутимее будет разница в счетах за электроэнергию, и тем больше разницу в производительности мы ожидаем увидеть.


Современный винчестер с низким энергопотреблением

В этой статье мы решили проверить, какова будет разница в энергозатратах при использовании энергосберегающих дисков в NAS-е. Более того, энергосберегающим дискам последнего поколения Western Digital Green (WD10EZRX) мы решили противопоставить HDD той же компании Western Digital серии Black с повышенной производительностью, версии Raid Edition рассчитанные на использование в RAID-массивах, где основные требования - надежность и скорость. Разная скорость вращения диска, разное количество пластин и головок, но одинаковый объем и размер кеша. В общем, характеристики «зеленых» и «черных» винчестеров сведены в следующую таблицу.

Таблица - характеристики винчестеров

Жесткий диск

WD Green
WD10EZRX

WD Black RE4
WD1003FBYX

Объем

1 Тб

1 Тб

Объем кэша, Мб

64

64

Интерфейс

SATA 600

SATA 300

Скорость вращения шпинделя, об/мин

5400

7200

Время доступа, мс

17

12.2

Количество дисков/головок

1/2

2/4

Энергопотребление на холостом ходу, Вт

2.1

5,9

Энергопотребление в режиме поиска, Вт

3.6

7,9

Мы будем устанавливать жесткие диски в NAS NetGear ReadyNAS Pro 4 (RNDP4000-100EUS). Это современный 4-дисковый сетевой файловый сервер, построенный на процессоре Intel Atom D510 с 1 Гб оперативной памяти. На текущий момент это один из самых энергоэффективных NAS-ов начального уровня, с конструкцией, обеспечивающей отличное охлаждение дисков одним вентилятором и, при этом, низкий уровень шума. В нашем тестировании эти параметры в купе с хорошей скоростью, позволят оперировать именно данными самих жестких дисков, не задумываясь о сервере, в который они установлены. Производительность устройства превышает 100 мегабайт в секунду на запись и чтение, что перекрывает возможности гигабитного сетевого порта и позволяет говорить о том, что для конкретной задачи, которая выполняется хостом на NAS-е, дальнейшее увеличение производительности уже нецелесообразно.

NetGear ReadyNAS Pro 4

Тем не менее, в NAS-е NetGear ReadyNAS Pro 4 мы собираем RAID-массив FlexX-RAID, усовершенствованный NetGear-овский аналог RAID5, позволяющий более эффективно использовать незанятое место на жестких дисках при установке в массив HDD разного объема. По аналогии с RAID 5, этот массив использует проверку четности и выдерживает поломку или выпадение одного жесткого диска. Так что условия у нас максимально приближены к реальным. Чтобы исключить влияние сетевой инфраструктуры, мы будем подключать NAS напрямую к тестовому компьютеру по гигабитному сетевому интерфейсу, без коммутаторов и использовать Samba протокол.

Тестирование

Мы подключали NetGear ReadyNAS Pro4 через прибор для измерения потребляемой электроэнергии, достаточно точный для того, чтобы зафиксировать сотые доли киловатт-часа. Для тестов операций с диском мы будем использовать папку, содержащую 11513 файлов в 593 каталогах общим объемом 54.2 Гб. Файлы - разнородные: программы, музыка, ISO-образы, документы. В общем, все то, с чем мы работаем каждый день. Итак, начнем с энергопотребления в режиме простоя, когда NAS ничего не делает, но диски еще не ушли в состояние Standby, а находятся на холостом ходу.

Ну что же, разница, как говорится, налицо, и составляет более 30%. Что означает это в цифрах? 11 Вт разницы - это 96 КВт*ч в год, или 381.9 рублей при тарифе 4.02 рубля за КВт*ч. По сравнению со стоимостью не то чтобы NAS-а, а одного диска - вообще ничто! Правда, все это верно только для режима простоя, если NAS весь год стоит без дела, но его настройки не позволяют дискам «засыпать».

Перейдем к тестам на работу и начнем с копирования папки с данными на файловый сервер.

Первое, что удивило - это одинаковое время, затраченное на выполнение задачи. Видимо, накладные расходы NAS-а на обработку протокола Samba нивелируют разницу по времени доступа между дисками. Вообще, скорость записи на RAID 5 у NAS-ов на процессорах Intel Atom может превышать отметки в 100 Мб/с, а 1-Терабайтные диски легко выходят за 140 Мб/с. Да и при последовательной записи наш 1-пластинчатый «зеленый» диск процентов на 10 быстрее черного с меткой RE4.

Разница по энергопотреблению дисков во время работы составляет все те же 11-12 Вт, и не стоит забывать о вкладе самого NAS-а. Что интересно, этот тест нам позволяет понять, можно ли вообще говорить об энергосбережении массива в состоянии простоя перед нагруженным. При круглосуточной записи на массив вы израсходуете примерно на 16-20 рублей в год больше, чем на массиве, находящимся в состоянии простоя.

Если рассматривать затраты на выполнение задачи копирования, то здесь наблюдается та же линейная зависимость, а разница между энергосберегающим массивом и обычным составляет примерно те же 30%, при том, что теперь существенной нагрузке подвергался и хост, архивирующий данные.

Продолжим тест записи, на этот раз с использованием архивирования программным пакетом Acronis. Мы запустим резервное копирование нашей папки на NAS по протоколу Samba.

В этом тесте «зеленые» жесткие диски сохранили свои позиции по энергопотреблению, однако «черные» увеличили свое энергопотребление. Так как итоговое время снова оказалось одинаковым, можно предположить, что Acronis более интенсивно использовал запись на диск.

По затратам же на проведение теста, разница повторяется, и составляет приблизительно 30%. Мы не измеряли, но вполне вероятно, что в такой задаче архивация повлечет за собой большие энергозатраты, чем использование быстрых жестких дисков. Опять же, этот момент зависит и от скорости сети, и от производительности клиентской машины.

Подводя промежуточные итоги, можно сказать следующее: мы видим линейную зависимость энергопотребления во всех тестах. NAS (его программная или аппаратная части) не дают раскрыть разницу по скорости между дисками, и возможно - это плюс эффективного использования кеширования. В то же время, от энергосберегающих дисков мы ожидали меньшего прироста мощности при нагрузке, а от высокопроизводительных дисков - большего. Посмотрим, как изменится ситуация в приложении чтения.

Антивирусный пакет Avast! - типичное приложение, которое использует чтение с диска. Пожалуй, более регулярной задачи сегодня и представить себе сложно.

 

Случайное чтение у WD Caviar Black RE4 более быстрое, чем у WD Caviar Green, но в реальной задаче это выливается в 20-секундную разницу. Разница в средней мощности сохраняется все той же в процентном соотношении, но по числам видно, что NAS расходует меньше ресурсов на вычисления, связанные с проверкой четности в RAID 5, а точнее с его аналогом Flex RAID от NetGear.

Ну и как результат - разница в энергопотреблении составляет примерно те же 30%.

Результаты повторяются, и общая картина становится ясна. В нашем случае производительность не зависела от частоты вращения дисков в массиве, и при достаточно быстрой клиентской машине, показывало примерно одну и ту же разницу - треть.

Естественно, в нашем случае были получены лабораторные результаты, на свободной сети, с быстрым клиентским компьютером и NAS-ом, полностью выделенным для обслуживания одной этой задачи. Как мы можем экстраполировать полученные данные в реальный мир? Современные NAS-ы и жесткие диски настолько хорошо используют алгоритмы кеширования и очередности команд, что сетевой интерфейс становится бутылочным горлышком, благодаря которому жесткие диски находятся в полусонном состоянии даже при интенсивном копировании на NAS или с NAS-а, - большую часть времени каждый диск работает на холостом ходу, его головки не двигаются и потребляется минимум энергии. И даже одновременные потоки команд записи и чтения, как бывает при работе с виртуальным образом с NAS-а, не сильно меняют положение вещей. Совсем другое дело, если вы будете создавать нагрузку на NAS внутри самого же NAS-а, то есть без выхода на другое устройство через сетевой интерфейс, USB или SATA. Такой нагрузкой может стать резервное копирование папки внутри одного тома на NAS-е, например в закрытую от общего доступа директорию. Такой бэкап может спасти от вируса или неумелых действий пользователя, но не спасет от падения RAID-массива или аппаратного сбоя, поэтому и используется довольно редко. Все же пользователи либо всецело доверяют NAS-у, либо бэкапят данные в облако, на внешний жесткий диск, другой NAS или на ленту. Так же подобную загрузку может создать индексация базы, например, мультимедиа файлов или какой-то таблицы БД. Проще говоря, чтобы увидить существенную разницу в энергопотреблении между винчестерами, надо очень сильно постараться.

Цена вопроса

Мы говорим об экономии, но какова она на самом деле? В самом тяжелом тесте - архивировании на NAS, энергопотребление NetGear ReadyNAS Ultra 4 Plus с дисками WD Black RE4 составило 54.3 Вт. Если NAS будет работать в таком режиме круглосуточно, он намотает счетчик на 475.6 КВт*ч за год. В аналогичном случае, массив с дисками WD Green составит 307 КВт*ч за год. В первом случае при тарифе 4.02 руб/квтч стоимость энергопотребления составит 1911.9 руб, во втором - 1234.14 руб. Разница - целых 677.7 рублей.

Проведя аналогичные расчеты для состояния простоя мы получим затраты в 1619 руб и 1232 руб соответственно, а разницу - в 386 рублей. Примерно между этими двумя числами и будет находиться выгода от использования энергосберегающих дисков.

Стоимость 4-х дисков WD10EZRX составит 10300 рублей, а тот же набор WD1003FBYX - 13224 рубля, за NAS NetGear ReadyNAS Ultra4 придется заплатить примерно 21500 рублей. Можно сказать, что «зеленые» диски более выгодны на этапе покупки, но в процессе эксплуатации они позволят сэкономить от 1 до 2.5 процентов в год на энергопотреблении системы в целом. Как обычно, насколько существенна такая экономия, каждый решает для себя сам.

Выводы

Вопреки нашим ожиданиям, разница в производительности между энергосберегающими и высокопроизводительными HDD, запросто может быть съедена накладными расходами на обслуживание RAID-массива, операционной системы, протокола передачи данных и архитектуры самого NAS-а. В этом случае, энергосберегающие диски позволяют действительно сэкономить до 30% электроэнергии, и чем больше дисков в массиве, тем больше будет заметна разница на счетчике и в счетах.

Однако, во всех случаях разница в энергопотреблении будет незаметна на стоимости самого хранилища с дисками, и чем больше дисков в массиве, чем сильнее будет экономия на их энергопотреблении, тем меньше она будет заметна на фоне стоимости самого хранилища.

Нагрев жесткого диска, можно так же не принимать в расчет, так как современные NAS-ы имеют избыточную систему охлаждения, которая не допустит перегрева винчестеров, а итоговая температура носителя зависит не от его конструкции, а от мощности вентиляторов и их настройки в NAS-е.

Что же касается уровня шума, то здесь однозначно выбор в пользу более тихих WD10EZRX.

Официальный сайт Netgear - www.netgear.ru

Официальный сайт Western Digital - www.wdc.com/ru/

LIKE OFF
25/11.2012

новые статьи


 

Печать
Подписаться на рассылку
RSS-ленты