NAS- und Surveillance-Festplatten: Wie sie sich unterscheiden und warum sie in aller Munde sind

Inwiefern unterscheiden sich NAS- und Surveillance-Festplatten von den üblichen Desktoplaufwerken?

NAS steht für Network-attached storage (netzgebundener Speicher). Ebenso wie Festplatten (HDDs), die speziell für Überwachungsaufgaben entwickelt wurden, die sogenannten Surveillance-Festplatten, bieten NAS-Festplatten zuverlässigen langfristigen Betrieb rund um die Uhr. Die Laufwerke, die in den meisten Desktop- und Laptopcomputern verbaut sind, wurden nicht für diese Art der Verwendung entwickelt. Des Weiteren verfügen NAS HDDs, zum Beispiel die Toshiba N300 , und Surveillance HDDs normalerweise über RV-Sensoren (RV = Rotational Vibration), die die von den Spindelmotoren erzeugten Vibrationen ermitteln. Diese Sensoren ermöglichen es, dass mehrere Festplatten im selben Gehäuse montiert werden können und trotzdem zuverlässig laufen. Ohne die Sensoren besteht die Gefahr, dass die Vibrationen andere Festplatten in einem System mit mehreren Einschüben beeinträchtigen.

Wo stehen NAS- und Surveillance-Festplatten im Verglich mit den Highend-HDDs, die in
Servern verwendet werden?

Genau wie NAS und Surveillance HDDs sind Festplatten der Serverklasse für den Betrieb rund um die Uhr konzipiert und werden in Systemen verwendet, in denen mehrere Laufwerke nahe beieinander betrieben werden. Der Hauptunterschied besteht in der Datenarbeitslast. Server-HDDs müssen die großen Datenmengen verarbeiten können, die mit großen Benutzerzahlen und intensiv genutzten Produktionsdatenbanken einhergehen. NAS und Surveillance HDDs wurden dagegen für weniger anspruchsvolle Arbeitslasten entwickelt, wie sie in Überwachungszentralen oder im zentralen Netzwerkdatenspeicher auftreten. NAS und Surveillance HDDs lassen sich also zwischen Festplatten der Serverklasse und Desktop-Festplatten einordnen, sowohl hinsichtlich der möglichen Arbeitslast als auch mit Blick auf den Preis.

Es werden doch immer mehr Daten in der Cloud gespeichert, woher kommt dann die wachsende Nachfrage nach lokalem Speicher, speziell NAS?

Wir haben alle vom globalen Anwachsen der Datenmengen gehört. Die Cloud bietet zwar Lösungen für viele Speicherprobleme, aber es gibt doch Fälle, in denen Daten lokal gespeichert werden müssen. Zudem werden robuste, zuverlässige Datensicherungen immer wichtiger. Zusammen mit der weltweit immer größer werdenden Datenmenge vervielfacht die Anforderung von Datenkopien den Bedarf an Speicherkapazitäten. Dies betrifft private Verbraucher mit NAS- und Surveillance-Systemen genauso wie große Unternehmen. NAS-Systeme haben sich weiterentwickelt und verfügen heute über viele Merkmale, die früher nur in teuren Speicherserversystemen der Enterprise-Klasse mit Glasfaserverbindungen zu finden waren. Dies bedeutet, dass bei wachsendem Speicherbedarf, besonders im Unternehmensbereich, NAS-Systeme mit der N300 NAS HDD von Toshiba zunehmend zum Einsatz kommen.

Haben herkömmliche Festplatten angesichts ständig fallender Preise für SSDs noch ihre
Berechtigung?

Die Kosten von Solid State Drives (SSDs) sind inzwischen deutlich gefallen, und tatsächlich verwenden einige Highend-NAS- Systeme sie für das Caching. Bei SSDs geht es vor allem um die Leistung, aber Festplatten mit rotierenden Scheiben behalten immer noch die Oberhand, wenn es darum geht, große Kapazitäten auf ökonomische Weise zur Verfügung zu stellen. Angesichts der intensiven Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich der HDDs, besonders zur Verbesserung der Datendichte und der Anzahl der Scheiben, sollten die
Kosten pro GB weiter fallen und die Kapazität deutlich steigen. Deshalb werden herkömmliche Festplatten noch für mindestens zehn Jahre ein wesentlicher Bestandteil der Speicherwelt sein.

Warum lassen sich HDDs ökonomischer skalieren als SSDs?

Im Wesentlichen besteht eine SSD aus Speicherzellen, die jeweils über einen eigenen Lese/Schreib-Transistor und Verkabelung verfügen. Trotz kleinerer Geometrien und 3D- Zellenstapelung zur Verdoppelung der Kapaität verdoppeln Sie doch die Anzahl der Speicherzellen, was wiederum die Anzahl der benötigten Transistoren und Kabel verdoppelt und damit die Kosten erhöht. Mit herkömmlichen Festplatten gibt es Möglichkeiten, die
Aufzeichnungsdichte zu vergrößern und weniger teure Scheiben hinzuzufügen, ohne die physischen Abmessungen des Laufwerks zu vergrößern oder die Kosten zu sehr in die Höhe zu treiben.

Welche Kapazitäten können wir von NAS-Festplatten kurz- und mittelfristig erwarten?

In letzter Zeit gab es Verbesserungen bei der Art der Datenaufzeichnung und bei der Anzahl der Scheiben, die sich im standardmäßigen 3,5-Zoll- Formfaktor unterbringen lassen. Dies bedeutet, dass jetzt NAS-Festplatten mit einer Kapazität von bis zu 8 TB erhältlich sind. Der nächste Schritt könnte darin bestehen, die Helium-gefüllten Festplatten, die bereits in einigen Anwendungen der Serverklasse zu finden sind, in NAS-Systeme zu bringen. Dadurch sind dünnere Scheiben möglich, was bedeutet, dass mehr Scheiben in ein Gehäuse derselben Größe passen. Dank dieser Entwicklung sollte sich die Kapazität von NAS-Festplatten auf ungefähr 14 TB steigern lassen. Außerdem wird in der HDD-Branche an der Entwicklung neuer Aufzeichnungstechnologien gearbeitet, die dazu führen könnten, dass NAS-Festplattenkapazitäten sich der 40-TB- Grenze nähern und diese schließlich überwinden.

Autor:

Rainer W. Kaese – Senior Manager Business Development Storage Products, Toshiba Electronics Europe

Rainer Kaese arbeitet seit mehr als 20 Jahren bei Toshiba. Anfänglich spezialisierte er sich auf anwendungsspezifische integrierte Schaltungen und leitete das ASIC Design Center, später dann das Business Development Team für ASIC- und Foundry-Produkte. Zurzeit ist er für die Einführung der Enterprise HDD- und SSD-Produkte von Toshiba in Rechenzentren, Cloud-Computing und Enterprise-Anwendungen verantwortlich.