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NAS Festplatten: WD Red vs. Seagate Ironwolf

08.06.2018 von Stefan
In diesem Artikel möchten wir euch anhand unserer Erfahrungen Festplatten vorstellen, die sich für ein NAS System eignen. Wir erklären euch auch, warum es sinnvoll ist eine eigens für NAS-Systeme entwickelte Festplatte zu verwenden und keine Desktopfestplatte. Die Anforderungen in einem normalen PC und in einem NAS, welches häufig im 24/7 Betrieb oder unter deutlich raueren Bedingungen läuft, sind einfach zu verschieden.




Wir vergleichen hier die NAS-Festplatten von Western Digital (Red-Serie) mit Seagates Ironwolf-Festplatten. Beide Festplatten gibt es in einer Variante für den privaten Einsatz und einer Profi-Variante für den Einsatz in großen NAS bzw. Serversystemen.



Western Digital Red und Red Pro


Als Western Digital im Jahr 2012 die erste Festplattenserie speziell für NAS-Systeme vorstellte, hat wohl niemand an einen so großen Siegeszug der NAS-Festplatten gedacht. 6 Jahre später ist Western Digital führend in der Herstellung von NAS-Festplatten für private und gewerblich genutzte Systeme.

Etwas später folgte die WD Red Pro Serie, die sich an mittlere bis große Unternehmen richtet. Die Pro-Varianten bieten neben einem deutlich größeren Cache (128-256 MB) sowie einer erhöhten Umdrehungszahl (7200 statt 5400 rpm) auch eine um zwei Jahre auf ingesamt 5 Jahre verlängerte Garantie.

Max. Laufwerke pro SystemKapazitätU/minCacheGarantie
WD Red81-10 TB540064-256 MB3 Jahre
WD Red Pro164-10 TB7200128-256 MB5 Jahre

Datenblatt Western Digital Red | Datenblatt Western Digital Red Pro

Ein großer Unterschied zwischen der WD Red und WD Red Pro Serie ist die maximale Anzahl an Festplatten pro System. Diese gibt der Hersteller mit maximal 8 für die WD Red bzw. maximal 16 für die WD Red Pro Serie an. Dies ist natürlich nur eine Empfehlung des Herstellers, allerdings lässt sich der Sinn dahinter nicht verleugnen: je mehr Festplatten in einem System arbeiten, desto größer sind die Vibrationen im Gehäuse. Dies verstärkt sich antiproportional pro weiterer Festplatte.

Die Pro-Variante besitzt eine angepasste Firmware, die die Festplatte unempfindlicher gegen Vibrationen macht. Dabei spielt auch der größere Cache eine Rolle, der eine stabilere Transferleistung ermöglicht.



Ironwolf und Ironwolf Pro von Seagate


Die Firma Seagate als größter Konkurrent von Western Digital hat erst sehr spät erkannt, dass sich NAS-Festplatten immer größerer Beliebtheit erfreuen. Erst 4 Jahre später konterte der Hersteller und brachte mit der Ironwolf-Serie auch spezielle NAS-Festplatten auf den Markt.

Kreativ war Seagate dabei nicht wirklich: sowohl die Bezeichnung, als auch die technischen Daten und die Garantiezeiten sind nahezu identisch mit denen der erfolgreichen Red-Serie von Western Digital.

Max. Laufwerke pro SystemKapazitätU/minCacheGarantie
Seagate Ironwolf81-12 TB5900-720064-256 MB3 Jahre
Seagate Ironwolf Pro162-12 TB7200128-256 MB5 Jahre

Datenblatt Ironwolf | Datenblatt Ironwolf Pro



RAID-Funktionen


Alle Festplatten verfügen über spezielle Funktionen, die im Falle eines Lesefehlers greifen und die Festplatten so stabiler in einem RAID-Verbund agieren lassen. Western Digital nennt diese Funktion TLER (Time Limited Error Recovery), bei Seagate ist die identische Funktion unter dem Begriff ERC (Error Recovery Control) vorhanden.

Sobald ein RAID-Verbund auf eine Datei auf einer Festplatte zugreift, versucht die Festplatte diese Datei auszuliefern. Gibt es dabei ein Problem, versucht nun die Festplatte mit Hilfe von redundanten Informationen oder internen Fehlerbehebungsmaßnahmen, diese Datei dennoch fehlerfrei auszuliefern (notfalls mit Hilfe einer internen Softwarereparatur). Hierfür hat die Festplatte im Normalbetrieb theoretisch unendlich viel Zeit.

In einem RAID-Verbund wird eine Festplatte, die längere Zeit nicht antwortet, allerdings als fehlerhaft markiert und im schlimmsten Fall automatisch aus dem RAID-Verbund entfernt. Die Funktionen TLER bzw. ERC verhindern dies, indem die Festplatten sich in einem RAID anders verhalten und bei einem Lesefehler eine Information an den RAID-Controller (Hard- oder Software) senden und diesem die weitere Aktion (erneutes Lesen oder Abbruch des Lesevorganges) überlassen.



Geschwindigkeit, Energieverbrauch und Lautstärke


Eine detaillierte Betrachtung der technischen Daten der Festplatten beider Hersteller zeigt wieder die große Ähnlichkeit der Festplatten. So geben beide Hersteller die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) mit 1.000.000 Stunden an, Ausnahme ist hier die Ironwolf Pro Serie, für die Seagate eine etwas höhere MTBF von 1.200.000 Stunden nennt.

MTBFMax. GeschwindigkeitVerbrauch StandbyVerbrauch LeerlaufVerbrauch Betrieb
WD Red 10 TB1.000.000 h210 MB/s0,5 W2,8 W5,7 W
WD Red Pro 10 TB1.000.000 h240 MB/s0,5 W2,8 W5,7 W
Seagate Ironwolf 10 TB1.000.000 h210 MB/s0,8 W5,0 W7,8 W
Seagate Ironwolf Pro 10 TB1.200.000 h214 MB/s0,8 W5,0 W7,8 W

Die größten Unterschiede zwischen den NAS-Festplatten der beiden Hersteller gibt es in Geschwindigkeit, Energieverbrauch und Lautstärke. Während die Seagate Festplatten in Benchmarks schneller und dafür auch lauter sind, hat sich Western Digital einen möglichst geringen Energieverbrauch verschrieben. Wir halten einen niedrigen Energieverbrauch in einem NAS für deutlich wichtiger als die Geschwindigkeit, die meistens sowieso durch das Netzwerk (meist 1 Gbit oder 120 MB/s) begrenzt wird.



Temperatur überwachen


Der häufigste Grund, warum Festplatten ausfallen ist eine zu hohe Temperatur. Meistens staut sich dabei die Wärme in einem System. Vor allem wenn die Hardware im 24/7 Betrieb genutzt wird, kann sich die Abwärme einzelner Festplatten aufsummieren. Laut einer Google-Festplattenstudie aus dem Jahr 2006 liegt die ideale Festplattentemperatur bei ca. 40°C. Festplatten, die dauerhaft Temperaturen unter 30°C oder über 45°C ausgesetzt waren, fielen häufiger aus als Festplatten, die im idealen Temperaturbereich von 30-45°C betrieben wurden.

In einem NAS ist es relativ einfach diesen idealen Temperaturbereich zu schaffen. Dazu sollten alle Festplatten im Zugbereich eines Lüfters liegen. Festplatten sollten niemals in einem Gehäusebereich verbaut werden, durch den kein Luftstrom fließt bzw. in dem sich die Abwärme stauen kann. Darauf weisen wir auch in unseren NAS Basic bzw. NAS Advanced Bauanleitungen regelmäßig hin.



S.M.A.R.T. verstehen und benutzen


64% aller Festplattenausfälle lassen sich zuverlässig über die Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.) vorhersagen ! Diese Aussage basiert auf der bereits oben genannten Google-Studie, für die 9 Monate lang über 100.000 Festplatten ausgewertet wurden.

In die S.M.A.R.T. Auswertung fließen neben der Temperatur eine Vielzahl von Kriterien ein, wie z.B. die Lesefehlerrate, der Durchsatz, die Anzahl der Start/Stop-Vorgänge oder die Betriebszeit in Stunden.



In OpenMediaVault lassen sich nicht nur alle Festplatten manuell überwachen, das System bietet zudem an, regelmäßige Selbsttests der Festplatten via Cron anzulegen. Bei einem kritischen S.M.A.R.T. Fehler kann das System dann den Benutzer via E-Mail warnen, so dass dieser eventuell noch vor einem Festplattenausfall Maßnahmen zur Datensicherung ergreifen kann. Die S.M.A.R.T. Funktionen ersetzen allerdings kein Backup, da in bestimmten Fällen ein Festplattenausfall nicht vorhersehbar ist, z.B. bei einem Ausfall der Elektronik.



Benchmarks


Wir haben sechs Western Digital Red 6 TB in einem RAID 6 kombiniert und getestet. Ein RAID 6 Verbund besteht aus mindestens 4 Festplatten, von denen dann effektiv 50% der Kapazität für Daten genutzt werden kann. Der Rest der Kapazität wird, verteilt über alle Festplatten, für Wiederherstellungsinformationen genutzt, die bei einem Ausfall von bis zu zwei Festplatten ausreichen, um alle Daten auf dem RAID-Verbund wiederherzustellen.

Wir verwenden in unserem NAS allerdings sechs Festplatten, denn auch hier wird nur die Kapazität von zwei Festplatten benötigt um einen RAID 6 Verbund zu erstellen. Das bedeutet, dass wir hier also 67% der Kapazität aller Festplatten für unsere Daten benutzen können.

Zusätzlich hat ein RAID 1, RAID 5 oder RAID 6 Verbund den Vorteil, dass sich die Lese- und Schreibgeschwindigkeit in Vergleich zu einer einzelnen Festplatte deutlich erhöht, da die Dateien auf alle Festplatten gleichmäßig verteilt werden und jede Festplatte so nur einen Bruchteil der Datei abspeichern bzw. lesen muss. Als NAS Betriebssystem verwenden wir OpenMediaVault, welches den Linux mdadm Software-RAID benutzt.



Mit dem einfachen Tool hdparm haben wir einmal einen normalen Lesezugriff auf den RAID-Verbund ausgeführt und einmal einen Lesezugriff, der komplett aus dem Festplattencache (6 x 64 MB) bedient werden kann. Dabei haben wir eine Lesegeschwindigkeit von 652 MB/s erzielt. Sofern ausschließlich der Cache benutzt wird, steigt die Geschwindigkeit auf 5362 MB/s an.

Die realistische Lesegeschwindigkeit bei größeren Dateien liegt auf dem System bei ca. 350 MB/s, die maximale Schreibgeschwindigkeit bei rund 300 MB/s. Beides haben wir mit dem Tool pv ermittelt, welches die Geschwindigkeit bei der sequenziellen Datenübertragung misst. Dabei wurden die Daten auf eine 250GB Samsung 850 EVO SSD kopiert. Diese SSD-Festplatte fungiert in unserem NAS als Systemdatenträger und kann Daten mit bis zu 520 MB/s Lesen bzw. Schreiben.



Unsere vier je 12 TB großen Seagate Ironwolf Festplatten haben wir zu einem RAID 5 Verbund zusammengeschlossen. Uns steht daher 3/4 der Gesamtkapazität zur Verfügung.



Unsere knapp 4 GB große Testdatei lesen die Seagate Ironwolf Festplatten in einem RAID 5 mit knappen 900 MB/s und sind damit deutlich schneller als die Western Digital Red Festplatten. Schreibend sind fast 700 MB/s möglich, hier hat ein RAID 5 aber auch einen Vorteil gegenüber dem anderen RAID 6 Verbund, da die Dateien auf weniger Festplatten aufgeteilt werden müssen.

hdparm liest mit knapp 700 MB/s, über den Cache sind es fast 7000 MB/s. Das ist ein sehr guter Wert für klassische Festplatten.





Fazit


Spezielle NAS-Festplatten haben durchaus ihre Berechtigung und sind den Aufpreis wert. Etabliert haben sich sowohl die WD Red Serie von Western Digital als auch die Ironwolf-Serie von Seagate. Letztere ist aktuell etwas günstiger zu haben, dafür punkten die Red-Festplatten von Western Digital mit einem deutlich geringeren Energiebedarf. Gerade in NAS-Systemen ist der Energiebedarf ein wichtiger Punkt, denn über eine Laufzeit von mehreren Jahren und ggf. im 24/7 Betrieb kann sich dieser zu einer stattliche Summe summieren.

Aus Energiespargründen solltet ihr zudem so wenig Festplatten wie möglich kaufen. Braucht ihr mehr Speicherplatz, kauft gleich Festplatten mit hoher Kapazität, z.B. Modelle mit 6, 8 oder 10 TB. Diese verbrauchen pro TB Speicherplatz deutlich weniger Energie, kosten aber pro TB das gleiche wie die kleineren Modelle.

Achtet in eurem NAS auf eine gute Belüftung der Festplatten und richtet regelmäßige S.M.A.R.T. Selbsttests der Festplatten ein. Zudem sollte euer NAS so konfiguriert sein, dass ihr bei S.M.A.R.T. Fehlern sofort per E-Mail benachrichtigt werdet.

Wer noch ein passendes NAS sucht, dem empfehlen wir unsere NAS Basic und NAS Advanced Anleitungen, in denen wir detailliert beschreiben, wie man sich ein sparsames und schnelles NAS aufbaut. Dabei kommt als Betriebssystem neben OpenMediaVault (Linux), FreeNAS bzw. NAS4Free (FreeBSD) auch Windows 10 in Frage.

Neben einer OpenMediaVault Installationsanleitung (Linux Basis) findet ihr bei uns auch eine NAS4Free Installationsanleitung für ein NAS auf einer FreeBSD Basis.



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