Ổ cứng chuyên dụng cho NAS có thực sự "đáng tiền"?

25/06/2018 03:10:48

Ổ cứng sử dụng đĩa từ không phải là thứ gì mới mẻ, và đã có mặt ít nhất suốt 2 thập kỷ qua. Sau mỗi năm, các nhà sản xuất lại tung ra những thế hệ mới nhanh hơn và có dung lượng lớn hơn, trong khi kích thước vật lý lại ngày càng thu nhỏ để phù hợp với hàng loạt các hệ thống máy tính đời mới.


Tuy nhiên, trong vài năm qua, trào lưu trên đã có những thay đổi đáng kể, khi hàng loạt các nhà sản xuất  tung ra những dòng sản phẩm mới dành riêng cho thiết bị lưu trữ mạng (NAS: Network-attached Storage), đồng thời khuyến cáo người dùng nên hạn chế sử dụng các ổ cứng thông thường trong những hệ thống NAS của mình - điều chưa từng được đề cập tới trước đó.

Vậy những loại ổ cứng được tối ưu cho môi trường NAS có gì đặc biệt? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu một số khác biệt của những chiếc ổ cứng như vậy, dĩ nhiên chủ yếu tập trung vào các loại phổ biến dành cho thị trường tiêu dùng.


Không chỉ là khái niệm tiếp thị

Ổ cứng máy tính để bàn thường không được thiết kế để vận hành theo nhóm.

Dĩ nhiên, lựa chọn mua một hệ thống NAS "nguyên chiếc" đã lắp sẵn ổ cứng thường là giải pháp đơn giản nhất. Tuy vậy, sự đa dạng trong nhu cầu sử dụng luôn thôi thúc những người dùng có hiểu biết nhất định về công nghệ tự mua sắm riêng biệt NAS và ổ cứng, hoặc thậm chí tự xây dựng những hệ thống riêng với cấu hình cao hơn. Ngoài ra, nhu cầu nâng cấp những ổ cứng lắp sẵn cũng là không ít. Đây chính là động lực để các nhà sản xuất như Western Digital, Seagate, Hitachi... tung ra sản phẩm ổ dành cho NAS.

Cũng cần lưu ý rằng, một trong những tính năng quan trọng và thường xuyên được ứng dụng trong NAS chính là RAID (Redundant Array of Independent Disks). Công nghệ này cho phép kết hợp nhiều ổ cứng, vận hành theo nhiều cơ chế khác nhau để cải thiện hiệu năng và đảm bảo độ an toàn cho dữ liệu (hoặc cả hai). Trong khi RAID-0 và RAID-1 là lựa chọn phổ biến của NAS với 2 ổ cứng, các loại NAS khác với số ổ cứng nhiều hơn có thể tận dụng thêm các mô hình RAID phức tạp và nhiều chức năng hơn (RAID-5 cần tối thiểu 3 ổ cứng; RAID-6, RAID-10 cần tối thiểu 4 ổ cứng...) hoặc một số biến thể riêng tùy theo từng nhà sản xuất (như Synology Hybrid RAID).

Tuy nhiên, dù là loại RAID nào, dữ liệu luôn được trải đều trên nhiều ổ cứng, khiến mọi tác vụ truy xuất đều yêu cầu nhiều hơn một ổ vận hành trong trạng thái đồng nhất. Chính vì điều này, nếu các ổ cứng trong một hệ RAID không được thiết kế để làm việc theo từng nhóm, và không đảm bảo giảm rung, giảm nhiệt sinh ra, rắc rối sẽ nảy sinh. Thực tế, các nhà sản xuất đều khuyến cáo không sử dụng ổ cứng máy để bàn thông thường cho các hệ RAID-5 trở lên, do người dùng có thể đối mặt với nguy cơ mất dữ liệu từ rất sớm, hoặc tốc độ truy xuất chậm chạp.

Như vậy, cũng giống như nhà bếp cần những loại dao khác với trên bàn ăn, môi trường NAS cũng đặt ra những yêu cầu đặc thù cho ổ cứng, buộc chúng phải có những khác biệt nhất định về thiết kế và vận hành so với các loại dành cho máy tính để bàn (đọc hoặc ghi dữ liệu thường xuyên, nhưng chỉ trong từng khoảng thời gian ngắn); dành cho trung tâm dữ liệu (liên tục đọc ghi dữ liệu ở cường độ cực lớn); dành cho các hệ thống máy quay giám sát (99% thời gian vận hành là ghi dữ liệu thay vì đọc); hay dành cho lưu trữ tĩnh (luôn trong trạng thái rỗi nhưng khi cần truy xuất phải tăng tốc đĩa từ cực nhanh, thường được sử dụng trong các hệ thống RAID 12 hoặc 24 ổ).


Những khác biệt về phần cứng...

Những loại NAS với 4 ổ cứng sẽ rất rung, ồn và rất nóng nếu không sử dụng ổ cứng chuyên dụng.


Thứ nhất, hệ thống NAS thường vận hành liên tục trong một thời gian dài thay vì mỗi ngày chỉ bật vài tiếng như máy tính để bàn, nên ổ cứng của nó cũng phải có độ bền bỉ vượt trội; đồng thời chịu nhiệt, chịu rung động tốt hơn. Hai đặc điểm sau sẽ rất quan trọng trong các NAS cỡ lớn, có nhiều ổ nằm sát nhau, cùng hoạt động song song. Dù điều này có thể không ảnh hưởng khi NAS của bạn chỉ có 1 hoặc 2 ổ cứng. Nhưng với 4 ổ trở lên, độ rung và nhiệt lượng tích tụ quá nhiều sẽ trở thành nguy cơ gây giảm tuổi thọ, sai lệch trong ghi dữ liệu và nhiều tác hại khó lường khác. Một số công nghệ như 3D Active Balance Plus của Western Digital chính là để giải quyết vấn đề này.

Thứ hai, tốc độ truy xuất dữ liệu không phải ưu tiên hàng đầu của ổ NAS, mà là khả năng tìm kiếm và xử lý nhiều mệnh lệnh truy xuất dữ liệu cùng lúc. Vì vậy, hầu hết các ổ cứng dành cho NAS đều có tốc độ quay đĩa từ chỉ 5.400 vòng/phút đến 5.900 vòng/phút. Dĩ nhiên, các dòng ổ cứng cho NAS với tốc độ quay 7.200 vòng/phút vẫn hiện diện trên thị trường nhưng thường có nhiệt độ vận hành cao và khá ồn ào, nên sẽ phù hợp hơn với các kho dữ liệu doanh nghiệp, thay vì lắp trong thiết bị NAS gia đình hay văn phòng với kích thước nhỏ gọn.

Thứ ba, hầu hết ổ NAS được thiết lập để không ngắt quay đĩa từ, mà thường chỉ giảm tốc để đảm bảo các yêu cầu truy xuất dữ liệu được đáp ứng nhanh nhất có thể mỗi khi có mệnh lệnh được gửi tới NAS, đồng thời duy trì tuổi thọ cho mô tơ. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, hệ thống NAS (thường là cỡ nhỏ) sẽ vẫn hỗ trợ ngắt hẳn ổ cứng, tùy theo thiết lập của người dùng.

Tốc độ quay chậm và chất lượng linh kiện tốt hơn, ổ NAS rõ ràng sẽ bền bỉ hơn ổ dành cho máy tính thông thường, kể cả khi vận hành liên tục (thay vì mỗi ngày chỉ bật vài tiếng như máy tính để bàn). Vì vậy, không lạ khi các ổ này thường có chỉ số tin cậy MTBF (Mean Time Between Failure) lên tới 1.000.000 giờ (như WD Red hay Seagate Ironwolf) thay vì khoảng 300.000 giờ như ổ thường. Tốc độ quay chậm cũng giúp tiết kiệm năng lượng, nên chi phí tiền điện cho hệ thống NAS sẽ giảm đi đáng kể (càng nhiều ổ, mức tiết kiệm càng lớn).


... cho tới phần mềm

Với các trung tâm dữ liệu, việc triển khai các loại ổ chuyên dụng với những tiêu chí tuy tương tự nhưng ở mức cao hơn dành cho NAS sẽ là điều cần thiết.

Để có được sự khác biệt trên, ngoài những nâng cấp vật lý, các ổ cứng NAS cũng được thiết lập phần mềm (firmware) để phù hợp với mục tiêu vận hành, như: thời gian tăng tốc/giảm tốc đĩa từ lâu hơn; cảnh báo nguy cơ về dữ liệu (ví dụ như bắt đầu xuất hiện Bad Sector không thể thay thế) sớm hơn; tiết kiệm điện hơn khi vận hành dài hạn...


Một ví dụ để thấy rõ sự khác biệt trong thiết lập là cơ chế khắc phục lỗi (ERC: Error Recovery Control), hay còn được biết đến với các tên gọi khác là TLER (Western Digital), CCTL (Samsung/Hitachi). Trên ổ cứng đĩa từ, hiện tượng đơn vị lưu trữ bị lỗi (bad sector) đôi khi xuất hiện và liên tục được thay thế bằng các đơn vị dự phòng là rất bình thường. Tuy nhiên, với một ổ cứng thông thường, khi bad sector hoặc trục trặc nào đó dẫn tới việc không thể đọc được một phần trên đĩa từ, nó sẽ cố gắng thử lại liên tục. Với máy tính cá nhân, hiện tượng này sẽ không được coi là lỗi, mà người dùng thường chỉ chứng kiến hiện tượng khá quen thuộc là treo cứng tạm thời trong vài phút. Tuy nhiên, các bộ điều khiển và trình điều khiển RAID được thiết lập để ngay lập tức loại bỏ các ổ không phản hồi lệnh tức thời như vậy ra khỏi cụm RAID , và kích hoạt các cơ chế khôi phục dữ liệu từ bản sao (RAID-1) hoặc từ dữ liệu dự phòng (RAID-5). Cả hai đều là quy trình rất mất thời gian, gây suy giảm hiệu năng, thậm chí mất dữ liệu. Nếu hàng loạt ổ bị "hiểu nhầm" như vậy, thảm họa trên hệ thống lưu trữ là khó tránh.


Ngược lại, các ổ cứng dành cho NAS sẽ được thiết lập để giới hạn thời gian cố gắng sửa lỗi, thậm chí bỏ qua tác vụ này, đồng thời chủ động cung cấp thông tin cho bộ điều khiển RAID, từ đó tránh hiện tượng nêu trên. Như thế, bộ điều khiển RAID sẽ có thể chủ động khôi phục dữ liệu như thiết lập tiêu chuẩn.

SSD cho NAS, tại sao không?

Ổ cứng NAS khi gặp lỗi sẽ không cố gắng đọc dữ liệu như ổ thường, để tránh việc trì hoãn sẽ gây lỗi cho toàn cụm lưu trữ, đặc biệt là các cụm RAID.


Thứ đến, do mục đích chính của NAS là lưu trữ, việc các ổ SSD với dung lượng chỉ vài trăm GB tới 1-2TB là quá nhỏ bé so với mặt bằng chung của nhu cầu. Cuối cùng, với tốc độ mạng nội bộ trung bình chỉ 1Gbps (tương đương tốc độ truyền dữ liệu tối đa 110MB/giây) trong môi trường dân dụng, và 10Gbps trong môi trường chuyên dụng, băng thông dữ liệu cực lớn của SSD cũng phần nào bị lãng phí.

Ngoài ra, với đặc thù lưu dữ liệu trên chip nhớ NAND, việc lỗi chip sẽ gây mất dữ liệu khó phục hồi (gần như bất khả thi). Do đó bản thân ổ SSD cũng chưa phải là phương tiện tối ưu cho nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu quan trọng.

Tuy nhiên, trong các hệ thống NAS cao cấp đời mới, nhà sản xuất cũng thường tích hợp thêm ổ SSD để làm bộ đệm dữ liệu, giảm độ trễ truy xuất, nhằm cải thiện hiệu năng cho các ứng dụng chạy thường trực, hoặc tăng tốc độ truy cập đối với dữ liệu được sử dụng thường xuyên. Một số thương hiệu cũng tung ra các dòng NAS siêu nhỏ gọn với ổ SSD SATA, tuy nhiên giá của chúng thường  ngoài tầm với của số đông, nên chỉ đáp ứng một nhóm nhỏ người dùng với nhu cầu đặc biệt (như tốc độ truy xuất ngẫu nhiên cao cho cơ sở dữ liệu, hoặc NAS không tiếng động dành cho studio âm thanh, phim ảnh).


Những dòng sản phẩm ổ NAS thông dụng

NAS Synology DS414slim với kích thước rất nhỏ gọn, được thiết kế để sử dụng 4 ổ SSD 2,5 inch.

Với bản chất "đặc biệt", ổ NAS dĩ nhiên có mức giá cao hơn so với ổ cứng thông thường. Vào thời điểm bài viết này được thực hiện, khảo sát giá thực tế cho thấy ổ WD Blue 4TB có giá chỉ 3,1 triệu đồng, nhưng phiên bản Red cùng dung lượng có giá 3,5 triệu đồng. Mức giá tương tự cũng được Seagate áp đặt cho các sản phẩm tương ứng.


Một chi tiết người dùng cũng nên lưu ý khi chọn mua ổ NAS là chúng thường có thời gian bảo hành lâu hơn, có thể lên tới 3-5 năm, kèm theo các chế độ hỗ trợ kĩ thuật đặc biệt, thay vì trung bình 2 năm tiêu chuẩn của ổ phổ thông. Một số hãng còn cung cấp cơ chế cứu dữ liệu đặc biệt cho các ổ cứng dòng NAS của mình trong trường hợp người dùng gặp rủi ro. Những lợi ích đi kèm này là đặc quyền của NAS và rất cần thiết trong việc đảm bảo an toàn dữ liệu, thậm chí trong nhiều trường hợp còn có giá trị hơn bản thân chiếc ổ.

Như vậy, có thể thấy khái niệm ổ cứng cho NAS không phải chỉ là chiêu trò tiếp thị của các nhà sản xuất, mà thực sự có những ích lợi nhất định. Với mức giá hợp lý, việc đầu tư những sản phẩm nhóm này cho mục đích lưu trữ để đảm bảo nhu cầu lưu trữ và bảo toàn dữ liệu đủ tốt là điều nên làm.

Do tốc độ chậm, ổ NAS cơ bản không phải lựa chọn tối ưu cho môi trường máy tính cá nhân, dù không gặp trở ngại nào về tính tương thích. Dĩ nhiên, người dùng luôn có thể lắp các ổ NAS vào cỗ máy của mình để lưu trữ dữ liệu được an tâm hơn nếu muốn, nhưng với mức chi phí cao hơn các dòng thông thường, đây cũng là lựa chọn cần cân nhắc kỹ.


PC WORLD VN, T6/2018