Toshiba MG09 - Meine Eindrücke von der ersten MAMR Festplatte

[PROLOG]
Vor knapp einem Jahr bin ich auf die MG09 Serie mit MAMR-Technologie von Toshiba aufmerksam geworden und habe mich direkt so ein Bisschen reinverliebt.

Der Preis war seinerzeit durchaus interessant, ich weiß ihn aber nicht mehr genau. Da "leider" kein Disktausch auf dem Programm stand, der die Investition in zwei im RAID 1 betriebenen Disks mit 18TB rechtfertigt, blieb mir aber nichts weiter, als immer wieder mal zu liebäugeln.

Disks mit 18TB Kapazität brauche ich auch heute noch lange nicht, aber einem meiner Backupsysteme geht langsam die Kapazität auf einer der HDD aus… Es handelt sich hier zwar nur um eine 3TB Disk sodass eine 4TB oder 8TB zunächst locker reichen würde, aber wenn ich mir mal die Preise für eine "günstige" 4TB Disk anschaue: Da liege ich ähnlich wie bei 8TB Disks über 22€ / TB, jedenfalls bei den Klassikern wie WD Red Plus. Bei der MG09 hingegen lande ich bei lediglich 15€ / TB (alles brutto). Demnach war also der Plan geboren: Meine 2x 4TB Disks im TVS-473 werden durch die MG09 mit 18TB ersetzt und die alten Disks werden auf die Backups verteilt!

So zumindest der Plan… denn ich bin eigentlich ein recht sparsamer Mensch: Was benötigt wird, wird ohne mit den Augen zu zucken angeschafft, aber alles was nicht zwingend erforderlich ist oder wo die Kosten optimiert werden können, wird zehn Mal durchüberlegt. So blieb der Einkaufswagen im Onlineshop mit der Summe „539,80€“ also den ganzen Tag lang geöffnet… wurde geschlossen, nächsten Tag nochmals aufgerufen und dann wurde der Plan vorerst ad acta gelegt.

Es war letztlich ein Zufall der dazu führte, dass ich die Disks mit der nicht unbedingt brandneuen, aber doch rar gesähten MAMR-Technologie, dann doch mitbestellt habe.

Im Netz ist zwar mindestens ein sehr guter Test über die Disk samt Vergleichen mit anderen Disks zu finden, aber das war ja nicht praktisch in einem QNAP NAS… also mache ich mich mal ran und teste etwas QNAP-praxisnäher, dafür aber nicht mit präzisen Messgeräten, sondern eher mit „Augen und Ohren“ 😉.

Wie immer möchte ich meine Erkenntnisse mit euch teilen und darüber hinaus noch ein paar Worte verlieren...

[WAS IST MAMR?]

MAMR steht für „Microwave Assisted Magnetic Recording“ und ist ein relativ neues Aufnahmeverfahren für Festplatten, mit dem die Speicherdichte und somit die Festplattenkapazität ohne zusätzliche Platter (Scheiben) erhöht werden kann. Hierbei wird der Schreibvorgang durch ein erzeugtes Mikrowellenfeld unterstützt, damit auf möglichst kleine Fläche der Platter möglichst viele Daten / Bits geschrieben werden können. Die Problematik dabei ist, dass durch die nun sehr kleinen Schreibköpfe nicht ausreichend Energie aufgebracht werden kann um die Daten nachhaltig zu speichern. Eben diese Energie wird bei MAMR durch das Mikrowellenfeld bereitgestellt.

Genauer gesagt, verwendet Toshiba hier die eigens entwickelte FC-MAMR Technologie, wobei das FC für „Flux Control“ steht, womit der Mikrowellenfluss besser gebündelt wird, was wiederum noch bessere Speicherdichten und somit größere Kapazitäten erlaubt, als es beim „herkömmlichen“ MAMR der Fall ist. Toshiba spricht hier von einer 20% höheren Speicherdichte.

Eine Alternative zu MAMR ist HAMR (Heat Assisted Magnetic Recording), wobei die unterstützende Energie durch Hitze mittels Laser bereitgestellt wird. Diese Technik erfordert allerdings „besondere“ Platter, die mit der kurzzeitigen Hitze zurechtkommen, wohingegen FC-MAMR mit den altbekannten Plattern arbeitet.

Eine weitere MAMR Technologie von Toshiba ist übrigens "MAS-MAMR", bei der dann wiederum doch spezielle Platter erforderlich sind; solche Disks scheinen aber noch nicht erhältlich zu sein.

Das „Mutterverfahren“ der Techniken ist EAMR (Energy-Assisted Magnetic Recording), das noch die ePMR-Technik zur Zweckerfüllung beherbergt. „Gegenüber“ CMR (bzw. PMR) und SMR (dessen Nachteile selbstredend bestehen bleiben) gibt es hier also so gesehen keine Vorteile, es handelt sich lediglich um ein zusätzlich angewandtes Verfahren, um große Kapazitäten bereitstellen zu können.

Welches Verfahren in der Praxis überzeugen und sich durchsetzen wird, ist nicht absehbar, HAMR wird meines Wissens derzeit nur von Seagate bei der Exos X18 oder höher eingesetzt, ePMR gibt es z.B. bei großen WD Red und Ultrastar (u.a.) und MAMR eben bei der MG09 sowie der kürzlich erschienen MG10. Es scheint als würde jeder Hersteller sein eigenes Süppchen (oder Köpfchen) kochen.

Zum Vergleich: Meine aktuellen WD40EFRX (3 Platter Variante) mit normalem CMR bringt es entsprechend auf 1,33 TB je Platter, die MG09 enthält 9 Platter mit jeweils 2 TB.

[PRAXISTEST]
Wie schon angemerkt, möchte ich in meinem Test keine großartigen Messungen anstellen, dafür habe ich auch gar nicht das Equipment. Ich will die Disks einfach nur in mein TVS-473 einbauen und meine Eindrücke schildern, aber natürlich werde ich auch hierbei mit ein paar praktischen Messwerten des Systems um mich werfen 😊.

Meine Eindrücke und Messungen habe ich zuvor analog an dem aus zwei WD40EFRX bestehendem RAID 1 gesammelt und anschließend aus dem RAID 1 mit den MG09ACA18TE 18TB.

So kamen die Disks übrigens bei mir an:

20230412_163953.jpg

… bestens verpackt und eingebettet.

Lautstärke

Die Lautstärke ist für mich nicht sonderlich entscheidend, daher habe ich mich während der entsprechenden Betriebszustände einfach nur mal vor das NAS gestellt und gelauscht. Tatsächlich hatte ich hier keine klare Erwartung, denn die WD sind zwar luftgefüllt während die MG09 heliumgefüllt daherkommen und Letztere daher erstmal etwas mehr Laufruhe versprechen (da kleinerer Motor ausreichend), allerdings sind Letztere aber auch Enterprise Disks, bei denen sich niemand um die Lautstärke Gedanken macht und dahingehend kaum etwas optimiert wird. Es darf auch nicht unerwähnt bleiben, dass die WD mit nur 5400 Umdrehungen und die MG09 mit 7200 drehen.

WD40EFRX:

Idle, aber drehend, sind die Disks kaum wahrnehmbar, erst beim Lesen / Schreiben hört man die Disks, allerdings derart leise, dass es sich vom geringen Grundrauschen (Lüfter insbesondere vom Switch) in meinem Rack kaum abhebt. Auch das Stellen des Lesekopfs mit dem typischen „Klicken“ ist kaum lauter, sodass ich schon sehr genau hinhören musste um etwas wahrzunehmen. Angegeben wird die Lautstärke mit 25dB(A) idle und 28dB(A) bei Suchvorgängen.

MG09ACA:

Die Disk ist mit 20dB (!) idle angegeben und tatsächlich kann ich auch diese Disk idle ebensowenig wahrnehmen, wie die WD. Der Schalldruckpegel bei Suchvorgängen ist hier nicht angegeben, ich empfinde sie aber deutlicher wahrnehmbar als die WD. Ich will nicht sagen dass es wirklich lauter ist, aber die Positionierung des Lesekopfs klingt irgendwie markanter und besser wahrnehmbar, es ist deutlich niederfrequenter und daher eindringlicher als das höherfrequente Geräusch der WD. Man mag quasi meinen, dass der "basslastige" Sound der MG09 durch mein Rack dröhnt und verstärkt wird, wohingegen der höherfrequente Sound der WD hinter der Tür des Racks nahezu verstummt.

Es ist (für mich) ganz offensichtlich, daher ein kleiner Exkurs in Akustik:

Die Angabe der Lautstärke bzw. des Schalldruckpegels ist entweder rein technisch oder lediglich an "den Norm-Menschen" angepasst.

WD gibt den Schalldruckpegel in dB(A) an, was der "normativen" Kurve des menschlichen Gehörs entspricht. Toshiba macht hier die rein technische Angabe in dB (welche ich oben mit Ausrufezeichen gekennzeichnet habe).

Für den Menschen kann die Toshiba mit nur 20dB also deutlich lauter sein als die WD mit 25dB(A). Für die Angabe bei idle, welche für beide Modelle angegeben ist, konnte ich hier keinerlei Unterschied feststellen, jemand anderes kann das aber deutlich anders wahrnehmen! Insbesondere bei höherfrequenten Tönen ist die Wahrnehmung eines Jeden deutlich unterschiedlich. Daher ist es auch kaum verwunderlich, dass manche ihr Festplattenmodell zu laut finden, wohingegen Andere gar kein Problem damit haben.

Auch der Aufstellungsort ist ganz offensichtlich so eine Sache:

Hochfrequente Töne werden ganz schnell durch ein Hindernis geblockt, während niederfrequente Töne durchdringend sind und sogar durch "Hindernisse" verstärkt werden können, wenn diese mitvibrieren.

Was ich damit eigentlich sagen will: Das (A) macht schonmal einen Riesenunterschied wenn ihr auf Akustik des menschlichen Gehörs bedacht seid... das (A) weiß aber nichts über euer individuelles Gehör und auch nicht, wie gut es sich im Raum verteilen kann. Kurzum: Die Angabe ist kaum brauchbar.

Was die MG09 angeht: Ich komme damit gut zurecht, das Rack klingt -sofern die Disk gerade arbeitet- nahezu ehrfurchtgebietend, wenn man im Kellerflur daran vorbeigeht; die kaum wahrnehmbare WD klang da allenfalls lächerlich. Stören tut es hier aber absolut nicht, es ist halt ein Kellerflur...

Stromverbrauch

Den Stromverbrauch, bzw. die Leistungsaufnahme wollte ich als Gesamtaufnahme des NAS mit einem Shelly Plug S messen und in Homeassistant protokollieren. Leider schwankt die Gesamtlast meines Systems sehr stark, sodass quasi im Sekundentakt Unterschiede von bis zu 10W möglich sind und die Messung für diesen Zweck ungeeignet ist.

Sehr schade, denn der Stromverbrauch ist nicht nur für mich, sondern selbst in Rechenzentren ein entscheidender Faktor.

Die alte WD ist hier mit 3,1/4,8W (idle/Lesen, Schreiben) angegeben und die MG09 mit 4,16/8,35W.

Für mich als Heimuser ist vorranging idle interessant; der gute Watt mehr ist für mich dennoch vernachlässigbar, man darf ja auch nicht vergessen, dass hier mehr als die 4-fache Kapazität im Spiel ist.

Wenn ich hier allerdings mal zur "Konkurrenz" Blicke ("Konkurrenz" in Anführungsstrichen weil ich auch "NAS-Disks" betrachte) dann fällt auf:

Eine Seagate Exos (Enterprise) mit 18TB und HAMR kommt auf 5,3/9,4W.

Eine Seagate Ironwolf (NAS) mit 18TB und (wirklich?!) konventionellem CMR macht 5,2/8W.

Eine WD Red Pro (NAS) mit 18TB und ePMR schafft es sogar auf nur 3,1/4,8W.

Die MG09 liegt hier zumindest laut Datenblatt im Mittelfeld und kann sicherlich mehr leisten als die WD red Pro 18TB, die ja nunmal auf NAS abgestimmt ist und nicht auf Rechenzentren. Aber was bedeutet das denn nun monetär? Für mich mit einem RAID 1 nicht viel! Eine MG09 kostet mich monatlich (bei 30ct/kWh) etwa 23ct mehr als eine WD Red (4 oder 18TB). Dafür spart sie gegenüber einer Exos 24ct und gegenüber einer Ironwolf 22ct. Alles Kohle, die sich summieren kann, keine Frage... aber bei meinem RAID 1 zu vernachlässigen.

Mal wieder zu viel gequatscht, denn auch wenn ich nicht wirklich absolute Messwerte anbieten kann, so lässt sich immerhin optisch Anhand der Aufzeichnung etwas erahnen:

leistung.PNG

Wie erwartet, benötigt das NAS mit den MG09 insgesamt nun geringfügig mehr Leistung als zuvor mit den 4TB WD Red. Auf dieser Skala ist der Unterschied kaum ablesbar, ich deute ihn aber tatsächlich auf etwa 2 Watt, was den Angaben der Datenblätter entspricht.

Temperatur

Bei der Temperatur verlasse ich mich auf die vom System gemeldeten Informationen, welche ich in LibreNMS protokolliere.

WD40EFRX:

Die Disks liegen nahezu ständig bei einer Temperatur von etwa 30°C. Auch bei (für mich) größeren Kopieraktionen von mehreren hundert GB ändert sich hier kaum etwas. Beim ersten Rebuild nach dem Umbau hat die verbleibende WD es auf 34°C geschafft. Die Aufzeichnung aus dem Monitoring macht auch deutlich, dass die Disks es vorher niemals über 34°C geschafft haben.

MG09ACA:

Beim ersten Rebuild hat die Disk eine Maximaltemperatur von 33°C erreicht, das ist zwar weniger als die WD zur selben Zeit, allerdings ist die Disk in Bay 1 ohnehin immer 1 Kelvin unter der in Bay 2. Bis hierhin scheinen die Disks also gleichauf zu sein, auch wenn die MG09 beim Rebuild stärker belastet wurde als die WD.

Bei der Kapazitätserweiterung mit Sync Priorität haben es beide MG09 auf 36°C geschafft - eine Belastung die ich sonst nie zustandebringe.

Idle und mit üblichen Lese- und Schreibvorgängen liegen die Disks bei 31°C und 32°C, sind also etwas wärmer als die WD. Das ist zu vernachlässigen und kann genauso gut der Umgebung geschuldet sein.

Geschwindigkeit

Hierbei verlasse ich mich im Wesentlichen auf die in Storage und Snapshots ausführbaren Tests, außerdem habe ich ein paar Kopieraktionen in der Filestation durchgeführt.

WD40EFRX:

Die Performance Tests in Storage und Snapshots weisen hier etwa 172 MB/s für das sequentielle Lesen und 120 IOPS aus. Dabei sind das die Bestwerte, die ich aus mehreren Messungen gezogen habe. Manche Messungen lagen sehr deutlich darunter.

Beim Kopieren von Videodaten liegt die Übertragungsgeschwindigkeit RAID-intern bei 1,13 GB/s, beim NAS-internen Kopieren von HDD auf SSD (M.2) bei 162 MB/s (Lesen) und von SSD auf HDD bei 113 MB/s (Schreiben).

Die Berechnung der Werte erfolgte anhand der Größe (110GB) und erforderlichen Zeit.

MG09ACA:

Beim Performance Test in Storage und Snapshots hauen die Disks direkt beim ersten Mal 265 MB/s für sequentielles Lesen raus, Folgetests bringen es dann auch mal auf 270 MB/s. Für mein 1G Netzwerk ist das wenig relevant, wer hier mehr fährt könnte aber durchaus profitieren.

Auch die IOPS liegen direkt beim ersten Test mit 181 scheinbar deutlich höher, doch ist der Unterschied praktisch eher marginal.

Beim Kopieren derselben Daten wie oben liegt die Übertragungsgeschwindigkeit RAID-intern bei 1,53 GB/s und beim Kopieren von HDD auf SSD (M.2) bei 240 MB/s (Lesen). Dabei kam die M.2 sogar richtig ins Schwitzen, jedenfalls habe ich diese noch nie bei 70°C gesehen! Ich glaube die M.2 hat zwischenzeitlich auch "abgeriegelt", denn die angezeigte Übertragungsrate ging zeitweise in den Keller...

Von SSD auf HDD brachte die MG09 es auf 200 MB/s (Schreiben).

Ein deutlicher Sieg also für die MG09, von dem man jedoch zumeist nur profitiert, wenn das Netzwerk nicht der Flaschenhals ist. Auch sind die Performance Messungen bei der MG09 konstant, wohingegen die WD stark schwanken, ist das möglicherweise den "NAS-Heimanwender-Anpassungen" geschuldet?

Weiteres

Zuletzt noch ein paar weitere Dinge, die mir aufgefallen sind, bzw. die ich mir angeschaut habe…

Bezüglich "Disk-Gesundheit" liefert die WD Red insgesamt 17 SMART Werte.

Zumindest seit der aktuellen QTS Beta 5.1.0 wird von QTS das WDDA (Western Digital Device Analytics) unterstützt, was einem zusätzlich zu SMART noch weitere Informationen über den Zustand der Disk liefert; so wirklich anfangen kann ich damit allerdings nichts, habe mich damit aber auch nicht eingehend beschäftigt.

Die MG09 verfügt neben SMART über keine weiteren Parameter zur Disk-Gesundheit, dafür kommt die Disk aber auch mit insgesamt 29 SMART Werten daher, wovon die ID 23, 24 und 27 von QTS als „unknown_attribute“ bezeichnet werden. Hier muss ich mich nochmal genauer mit auseindersetzen.

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Bei den Informationen zur Disk sind mir auch Unterschiede bei den verwendeten Standards aufgefallen: Die WD Red arbeitet mit ATA Standard 109 und Version 10, während die MG09 mit dem Standard 94 und Version 11 arbeitet. Was genau das bedeutet: Keine Ahnung, denn darüber habe ich keinerlei Informationen finden können

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Ein weiterer deutlicher Unterschied liegt auch im Cache, die WD kommt hier mit 64MB und die MG09 mit 512MiB daher, außerdem verfügt die MG09 über eine spezielle Cache-Technologie, die Datenverlust bei Stromausfall reduzieren soll; allerdings nur bei dem 512e-Modell (nicht bei 4kn), was für mich sinnvoll erscheint. Erläuterungen dazu würden aber den Umfang hier sprengen (außerdem bin ich ja auch kein Experte).

Wie man es von Enterprise erwartet, ist der Workload der MG09 mit 550TB/Jahr deutlich höher als der der WD mit nur 180TB/Jahr... Beides Werte, die zumindest ich unmöglich erreichen kann.

Die MTBF ist bei der MG09 mit 2.500.000 Stunden auch 2,5 Mal so hoch wie bei der WD... Für mich ein ohnehin utopischer Wert, denn das sind 285 Jahre...

Die Herstellergarantie ist zwar etwas, das ich wirklich noch nie benötigt habe, aber es tut gut zu wissen, dass ich auf die MG09 5 Jahre bekomme, bei WD sind es lediglich 3 Jahre. Zu beachten ist bei Toshiba Enterprise (also nicht NAS N300, etc.), dass diese für Privatkunden über den Händler abgewickelt werden muss, als Geschäftskunde geht das direkt bei Toshiba.

[FAZIT]

Nach so kurzer Zeit lässt sich natürlich nicht wirklich viel über eine Disk sagen, erst Recht nicht durch die objektiven Eindrücke die ich gesammelt habe.

Unterm Strich handelt es sich einfach nur um eine Enterprise Disk, die ohne hübsche Aufmachung durch bunte Etiketten mit Wölfen oder Raketen daherkommt und auch nicht mit Begriffen wie "NAS Ware 3.0" oder "Iron Wolf Health Management" um sich wirft... Nichtmal ein schicker Name wurde diesem technischen Gerät gegeben. Das Teil steckt also nicht voller Marketingideen, sondern lediglich voller hoffentlich zuverlässiger Technik, was sicherlich auch den sehr günstigen Preis begründet.

[EPILOG]

So, mein Haupt-NAS ist also erstmal langfristig gut mit Kapazität versorgt, nun muss ich meine Backups nochmal etwas pushen.

Was ich mit der großen Kapazität nun anstelle, weiß ich noch gar nicht so recht. Im ersten Step jedenfalls ist nun erstmal sichergestellt, dass ich keine überprovionierten Volumes mehr habe.

Dann werde ich nun wohl Backups von Clientsystemen länger versionieren und mir zukünftig auch keine Sorgen mehr machen, dass durch irgendwelche temporären Dateien unnötig große Backups entstehen.

Auch meine SAT-Aufnahmen werde ich künftig länger vorhalten können. Ich muss nur aufpassen, dass ich nicht dafür sorge, dass meine Backups übermorgen wieder aus allen Nähten platzen... Obwohl... Das könnte es rechtfertigen demnächst die nächste technische Neuheit anzuschaffen

4TB gegen 18TB ist irgendwie so wie eine Kiste Bier gegen ein 50-Liter-Fass... Wird hier auch Zeit, nach so viel Corona endlich mal wieder eine größere Party zu schmeißen und die Zapfanlage zu füllen... Bis dahin muss ich mich halt mit Flaschenbier begnügen... Cheers!

PS: Hier noch der oben erwähnte ausführliche Test zu den Disks:

Toshiba MG09 (18 TB) im Test: Die erste MAMR-Festplatte - Hardwareluxx

www.hardwareluxx.de