Maximum Rated Workload, eine wichtige Größe beim Betrieb von Festplatten.

Heute schauen wir uns am Beispiel der Seagate BaraCuda Pro 12 TB den Maximum Rated Workload an. Die BarraCuda Pro mit 12 TB ist bereits etwas in die Jahre gekommen und eigentlich sollte die BarraCuda Pro Serie auch schon eingestellt werden. Jedoch handelt es sich hier, meiner persönlichen Meinung nach, immer noch um die mit Abstand leiseste Helium-Festplatte, welche ich bisher testen durfte. Gerade weil sie eben schon etwas älter ist (mein Exemplar betreibe ich seit Anfang 2018), bietet sich eine Auswertung der Daten an. Warum ich dazu eine Desktop Festplatte verwende und keine NAS-Festplatte, werde ich weiter unten erläutern.

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Was ist der Maximum Rated Workload?

Bei SSDs kennen wir die Angabe TBW – Terabyte written (geschriebene Terabyte) – schon länger. Dort gibt es die Angabe der Abnutzung der Speicherzellen und sie sagt aus, wieviel „Wearlevel“ bzw. Lebenszeit der SSD noch zur Verfügung steht. Bei Festplatten gibt es diese Einschränkung nicht, da, bis auf den Lagerverschleiß des Hauptantriebs und eventueller begrenzter Lebenszeit der Elektronik, das eigentliche Schreib-/Leseverfahren berührungslos im Flug über den Platter geschieht. Der Maximum Rated Workload, oder zu Deutsch der maximal zumutbare Arbeitsaufwand, ist dennoch eine wichtige technische Größe. Jeder Hersteller gibt eine MTBF – Mean Time Between Failure – an. Diese mittlere Betriebszeit bis zum statistischen Ausfall des Gerätes, ist bei Festplatten eine recht hohe Stundenanzahl. Zusätzlich wird auch angegeben, unter welchen Umwelt- und Nutzungsbedingungen die Festplatte betrieben werden darf. Neben den einfach verständlichen Angaben, wie Freigabe für den Dauerbetrieb, Temperatur und Luftfeuchte, gibt es auch den Maximum Rated Workload, welcher das möglichst einzuhaltende Stresslevel der Festplatte darstellt.

Seagate schreibt dazu folgendes im Produkt Handbuch: (Zitat aus Seagate BaraCuda Pro 12 TB, ST12000DM0007, 10088004, Rev.D von April 2020)

Maximum rate of 300TB/year. Workloads exceeding the annualized rate may degrade the drive MTBF and impact productreliability. The Annualized Workload Rate is in units of TB per year, or TB per 8760 power onhours. Workload Rate = TB transferred * (8760 / recorded power on hours).

(Daten (gelesen) + Daten (geschrieben))/(8760 / eingeschaltete Stunden(SMART)) = Maximum Rated Workload

Ein Überschreiten kann also dazu führen, dass die angegebene MTBF nicht mehr erreicht wird. Seagate gibt hier auch gleich die Berechnungsgrundlage an. Ein Beispiel werden wir auch gleich noch rechnen. Das Ausfallrisiko der Festplatte kann also möglichst gering gehalten werden, wenn alle Betriebsbedingungen, inklusive des Maximum Rated Workloads, eingehalten werden.

Übliche Angaben

Es gibt üblicherweise vier verschiedene Angaben. Aufgrund der besseren Verfügbarkeit von Informationen verwende ich für dieses Beispiel wieder Hardware aus dem Hause Seagate. Angaben zum Maximum Rated Workload finden sich aber bei allen Herstellern. Ein wichtiger Unterschied zur TBW Angabe besteht darin, dass sich der Maximum Rated Workload auf den Transfer bezieht. Hier sind also sowohl das Lesen als auch Schreiben gemeint.

55 TB

Dazu zählen die einfachen Desktop Festplatten wie die Seagate BarraCuda Compute oder die FireCuda SSHDs.

180 TB

Mit dieser Angabe kommen Seagate IronWolf NAS-Festplatten und SkyHawk Surveilance-Festplatten.

300 TB

Seagate BarraCuda Pro und IronWolf Pro dürfen bis zu 300 TB im Jahr transferieren.

550 TB

Für die Exos X und SkyHawk AI Serie gelten mit 550 TB keine Beschränkungen mehr, da diese Angabe als „Freigabe zur Dauerlast“ interpretiert werden kann.

Maximum Rated Workload in Bezug auf Dauerbetrieb

Bei Festplatten im NAS, welche im Permanentbetrieb laufen. ist somit die Berechnung ganz einfach. Die Festplatten laufen im Jahr 8760 Stunden und dürfen in dieser Zeit z.B. 300 TB transferieren (IronWolf Pro). Das ergibt statistisch errechnete 0,82 TB pro 24 Stunden. Natürlich wird z.B. bei der erst Initialisierung dieser Wert bei den meisten Festplatten überschritten, jedoch bezieht er sich ja auf die Statistik. Es ist nicht davon auszugehen, dass eine Festplatte in einem normalen Konsumenten-NAS alle paar Tage komplett aufgefüllt und anschließend wieder geleert wird. Daher sollte hier bei Nutzung im Dauerbetrieb im Normalfall eigentlich keine Gefahr drohen.

Lediglich eine zu hohe Prüfhäufigkeit sehe ich hier kritisch. Gerade in selbst gebauten NAS kommen meist professionelle RAID-Controller zum Einsatz. Hier gibt es Funktionen wie Patrol-Read, bei welchem die Festplatte komplett gelesen wird. Ist hier die Häufigkeit zu hoch gewählt, wird gerade bei großen Konsumenten-NAS-HDD schnell der Maximum Rated Workload überschritten. Da Enterprise HDDs eine Eignung zur Dauerbelastung besitzen, ist folglich immer nur die Kombination mit normalen NAS-HDD (180 TB und 300 TB) problematisch.

Festplatten in PCs/Workstations

Hier ist das Thema nochmal etwas interessanter. Dadurch, dass hierbei die Betriebsstunden gezählt werden und nicht die Kalendertage, kann es zu deutlich höheren Werten kommen. Deshalb habe ich auch eine Festplatte aus diesem Segment gewählt. Die Software Seatools for Windows von Seagate zeigt nicht nur die SMART-Daten an, sondern unter anderem auch einen hochgerechneten Istwert für den Maximum Rated Workload.

Am Beispiel der zu Anfangs erwähnten Seagate BarraCuda Pro, 12 TB, ST12000DM0007, welche in einer normalen Workstation verweilt und in den letzten knapp drei Jahren 3500 Stunden betrieben wurde, lässt sich sehen, wie schnell hohe Werte erreicht werden. In diesen drei Jahren habe ich die Festplatte nur etwas mehr als zweimal vollständig beschrieben und gelesen und komme trotzdem auf eine „Auslastung“ gemäß Maximum Rated Workload von 133,21 TB, was ca. 45 % entspricht. Sehr viel mehr als doppelt so intensiv hätte meine Nutzung also nicht ausfallen dürfen.

Fazit und Einordnung

Die korrekte Einordnung solcher theoretischen und statistischen Werte ist immens schwierig. Natürlich geben Seagate und andere Hersteller diese Werte nicht zur reinen Freude an. Andererseits wird eine Festplatte bei Überschreitung dieser Werte auch nicht augenblicklich zerstört. Dennoch kann es aber zu Ausfällen durch Überbelastung kommen; dazu werde ich in Kürze einen Beitrag veröffentlichen.

Für den gesicherten, unbeschadeten Betrieb einer Festplatte ist es also unumgänglich die Parameter aus der Herstellervorgabe einzuhalten. Genauso wie man eine Festplatte nicht bei Übertemperatur betreiben sollte, ist auch das Beachten des Maximum Rated Workload sehr wichtig. Im Vorfeld der Anschaffung einer oder mehrerer Festplatten sollte man sich also Gedanken darüber machen, für welche Nutzung die Festplatten dimensioniert sein sollten.

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