Групповое тестирование жестких дисков объемом 10 Тбайт
Сегодня все самое интересное в сфере устройств хранения информации происходит с твердотельными накопителями. SSD эволюционируют настолько быстро, насколько это позволяют полупроводниковые компоненты, из которых они состоят. Пропускная способность Flash-памяти, производительность микроконтроллеров — все это пока что удается масштабировать ударными темпами. В то же время нет возможности столь же эффективно наращивать плотность записи магнитных пластин и скорость перемещения головок — параметры, которые определяют скорость передачи данных в механическом накопителе. Тем не менее HDD сохраняют неоспоримое преимущество перед SSD в удельной стоимости объема информации, а средняя емкость диска за годы существования данной технологии (а это уже ни много ни мало 60 лет) увеличивалась и продолжает увеличиваться практически линейно, невзирая на все более сложные препятствия, встающие перед инженерами.
В данный момент максимальный объем жесткого диска в форм-факторе 3,5 дюйма составляет 12 Тбайт. Но такими параметрами могут похвастаться только избранные модели для ЦОД, где ценится максимальная плотность данных в серверной стойке. С другой стороны, предыдущую планку — 10 Тбайт — уже взяли и потребительские HDD различного назначения, причем без применения так называемой черепичной записи (SMR), которая ранее рассматривалась как перспективный способ увеличения объемов, но в результате так и осталась нишевой технологией из-за связанного с ней падения скорости записи. Сегодня перед нами стоит задача выбрать те модели современных 10-терабайтников, которые лучше всего подходят для определенных сценариев использования — будь то серверное хранилище класса nearline, домашний NAS или диск настольного ПК.
В соревновании приняли участие семь накопителей, выпущенных под марками Seagate, Western Digital и HGST. Все соперники поставляются в герметичных корпусах, заполненных гелием, и содержат по семь пластин полезной емкостью 1492 Гбайт каждая. На этот раз в список не попала продукция Toshiba, которая хорошо зарекомендовала себя по результатам предыдущих сравнительных тестирований, но Toshiba не применяет гелий и поэтому не может производить HDD объемом более 8 Тбайт.
Так что список участников выглядит следующим образом:
HGST и WD входят в холдинг, который движется к окончательному слиянию структур двух ранее самостоятельных компаний, и антимонопольные организации уже разрешили обмен технологиями между ними. Как следствие, новейшие продукты HGST и WD производятся на базе общей аппаратной платформы HelioSeal третьего поколения, однако различаются по многим другим параметрам: скорости вращения шпинделя, поддерживаемым интерфейсам, настройкам прошивки и набору вспомогательных функций.
Для Seagate 10 Тбайт — первый рубеж, который компания покорила при помощи гелия, при этом она уже успела распространить данную технологию на свой ассортимент корпоративных и потребительских HDD. С общими свойствами этих дисков мы когда-то познакомились на примере Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD (Helium) и обнаружили, что гелиевая платформа Segate по своим конструктивным особенностям производит впечатление более современной и надежной, нежели корпуса компании HGST, которая была пионером в коммерческом применении герметичных жестких дисков. Но это еще не означает, что большеобъемные накопители HGST и WD изначально уступают конкурентам в потребительских качествах и отказоустойчивости.
В отличие от WD, Seagate давно не выпускает 3,5-дюймовых HDD со скоростью вращения шпинделя меньше 7200 об/мин, поэтому технические различия между участниками теста, представленными этой фирмой, сводятся к функциям работы в массивах и показателям отказоустойчивости.
|Производитель
|HGST
|Seagate
|Western Digital
|Серия
|Ultrastar He10
|BarraCuda Pro
|Enterprise Capacity 3.5 HDD (Helium)
|IronWolf
|IronWolf Pro
|Gold
|Red
|Модельный номер
|HUH721010ALE604
|ST10000DM0004
|ST10000NM0086
|ST10000VN0004
|ST10000NE0004
|WD101KRYZ
|WD100EFAX
|Форм-фактор
|3,5 дюйма
|3,5 дюйма
|3,5 дюйма
|3,5 дюйма
|3,5 дюйма
|3,5 дюйма
|3,5 дюйма
|Интерфейс
|SATA 6 Гбит/с
|SATA 6 Гбит/с
|SATA 6 Гбит/с
|SATA 6 Гбит/с
|SATA 6 Гбит/с
|SATA 6 Гбит/с
|SATA 6 Гбит/с
|Емкость, Гбайт
|10 000
|10 000
|10 000
|10 000
|10 000
|10 000
|10 000
|
Конфигурация
|Скорость вращения шпинделя, об/мин
|7 200
|7 200
|7 200
|7 200
|7 200
|7 200
|5 400
|Полезная плотность записи данных, Гбайт/пластину
|1 429
|1 429
|1 429
|1 429
|1 429
|1 429
|1 429
|Число пластин/головок
|7/14
|7/14
|7/14
|7/14
|7/14
|7/14
|7/14
|Объем буфера, Мбайт
|256
|256
|256
|256
|256
|256
|256
|Размер сектора, байт
|4 096
|4 096
|4 096
|4 096
|4 096
|4 096
|4 096
|
Производительность
|Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с
|249
|220
|254
|210
|214
|249
|210
|Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с
|249
|220
|254
|210
|214
|249
|210
|Burst rate, чтение/запись, Мбайт/с
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|Внутренняя скорость передачи данных, Мбайт/с
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|Average seek time: чтение/запись, мс
|8
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|Track-to-track seek time: чтение/запись, мс
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|Full stroke seek time: чтение/запись, мс
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|
Надежность
|MTBF (среднее время наработки на отказ), ч
|2 500 000
|НД
|2 500 000
|1 000 000
|1 200 000
|2 500 000
|1 000 000
|AFR (annualized failure rate), %
|0,35
|НД
|0,35
|НД
|0,73
|0,35
|НД
|Число циклов парковки головок
|600 000
|300 000
|НД
|600 000
|НД
|600 000
|600 000
|
Физические характеристики
|Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт
|5,0/6,8
|4,4/7,8
|4,5/8,4
|4,42/6,8
|4,4/6,8
|5,0/6,8
|2,8/5,7
|Типичный уровень шума: бездействие/поиск, Б
|2,0/НД
|НД
|НД
|2,8/3,2
|НД
|НД
|НД
|Максимальная температура, °C: диск включен/диск отключен
|60/70
|60/70
|60/НД
|70/70
|60/70
|60/70
|65/70
|Ударопрочность: диск включен (чтение) /диск отключен
|70 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
|НД
|40 g (2 мс) / 250 g (2 мс)
|
70 g (2 мс) /
250 g (2 мс)
|
70 g (2 мс) /
250 g (2 мс)
|
70 g (2 мс) /
300 g (2 мс)
|
65 g (2 мс) /
250 g (2 мс)
|Габаритные размеры: Д × В × Г, мм
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,9 × 26,1
|147 × 101,9 × 26,1
|147 × 101,9 × 26,1
|147 × 101,9 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|Масса, г
|660
|705
|650
|650
|650
|660
|650
|Гарантийный срок, лет
|5
|5
|5
|3
|5
|5
|3
|Розничная цена (США, без налога), $
|от 349 (newegg.com)
|399 (newegg.com)
|474 (newegg.com)
|
353
(newegg.com)
|
353
(amazon.com)
|
459
(newegg.com)
|
399
(newegg.com)
|Розничная цена (Россия), руб.
|25 410 (market.
yandex.ru)
|24 890 (market.
yandex.ru)
|НД
|23 902 (market.
yandex.ru)
|30 118 (market.
yandex.ru)
|37 126 (market.
yandex.ru)
|31 290 (market.
yandex.ru)
HGST Ultrastar He10 и WD Gold — практически одинаковые устройства с конструктивной точки зрения. Обе модели демонстрируют чрезвычайно высокие скорости последовательного чтения/записи в своем классе (249 Мбайт/с), ранее доступные только серверным 2,5-дюймовым HDD со скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин. Заметим, что в спецификациях всех участников тестирования пустует графа «время поиска» и не заполнены прочие параметры, связанные со скоростью произвольного доступа: производители уже несколько лет как перестали раскрывать такую информацию. Помимо высокого быстродействия, два диска-близнеца характеризуются высокой отказоустойчивостью (вдвое лучше, чем у дисков потребительской категории) и подготовлены к работе в стойке, наполненной жесткими дисками, благодаря механизму, компенсирующему вращательную вибрацию.
Несмотря на общие с WD Gold черты, диск HGST Ultrastar He10 предлагает системным администраторам более широкие возможности. Среди технологий, указанных в спецификациях WD Gold, можно выделить только динамический контроль высоты полета каждой головки над поверхностью шпинделя и TLER (Time-Limited Error Recovery) — отложенное восстановление дефектных данных при ошибках доступа, которое в других случаях приводит к вылету накопителя из массива, как это происходит со стандартными десктопными HDD, включенными в RAID. Но диск HGST наверняка умеет и то, и другое. Кроме того, HGST Ultrastar He10, помимо базового варианта с портом SATA 6 Гбит/с, поставляется в конфигурации SAS 12 Гбит/с и опционально — нативным доступом к разметке 4 Кбайт и настраиваемым размером сектора, который может быть расширен с 4096 до 4224 (или с 512 до 528 байт в случае эмуляции «старой» разметки) для хранения метаданных и кодов коррекции ошибок. Также отметим, что избранные модификации HGST Ultrastar He10 поддерживают полнодисковое шифрование и мгновенную очистку данных (Secure Erase).
В серверных накопителях HGST применяет так называемый media cache. Группы секторов, распределенные по поверхности пластин, используются как зоны для временного хранения. Вместо того чтобы всегда производить запись в затребованные хост-контроллером сектора, media cache позволяет сбросить данные в кеширующую зону, которая в данный моментнаходится ближе всего к головке — подобно тому, как работает динамическая адресация логических блоков в SSD. Наконец, в He10 есть функция Rebuild Assist, которая ускоряет перестройку массива за счет того, что с диска, подлежащего замене, считываются сохранные участки данных. В результате удается избежать длительной процедуры восстановления всей емкости HDD по записям четности.
В тестировании участвуют базовые модели HGST Ultrastar He10 и WD Gold, обладающие интерфейсом SATA и эмулирующие стандартную 512-байтовую разметку. Продукт HGST заметно (в полтора раза в рублевом выражении) дешевле, чем WD Gold.
Другой накопитель Western Digital, WD Red, также построен на основе HGST Ultrastar He10, но относится к потребительской категории, а это означает упрощение по множеству параметров. В WD Red (в отличие от серии Red Pro) скорость вращения шпинделя снижена с 7200 до 5400 об/мин и отсутствуют датчики вибрации, поэтому нормальную работу производитель гарантирует только в условиях компактного NAS на 1-8 отсеков (а не в забитой до предела серверной стойке). Кроме того, диск имеет меньший срок наработки на отказ и сокращенную 3-летнюю гарантию, в то время как срок бесплатного обслуживания остальных продуктов WD и HGST, выбранных для данного теста, составляет 5 лет.
Тем не менее WD Red отличается от десктопных HDD возможностью работы в режиме 24 × 7 и настроен таким образом, что в во время простоя по умолчанию никогда не происходит остановка шпинделя и парковка головок. Есть и вышеупомянутая функция TLER. Невзирая на все меры экономии, WD Red объемом 10 Тбайт — довольно дорогой диск, который стоит меньше, чем WD Gold, но больше, чем HGST Ultrastar He10. В защиту WD Red можно было бы сказать, что сниженная скорость вращения означает меньшее тепловыделение, но гелиевые накопители в любом случае не требуют столь интенсивного охлаждения, как их собратья в вентилируемом корпусе.
Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD объемом 10 Тбайт по данным быстродействия и отказоустойчивости аналогичен HGST Ultrastar He10 и WD Gold. Однако с формальной точки зрения это устройство можно отнести к категории гибридных накопителей из-за небольшого буфера Flash-памяти, который ускоряет операции записи данных и предотвращает их потерю при внезапном прекращении питания.
Enterprise Capacity 3.5 HDD оснащен функцией активной компенсации вращательной вибрации, технологией RAID Rebuild (аналогичной Rebuild Assist у HGST), а также PowerChoice (изменение тайм-аутов перехода в энергосберегающие режимы или ручное управление соответствующими функциями) и PowerBalance. Смысл последней опции в том, что Seagate по запросу поставляет диски с повышенным соотношением производительности и потребляемой мощности, которое достигается за счет снижения собственно производительности.
Существуют модификации диска с интерфейсом SATA 6 Гбит/с либо SAS 12 Гбит/с, с аппаратным доступом к 4К-секторам либо эмуляцией 512-байтовых секторов, со встроенным шифрованием или без него. Среди участников тестирования даже в базовой модификации Enterprise Capacity 3.5 HDD (Helium) в рознице дороже остальных.
Другие диски Seagate (BarraCuda Pro, IronWolf и IronWolf Pro) в 10-терабайтном семействе получены путем упрощения Enterprise Capacity 3.5 HDD. По плотности записи, количеству пластин и скорости вращения шпинделя все четыре модели идентичны, но в спецификациях потребительских HDD почему-то указана существенно меньшая скорость последовательного чтения/записи: 210-220 Мбайт/с против 254 Мбайт/с у Enterprise Capacity 3.5 HDD. Seagate BarraCuda Pro, будучи типичным десктопным HDD, обладает наименьшей отказоустойчивостью среди участвующих в тесте моделей Seagate и не имеет никаких фукнций для работы в массивах, однако все равно сопровождается 5-летней гарантией. После регистрации покупки владелец получает подписку на услугу восстановления данных в сервис-центре (план Rescue Data Recovery), которая действует в течение двух лет.
Диски марки IronWolf, в отличие от BarraCuda, рассчитаны на эксплуатацию в режиме 24/7. Есть функция компенсации вращательной вибрации, а пластины на шпинделе сбалансированы в двух плоскостях (последнее не заявлено в спецификациях, но наверняка относится и к Enterprise Capacity 3.5 HDD). Прошивка контроллера обеспечивает стандартную для NAS-овских дисков функцию — отложенную коррекцию ошибок, а также программный интерфейс для мониторинга параметров работы (IronWolf Health Management), который поддерживается хранилищами известных производителей (ASUS, Synology).
Различия между IronWolf и IronWolf Pro сводятся к гарантийному сроку (3 и 5 лет соответственно) и показателям отказоустойчивости. Кроме того, IronWolf предназначен для 8-дисковых NAS, в то время как IronWolf Pro способен работать в «полках» по 16 дисков. На IronWolf Pro, аналогично BarraCuda Pro, распространяется двухлетняя программа Rescue Data Recovery.
**Изолированные тесты производительности**
Выполняются с помощью Iometer 1.1.0. Объем и скорость передачи данных указывается в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт). Границы блоков выровнены относительно разметки по 4 Кбайт.
**Тесты с эмулированной нагрузкой**
|Iometer, эмуляция приложений
|Размер блока
|Доля от всех запросов
|Доля чтения
|Доля произвольного доступа
|База данных
|8 Кбайт
|100%
|67%
|100%
|Файловый сервер
|512 байт
|10%
|80%
|100%
|1 Кбайт
|5%
|80%
|100%
|2 Кбайт
|5%
|80%
|100%
|4 Кбайт
|60%
|80%
|100%
|8 Кбайт
|2%
|80%
|100%
|16 Кбайт
|4%
|80%
|100%
|32 Кбайт
|4%
|80%
|100%
|64 Кбайт
|10%
|80%
|100%
|Рабочая станция
|8 Кбайт
|100%
|80%
|80%
|Веб-сервер
|512 байт
|22%
|100%
|100%
|1 Кбайт
|15%
|100%
|100%
|2 Кбайт
|8%
|100%
|100%
|4 Кбайт
|23%
|100%
|100%
|8 Кбайт
|15%
|100%
|100%
|16 Кбайт
|2%
|100%
|100%
|32 Кбайт
|6%
|100%
|100%
|64 Кбайт
|7%
|100%
|100%
|128 Кбайт
|1%
|100%
|100%
|512 Кбайт
|1%
|100%
|100%
**Тестовый стенд**
|Конфигурация тестового стенда
|CPU
|AMD Phenom II X2 560 Black Edition
|Материнская плата
|MSI 890GXM-G65
|Оперативная память
|DDR3 SDRAM, 1600 МГц, 4 Гбайт
|ПЗУ
|Intel SSD 510 120 Гбайт
|Операционная система
|Windows 7 Ultimate x64
Тестируемый накопитель подключается к контроллеру, встроенному в чипсет материнской платы, и работает в режиме AHCI.
**Последовательное чтение/запись** **Произвольное чтение/запись** **Устоявшееся время отклика** **Зависимость пропускной способности от длины очереди команд** **Смешанное чтение/запись** **Многопоточное чтение/запись** **Постоянство времени отклика**
10-терабайтные жесткие диски находятся на переднем крае борьбы за объем магнитного хранилища, поэтому большинство участников теста похожи по своим техническими характеристиками (исключение составляет WD Red со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин). А коль скоро все они не предназначены для использования в составе высоконагруженных сервисов (эта функция уже давно отошла к SSD), разница в быстродействии между отдельными моделями не имеет большого практического значения. Тем не менее покупателям, которые хотят выбрать диск, наиболее подходящий для той или иной задачи, стоит обратить внимание на особенности протестированных устройств.
В целом среди рассмотренных моделей диски Seagate имеют выраженное преимущество в скорости произвольного чтения данных, а HGST/WD, наоборот, в скорости записи. Но вне зависимости от того, какой из двух параметров считать приоритетным, чемпионом быстродействия по совокупности изолированных тестов и эмуляции распространенных приложений мы признаем серверный накопитель WD Gold, который одновременно является и самым дорогим из участников теста в российской рознице. Неудивительно, что и другие корпоративные модели (HGST Ultrastar He10, Enterprise Capacity 3.5 HDD и примкнувший к ним Seagate IronWolf Pro) заметно отличаются от своих потребительских аналогов (Seagate IronWolf, BarraCuda Pro и WD Red).
Для применения в серверах и стоечных NAS выбор в пользу HGST Ultrastar He10 или Enterprise Capacity 3.5 HDD неоспорим благодаря поддержке интерфейса SAS (которой лишен WD Gold) и ряда специфических функций. Здесь диск HGST предлагает наиболее гибкий набор возможностей, включая полнодисковое шифрование и настраиваемый размер сектора. Seagate IronWolf Pro, доступный только в варианте SATA, представляет полноценную альтернативу по быстродействию и возможности работы в стойке, но не гарантирует сопоставимой с серверными HDD отказоустойчивости.
Что касается домашних NAS и DAS, то, по задумке производителей, покупателям нужно сделать выбор между WD Red и Seagate IronWolf. В этой паре, несмотря на сниженную скорость вращения шпинделя, WD Red по совокупности тестов не так уж отличается от соперника. Однако если IronWolf по текущим ценам является одним из самых доступных дисков данного объема, то цены WD Red достигают уровня серверных моделей. BarraCuda Pro, с другой стороны, тоже относительно дешев, но не предназначен для непрерывной эксплуатации и установки в RAID. Однако самое интересное, что цены на базовую версию HGST Ultrastar He10 сегодня опустились до уровня BarraCuda Pro и IronWolf, но, в отличие от последних, He10 — диск с пятилетней гарантией, совершенно иными возможностями и уровнем отказоустойчивости.
В любом случае современные HDD достигли такой скорости линейного доступа к данным, что при покупке домашнего NAS стоит принять в расчет пропускную способность сети и LAN-интерфейса хранилища. Ни гигабитный Ethernet, ни гигабитный Wi-Fi (1300 Мбит/с в адаптерах MIMO 3 × 3) не раскроют возможностей диска и тем более дискового массива. Проблема решается агрегацией двух линий GigE, 10-гигабитным каналом или подключением к ПК напрямую по высокоскоростному интерфейсу — USB 3.1 Gen 1/2 или Thunderbolt.