Обзор жесткого диска WD Gold 4 Тбайт (WD4003FRYZ): для ЦОДа и для дома
На фоне переменчивой полупроводниковой индустрии консервативный рынок жестких дисков живет по особенным правилам и, на первый взгляд, уже давно никуда не торопится. Однако потенциал технологии 60-летней давности еще далеко не исчерпан. Производители HDD, среди которых нынче остались только три компании, каждый год докладывают о покорении новых рубежей емкости, а такие новаторские технологии, как HAMR/MAMR и TDMR, позволят магнитным накопителям еще не раз ответить богу смерти: «Не сегодня». Вслед за объемом растет и быстродействие. По скорости последовательного чтения/записи современный жесткий диск уже не уступает дешевым SSD, а твердотельный кеш и аналогичные ухищрения в какой-то мере компенсируют присущую механике задержку доступа.
Своеобразная черта жестких дисков состоит в том, что инновации зарождаются в моделях большой емкости, но, как правило, там же и остаются. В былые времена, когда плотность записи на магнитных пластинах увеличивалась бодрыми темпами, а параллельно с ней росли и запросы пользователей, сравнительно медленные и недостаточно вместительные HDD быстро уходили в прошлое. К тому же публика, еще не избалованная SSD, особо не задумывалась о скорости работы с накопителем, а сборка RAID 0 заведомо перекрывала разницу в производительности между отдельными устройствами одного периода. В наше время все совсем по-другому. Большинству владельцев домашних ПК не нужен крупный жесткий диск, ведь операционная система вместе с требовательными к скорости программами перебралась на SSD, а широкополосный доступ в Интернет избавил от необходимости хранить обширную коллекцию медиафайлов. Даже в отдельно стоящих NAS и серверных стойках не всегда востребована высокая плотность размещения данных, которую предлагают передовые HDD. Иногда в таком объеме просто нет необходимости, а количество шпинделей и, соответственно, скорость работы массива всегда имеет значение.
Но вот незадача: если взглянуть на современные винчестеры небольшой емкости (от 1 до 4 Тбайт), то можно опознать в некоторых из них устройства, которые были новинками пять лет тому назад и с тех пор прошли через несколько волн ребрендинга с минимальными техническими изменениями. А это означает низкую производительность и отсутствие дополнительных полезных функций, которыми обзавелись модели большого объема. Однако ситуация постепенно меняется к лучшему — хотя бы в пределах каталога одной фирмы. Western Digital провела модернизацию серверных жестких дисков Gold, унифицировав параметры моделей в диапазоне от 4 до 10 Тбайт, и в результате они практически не уступают своим более емким аналогам по быстродействию и богатству возможностей. Хороший повод внимательно присмотреться к этому семейству, ведь, кроме многообещающих скоростных характеристик, у него есть другие веские достоинства, причем не только для системных администраторов, но и для владельцев домашних ПК и NAS.
С тех пор как два производителя жестких дисков — американская Western Digital и японская HGST — объединились под общим руководством и начали долгий путь к окончательному слиянию, WD стала постепенно выводить из производства модели, конкурирующие с аналогичными предложениями японцев и в конечном счете прекратила развитие собственной аппаратной платформы. Большинство современных nearline-моделей в каталоге Western Digital продолжают наработки HGST, а домашние устройства являются их производными. Лишь в потребительских моделях объемом 6 Тбайт и ниже можно разглядеть характерные конструктивные особенности «родных» винчестеров WD. Если отбросить ностальгию по старым названиям и дизайну, для покупателей это, пожалуй, только к лучшему, ведь устройства HGST, согласно статистике последних лет (см. последний отчет Backblaze по сотне тысяч дисков), отличаются завидной отказоустойчивостью.
Торговую марку WD Gold ввели в оборот еще в 2016 году, чтобы пробросить мост между моделями WD — тогда уже по большей части только потребительскими — и серверными винчестерами HGST. Теперь, когда антимонопольные органы уже не заставляют американский Western Digital работать в изоляции от японских коллег, серия Gold никуда не делась и выполняет ту же функцию. С одной стороны, есть «цветные» жесткие диски для десктопов (WD Blue, Black) и NAS (WD Red, Purple), с другой — масса корпоративных моделей Ultrastar. WD Gold находится посередине между этими категориями по таким критериям, как многообразие конфигураций и наличие ряда опциональных функций, востребованных в специфических сценариях применения.
Так, все представители серии Gold соединяются с хостом по интерфейсу SATA и эмулируют 512-байтовый размер сектора. Интерфейс SAS, нативный доступ к 4-килобайтовой разметке, а также встроенное шифрование нужно искать среди моделей Ultrastar. При этом WD Gold не уступает Ultrastar по расчетной нагрузке, составляющей 550 Тбайт в год, в то время как у винчестеров WD Red и Red Pro, предназначенных для NAS, этот показатель уже намного меньше — 180 и 300 Тбайт в год соответственно. Кроме того, пусть все три серии (Red, Red Pro и Gold) оборудованы средствами активной компенсации вращательной вибрации, на WD Red и Red Pro наложены ограничения по плотности размещения дисков в пределах одной «полки» или отдельно стоящего NAS: вплоть до восьми корзин для Red и до двадцати четырех для Red Pro. По правде говоря, хранилища, в которых есть больше 24 корзин, нечасто можно встретить даже в ЦОДе, и все же, по паспортным характеристикам, эксплуатировать диски WD Red Pro в таких условиях нельзя, а вот WD Gold — запросто.
|Производитель
|Western Digital
|Серия
|Gold
|Модельный номер
|WD1005FBYZ
|WD2005FBYZ
|WD4003FRYZ
|WD6003FRYZ
|WD8004FRYZ
|WD102KRYZ
|WD121KRYZ
|WD141KRYZ
|Форм-фактор
|3,5 дюйма
|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
|SATA 6 Гбит/с
|Емкость, Гбайт
|1 000
|2 000
|4 000
|6 000
|8 000
|10 000
|12 000
|14 000
|
Конфигурация
|Скорость вращения шпинделя, об/мин
|7 200
|7 200
|7 200
|7 200
|7 200
|7 200
|7 200
|7 200
|Полезная плотность записи данных, Гбайт/пластину
|1 000
|1 000
|1 333
|1 500
|1 600
|1 667
|1 500
|1 750
|Число пластин/головок
|1/2
|2/4
|3/6
|4/8
|5/10
|6/12
|8/16
|8/16
|Размер сектора, байт
|4096 (эмуляция 512 байт)
|4096 (эмуляция 512 байт)
|4096 (эмуляция 512 байт)
|4096 (эмуляция 512 байт)
|4096 (эмуляция 512 байт)
|4096 (эмуляция 512 байт)
|4096 (эмуляция 512 байт)
|4096 (эмуляция 512 байт)
|Объем буфера, Мбайт
|128
|128
|256
|256
|256
|256
|256
|256
|
Производительность
|Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с
|184
|200
|255
|255
|255
|262
|255
|267
|Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с
|184
|200
|255
|255
|255
|262
|255
|267
|Среднее время поиска: чтение/запись, мс
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|
Отказоустойчивость
|Расчетная нагрузка, Тбайт/г
|550
|550
|550
|550
|550
|550
|550
|550
|Неустранимые ошибки чтения, число случаев на объем данных (бит)
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|MTBF (среднее время наработки на отказ), ч
|2 000 000
|2 000 000
|2 000 000
|2 000 000
|2 000 000
|2 000 000
|2 500 000
|2 500 000
|AFR (вероятность отказа за год), %
|0,44
|0,44
|0,44
|0,44
|0,44
|0,44
|0,35
|0,35
|Число циклов парковки головок
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|
Физические характеристики
|Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт
|5,9/8,1
|5,9/8,1
|5,0/7,0
|5,0/7,0
|7,4/8,8
|8,0/9,2
|5,0/6,9
|5,5/6,0
|Уровень шума: бездействие/поиск
|25/28 дБА
|25/28 дБА
|29/36 дБА
|29/36 дБА
|29/36 дБА
|34/38 дБА
|20/36 дБА
|20/36 дБА
|Максимальная температура, °C: диск включен/диск отключен
|60/70
|60/70
|60/70
|60/70
|60/70
|60/70
|60/70
|60/70
|Ударопрочность: диск включен /диск отключен
|65 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
|65 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
|70 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
|70 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
|70 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
|50 g (2 мс) / 250 g (2 мс)
|70 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
|70 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
|Габаритные размеры: Д × В × Г, мм
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|147 × 101,6 × 26,1
|Масса, г
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|НД
|Гарантийный срок, лет
|5
|5
|5
|5
|5
|5
|5
|5
|Розничная цена (США, без налога), $
|От 79 (newegg.com)
|От 111 (newegg.com)
|От 170 (newegg.com)
|От 227 (newegg.com)
|От 268 (newegg.com)
|От 350 (newegg.com)
|От 401 (newegg.com)
|От 490 (newegg.com)
|Розничная цена (Россия, market.yandex.ru), руб.
|От 5 200
|От 7 250
|От 10 848
|От 14 100
|От 16 146
|От 19 443
|От 27 369
|От 29 390
Объем актуальных предложений WD Gold распространяется с 1 до 14 Тбайт. Устройства наибольшей емкости — на 12 и 14 Тбайт — переняли у родственных серверных накопителей Ultrastar DC HC520 и HC530 самые прогрессивные технические решения, начиная с заполненного гелием герметичного корпуса, который вмещает стопку из восьми магнитных пластин. 14-терабайтный Gold вдобавок к этому может похвастаться передовой технологией TDMR (Two-Dimensional Magnetic Recording), за счет которой удалось довести полезную емкость пластины до 1750 Гбайт, а максимальную скорость последовательного чтения/записи до 267 Мбайт/с.
Не менее впечатляющими характеристиками располагает WD Gold 10 Тбайт. Казалось бы, такой объем — это уже пройденный этап, однако Western Digital решила вернуться к старой модели и вместо накопителя в герметичном корпусе с семью пластинами теперь предлагает HDD на основе шести пластин без гелия. Артикул WD102KRYZ — совсем недавнее дополнение к линейке Gold, и похоже, что новинка получила те же самые пластины с полезной емкостью вплоть до 1750 Гбайт, которыми WD комплектует свои 14-терабайтные винчестеры (хотя между ними все-таки есть крошечная разница в заявленной скорости линейного чтения/записи). Впрочем, пусть шесть пластин «на воздухе» — это само по себе немаленькое достижение, стоит учесть, что герметичные корпуса с гелием внедрили в производство не в последнюю очередь из-за того, что атмосфера низкой плотности позволила уменьшить мощность двигателя. Как следствие, не удивительно, что для 10-терабайтного WD Gold характерна высшая потребляемая мощность среди всех его собратьев.
Однако самое интересное происходит в середине каталога Gold. Дело в том, что старые винчестеры от 4 до 8 Тбайт, которые сформировали первоначальный состав линейки Gold, Western Digital заменила аналогами более современных дисков Ultrastar DC HC310 и HC320. Все они теперь оборудованы магнитными пластинами с максимальной емкостью 1500–1600 Гбайт. Высокая плотность записи позволила убрать из каждого диска по одной пластине и соответствующим образом нарастить скоростные характеристики. Кроме того, WD Gold 8 Тбайт теперь тоже не нуждается в накачке гелием, ведь пять пластин — это совершенно типовая и проверенная годами сборка для вентилируемого корпуса.
Но особенно благотворно апгрейд сказался на 4-терабайтной конфигурации WD Gold, которая поначалу комплектовалась четырьмя блинами по 1 Тбайт каждый. И пусть вся площадь пластин в данном случае не используется целиком, получается, что этот накопитель сравнительно небольшого по действующим стандартам объема по скоростным параметрам вышел на один уровень с 12-терабайтными монстрами. Выяснить точную конфигурацию того или иного HDD — то еще журналистское расследование, когда добрую часть конструктивных характеристик уже давно нельзя найти в открытой документации производителя и приходится собирать в Интернете по крупицам либо выяснять эмпирическим путем. Тем не менее нетрудно убедиться, что ни одна другая фирма, да и сама WD за пределами серий Gold и Ultrastar, не располагает даже близкими аналогами WD Gold WD4003FRYZ в объеме 4 Тбайт.
Причем дело не только в высокой плотности записи. Все современные модели WD Gold объемом с 4 Тбайт и вплоть до 14 обладают многоярусной системой кеширования Media Cache Plus, резко увеличивающей скорость произвольной записи. На ближайшем к хост-контроллеру уровне лежит стандартный DRAM-кеш, ниже небольшой объем энергонезависимой flash-памяти, и наконец в основание пирамиды поместили сеть пустых резервных зон, разбросанных по площади магнитных пластин. Заметим, что подобная организация памяти отличается от ранних «гибридных» HDD, с которыми экспериментировали производители несколько лет тому назад. Здесь твердотельный кеш используется исключительно операциями записи и наверняка даже не располагает нужным объемом, чтобы сохранять для быстрого считывания наиболее горячие данные. Тем не менее в типичной для жестких дисков нагрузке Media Cache Plus обещает весьма существенно нарастить пропускную способность по сравнению с винчестерами традиционной конструкции.
Ну а что касается самых младших представителей серии WD Gold объемом 1 и 2 Тбайт, то лишь они, в отличие от дисков большего объема, не связаны с продукцией бывшей HGST. Это последние из могикан — дожившие до наших дней отпрыски собственной аппаратной платформы WD, на основе которой было создано немало старых моделей Re и Se (теперь уже, конечно, снятых с производства). Давно вышедшие из моды терабайтные пластины не располагают к высокому быстродействию, но, отметим справедливости ради, если покупателю не особенно важна ни емкость (а ведь в работе есть еще немало серверов, просто не умеющих работать с HDD больше 2 Тбайт), ни производительность винчестера, то младшие WD Gold достойны рассмотрения хотя бы в силу высоких показателей отказоустойчивости и сравнительно низкого (по паспортным данным) уровня шума.
**Изолированные тесты производительности**
Выполняются с помощью программы Iometer 1.1.0. Объем и скорость передачи данных указаны в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт). Границы блоков в операциях произвольного чтения и записи выровнены относительно разметки по 4 Кбайт.
**Эмуляция приложений**
|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%
**Потребляемая мощность**
Регистрируется совокупная потребляемая мощность накопителя по линиям 12 и 5 В при помощи шунтов, измерителей тока Analog Devices AD8211YRJZ-RL7 и осциллографа в различных условиях: а) диск бездействует; б) выполняется произвольное чтение блоков размером 512 байт с глубиной очереди команд 1 в программе Iometer 1.1.0.
|Тестовый стенд
|CPU
|Intel Core i9-9900K (4,9 ГГц, 4,8 ГГц в AVX, фиксированная частота)
|Материнская плата
|ASUS MAXIMUS XI APEX
|Оперативная память
|G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 × 8 Гбайт (3200 МГц, CL14)
|ПЗУ
|Intel SSD 760p, 1024 Гбайт
|Хост-контроллер SATA/SAS
|LSI SAS 9211-4i
|Блок питания
|Corsair AX1200i, 1200 Вт
|Система охлаждения CPU
|Corsair Hydro Series H115i
|Корпус
|CoolerMaster Test Bench V1.0
|Операционная система
|Windows 10 Pro x64
⇡#
**Основные тесты производительности** **Последовательное чтение/запись**
Скорость чтения и записи данных в последовательном порядке у WD Gold объемом 4 Тбайт идеально соответствует плотности записи на его магнитных пластинах. Теперь уже нет сомнений, что модель WD4003FRYZ комплектуется блинами с максимальной емкостью 1500–1600 Гбайт и использует лишь 1333 Гбайт на каждом (так называемый short stroke). Только винчестеры общим объемом 14 и 16 Тбайт (как и обновленная 10-терабайтная версия WD Gold) могут предложить более высокую пропускную способность при линейном доступе к данным.
**Произвольное чтение/запись**
Начиная с этого теста становится заметно, насколько сильно пакет современных вспомогательных технологий влияет на производительность HDD вне зависимости от его объема. WD Gold занял одно из первых мест на диаграммах скорости случайного чтения и записи. Впрочем, высокими показателями в тесте чтения винчестер обязан не только качественной механике HGST, но и тому факту, что это диск с short stroke: часть площади пластин не занята, и в результате размах движений актуатора меньше. При записи по произвольным адресам ведущую роль играет твердотельный кеш и резервные зоны на поверхности пластин.
⇡#
**Расширенный анализ производительности** **Время отклика**
По среднему времени отклика наш образец WD Gold также занимает одну из ведущих позиций и почти не отстает от своего большеобъемного аналога Ultrastar DC HC530 ни при нагрузке операциями чтения (когда пропускная способность упирается в механику), ни при записи блоков (когда важнее скорость и объем буфера, особенно в комбинации с NAND-кешем).
**Зависимость пропускной способности от длины очереди команд**
На кривой, связывающей значения длины очереди команд со скоростью произвольного чтения, важнее всего обратить внимание на крайне левые значения, которые соответствуют коротким очередям, преобладающим при легкой нагрузке в десктопных ПК. Хотя в таких условиях механика HDD и не может работать столь же эффективно, как при длинной очереди, 4-терабайтный WD Gold все еще не уступает Ultrastar DC HC530 и делит с топовым серверным винчестером WD первое место по быстродействию.
**Смешанное чтение/запись**
Данный тест зачастую преподносит неожиданные результаты, которые невозможно предсказать, глядя на показатели жесткого диска в изолированных сценариях чтения или записи. Вот и на этот раз WD Gold оказался уже не так хорош, как предсказывают предыдущие испытания. Тем не менее и здесь новинка далека от аутсайдеров бенчмарка, у которых явно не все в порядке с распределением приоритетов в смешанной нагрузке, и по-прежнему находится в пределах группы высокопроизводительных nearline-накопителей.
**Многопоточное чтение/запись**
В следующем, весьма коварном тесте одновременного считывания непересекающихся массивов данных WD Gold вернул утраченные позиции и вновь прорвался на вершину диаграммы, уступив дорогу лишь родственному накопителю Ulrastar DC HC530. А вот похожий тест на запись обоим накопителям WD дается нелегко, и WD Gold, увы, в особенности.
**Постоянство времени отклика**
Все сравниваемые жесткие диски, за исключением Seagate IronWolf и Toshiba MG08, отличаются сравнительно небольшим разбросом значений между средним и максимальным временем отклика, а WD Gold и WD Ultrastar вдобавок к этому продемонстрировали низкое стандартное отклонение латентности, а значит — в целом наиболее стабильную производительность. Такие же выводы позволяет сделать тест на запись блоков, но преимущество продуктов Western Digital выражено сильнее на фоне отстающих конкурентов Seagate и Toshiba.
Модели WD Gold и WD Ultrastar в очередной раз поделили между собой первые места на графиках, причем лидирует стабильно именно диск Gold, что связано, по всей видимости, с немного увеличенной скоростью произвольного чтения при короткой очереди команд.
Серверные HDD редко достигают выдающихся рабочих показателей в типичной десктопной нагрузке, которую эмулирует PCMark 8. Вот и на этот раз WD Gold уступил дорогу потребительским моделям Seagate, а также серверному Exos X10, которому в этом бенчмарке досталось лидерское место.
Жесткий диск в стандартом вентилируемом корпусе никогда не сравнится по энергоэффективности с моделями, наполненными гелием. Невзирая на отменную производительность 4-терабайтного WD Gold, высокая потребляемая мощность является его главным и, похоже, единственным недостатком.
Жесткие диски обладают сложным профилем производительности при нагрузке разного типа и редко позволяют вынести безапелляционную оценку той или иной модели. Но похоже, мы с вами только что изучили самый быстрый магнитный накопитель объемом 4 Тбайт (не считая родственной по характеристикам модели Ultrastar DC HC310). По крайней мере в каталогах конкурентов Western Digital ничего подобного и близко не просматривается. Фактически WD взяла за основу большие винчестеры с полезной емкостью пластины вплоть до 1500–1600 Гбайт и просто удалила лишние блины, чтобы оставить три штуки, которые в совокупности сформировали нужный объем. Прибавьте к этому полный комплект передовых вспомогательных технологий, включая массив твердотельной памяти для кеширования операций записи, — и получится HDD, с одной стороны, именно такой вместимости, которая востребована большинством пользователей домашних ПК, NAS и во множестве серверных конфигураций, а с другой — отвечающий современным требованиям к быстродействию.
Аналогичные модели, застрявшие на уровне пятилетней давности, просто не идут ни в какое сравнение с обновленным 4-терабайтником WD Gold. Единственное уязвимое место WD4003FRYZ, как и любых других винчестеров с вентилируемым корпусом, — значительная потребляемая мощность по сравнению с большеобъемными «гелиевыми» HDD и соответствующие запросы к охлаждению. В условиях серверной стойки эта проблема не стоит, а вот в плохо проветриваемом NAS или настольном DAS с крошечным кулером WD Gold точно не место.
Вдобавок к выдающимся тестовым результатам еще приятнее было узнать, что данная модификация WD Gold занимает место среди самых доступных жестких дисков объемом 4 Тбайт со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин, которые в момент работы над обзором можно было найти в российских интернет-магазинах (по данным market.yandex.ru). А «Ситилинк», к примеру, объявил до 31 декабря акцию на любое устройство серии WD Gold. Впрочем, подобные курьезы рынка HDD, когда серверный накопитель можно купить за меньшие деньги, чем по определению не столь надежные потребительские, мы видели неоднократно — и каждый раз советуем читателям ориентироваться в первую очередь на nearline-модели, даже если речь идет о комплектующих для десктопа или домашнего NAS. А WD Gold WD4003FRYZ мы без всяких колебаний даем заслуженную медаль «Лучшая покупка».