Novi članak: Testiranje tvrdih diskova od 14–16 TB: ne samo veći, već i bolji

Kapacitet tvrdog diska nastavlja da raste, ali stopa rasta u stalnom opadanju poslednjih godina. Dakle, da bi pustili prvi disk od 4 TB nakon što su HDD-ovi od 2 TB pušteni u prodaju, industrija je potrošila samo dvije godine, trebalo je tri godine da dostigne oznaku od 8 TB i još tri godine da se udvostruči kapacitet od 3,5 -inčni hard disk je uspio samo jednom u pet godina.

Najnoviji iskorak ostvaren je zahvaljujući cijeloj listi inovativnih rješenja. Danas su čak i konzervativci kao što je Toshiba, koja je donedavno odbijala helijum, primorani da proizvode čvrste diskove u zatvorenim kućištima, a broj ploča na vretenu se povećao na devet komada - iako je nekada i dugo vremena bilo pet ploča. smatra razumnom granicom. U određenim nišama koristi se tehnologija tzv. snimanje pločica (SMR, Shingled Magnetic Recording), u kojem se tragovi sektora na ploči djelimično preklapaju. I konačno, kako bi pomaknuli ograničenje kapaciteta tvrdog diska sa 14 na 16 TB bez upotrebe SMR-a, proizvođači su morali implementirati jednu od obećavajućih tehnologija, čiju listu se postepeno smanjuje svake godine. završni članci, — čitanje numere od nekoliko glava istovremeno (TDMR, dvodimenzionalno magnetno snimanje). Dalji napredak će prije ili kasnije zahtijevati veće promjene u osnovama rada HDD-a - kao što je zagrijavanje ploče pomoću lasera ili mikrovalnih pećnica (HAMR/MAMR, Heat/Microwave-Assisted Magnetic Recording) u trenutku kada prođe pored glave za snimanje.

Međutim, lako je uočiti da su sve opisane tehnike prvenstveno usmjerene na povećanje gustoće pisanja i povećanje volumena na jednom vretenu, iako mnoge od njih imaju blagotvorne nuspojave u vidu povećanja brzine linearnog čitanja i pisanja podataka. Prema ovom parametru, moderni HDD-ovi su probili granicu od 250 MB/s i već su uporedivi sa ranijim potrošačkim SSD diskovima. Ali brzina pristupa nasumičnim sektorima magnetnih diskova jedva napreduje, a u smislu volumena, broj operacija u sekundi postaje samo manji. Istovremeno se javljaju povećani zahtjevi za tolerancijom grešaka, jer što je više podataka pohranjeno na jednom vretenu, to je važnije ne izgubiti ih i duže je potrebno za njihovo vraćanje.

No, tvorci magnetnih uređaja za pohranu također su pronašli odgovor na ovaj izazov. Uzeli smo tri čvrsta diska u rasponu od 14TB do 16TB da vidimo kako se tehnologija stara 64 godine prilagođava 2019. i primijetili smo nekoliko trendova. Šampionski primjeri modernih 3,5-inčnih tvrdih diskova, proizvedenih za rack servere i sisteme za skladištenje podataka, imaju nešto zajedničko sa SSD diskovima - od principa sektorskog adresiranja do direktne integracije fleš čipova u lokalni memorijski stog. A potrošački modeli, zauzvrat, postali su bliži po svojim karakteristikama svojim serverskim kolegama, pa čak ni opis "desktop HDD" više ne govori toliko o brzini i pouzdanosti uređaja. Ali svrha ovog pregleda nije ograničena na općenite riječi. Namjeravamo da saznamo kako se novi trendovi u dizajnu tvrdih diskova pretvaraju u brojeve tvrdih performansi.

⇡#Tehničke karakteristike učesnika testa

Prije nego što počnemo analizirati rezultate testiranja, vrijedno je pažljivo proučiti karakteristike uređaja s kojima ćemo se baviti. Ovog puta ih nema toliko kao što se obično dešava na našim grupnim testovima, ali smo ispunili glavne uslove bez kojih poređenje hard diskova ne može tvrditi da je potpuno. Recenzija je obuhvatila proizvode sva tri proizvođača - Seagate, Toshiba i Western Digital, a pripadaju različitim kategorijama: potrošački i serverski. Glavne karakteristike koje ih ujedinjuju su zapremina od 14 ili 16 TB, zatvoreno kućište ispunjeno helijumom i brzina vretena od 7200 o/min. A za poređenje sa teškašima, testiranje uključuje tri nama već poznata manja uređaja (10 i 12 TB), dizajnirana za upotrebu u serverima, kućnim ili kancelarijskim NAS-ima.

Prvi model u našoj skromnoj kolekciji tvrdih diskova neskromne veličine - BarraCuda Pro 14 TB - je drajv za desktop računare i DAS, ali ne jednostavan, već „profesionalan“. S jedne strane, to znači da je BarraCuda Pro podložna tipičnim ograničenjima desktop hard diskova. Na primjer, nije namijenjen za kombinovanje u RAID nizove, jer je za to poželjno imati TLER (Time-Limited Error Recovery) - postavku firmvera koja sprječava da HDD izleti iz niza zbog produženih pokušaja mikrokontrolera za čitanje problematičnog sektora. Osim toga, šasija BarraCuda Pro nije pogodna za rad u polici ili NAS-u s nekoliko korpi, jer ne kompenzira rotacijske vibracije.

Ali s druge strane, za razliku od većine drugih desktop hard diskova, HDDovi ove marke imaju povećan godišnji resurs opterećenja - do 300 TB prepisivanja, spremni su za rad 24/7 i praćeni su petogodišnjom garancijom. Vjerovatno se nećete morati žaliti ni na performanse (barem u zadacima s pretežno linearnim pristupom podacima): zahvaljujući osam ploča od 1,75 TB, uređaj postiže stabilnu propusnost od 250 MB/s. Osim toga, proizvođač obećava da bi brzina slučajnog pristupa u BarraCuda Pro trebala biti veća u odnosu na obične diskove za desktop računare, a potrošnja energije je, naprotiv, manja od većine 3,5-inčnih modela. Međutim, i dalje ćemo provjeriti sve Seagateove izjave.

Da bi osvojio tako visok nivo gustine podataka u okviru standardnog okomitog snimanja bez upotrebe niche SMR (Shingled Magnetic Recording) tehnologije, Seagate je morao implementirati jednu od obećavajućih metoda o kojima pišemo iz godine u godinu u našem završni članci, - takozvani dvodimenzionalno snimanje (Two-Dimensional Magnetic Recording). Ali suprotno svom nazivu, TDMR ni na koji način nije povezan s postupkom snimanja podataka kao takvim i dizajniran je da poveća omjer signala i šuma u uvjetima velike gustine staza na magnetnoj ploči zbog istovremenog čitanja staze. pomoću dvije glave za čitanje: posljednje su razmaknute na takav način da polje hvata susjedne staze i postaje lakše kompenzirati smetnje. U budućnosti će hard diskovi sa TDMR dodati još više glava, a uz pouzdanost čitanja podataka, njegova brzina može se povećati, ali to je i dalje stvar budućnosti.

BarraCuda Pro diskovi se po mnogo čemu razlikuju od srodnih uređaja mlađe serije bez Pro prefiksa - počevši od činjenice da svi proizvođači HDD-a imaju standardne desktop modele zaglavljene na 6–8 TB. BarraCuda Pro disk se prije može opisati kao izdanak ogranka Seagate servera, koji je lišen funkcija vezanih za rad u nizovima. Ali kao rezultat toga, cijena uređaja je porasla na nivo korporativnih modela, ili čak i viša: u Rusiji se model od 14 terabajta ne može naći jeftiniji od 34 rubalja, a na maloprodajnim mjestima u Sjedinjenim Državama - 348 dolara. Čak i Seagate-ovi skorolovi modeli iste zapremine koštaju manje - od 549 dolara ili 375 rubalja.

Sljedeći predmet testiranja, Ultrastar DC HC14 od 530 TB, je skoro linearni pogon koji je predstavljao najbolje što su inženjeri Western Digitala mogli učiniti dok nije stigao novi model od 16 TB. A u praksi 3DNews-a, postao je prvi hard disk Ultrastar brenda bez uobičajenih slova HGST u nazivu: kompanija je prenijela sve modele servera pod vlastitim brendom nakon što je imovina HGST-a potpuno raspuštena u ujedinjenoj korporaciji. Po svojim ključnim karakteristikama ovaj uređaj je sličan BarraCuda Pro iste zapremine: unutar zatvorenog kućišta Ultrastar DC HC530 nalazi se i osam magnetnih ploča korisnog kapaciteta 1750 GB, a TDMR tehnologija omogućava očitavanje podataka sa gusto raspoređenih staze. Ali u pogledu drugih parametara i raznovrsnosti dodatnih funkcija tipičnih za korporativne HDD-ove, Ultrastar DC HC530 se ne može staviti na isti nivo sa desktop modelima, čak i ako BarraCuda Pro nije tipičan predstavnik svoje kategorije.

Dakle, korisna gustina pisanja na pločama BarraCuda Pro i Ultrastar DC HC530 je ista, kao i brzina vretena, ali WD proizvod garantuje veću održivu linearnu brzinu čitanja i pisanja podataka - do 267 MB/s (nije jasno je odakle dolazi razlika, ali testovi će pokazati da li ona zaista postoji). Latencije tokom slučajnog pristupa su smanjene zahvaljujući novom dvostepenom aktuatoru treće generacije i velikom baferu od 512 MB, i što je najvažnije, Media Cache - rezervnim zonama za brzo upisivanje blokova raštrkanih po površini ploča. Posljednja karakteristika čini moderne diskove sličnim solid-state drajvovima, koji također imaju promjenjiv omjer između fizičkih sektora i logičkih blokova. A počevši od modela Ultrastar DC HC10 od 330 terabajta, WD takođe koristi malu količinu fleš memorije za keširanje operacija pisanja. Imajte na umu da se, uz (potencijalno) izuzetno visoke performanse po standardima magnetnih pogona, WD proizvod odlikuje umjerena potrošnja energije - zapravo, to je uređaj s najnižom potrošnjom energije među svim učesnicima testa, sudeći po parametrima pasoša .

Pogoni ove klase napravljeni su uz očekivanje kontinuiranog rada u serverskom stalku: dvostrano postavljanje vretena, kompenzacija rotacijskih vibracija - ove i druge karakteristike dizajna Ultrastar DC HC530 omogućile su povećanje projektnog opterećenja diska na 550 TB/godina, a MTBF je tipičan za modele koji su blizu linije 2,5 miliona sati. U slučaju malo vjerovatnog kvara prilikom ažuriranja firmvera, rezervni čip je zalemljen na kontrolnu ploču. Disk dolazi u modifikacijama sa izvornim pristupom 4 KB markupu ili emulacijom 512-bajtnih sektora, sa SATA ili SAS interfejsom. U potonjem slučaju, dostupna je i opcija end-to-end enkripcije podataka.

Maloprodajne cijene WD Ultrastar DC HC530 u konfiguraciji sa SATA portom i emulacijom zastarjele oznake od 512 bajta odgovaraju naprednim karakteristikama i tehnologijama ovog uređaja: od 27 RUB. u ruskim internet prodavnicama i 495 dolara na Amazonu.

Nije bilo lako sastaviti kolekciju tvrdih diskova od 14 TB za uporedno testiranje, a nikada nismo bili u mogućnosti da nabavimo odgovarajući uređaj trećeg proizvođača - Toshibe. Ali umjesto toga dobili smo model sljedeće generacije, 16 TB. Sada sve tri kompanije za hard diskove nude diskove sličnog kapaciteta, ali Toshibin proizvod serije MG08 bio je prvi među njima. Rekord japanske kompanije oslanja se na tanjire sa otprilike, ako ne baš, iste fizičke gustine kao i 14TB BarraCuda Pro i Ultrastar čvrsti diskovi, ali ovo je prvi put da je Toshiba u stanju da spakuje devet palačinki u standardno kućište od 3,5 inča. Ne bez TDMR tehnologije, koja je postala bitan uslov za osvajanje novih granica kapaciteta. Linearni protok čitanja/pisanja Toshiba MG08 trebao bi biti na nivou WD Ultrastar DC HC530, ali, što je čudno, proizvođač ne otkriva nikakve detalje o performansama uređaja.

No, poznato je da je Toshiba također poduzela mjere za povećanje pouzdanosti i istovremeno smanjenje kašnjenja operacija pisanja: čip fleš memorije na MG08 u slučaju nestanka struje omogućava vam da sačuvate podatke koje šalje glavni kontroler. za pisanje, ali sudeći po rezultatima testa, služi i kao keš memorija drugog nivoa nakon DRAM bafera. Međutim, ova tehnologija (Persistent Write Cache) se pojavljuje samo u specifikacijama diskova sa 512-bajtnom emulacijom rasporeda, što je dodatni izvor opasnosti prilikom nestanka struje (i donekle krade performanse) zbog potrebe za čitanjem. -modify-write operacija svaki put evidentira logičke blokove koji se ne poklapaju sa granicama fizičkih sektora. Ali serija MG08 takođe uključuje modele sa izvornim pristupom sektorima od 4 KB. Da li to znači da su potonji potpuno lišeni fleš memorije, ili da je funkcija backup-a upravo uklonjena iz njih, ne znamo. Ali bez obzira na PWC, Toshiba MG08 i druge diskove ove kompanije, koriste algoritme Dynamic Cache, koji, prema proizvođaču, optimalno raspoređuju prostor bafera između operacija čitanja i pisanja. Takođe nemamo detaljnije informacije o njima.

Drugi izvori povećane tolerancije grešaka u dizajnu Toshiba MG08 su držači vretena sa obe strane i senzori rotacionih vibracija. Ovi diskovi su dizajnirani da zapišu 550 TB podataka godišnje, imaju srednje vrijeme između kvarova od 2,5 miliona sati, standard za poslovne uređaje i petogodišnji garantni rok. Nekoliko različitih konfiguracija drajva je dostupno po narudžbi, sa SATA ili SAS interfejsom i opcionim end-to-end enkripcijom. Međutim, ne možemo vam dati vodič za cijene: Toshibin disk od 16 terabajta predstavljen je još u januaru, ali je još uvijek rijetka zvijer u maloprodaji.

Toshiba MG08 16 TB

Sada kada smo upoznali tri glavna učesnika testa, pogledajmo manje hard diskove sa kojima moramo da uporedimo nove modele od 14-16 terabajta. Jedan od njih, Exos X10 kapaciteta 10 TB, je drajv koji sadrži sedam magnetnih ploča u zatvorenom kućištu. I iako se, budući da je korisni kapacitet ploče povećao sa 1429 na 1750 GB ili više, trebalo bi povećati i sekvencijalnu brzinu pristupa tvrdim diskovima, po ovom parametru Exos X10 praktički nije inferioran od istih 14 TB BarraCuda Pro prema specifikacije oba pogona. Nešto se očito ne uklapa u specifikacije Seagate hard diskova, ali imamo priliku da sve saznamo u praksi.

Kako bi se povećala brzina operacija slučajnog pristupa, Exos serija ima razvijen AWC (Advanced Write Caching) mehanizam za keširanje pisanja, koji smanjuje vrijeme odgovora. Pod AWC-om, upisi se grupišu u DRAM bafer kao i na bilo kojem drugom tvrdom disku, ali bafer zadržava kopiju podataka nakon što se isprazne na ploču, a sadržaj preslikanog bafera može odmah pročitati od strane hosta. kontroler. IN Seagate serverski tvrdi diskovi 2,5-inčni AWC faktor oblika uključuje sljedeću najbržu fazu - rezervirana područja na površini ploča, gdje se podaci iz DRAM-a upisuju u sekvencijalnim redoslijedom (Media Cache), kao i malu količinu nepromjenjive memorije za spašavanje podataka iz bafera u slučaju nestanka struje. Ali Exos X10 nema fleš memoriju, a možda i Media Cache zajedno sa njom.

U poređenju sa potrošačkim čvrstim diskovima za desktop računare i NAS, disk jedinice Exos serije odlikuju se visokim MTBF-om (2,5 miliona sati) i projektovanim opterećenjem (550 TB/godišnje), mogućnošću rada u serverskom stalku bez ograničenja u broju korpi, i pet godina radnog vijeka.garantni servis. Hard disk sa brojem modela ST10000NM0016, koji smo dobili na testiranje, takođe pripada Hyperscale modifikacijama, koje imaju manju potrošnju energije u odnosu na ostale članove Exos porodice, ali su dostupne samo sa SATA interfejsom i emulacijom 512-bajtnih sektora. . U konfiguracijama sa SAS konektorom, Exos modeli također imaju opcije s izvornim pristupom sektorima od 4 KB, kao i end-to-end enkripciju cijelog diska.

Seagate IronWolf tvrdi disk je nedavno predstavljen naša recenzija novi predstavnici ovog brenda uz Seagate SSD za mrežno skladištenje. Čini se da je model IronWolf od 12 terabajta opremljen pločama sa istom fizičkom gustinom rasporeda kao Exos X10, samo što je ovdje još jedan od njih. Međutim, Seagate procjenjuje performanse svoje zamisli u sekvencijalnim operacijama čitanja i pisanja mnogo niže - samo 210 MB/s. I ne postoje sofisticirane tehnologije koje imaju za cilj kompenzaciju velike latencije odgovora koja je svojstvena magnetnim pogonima.

Ali svi IronWolf hard diskovi, počevši od kapaciteta od 4 TB, posudili su brojne hardverske karakteristike iz Exos serije koje doprinose povećanju tolerancije grešaka. Blok magnetne ploče svakog čvrstog diska je balansiran u dve ravni, a senzori rotacionih vibracija obezbeđuju stabilan rad u sistemima za skladištenje podataka koji se montiraju u stalak ili samostalnom NAS-u sa do osam kaveza za diskove. IronWolf je dizajniran za umjerene radne uvjete sa projektnim opterećenjem od 180 TB/godišnje i ima MTBF od 1 milion sati. Kao rezultat toga, garantni rok za IronWolf nije toliko dug kao za ozbiljnije modele u Seagate katalogu - tri godine.

Pod brendom S300, japanska kompanija Toshiba objavila je seriju drajvova za sisteme video nadzora - ovi hard diskovi su takođe posvećeni sopstvenim обзор na stranicama 3DNews. Proširenjem ATA Streaming Command Set protokola za prenos podataka, stariji modeli Toshiba S300 garantuju istovremeno snimanje videa sa 64 nadzorne kamere, ali u svojoj srži oni su tipični diskovi za NAS i DAS sa mogućnošću rada 24/7 i pristojan MTBF: isto kao IronWolf, 1 milion sati, a garantni rok je iste tri godine. Zahvaljujući prednostima dizajna šasije S300 - dvostranoj montaži na vreteno i aktivnoj kompenzaciji rotacijskih vibracija - moguće je instalirati više od osam ovih uređaja u jednu policu za stalak ili samostojeći NAS.

Model S300, izabran za poređenje sa novim proizvodima kapaciteta 14–16 TB, izgrađen je na hardverskoj šasiji MD06ACA-V serverskih diskova i sadrži sedam magnetnih ploča, a specifikacije uređaja ukazuju na slučajnu brzinu čitanja/pisanja od 248 MB/s, tipično za moderne HDD-ove velikog kapaciteta. Ali od tehnika koje se koriste na hard diskovima Toshiba servera za smanjenje kašnjenja, S300 ima samo funkciju Dynamic Cache.

Za razliku od svih ostalih učesnika u testiranju, S300, čak i sa gustom gomilom od sedam ploča, radi bez helijuma i smešten je u standardno ventilirano kućište. Čini se da upravo iz tog razloga model od 10 terabajta ima najveću vrijednost potrošnje energije u zbirnoj tabeli specifikacija učesnika testa, a ovaj parametar, iako je sam po sebi važan samo za administratore data centara, direktno određuje temperaturu uređaja. HDD. Stvarnu potrošnju energije S300 ćemo provjeriti sami, ali za sada ćemo uzeti u obzir ovu tačku.

izvor: 3dnews.ru