La capacitat del disc dur continua augmentant, però la taxa de creixement ha anat disminuint constantment en els últims anys. Així doncs, per tal de llançar la primera unitat de 4 TB després que els HDD de 2 TB es posessin a la venda, la indústria va passar només dos anys, va trigar tres anys a assolir la marca de 8 TB i va trigar altres tres anys a duplicar la capacitat d'un 3,5 TB. El disc dur de polzades només va tenir èxit una vegada en cinc anys.
El darrer avenç es va aconseguir gràcies a tota una llista de solucions innovadores. Avui, fins i tot conservadors com Toshiba, que fins fa poc rebutjaven l'heli, es veuen obligats a produir discs durs en estoigs segellats, i el nombre de plaques en un eix ha augmentat a nou peces, encara que una vegada, i durant molt de temps, es van fer cinc plaques. considerat un límit raonable. En nínxols específics s'utilitza l'anomenada tecnologia. gravació de rajoles (SMR, Shingled Magnetic Recording), en què les pistes del sector del plat se superposen parcialment. I, finalment, per tal de canviar el límit de capacitat del disc dur de 14 a 16 TB sense utilitzar SMR, els fabricants van haver d'implementar una de les tecnologies prometedores, una llista que es redueix gradualment de la qual reproduïm anualment. , — lectura d'una pista per diversos caps simultàniament (TDMR, Enregistrament magnètic bidimensional). Tard o d'hora, els avenços posteriors requeriran canvis més importants en els fonaments del funcionament de l'HDD, com ara escalfar el plat amb làser o microones (HAMR/MAMR, Enregistrament magnètic assistit per calor/microones) en el moment en què passa el capçal d'enregistrament.
No obstant això, és fàcil veure que totes les tècniques descrites tenen com a objectiu principal augmentar la densitat d'escriptura i augmentar el volum en un sol eix, encara que moltes d'elles tenen un efecte secundari beneficiós en forma d'augment de la velocitat de lectura i escriptura de dades lineals. Segons aquest paràmetre, els HDD moderns han superat el límit de 250 MB/s i ja són comparables als primers discs d'estat sòlid de consum. Però la velocitat d'accés a sectors aleatoris de discs magnètics gairebé no avança i, en termes de volum, el nombre d'operacions per segon només es redueix. Al mateix temps, sorgeixen més requisits de tolerància a errors, perquè com més dades s'emmagatzemen en un eix, més important és no perdre-les i més temps es triga a restaurar-les.
Però els creadors de dispositius d'emmagatzematge magnètic també van trobar una resposta a aquest repte. Vam agafar tres discs durs que van des de 14 TB fins a 16 TB per veure com la tecnologia de 64 anys s'està adaptant al 2019 i vam notar algunes tendències. Els exemples campions de discs durs moderns de 3,5 polzades, produïts per a servidors de bastidor i sistemes d'emmagatzematge, tenen alguna cosa en comú amb les unitats d'estat sòlid: des dels principis d'adreçament sectorial fins a la integració directa de xips flash a la pila de memòria local. I els models de consum, al seu torn, s'han apropat en les seves característiques als seus homòlegs de servidor, i fins i tot la descripció "HDD d'escriptori" ja no diu tant sobre la velocitat i la fiabilitat del dispositiu. Però l'objectiu d'aquesta revisió no es limita a paraules generals. Tenim la intenció d'esbrinar com les noves tendències en el disseny del disc dur es tradueixen en números de rendiment dur.
Característiques tècniques dels participants de la prova
Abans de començar a analitzar els resultats de les proves, val la pena estudiar detingudament les característiques dels dispositius amb què tractarem. Aquesta vegada no n'hi ha tants com acostuma a passar a les nostres proves de grup, però hem complert les condicions principals, sense les quals una comparació de discs durs no pot afirmar estar completa. La revisió va incloure productes dels tres fabricants: Seagate, Toshiba i Western Digital, i pertanyen a diferents categories: consumidor i servidor. Les principals característiques que els uneixen són un volum de 14 o 16 TB, un estoig tancat ple d'heli i una velocitat del cargol de 7200 rpm. I per comparar-los amb els pesos pesats, les proves inclouen tres dispositius més petits que ja coneixem (10 i 12 TB), dissenyats per utilitzar-los en servidors, NAS domèstics o d'oficina.
| Fabricant | Seagate | Toshiba | Western Digital | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sèrie | BarraCuda Pro | Exos X10 | IronWolf | MG08 | S300 | Ultrastar DC HC530 |
| Número de model | ST14000DM001 | ST10000NM0016 | ST12000VN0008 | MG08ACA16TE | HDWT31AUZSVA | WUH721414ALE6L4 |
| Factor de forma | 3,5 in. | 3,5 in. | 3,5 in. | 3,5 in. | 3,5 in. | 3,5 in. |
| interfície | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s |
| Capacitat, GB | 14 000 | 10 000 | 12 000 | 16 000 | 10 000 | 14 000 |
| Configuració | ||||||
| Velocitat de rotació del cargol, rpm | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 |
| Densitat d'enregistrament de dades útils, GB/plat | 1 750 | 1 429 | 1 500 | 1 778 | 1 429 | 1 750 |
| Nombre de plaques/capçals | 8/16 | 7/14 | 8/16 | 9/18 | 7/14 | 8/16 |
| Mida del sector, bytes | 4096 (emulació de 512 bytes) | 4096 (emulació de 512 bytes) | 4096 (emulació de 512 bytes) | 4096 (emulació de 512 bytes) | 4096 (emulació de 512 bytes) | 4096 (emulació de 512 bytes) |
| Mida de la memòria intermèdia, MB | 256 | 256 | 256 | 512 | 256 | 512 |
| Productivitat | ||||||
| Màx. velocitat de lectura seqüencial sostinguda, MB/s | 250 | 249 | 210 | ND | 248 | 267 |
| Màx. velocitat d'escriptura seqüencial sostenible, MB/s | 250 | 249 | 210 | ND | 248 | 267 |
| Temps mitjà de cerca: lectura/escriptura, ms | ND | ND | ND | ND | ND | 7,5/ND |
| falta de tolerància | ||||||
| Càrrega de disseny, TB/g | 300 | ND | 180 | 550 | 180 | 550 |
| Errors de lectura fatals, nombre d'ocurrències per volum de dades (bits) | 1/10 ^ 15 | 1/10 ^ 15 | 1/10 ^ 15 | 10/10 ^ 16 | 10/10 ^ 14 | 1/10 ^ 15 |
| MTBF (temps mitjà entre falles), h | ND | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 |
| AFR (probabilitat de fracàs per any), % | ND | 0,35 | ND | ND | ND | 0,35 |
| Nombre de cicles d'estacionament de capçalera | 300 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 |
| Característiques físiques | ||||||
| Consum d'energia: inactiu/lectura-escriptura, W | 4,9/6,9 | 4,5/8,4 | 5,0/7,8 | ND | 7,15/9,48 | 5,5/6,0 |
| Nivell de soroll: inactivitat/cerca, B | ND | ND | 1,8/2,8 | 2,0/ND | 3,4/ND | 2,0/3,6 |
| Temperatura màxima, °C: disc encès/disc apagat | 60/70 | 60/ND | 70/70 | 55/70 | 70/70 | 60/70 |
| Resistència a cops: disc encès/disc apagat | ND | 40 g (2 ms) / 250 g (2 ms) | 70 g (2 ms) / 250 g (2 ms) | 70 g (2 ms) / 250 g (2 ms) | 70 g (2 ms) / 250 g (2 ms) | 70 g (2 ms) / 300 g (2 ms) |
| Dimensions totals: L × H × P, mm | 147 × 101,9 × 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 |
| Missa, g | 690 | 650 | 690 | 720 | 770 | 690 |
| Període de garantia, anys | 5 | 5 | 3 | 5 | 3 | 5 |
| Preu de venda al detall (EUA, sense impostos), $ | Des de 549 (newegg.com) | Des de 289 (newegg.com) | Des de 351 (newegg.com) | ND | Des de 301 (newegg.com) | Des de 439 (amazon.com) |
| Preu al detall (Rússia), fregar. | A partir de 34 (market.yandex.ru) | A partir de 17 (market.yandex.ru) | A partir de 26 (market.yandex.ru) | ND | A partir de 19 (market.yandex.ru) | A partir de 27 (market.yandex.ru) |
El primer model de la nostra modesta col·lecció de discs durs de mida poc modesta, BarraCuda Pro 14 TB, és una unitat per a ordinadors d'escriptori i DAS, però no senzill, sinó "professional". D'una banda, això significa que el BarraCuda Pro està subjecte a les limitacions típiques dels discs durs d'escriptori. Per exemple, no està pensat per combinar-se en matrius RAID, ja que per això és desitjable tenir TLER (Time-Limited Error Recovery), una configuració de microprogramari que impedeix que l'HDD surti de la matriu a causa dels intents prolongats del microcontrolador. per llegir el sector problemàtic. A més, el xassís BarraCuda Pro no és adequat per treballar en un prestatge o NAS amb diverses cistelles, perquè no compensa la vibració de rotació.
Però, d'altra banda, a diferència de la majoria dels altres discs durs d'escriptori, els HDD d'aquesta marca tenen un recurs de càrrega anual més gran: fins a 300 TB de reescriptura, estan preparats per funcionar les 24 hores del dia i s'acompanyen d'una garantia de cinc anys. Probablement tampoc us haureu de queixar del rendiment (almenys en tasques amb accés a dades predominantment lineal): gràcies a vuit plats d'7 TB, el dispositiu aconsegueix un rendiment estable de 1,75 MB/s. A més, el fabricant promet que la velocitat d'accés aleatori a BarraCuda Pro hauria de ser més alta en comparació amb les unitats ordinàries per a ordinadors de sobretaula, i el consum d'energia, per contra, és inferior al de la majoria dels models de 250 polzades. Tanmateix, encara comprovarem totes les declaracions de Seagate.
Per tal de conquerir un nivell tan alt de densitat de dades en el marc de l'enregistrament perpendicular estàndard sense l'ús de la tecnologia nínxol SMR (Shingled Magnetic Recording), Seagate va haver d'implementar un dels mètodes prometedors sobre els quals escrivim any rere any al nostre , - anomenats enregistrament bidimensional (enregistrament magnètic bidimensional). Però, al contrari del seu nom, TDMR no està de cap manera relacionat amb el procediment d'enregistrament de dades com a tal i està dissenyat per augmentar la relació senyal-soroll en condicions d'alta densitat de pistes en un plat magnètic a causa de la lectura simultània d'una pista. per dos capçals de lectura: aquests últims estan separats de tal manera que el camp capta pistes adjacents, i es fa més fàcil compensar les interferències. En el futur, els discs durs amb TDMR afegiran encara més capçals i, juntament amb la fiabilitat de la lectura de dades, la seva velocitat pot augmentar, però això encara és una qüestió de futur.
Les unitats BarraCuda Pro difereixen en molts aspectes dels dispositius relacionats de la sèrie més jove sense el prefix Pro, començant pel fet que tots els fabricants de HDD tenen models d'escriptori estàndard enganxats a 6-8 TB. La unitat BarraCuda Pro es pot descriure més aviat com una descendència de la branca del servidor Seagate, que està privada de funcions relacionades amb el treball en matrius. Però com a resultat, el preu del dispositiu s'ha disparat fins al nivell dels models corporatius, o fins i tot més: a Rússia, un model de 14 terabytes no es pot trobar més barat que 34 rubles, i als llocs minoristes dels Estats Units - 348 $. Fins i tot els models de Seagate nearline del mateix volum costen menys: des de 549 dòlars o 375 rubles.
|
|
|
|
El següent subjecte de prova, l'Ultrastar DC HC14 de 530 TB, és una unitat propera que representava el millor que podien fer els enginyers de Western Digital fins que va arribar el nou model de 16 TB. I en la pràctica de 3DNews, es va convertir en el primer disc dur de la marca Ultrastar sense les lletres habituals HGST al nom: l'empresa va transferir tots els models de servidor sota la seva pròpia marca després que els actius de HGST es dissolguessin completament a la corporació unida. En les seves característiques clau, aquest dispositiu és semblant al BarraCuda Pro del mateix volum: dins de la caixa tancada de l'Ultrastar DC HC530 també hi ha vuit plaques magnètiques amb una capacitat útil de 1750 GB, i la tecnologia TDMR proporciona lectura de dades des de densament espaiats. pistes. Però pel que fa a altres paràmetres i a la varietat de funcions addicionals típiques dels HDD corporatius, l'Ultrastar DC HC530 no es pot posar al mateix nivell que els models d'escriptori, encara que BarraCuda Pro no sigui un representant típic de la seva categoria.
Així, la densitat d'escriptura útil als plats BarraCuda Pro i Ultrastar DC HC530 és la mateixa, igual que la velocitat de l'eix, però el producte WD garanteix una velocitat de lectura i escriptura lineal més elevada de les dades, fins a 267 MB/s (no és clar d'on prové la diferència, però les proves demostraran si realment existeix). Les latències durant l'accés aleatori es redueixen gràcies a un nou actuador de dues etapes de tercera generació i un gran buffer de 512 MB, i el més important, Media Cache: zones de reserva per a l'escriptura ràpida de blocs escampats per la superfície dels plats. Aquesta darrera característica fa que els discs moderns propers a la línia siguin semblants a les unitats d'estat sòlid, que també tenen una proporció variable entre els sectors físics i els blocs lògics. I començant pels models Ultrastar DC HC10 de 330 terabytes, WD també utilitza una petita quantitat de memòria flaix per a la memòria cau operacions d'escriptura. Tingueu en compte que, juntament amb un rendiment (potencialment) extremadament alt per als estàndards de les unitats magnètiques, el producte WD es distingeix per un consum d'energia moderat; de fet, és el dispositiu amb el consum d'energia més baix entre tots els participants de la prova, a jutjar pels seus paràmetres de passaport. .
Les unitats d'aquesta classe es construeixen amb l'expectativa d'un funcionament continu en un bastidor de servidors: muntatge de cargol de doble cara, compensació de vibració rotacional: aquestes i altres característiques de disseny de l'Ultrastar DC HC530 van permetre augmentar la càrrega de disseny del disc a 550. TB/any, i l'MTBF és típic dels models propers a 2,5 milions d'hores. En cas d'un error improbable en actualitzar el microprogramari, es solda un xip de recanvi a la placa controladora. El disc ve en modificacions amb accés natiu a marcatge de 4 KB o emulació de sectors de 512 bytes, amb una interfície SATA o SAS. En aquest últim cas, també està disponible l'opció de xifrat de dades d'extrem a extrem.
Els preus de venda al detall del WD Ultrastar DC HC530 en una configuració amb un port SATA i emulació del marcat heretat de 512 bytes corresponen a les característiques i tecnologies avançades d'aquest dispositiu: a partir de 27 RUB. a les botigues en línia russes i 495 dòlars a Amazon.
|
|
|
|
No va ser fàcil muntar una col·lecció de discs durs de 14 TB per fer proves comparatives, i mai vam poder aconseguir un dispositiu adequat d'un tercer fabricant: Toshiba. Però en canvi, tenim un model de la propera generació, 16 TB. Ara les tres empreses de discs durs ofereixen unitats de capacitat similar, però el producte de la sèrie MG08 de Toshiba va ser el primer d'ells. El registre de l'empresa japonesa es basa en plats amb aproximadament, si no exactament, la mateixa densitat física que els discs durs BarraCuda Pro i Ultrastar de 14 TB, però aquesta és la primera vegada que Toshiba pot empaquetar nou pancakes en una caixa estàndard de 3,5 polzades. No sense la tecnologia TDMR, que s'ha convertit en una condició essencial per conquerir noves fronteres de capacitat. El rendiment lineal de lectura/escriptura del Toshiba MG08 hauria d'estar al nivell del WD Ultrastar DC HC530, però, curiosament, el fabricant no revela cap detall sobre el rendiment del dispositiu.
Però se sap que Toshiba també ha pres mesures per augmentar la fiabilitat i, alhora, reduir la latència de les operacions d'escriptura: el xip de memòria flaix a bord de l'MG08 en cas d'interrupció de l'alimentació permet desar les dades enviades pel controlador amfitrió. per escriure, però a jutjar pels resultats de la prova, també serveix com a memòria cau de segon nivell després del buffer DRAM. No obstant això, aquesta tecnologia (Persistent Write Cache) només apareix a les especificacions dels discs amb emulació de disseny de 512 bytes, que és una font addicional de perill durant una fallada d'alimentació (i fins a cert punt roba el rendiment) a causa de la necessitat de realitzar una lectura. -operació de modificació-escriptura cada cop registres de blocs lògics que no coincideixen amb els límits dels sectors físics. Però la sèrie MG08 també inclou models amb accés natiu a sectors de 4 kilobytes. Si això vol dir que aquests últims estan completament desproveïts de memòria flaix, o que la funció de còpia de seguretat s'acaba d'eliminar, no ho sabem. Però, independentment de PWC, Toshiba MG08 i altres unitats d'aquesta empresa, utilitzeu algorismes Dynamic Cache, que, segons el fabricant, distribueixen de manera òptima l'espai de memòria intermèdia entre les operacions de lectura i escriptura. Tampoc tenim cap informació detallada sobre ells.
Altres fonts d'augment de la tolerància a fallades en el disseny de Toshiba MG08 són els muntatges de l'eix a banda i banda i els sensors de vibració rotacional. Aquestes unitats estan dissenyades per escriure 550 TB de dades a l'any, tenen un temps mitjà entre fallades de 2,5 milions d'hores, estàndard per a dispositius empresarials i un període de garantia de cinc anys. Hi ha disponibles diverses configuracions d'unitats diferents per encàrrec, amb una interfície SATA o SAS i xifratge d'extrem a extrem opcional. Tanmateix, no us podem donar una guia de preus: la unitat de 16 terabytes de Toshiba es va presentar al gener, però encara és una bèstia rara en vendes minoristes.
Toshiba MG08 16 TB
Ara que hem conegut els tres participants principals de la prova, mirem els discs durs més petits amb els quals hem de comparar els nous models de 14-16 terabytes. Un d'ells, Exos X10 amb una capacitat de 10 TB, és una unitat nearline que conté set plaques magnètiques en una carcassa segellada. I encara que, com que la capacitat útil del plat ha augmentat de 1429 a 1750 GB o més, la velocitat d'accés seqüencial dels discs durs també hauria d'augmentar, en aquest paràmetre l'Exos X10 pràcticament no és inferior al mateix BarraCuda Pro de 14 TB segons indica. les especificacions d'ambdues unitats. Alguna cosa clarament no s'ajusta a les especificacions dels discs durs de Seagate, però tenim l'oportunitat d'esbrinar-ho tot a la pràctica.
Per tal d'augmentar la velocitat de les operacions d'accés aleatori, la sèrie Exos té un mecanisme de memòria cau d'escriptura AWC (Advanced Write Caching) desenvolupat, que redueix el temps de resposta. Sota AWC, les escriptures s'agrupen en una memòria intermèdia de DRAM com en qualsevol altre disc dur, però la memòria intermèdia conserva una còpia de les dades després d'haver-les buidat al plat, i l'amfitrió pot llegir immediatament el contingut de la memòria intermèdia reflectida. controlador. EN El factor de forma AWC de 2,5 polzades inclou la següent etapa més ràpida: àrees reservades a la superfície de les plaques, on les dades de la DRAM s'escriuen en ordre seqüencial (Media Cache), així com una petita quantitat de memòria no volàtil per rescatar dades. de la memòria intermèdia en cas de fallada de corrent. Però l'Exos X10 no té memòria flaix, i potser la memòria cau de mitjans amb ella.
En comparació amb els discs durs de consum per a ordinadors d'escriptori i NAS, les unitats de la sèrie Exos es distingeixen per l'elevada MTBF (2,5 milions d'hores) i la càrrega de disseny (550 TB/any), la capacitat de funcionar en un bastidor de servidors sense restriccions en el nombre de cistelles, i una vida útil de cinc anys, servei de garantia. El disc dur amb el número de model ST10000NM0016, que hem rebut per a la prova, també pertany a les modificacions Hyperscale, que tenen un consum d'energia menor en comparació amb altres membres de la família Exos, però només estan disponibles amb una interfície SATA i emulació de sectors de 512 bytes. . En configuracions amb connector SAS, els models Exos també tenen opcions amb accés natiu a sectors de 4 KB, així com xifratge de disc complet d'extrem a extrem.
|
|
|
|
El disc dur Seagate IronWolf s'ha presentat recentment nous representants d'aquesta marca juntament amb un SSD de Seagate per a l'emmagatzematge en xarxa. El model IronWolf de 12 terabytes sembla estar equipat amb plats amb la mateixa densitat de disseny físic que l'Exos X10, només que aquí n'hi ha un més. No obstant això, Seagate estima que el rendiment de la seva creació en operacions de lectura i escriptura seqüencials és molt inferior: només 210 MB/s. I no hi ha tecnologies sofisticades destinades a compensar l'alta latència de resposta inherent a les unitats magnètiques.
Però tots els discs durs IronWolf, a partir d'una capacitat de 4 TB, van agafar en préstec una sèrie de funcions de maquinari de la sèrie Exos que contribueixen a augmentar la tolerància a errors. El bloc de plat magnètic de cada disc dur està equilibrat en dos plans, i els sensors de vibració rotacional garanteixen un funcionament estable en sistemes d'emmagatzematge de muntatge en bastidor o NAS autònoms amb fins a vuit gàbies de disc. IronWolf està dissenyat per a condicions de funcionament moderades amb una càrrega de disseny de 180 TB/any i té un MTBF d'1 milió d'hores. Com a resultat, el període de garantia per a IronWolf no és tan llarg com per als models més seriosos del catàleg de Seagate: tres anys.
|
|
|
|
Sota la marca S300, l'empresa japonesa Toshiba ha llançat una sèrie de unitats per a sistemes de videovigilància; aquests discs durs també es dediquen als seus propis. a les pàgines de 3DNews. En expandir el protocol de transferència de dades ATA Streaming Command Set, els models Toshiba S300 més antics garanteixen la gravació de vídeo simultània des de 64 càmeres de vigilància, però en el seu nucli són unitats típiques per a NAS i DAS amb la capacitat de funcionar les 24 hores del dia i un MTBF decent: igual que IronWolf, és d'7 milió d'hores i el període de garantia és el mateix de tres anys. Gràcies als avantatges de disseny del xassís S1 (muntatge de cargol de doble cara i compensació activa de la vibració de la rotació), és possible instal·lar més de vuit d'aquests dispositius en un prestatge de bastidor o NAS autònom.
El model S300, escollit per comparar-lo amb nous productes amb una capacitat de 14 a 16 TB, està construït sobre el xassís de maquinari de les unitats de servidor MD06ACA-V i conté set plaques magnètiques, i les especificacions del dispositiu indiquen una velocitat de lectura/escriptura aleatòria de 248 MB/s, típic dels HDD moderns de gran capacitat. Però de les tècniques que s'utilitzen als discs durs del servidor Toshiba per reduir la latència, l'S300 només té la funció de memòria cau dinàmica.
A diferència de la resta de participants de la prova, l'S300, fins i tot amb una pila densa de set plaques, no té heli i s'allotja en una caixa ventilada estàndard. Sembla que és per aquest motiu que el model de 10 terabytes té el valor de consum d'energia més alt a la taula resum d'especificacions dels participants de la prova, i aquest paràmetre, tot i que en si mateix només és important per als administradors del centre de dades, determina directament la temperatura del disc dur. Comprovarem el consum d'energia real de l'S300 nosaltres mateixos, però de moment en prendrem nota.
|
|
|
|
Font: 3dnews.ru