Uus artikkel: 14–16 TB kõvakettaste testimine: mitte ainult suurem, vaid ka parem

Kõvakettaste maht jätkab suurenemist, kuid kasvutempo on viimastel aastatel järk-järgult vähenenud. Niisiis, esimese 4 TB salvestusseadmest väljalaskmiseks kulus tööstusel vaid kaks aastat pärast 2 TB HDDde turule toomist, 8 TB saavutamiseks kulus kolm aastat ja 3,5-tollise kõvaketta mahutavuse kahekordistamiseks kulus veel viis aastat.

Viimane läbimurre toimus tänu tervele loetelu uuendavatele lahendustele. Täna on isegi sellised konservatiivid nagu Toshiba, kes viimase ajani keeldus heeliumi kasutamisest, sunnitud tootma kõvakettaid hermetiseeritud korpustes, ning taldrikute arv spindlil on tõusnud üheksani — kuigi kunagi peeti pikka aega mõistlikuks piiriks viit taldrikut. Spetsiifilistes niššides rakendatakse nn katuseplaadi salvestamise tehnoloogiat (SMR, Shingled Magnetic Recording), mille käigus sektorite radade taldrikul osaliselt kattuvad. Lõpuks, et tõsta kõvaketta mahutavust 14 TB-lt 16 TB-le ilma SMR-i kasutamata, pidid tootjad rakendama ühte perspektiivset tehnoloogiat, mille järkjärguline loetelu on meil iga-aastastes kokkuvõtvates artiklites, — raja lugemine mitme pea poolt samaaegselt (TDMR, Two-Dimensional Magnetic Recording). Edasi liikumine nõuab varem või hiljem ka suuremast mastaabis muudatusi HDD töö põhimõtetes — näiteks taldrikute kuumutamine laserite või mikrolainete abil (HAMR/MAMR, Heat/Microwave-Assisted Magnetic Recording) kirjutava pea läbimise hetkel.

Kuid on lihtne märgata, et kõik kirjeldatud meetodid on suunatud eelkõige kirjutusmahu tiheduse suurendamisele ja ühe spindli mahutavuse tõstmisele, kuigi paljude jaoks on kasulik külgtoime ka andmete lineaarses lugemises ja kirjutamises suurenenud kiirus. Selle parameetri osas on kaasaegsed HDDd murdnud üle 250 MB/s piirist ja on juba võrreldavad varajaste tarbijate tahkete salvestusseadmetega. Kuid juurdepääsu kiirus juhuslikele sektoritele magnetkettast peaaegu ei edene, ning mahu arvestuses muutub tehingute arv sekundis aina väiksemaks. Koos sellega tõusevad nõudmised tõrketaluvuse osas, sest mida rohkem andmeid hoitakse ühel spindlil, seda olulisem on neid mitte kaotada ja seda kauem nende taastamiseks kulub.

Kuid ka sellele väljakutsele leidsid magnetiliste mäluseadmete loojad vastuse. Võtsime testimiseks kolm kõvaketast, mille maht on 14 kuni 16 TB, et uurida, kuidas 64 aastat vanad tehnoloogiad kohanduvad 2019. aasta reaalsustega, ja märkisime mitmeid suundi. Moodsaid 3,5-tolliseid kõvakettaid, mis on valmistatud riiulisüsteemide ja salvestusseadmete jaoks, seob midagi tahkete mälude — sektorite aadressimise põhimõtetest kuni flash-kiipide otsese integreerimiseni kohaliku mälu struktuuri. Tarbijamudelid on omakorda muutunud oma omadustes lähemaks serveriversioonidele, ja isegi „lauaketta” kirjeldus ei ütle enam nii palju seadme jõudlusest ja usaldusväärsusest. Siiski ei piira selle ülevaate eesmärk lihtsalt üldistele mõtetele. Kavatseme välja selgitada, kuidas uued suunad kõvaketaste konstruktsioonis väljenduvad mõõtmistulemuste kindlates numbrites.

⇡#Testimise osalejate tehnilised omadused

Enne kui alustame testitulemuste analüüsi, tasub põhjalikult tutvuda seadmete omadustega, millega me hakkame töötama. Seekord pole neid nii palju kui tavaliselt meie grupitestides, kuid oleme täitnud põhitingimused, ilma milleta ei saa kõvaketaste võrdlemine olla täielik. Ülevaates osalevad kolme tootja — Seagate, Toshiba ja Western Digital — tooted, mis kuuluvad erinevatesse kategooriatesse: tarbija- ja serverimudeleid. Peamised omadused, mis neid ühendavad, on 14 või 16 TB maht, suletud korpus, mis on täidetud heeliumiga, ja pöörlemiskiirus 7200 p/min. Ja raskete proovide võrdlemiseks osalevad testimises kolm juba tuttavat väiksema mahuga seadet (10 ja 12 TB), mis on mõeldud kasutamiseks serverites, kodustes või kontori NAS-seadmetes.

Esimene mudel meie tagasihoidlikus kõvakettade kollektsioonis on BarraCuda Pro 14 TB - töölauakett, mis ei ole lihtsalt tavaline, vaid "professionaalne". Ühelt poolt tähendab see, et BarraCuda Pro allub tavaliste töölauakettade tüüpilistele piirangutele. Näiteks ei ole ta mõeldud RAID-massiividesse liitmiseks, kuna selleks on soovitatav, et tal oleks TLER (ajapiiratud vea taastamine) - tarkvaraline seadistus, mis takistab HDD-d massiivist välja kukkumast pikkade katsete tõttu lugeda probleemset sektorit. Lisaks sellele on BarraCuda Pro korpus halvasti kohandatud tööks riiulis või NAS-is mitme sahtliga, kuna selles pole rotaatorite vibratsiooni kompenseerimist.

Kuid teisest küljest, erinevalt enamikust teistest töölauakettadest, on selle kaubamärgi HDD-de aastane koormusressurss suurenenud - kuni 300 TB uuesti kirjutamist, valmistuvad töötama 24/7 ja neid saadab viieaastane garantii. Kiirus ei tohiks samuti häirida (vähemalt peamiselt järjestikuste andmepöörduste ülesannete puhul): tänu mobiilselt kaheksale plaadile, igaühe mahutavus 1,75 TB, saavutab seade stabiilse läbilaskevõime 250 MB/s. Lisaks lubab tootja, et ka juhuslik juurdepääsu kiirus BarraCuda Pro-l peaks olema kõrgem võrreldes tavapäraste töölauakettadega ning energiatarve, vastupidi, madalam kui enamikul 3,5-tollistel mudelitel. Siiski, kõik Seagate'i väited peame veel kontrollima.

Selleks, et saavutada nii kõrge andmete tihedus standardse risti kirjutamise raames, ilma kitsaste tehnoloogiate SMR (Shingled Magnetic Recording) rakendamiseta, pidid Seagate'i töötajad kasutusele võtma ühe paljusid lubadusi, millest me aastast aastasse kirjutame. kokkuvõtvates artiklites, — nn. üldnimetatud kahe mõõtme magnetkirjutus (Two-Dimensional Magnetic Recording). Kuid vastupidiselt oma nimele ei ole TDMR kuidagi seotud andmete kirjutamise protseduuriga ja on mõeldud signaali/kohin suhte suurendamiseks kõrge rada tiheduse tingimustes, lugedes rada samaaegselt kahe lugemispeaga: viimased on ruumis paigutatud nii, et väli haarab naaberradu, ja seeläbi on vahelesegamise kompenseerimine kergem. Tulevikus saavad TDMR-iga kõvakettad veelgi rohkem pead, ja koos andmete lugemise usaldusväärsuse suurenemisega võib ka selle kiirus kasvada, kuid see jääb tuleviku asjaks.

BarraCuda Pro andmekandjad erinevad paljuski nooremate seeria sugulaste seadmetest, millel pole Pro lisandit — alustades sellest, et kõigi HDD tootjatel on standardsete lauamudelite maht 6–8 TTB. BarraCuda Pro-d saab pigem kirjeldada kui Seagate'i serveri haru järeltulijat, mis on vaba funktsioonidest, mis on seotud RAID'i tööga. Kuid tulemuseks on seadme hind tõusnud ettevõtte mudelite tasemele, kui mitte kõrgemale: Venemaal ei leia 14 terabaidi mudelit odavamalt kui 34 348 rubla ja Ameerika jaemüügiplatvormidel — $549. Isegi Seagate'i sama mahuga nearline-mudelid on odavamad — alates $375 või 28 936 rubla.

Järgmiseks katsealuseks on 14 terabaidiseid Ultrastar DC HC530 kõvaketas — nearline klassi andmekandja, mis esindab kõike paremat, mida Western Digitali insenerid suudavad, kuni ilmus uus 16 terabaidi mudel. 3DNews praktikas on see esimene Ultrastar ketas ilma tuttavate HGST tähtedeta nimekirjas: ettevõte tõi kõik serverimudelid oma kaubamärgi alla pärast seda, kui HGST varad täielikult sulandusid ühendatud korporatsiooni. Oma peamistes omadustes sarnaneb seade sama mahuga BarraCuda Pro-ga: Ultrastar DC HC530 suletud korpuses on samuti kaheksa magnetplaati, mille kasulik maht on 1750 GB, ja andmete lugemine tihedalt paiknevatelt radadelt toimub TDMR tehnoloogia abil. Kuid teiste parameetrite ja täiendavate funktsioonide mitmekesisuse osas, mis on iseloomulikud ettevõtte HDD-dele, ei saa Ultrastar DC HC530-d võrrelda lauamudelitega, kuigi BarraCuda Pro ei ole oma kategooria tüüpiline esindaja.

Seega, BarraCuda Pro ja Ultrastar DC HC530 plaadi kirjutamise kasulik tihedus ja pöörlemiskiirus on sama, kuid WD toode tagab kõrgema stabiilse lineaarse lugemise ja kirjutamise kiirusen — kuni 267 MB/s (ei ole selge, kust erinevus tuleb, kuid testid näitavad, kas see tõepoolest eksisteerib). Juhusliku ligipääsu viivitusi aitab vähendada uue, kolmanda põlvkonna kahefases pöörleja ja suur 512 MB vahemälu, ning mis kõige tähtsam, Media Cache — kiiresti kirjutamissektorite reservpiirkonnad, mis on jaotatud plaatide pinnale. Viimane omadus seob kaasaegsed nearline kettad tahkisjõududega, millel on samuti muutuv suhe füüsiliste sektorite ja loogiliste plokkide vahel. Alates 10-terabaidiste Ultrastar DC HC330 mudelitest kasutab WD kirjutamisoperatsioonide vahemäluks ka väikest hulka mälupulka. Tuleb märkida, et koos (potentsiaalselt) äärmiselt kõrge jõudlusega magnetkettaste seas eristub WD toode mõõduka energiatarbimisega — tegelikult on see seade kõige väiksema energiatarbimisega kõigi testitavate seas, kui arvestada selle tehnilisi parameetreid.

Sellise klassi kettad on konstrueeritud pidevaks kasutamiseks serveririiulis: kahepoolsed pöördemootori kinnitused, vibratsiooni kompenseerimine — need ja muud konstruktsioonilised omadused Ultrastar DC HC530 võimaldasid diskreetse koormuse saada 550 TB/aastas, samas kui tõrke kindel tööiga on tüüpiliselt nearline-mudelite puhul 2,5 miljonit tundi. Harva esineva rikke korral uuendamisel on kontrolleri plaadi külge joodetud varu kiip. Disk on saadaval конфигураtsioonidega, millel on natiivselt 4 KB jagunemise ligipääs või 512-baidiste sektorite emulatsioon, SATA või SAS liidese kaudu. Viimasel juhul on saadaval ka andmete lõppkujulise krüpteerimise võimalus.

WD Ultrastar DC HC530 jaemüügihinnad konfigureeritud SATA porti ja pärand 512-baidiste sektorite emulatsiooniga vastavad selle seadme tipptasemel omadustele ja tehnoloogiatele: alates 27 495 rubla Venemaa veebipoodides ja 439 dollarit 'Amazonis'.

14 TB kogumiku kogumine kõvaketastest võrdlustestimiseks oli keeruline, ja sobivat kolmanda osapoole seadet — Toshiba — me ikkagi ei suutnud hankida. Küll aga saime järgmisel põlvkonnal põhineva mudeli, mille maht on 16 TB. Praegu pakuvad kõik kolm kõvakettaste tootjat sarnases mahus salvestusseadmeid, kuid just Toshiba MG08 seeria toode oli nende seas esimesena turule toodud. Jaapani ettevõtte rekord toetub plaatidele, mille füüsiline salvestustihedus on ligikaudu sama, kui mitte sama, mis 14 TB BarraCuda Pro ja Ultrastar kõvaketastel, kuid Toshiba suutis esmakordselt pakkida ühe 3,5-tollise korpuse sisse lausa üheksa "pannkoogi" plaati. TDMR tehnoloogiat ei saanud ka tähelepanuta jätta, mis osutus vältimatuks tingimuseks uute mahutavuse tippude saavutamiseks. Toshiba MG08 läbilaskevõime lineaarsete lugemis-/kirjutamistegevuste osas peaks olema WD Ultrastar DC HC530 tasemel, kuid imelikul kombel ei avalda tootja seadme jõudluse kohta üksikasju.

Entusiasmik, et Toshiba on samuti võtnud meetmeid, et suurendada usaldusväärsust ja samal ajal vähendada kirjutamise latentsust: MG08-s kasutatav flash-mälukiip kaitseb andmeid, mis saadetakse host-kontrolleri poolt kirjutamiseks, kui toide katkeb. Testitulemuste põhjal näib, et see täidab ka teise astme vahemälu rolli pärast DRAM-i puhversälu. Küll aga on see tehnoloogia (Persistent Write Cache) esindatud ainult 512-baidise jaotustega diskide spetsifikatsioonides, mis toob endaga kaasa täiendava ohu toitekatkestuse korral (ja mingil määral vähendab jõudlust) nõudes read-modify-write operatsiooni igal kirjutamisel, mille loogilised blokid ei ühti füüsiliste sektorite piiridega. MG08 seeria hõlmab ka mudeleid, millel on natiivne juurdepääs 4-kilobaidistele sektoritele. Kas see tähendab, et viimastel puudub täielikult flash-mälu või on selle varukoopiefunktsioon lihtsalt eemaldatud, pole selge. Siiski, sõltumata PWC-st, kasutab Toshiba MG08 ja teised selle tootemargi seadmed Dynamic Cache algoritme, mis, nagu tootja väidab, jaotavad puhvri ruumi lugemis- ja kirjutamisoperatsioonide vahel optimaalselt. Meil puudub ka üksikasjalik teave nende kohta.

Teisteks suurenenud rikkevastupidavuse allikateks Toshiba MG08 konstruktsioonis on spindli kahepoolne kinnitamine ja pöörlemisvibratsiooni andurid. Need kettad on ette nähtud aastaks 550 TB andmete kirjutamiseks, omavad ettevõtte seadmete jaoks standardset 2,5 miljoni tunni tööiga ja viieaastast garantiiaega. Erinevaid ketta konfiguratsioone, millel on SATA või SAS liides ja valikuline edasine krüpteerimise funktsioon, on võimalik tellida. Küll aga ei oska me teid hinna osas täpselt suunata: 16-terabaidist Toshiba ketast esitati juba jaanuaris, kuid see on endiselt haruldane leid jaemüügis.

Toshiba MG08 16 TB

Nüüd, kui oleme tutvunud kolme peamise testimise osalejaga, vaatame väiksemaid kettaid, millega peame võrreldama uusi 14-16 terabaidiseid mudeleid. Üks neist, Exos X10 mahuga 10 TB, on nearline-mäluseade, mis sisaldab seitsme magnetplaadi pitseeritud korpust. Ja kuigi plaadi kasulik maht on kasvanud 1429-lt 1750 GB-ni ja enam, peaks ka järjestikune ligipääs kõvaketastel suurenema; siiski ei jää Exos X10 oma järjestikuste ligipääsus omadustes palju alla sama 14 TB BarraCuda Pro-le, lähtudes mõlema seadme spetsifikatsioonidest. Seagate'i kõvaketaste spetsifikatsioonides on selgelt midagi valesti, kuid meil on võimalus kõik praktikas välja selgitada.

Juhuks, kui suurendada juhusliku ligipääsu operatsioonide kiirus, sisaldab Exos seerias edasi arenenud AWC (Advanced Write Caching) kirjutamise vahemälu mehhanisme, mis vähendab reageerimisaega. AWC raames gruppitakse kirjutamisoperatsioonid DRAM-i vahemälus, nagu mistahes teises kõvakettas, kuid vahemälu hoiab koopiat andmetest pärast nende plaadile kirjutamist, ja peegeldava vahemälu sisu saab koheselt lugeda host-kontrolleri poolt. Seagate'i serverite kõvakettad 2,5-tollise vormifaktori AWC sisaldab järgmist kiirusetappi — reservitud ala plaatide pinnal, kuhu andmed DRAM-ist kirjutatakse järjestikuses järjekorras (Media Cache), samuti väike kogus mittelenduvat mälu, et päästa andmed vahemälust, kui vooluvõrk katkeb. Kuid Exos X10-l puudub flash-mälu, võib-olla ei ole seal ka Media Cache.

Exos seeria kettad erinevad tarbijakettadest lauaarvutitele ja NAS-idele oma kõrgete tööea väärtuste (2,5 miljonit tundi) ja hinnangulise koormuse (550 TB/aastas) poolest, pakkudes võimalust kasutada serveririiulis piiramatu arvu korvidega ning viieaastast garantii. Meie testimiseks saadud kõvaketas mudelinumbri ST10000NM0016 all kuulub lisaks Hyperscale-modifikatsioonide hulka, millel on madalam energiatarbimine võrreldes teiste Exos seeria esindajatega, kuid need on saadaval ainult SATA liidese ja 512-baidiste sektorite emuleerimisega. SAS-liidese konfiguratsioonides on Exos mudelite seas ka versioone, millel on natiivne juurdepääs 4-kilobaidistele sektoritele ning täiskettalise krüpteerimise funktsioon.

Seagate IronWolf kõvaketas figureeris mitte nii kaua aega tagasi meie ülevaates uute esindajatega, sealhulgas Seagate SSD-ga võrguhoidlate jaoks. 12 terabaidi IronWolf mudel on ilmselt varustatud plaatidega, mille füüsiline tihedus on sama, mis Exos X10-l, kuid siinkohal on plaatide arv üks rohkem. Siiski hindab Seagate oma toote jõudlust järjestusliku lugemise ja kirjutamise operatsioonides märkimisväärselt madalamaks — vaid 210 MB/s. Siin pole ka keerulisi tehnoloogiaid, mis aitaksid kompenseerida magnetkettastele iseloomulikku kõrget latentsusreaktsiooni.

Küll aga on kõik IronWolf kõvakettad, alates 4 TB mahust, laenanud Exos seerjast mitmeid riistvaralisi omadusi, mis suurendavad rikketegevuse vastupidavust. Iga kõvaketta magnetplaatide plokk on tasakaalustatud kahel tasapinnal ning pöörlevate vibratsioonide andurid tagavad stabiilse töö serveri andmehoidlas või iseseisvas NAS-is kuni kaheksa ketaskorviga. IronWolf on mõeldud mõõduka kasutusrežiimi jaoks, projekteeritud koormusega 180 TB/aasta ja tööea väärtusega 1 miljon tundi. Selle tagajärjel on IronWolf'i garantii kestus lühem kui tõsisematel mudelitel Seagate'i kataloogis — kolm aastat.

Jaapani ettevõte Toshiba on S300 kaubamärgi all välja andnud seeria kõvakettasid videovalvesüsteemidele — need kõvakettad on samuti pühendatud eraldi ülevaade 3DNews lehekülgedel. ATA Streaming Command Set andmeedastuse protokolli laiendamise tõttu tagavad vanemad Toshiba S300 mudelid samal ajal video salvestamise 64 kaamerast, kuid on oma olemuselt tüüpilised NAS ja DAS salvestid, millel on 24/7 töövõime ja korralik rikke ülesehituse eluea näitaja: nagu IronWolf'i puhul, on see 1 miljon tundi ja garantii kestab samuti kolm aastat. S300 aluse konstruktiivsed eelised — spindli kahepoolne kinnitamine ja pöördvibratsiooni aktiivne kompensatsioon — võimaldavad paigaldada rohkem kui kaheksa sellist seadet ühte rack'i riiulisse või eraldi seisevasse NAS-i.

Mudeli S300, mis on valitud võrdlemiseks 14–16 TB uudistega, aluseks on MD06ACA-V serveri ketaste riistvarashass ja see sisaldab seitse magnetplaati, samas kui seadme spetsifikatsioonides on märgitud tüüpiline tänapäeva suuremahuliste HDD-de juhuslik lugemise / kirjutamise kiirus 248 MB/s. Kuid neist meetoditest, mida Toshiba serveri ketastes latentsuse vähendamiseks rakendab, on S300-l alles ainult Dynamic Cache funktsioon.

Erinevalt kõigist teistest testimise osalejatest, S300 ei vaja isegi seitsme plaadi tiheda virna korral heeliumi ja on valmistatud standardse ventilatsiooniga korpuses. Tundub, et just nende põhjuste tõttu on 10-terabaitlisest mudelist kõige kõrgem energiatarve testimise osalejate spetsifikatsioonide kokkuvõtte tabelis, ja see parameeter, kuigi iseenesest oluline ainult andmekeskuste administraatoritele, määrab otseselt HDD temperatuuri. S300 tegelikku energiatarbimist kontrollime veel ise, kuid seniks võtame selle punkti tähele.

Allikas: 3dnews.ru