A capacidade do disco duro segue aumentando, pero a taxa de crecemento foi diminuíndo constantemente nos últimos anos. Entón, para lanzar a primeira unidade de 4 TB despois de que se puxesen á venda os discos duros de 2 TB, a industria pasou só dous anos, tardou tres en alcanzar a marca de 8 TB e tardou outros tres en duplicar a capacidade dun 3,5. O disco duro de polgadas só ten éxito unha vez en cinco anos.
O último avance conseguiuse grazas a toda unha lista de solucións innovadoras. Hoxe, mesmo conservadores como Toshiba, que ata hai pouco rexeitaban o helio, vense obrigados a producir discos duros en estuches selados, e o número de placas nun fuso aumentou a nove pezas, aínda que unha vez, e durante moito tempo, foron cinco placas. considerado un límite razoable. En nichos específicos utilízase a chamada tecnoloxía. gravación de mosaicos (SMR, Shingled Magnetic Recording), na que as pistas do sector sobre o prato se solapan parcialmente. E, finalmente, para cambiar o límite de capacidade do disco duro de 14 a 16 TB sen o uso de SMR, os fabricantes tiveron que implementar unha das tecnoloxías prometedoras, unha lista cada vez máis reducida da que reproducimos anualmente. , — lendo unha pista por varias cabezas simultáneamente (TDMR, Gravación magnética bidimensional). Máis tarde ou cedo, os avances requirirán cambios maiores nos fundamentos do funcionamento do disco duro, como quentar o prato usando un láser ou microondas (HAMR/MAMR, Gravación magnética asistida por calor/microondas) no momento en que pasa o cabezal de gravación.
Non obstante, é fácil ver que todas as técnicas descritas están dirixidas principalmente a aumentar a densidade de escritura e aumentar o volume nun único eixe, aínda que moitas delas teñen un efecto secundario beneficioso en forma de aumento da velocidade de lectura e escritura de datos lineais. Segundo este parámetro, os discos duros modernos superaron o límite de 250 MB/s e xa son comparables aos primeiros discos de estado sólido. Pero a velocidade de acceso a sectores aleatorios de discos magnéticos apenas avanza e, en termos de volume, o número de operacións por segundo só se fai menos. Ao mesmo tempo, aumentan os requisitos de tolerancia a fallos, xa que cantos máis datos se almacenen nun eixo, máis importante é non perdelos e máis tempo tarda en restauralos.
Pero os creadores de dispositivos de almacenamento magnético tamén atoparon unha resposta a este desafío. Levamos tres discos duros de 14 TB a 16 TB para ver como se está adaptando a tecnoloxía de 64 anos a 2019, e notamos algunhas tendencias. Os exemplos campións de discos duros modernos de 3,5 polgadas, producidos para servidores en rack e sistemas de almacenamento, teñen algo en común coas unidades de estado sólido: desde os principios de direccionamento sectorial ata a integración directa de chips flash na pila de memoria local. E os modelos de consumo, á súa vez, aproximáronse nas súas características aos seus homólogos de servidor, e mesmo a descrición "disco duro de escritorio" xa non di tanto sobre a velocidade e fiabilidade do dispositivo. Pero o propósito desta revisión non se limita a palabras xerais. Pretendemos descubrir como as novas tendencias no deseño de discos duros se traducen en números de rendemento.
Características técnicas dos participantes na proba
Antes de comezar a analizar os resultados das probas, convén estudar detidamente as características dos dispositivos cos que nos ocuparemos. Nesta ocasión non hai tantos como adoita ocorrer nas nosas probas de grupo, pero cumprimos as principais condicións, sen as cales unha comparación de discos duros non pode pretender estar completa. A revisión incluíu produtos dos tres fabricantes: Seagate, Toshiba e Western Digital, e pertencen a diferentes categorías: consumidor e servidor. As principais características que as unen son un volume de 14 ou 16 TB, unha caixa pechada e chea de helio e unha velocidade do fuso de 7200 rpm. E para comparar cos pesos pesados, as probas inclúen tres dispositivos máis pequenos xa coñecidos para nós (10 e 12 TB), deseñados para o seu uso en servidores, NAS domésticos ou de oficina.
| Fabricante | Seagate | Toshiba | Western Digital | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Serie | BarraCuda Pro | Exos X10 | IronWolf | MG08 | S300 | Ultrastar DC HC530 |
| Número de modelo | ST14000DM001 | ST10000NM0016 | ST12000VN0008 | MG08ACA16TE | HDWT31AUZSVA | WUH721414ALE6L4 |
| Factor de forma | Xnumx polgada | Xnumx polgada | Xnumx polgada | Xnumx polgada | Xnumx polgada | Xnumx polgada |
| interface | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s |
| Capacidade, GB | 14 000 | 10 000 | 12 000 | 16 000 | 10 000 | 14 000 |
| Configuración | ||||||
| Velocidade de rotación do fuso, rpm | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 |
| Densidade de gravación de datos útiles, GB/plato | 1 750 | 1 429 | 1 500 | 1 778 | 1 429 | 1 750 |
| Número de placas/cabezas | 8/16 | 7/14 | 8/16 | 9/18 | 7/14 | 8/16 |
| Tamaño do sector, bytes | 4096 (emulación de 512 bytes) | 4096 (emulación de 512 bytes) | 4096 (emulación de 512 bytes) | 4096 (emulación de 512 bytes) | 4096 (emulación de 512 bytes) | 4096 (emulación de 512 bytes) |
| Tamaño do búfer, MB | 256 | 256 | 256 | 512 | 256 | 512 |
| Produtividade | ||||||
| Máx. velocidade de lectura secuencial sostida, MB/s | 250 | 249 | 210 | ND | 248 | 267 |
| Máx. velocidade de escritura secuencial sostible, MB/s | 250 | 249 | 210 | ND | 248 | 267 |
| Tempo medio de busca: lectura/escritura, ms | ND | ND | ND | ND | ND | 7,5/ND |
| tolerancia a fallos | ||||||
| Carga de deseño, TB/g | 300 | ND | 180 | 550 | 180 | 550 |
| Erros graves de lectura, número de ocorrencias por volume de datos (bits) | 1/10 ^ 15 | 1/10 ^ 15 | 1/10 ^ 15 | 10/10 ^ 16 | 10/10 ^ 14 | 1/10 ^ 15 |
| MTBF (tempo medio entre fallos), h | ND | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 |
| AFR (probabilidade de falla por ano), % | ND | 0,35 | ND | ND | ND | 0,35 |
| Número de ciclos de estacionamento da cabeza | 300 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 |
| Características físicas | ||||||
| Consumo de enerxía: inactivo/lectura-escritura, W | 4,9/6,9 | 4,5/8,4 | 5,0/7,8 | ND | 7,15/9,48 | 5,5/6,0 |
| Nivel de ruído: inactividade/busca, B | ND | ND | 1,8/2,8 | 2,0/ND | 3,4/ND | 2,0/3,6 |
| Temperatura máxima, °C: disco acendido/disco apagado | 60/70 | 60/ND | 70/70 | 55/70 | 70/70 | 60/70 |
| Resistencia ao choque: disco acendido/disco apagado | 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) |
| Dimensións xerais: L × H × D, 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 |
| Peso, g | 690 | 650 | 690 | 720 | 770 | 690 |
| Período de garantía, anos | 5 | 5 | 3 | 5 | 3 | 5 |
| Prezo de venda polo miúdo (EUA, sen impostos), $ | Desde 549 (newegg.com) | Desde 289 (newegg.com) | Desde 351 (newegg.com) | ND | Desde 301 (newegg.com) | Desde 439 (amazon.com) |
| Prezo de venda polo miúdo (Rusia), fregar. | Desde 34 (market.yandex.ru) | Desde 17 (market.yandex.ru) | Desde 26 (market.yandex.ru) | ND | Desde 19 (market.yandex.ru) | Desde 27 (market.yandex.ru) |
O primeiro modelo da nosa modesta colección de discos duros de tamaño pouco modesto - BarraCuda Pro 14 TB - é unha unidade para PCs de escritorio e DAS, pero non simple, senón "profesional". Por unha banda, isto significa que o BarraCuda Pro está suxeito ás limitacións típicas dos discos duros de escritorio. Por exemplo, non está pensado para combinar en matrices RAID, xa que para iso é desexable ter TLER (Time-Limited Error Recovery) - unha configuración de firmware que impide que o disco duro saia voando da matriz debido a intentos prolongados do microcontrolador. para ler o sector problemático. Ademais, o chasis BarraCuda Pro non é moi axeitado para traballar nun estante ou NAS con varias cestas, porque non compensa a vibración de rotación.
Pero, por outra banda, a diferenza da maioría dos outros discos duros de escritorio, os discos duros desta marca teñen un maior recurso de carga anual: ata 300 TB de reescritura, están listos para funcionar 24 horas ao día, 7 días ao día e están acompañados dunha garantía de cinco anos. Probablemente tampouco teña que queixarse do rendemento (polo menos en tarefas con acceso a datos predominantemente lineal): grazas a oito pratos de 1,75 TB, o dispositivo consegue un rendemento estable de 250 MB/s. Ademais, o fabricante promete que a velocidade de acceso aleatorio en BarraCuda Pro debería ser maior en comparación coas unidades ordinarias para ordenadores de sobremesa e o consumo de enerxía, pola contra, é inferior ao da maioría dos modelos de 3,5 polgadas. Non obstante, aínda comprobaremos todas as declaracións de Seagate.
Para conquistar un nivel tan alto de densidade de datos no marco da gravación perpendicular estándar sen o uso da tecnoloxía de nicho SMR (Shingled Magnetic Recording), Seagate tivo que implementar un dos métodos prometedores dos que escribimos ano tras ano no noso , - os chamados gravación bidimensional (gravación magnética bidimensional). Pero, contrariamente ao seu nome, TDMR non está de ningún xeito conectado co procedemento de gravación de datos como tal e está deseñado para aumentar a relación sinal-ruído en condicións de alta densidade de pistas nun plato magnético debido á lectura simultánea dunha pista. por dúas cabezas de lectura: estas últimas están espaciadas de tal xeito que o campo capta pistas adxacentes, e resulta máis fácil compensar as interferencias. No futuro, os discos duros con TDMR engadirán aínda máis cabezas e, xunto coa fiabilidade da lectura de datos, a súa velocidade pode aumentar, pero isto aínda é unha cuestión de futuro.
As unidades BarraCuda Pro difieren en moitos aspectos dos dispositivos relacionados da serie máis nova sen o prefixo Pro, comezando polo feito de que todos os fabricantes de discos duros teñen modelos de escritorio estándar atascados entre 6 e 8 TB. A unidade BarraCuda Pro pódese describir máis ben como unha descendencia da rama do servidor Seagate, que está privada de funcións relacionadas co traballo en matrices. Pero, como resultado, o prezo do dispositivo aumentou ata o nivel dos modelos corporativos, ou aínda máis alto: en Rusia, un modelo de 14 terabytes non se pode atopar máis barato que 34 rublos e nos sitios de venda polo miúdo dos Estados Unidos - $ 348. Incluso os modelos case Seagate do mesmo volume custan menos: desde 549 dólares ou 375 rublos.
|
|
|
|
O seguinte suxeito de proba, o Ultrastar DC HC14 de 530 TB, é unha unidade case en liña que representaba o mellor que podían facer os enxeñeiros de Western Digital ata que chegou o novo modelo de 16 TB. E na práctica de 3DNews, converteuse no primeiro disco duro da marca Ultrastar sen as letras habituais HGST no nome: a empresa transferiu todos os modelos de servidor baixo a súa propia marca despois de que os activos de HGST fosen completamente disoltos na corporación unida. Nas súas características fundamentais, este dispositivo é semellante ao BarraCuda Pro do mesmo volume: no interior da caixa pechada do Ultrastar DC HC530 tamén hai oito placas magnéticas cunha capacidade útil de 1750 GB, e a tecnoloxía TDMR proporciona lectura de datos desde densamente espazos. pistas. Pero en canto a outros parámetros e á variedade de funcións adicionais típicas dos discos duros corporativos, o Ultrastar DC HC530 non pode poñerse ao mesmo nivel que os modelos de escritorio, aínda que BarraCuda Pro non sexa un representante típico da súa categoría.
Así, a densidade de escritura útil nos pratos BarraCuda Pro e Ultrastar DC HC530 é a mesma, como a velocidade do eixe, pero o produto WD garante unha maior velocidade de lectura e escritura lineal sostida dos datos: ata 267 MB/s (non é claro de onde veu a diferenza, pero as probas mostrarán se realmente existe). As latencias durante o acceso aleatorio contribúen a reducir un novo actuador de dúas etapas de terceira xeración e un gran búfer de 512 MB e, o máis importante, Media Cache: zonas de reserva para a escritura rápida de bloques espallados pola superficie dos pratos. Esta última característica fai que os discos preto de liña modernos sexan similares ás unidades de estado sólido, que tamén teñen unha proporción variable entre os sectores físicos e os bloques lóxicos. E comezando cos modelos Ultrastar DC HC10 de 330 terabytes, WD tamén usa unha pequena cantidade de memoria flash para almacenar na caché as operacións de escritura. Teña en conta que, xunto co rendemento (potencialmente) extremadamente alto para os estándares das unidades magnéticas, o produto WD distínguese por un consumo de enerxía moderado; de feito, é o dispositivo con menor consumo de enerxía entre todos os participantes na proba, a xulgar polos parámetros do seu pasaporte. .
As unidades desta clase constrúense coa expectativa dun funcionamento continuo nun rack de servidores: montaxe do eixe de dobre cara, compensación de vibración xiratoria - estas e outras características de deseño do Ultrastar DC HC530 fixeron posible aumentar a carga de deseño do disco a 550. TB/ano, e o MTBF é típico para os modelos case-line 2,5 millóns de horas. No caso de que se produza un fallo improbable ao actualizar o firmware, un chip de reposición está soldado na tarxeta controladora. O disco vén en modificacións con acceso nativo a marcado de 4 KB ou emulación de sectores de 512 bytes, cunha interface SATA ou SAS. Neste último caso, tamén está dispoñible a opción de cifrado de datos de extremo a extremo.
Os prezos de venda polo miúdo do WD Ultrastar DC HC530 nunha configuración con porto SATA e emulación do marcado de 512 bytes legados corresponden ás características e tecnoloxías avanzadas deste dispositivo: desde 27 RUB. en tendas en liña rusas e 495 dólares en Amazon.
|
|
|
|
Non foi doado montar unha colección de discos duros de 14 TB para probas comparativas e nunca puidemos conseguir un dispositivo axeitado dun terceiro fabricante: Toshiba. Pero en cambio, obtivemos un modelo da próxima xeración, 16 TB. Agora as tres compañías de discos duros ofrecen unidades de capacidade similar, pero o produto da serie MG08 de Toshiba foi o primeiro deles. O rexistro da compañía xaponesa depende de pratos con aproximadamente, se non exactamente, a mesma densidade física que os discos duros BarraCuda Pro e Ultrastar de 14 TB, pero esta é a primeira vez que Toshiba pode envasar nove filloas nunha caixa estándar de 3,5 polgadas. Non sen tecnoloxía TDMR, que se converteu nunha condición esencial para conquistar novas fronteiras de capacidade. O rendemento lineal de lectura/escritura do Toshiba MG08 debería estar ao nivel do WD Ultrastar DC HC530, pero, curiosamente, o fabricante non revela ningún detalle sobre o rendemento do dispositivo.
Pero é sabido que Toshiba tamén tomou medidas para aumentar a fiabilidade e, ao mesmo tempo, reducir a latencia das operacións de escritura: o chip de memoria flash a bordo do MG08 en caso de corte de enerxía permite gardar os datos enviados polo controlador host. para escribir, pero a xulgar polos resultados da proba, tamén serve como memoria caché de segundo nivel despois do búfer DRAM. Non obstante, esta tecnoloxía (Persistent Write Cache) só aparece nas especificacións dos discos con emulación de deseño de 512 bytes, o que é unha fonte adicional de perigo durante un fallo de alimentación (e ata certo punto rouba o rendemento) debido á necesidade de realizar unha lectura. -operación de modificación-escritura cada vez rexistros de bloques lóxicos que non coinciden cos límites dos sectores físicos. Pero a serie MG08 tamén inclúe modelos con acceso nativo a sectores de 4 kilobytes. Non sabemos se isto significa que estes últimos carecen completamente de memoria flash ou que a función de copia de seguridade acaba de ser eliminada dela. Pero independentemente de PWC, Toshiba MG08 e outras unidades desta empresa, usa algoritmos de caché dinámico, que, segundo o fabricante, distribúen de forma óptima o espazo entre as operacións de lectura e escritura. Tampouco temos información detallada sobre eles.
Outras fontes de maior tolerancia a fallos no deseño Toshiba MG08 son os soportes do fuso nos dous lados e os sensores de vibración rotacional. Estas unidades están deseñadas para escribir 550 TB de datos ao ano, teñen un tempo medio entre fallos de 2,5 millóns de horas, estándar para dispositivos empresariais, e un período de garantía de cinco anos. Están dispoñibles varias configuracións de unidades diferentes, cunha interface SATA ou SAS e cifrado de extremo a extremo opcional. Non obstante, non podemos darche unha guía de prezos: a unidade de 16 terabytes de Toshiba presentouse en xaneiro, pero aínda é unha besta rara nas vendas polo miúdo.
Toshiba MG08 16 TB
Agora que coñecemos aos tres participantes principais da proba, vexamos os discos duros máis pequenos cos que temos que comparar os novos modelos de 14-16 terabytes. Un deles, o Exos X10 cunha capacidade de 10 TB, é unha unidade nearline que contén sete placas magnéticas nunha carcasa selada. E aínda que, dado que a capacidade útil do prato aumentou de 1429 a 1750 GB ou máis, a velocidade de acceso secuencial dos discos duros tamén debería aumentar, neste parámetro o Exos X10 practicamente non é inferior ao mesmo BarraCuda Pro de 14 TB segundo indica. as especificacións de ambas as unidades. Evidentemente, hai algo que non encaixa nas especificacións dos discos duros de Seagate, pero temos a oportunidade de descubrir todo na práctica.
Para aumentar a velocidade das operacións de acceso aleatorio, a serie Exos ten un mecanismo de caché de escritura AWC (Advanced Write Caching) desenvolvido, que reduce o tempo de resposta. En AWC, as escrituras agrúpanse nun búfer DRAM como en calquera outro disco duro, pero o búfer conserva unha copia dos datos despois de que se lavan no prato e o contido do búfer reflectido pode ser lido inmediatamente polo host. controlador. EN O factor de forma AWC de 2,5 polgadas inclúe a seguinte etapa máis rápida: áreas reservadas na superficie das placas, onde os datos da DRAM se escriben en orde secuencial (Media Cache), así como unha pequena cantidade de memoria non volátil para rescatar datos. do buffer en caso de falla de enerxía. Pero o Exos X10 non ten memoria flash, e quizais Media Cache xunto con ela.
En comparación cos discos duros de consumo para ordenadores de sobremesa e NAS, as unidades da serie Exos distínguense polo alto MTBF (2,5 millóns de horas) e a carga de deseño (550 TB/ano), a capacidade de funcionar nun bastidor de servidores sen restricións no número de cestas. e unha vida útil de cinco anos.servizo de garantía. O disco duro co número de modelo ST10000NM0016, que recibimos para probalo, tamén pertence ás modificacións Hyperscale, que teñen un menor consumo de enerxía en comparación con outros membros da familia Exos, pero só están dispoñibles cunha interface SATA e emulación de sectores de 512 bytes. . Nas configuracións cun conector SAS, os modelos Exos tamén teñen opcións con acceso nativo a sectores de 4 KB, así como cifrado de disco completo de extremo a extremo.
|
|
|
|
O disco duro Seagate IronWolf apareceu recentemente novos representantes desta marca xunto cun SSD de Seagate para almacenamento en rede. O modelo IronWolf de 12 terabytes aparentemente vén con pratos coa mesma densidade de deseño físico que o Exos X10, só que aquí hai un máis. Non obstante, Seagate estima que o rendemento da súa creación nas operacións de lectura e escritura secuenciais é moito menor: só 210 MB/s. E non hai tecnoloxías sofisticadas destinadas a compensar a alta latencia de resposta inherente ás unidades magnéticas.
Pero todos os discos duros IronWolf, comezando cunha capacidade de 4 TB, tomaron prestadas unha serie de funcións de hardware da serie Exos que contribúen a aumentar a tolerancia a fallos. O bloque de placa magnética de cada disco duro está equilibrado en dous planos e os sensores de vibración de rotación garanten un funcionamento estable en sistemas de almacenamento en rack ou NAS autónomos con ata oito gaiolas de discos. IronWolf está deseñado para condicións de funcionamento moderadas cunha carga de deseño de 180 TB/ano e ten un MTBF de 1 millón de horas. Como resultado, o período de garantía para IronWolf non é tan longo como para os modelos máis serios do catálogo de Seagate: tres anos.
|
|
|
|
Baixo a marca S300, a empresa xaponesa Toshiba lanzou unha serie de unidades para sistemas de videovixilancia; estes discos duros tamén están dedicados aos seus propios. nas páxinas de 3DNews. Ao expandir o protocolo de transferencia de datos ATA Streaming Command Set, os modelos Toshiba S300 máis antigos garanten a gravación de vídeo simultánea a partir de 64 cámaras de vixilancia, pero no seu núcleo son unidades típicas para NAS e DAS coa capacidade de funcionar as 24 horas do día, os 7 días de hoxe e un MTBF decente: igual que IronWolf, é de 1 millón de horas e o período de garantía é o mesmo de tres anos. Grazas ás vantaxes do deseño do chasis S300 (montaxe do eixe dobre cara e compensación activa da vibración rotacional), é posible instalar máis de oito destes dispositivos nun estante de rack ou NAS independente.
O modelo S300, elixido para comparar con produtos novos cunha capacidade de 14 a 16 TB, está construído no chasis de hardware das unidades de servidor MD06ACA-V e contén sete placas magnéticas, e as especificacións do dispositivo indican unha velocidade de lectura/escritura aleatoria de 248. MB/s, típico dos discos duros modernos de gran capacidade. Pero das técnicas que se usan nos discos duros do servidor Toshiba para reducir a latencia, o S300 só ten a función de caché dinámico.
A diferenza de todos os demais participantes na proba, o S300, aínda cunha pila densa de sete placas, non ten helio e está aloxado nunha caixa ventilada estándar. Parece que é por este motivo polo que o modelo de 10 terabytes ten o valor de consumo de enerxía máis alto na táboa de resumo de especificacións dos participantes na proba, e este parámetro, aínda que en si só é importante para os administradores do centro de datos, determina directamente a temperatura do HDD. Comprobaremos o consumo real de enerxía do S300 nós mesmos, pero polo momento tomaremos nota deste punto.
|
|
|
|
Fonte: 3dnews.ru