Kapacitet tvrdog diska nastavlja se povećavati, ali stopa rasta posljednjih godina stalno opada. Dakle, da bi se pustio u prodaju prvi disk od 4 TB nakon što su HDD-ovi od 2 TB pušteni u prodaju, industrija je potrošila samo dvije godine, trebale su tri godine da dosegne granicu od 8 TB, a trebale su još tri godine da udvostruči kapacitet od 3,5 -inčni tvrdi disk uspio je samo jednom u pet godina.
Najnoviji napredak postignut je zahvaljujući cijelom popisu inovativnih rješenja. Danas su čak i takvi konzervativci poput Toshibe, koji je donedavno odbijao helij, prisiljeni proizvoditi tvrde diskove u zatvorenim kućištima, a broj ploča na vretenu porastao je na devet komada - iako je nekada, i dugo vremena, bilo pet ploča. smatra razumnom granicom. U određenim nišama koristi se tehnologija tzv. pločasto snimanje (SMR, Shingled Magnetic Recording), kod kojeg se sektorski tragovi na ploči djelomično preklapaju. I konačno, kako bi pomaknuli ograničenje kapaciteta tvrdog diska s 14 na 16 TB bez upotrebe SMR-a, proizvođači su morali implementirati jednu od obećavajućih tehnologija, čiji se popis postupno smanjuje i reproduciramo svake godine , — čitanje zapisa pomoću nekoliko glava istovremeno (TDMR, dvodimenzionalni magnetski zapis). Daljnji napredak će prije ili kasnije zahtijevati veće promjene u osnovama rada HDD-a - kao što je zagrijavanje ploče pomoću lasera ili mikrovalova (HAMR/MAMR, magnetsko snimanje uz pomoć topline/mikrovalne pećnice) u trenutku kada prolazi kroz glavu za snimanje.
No, lako je uočiti da su sve opisane tehnike prvenstveno usmjerene na povećanje gustoće upisa i povećanje volumena na jednom vretenu, iako mnoge od njih imaju i povoljan popratni učinak u vidu povećanja brzine linearnog čitanja i pisanja podataka. Prema ovom parametru, moderni HDD-ovi probili su granicu od 250 MB/s i već su usporedivi s prvim potrošačkim SSD-ovima. Ali brzina pristupa nasumičnim sektorima magnetskih diskova jedva napreduje, a što se tiče volumena, broj operacija u sekundi postaje samo manji. Istodobno se javljaju povećani zahtjevi za tolerancijom grešaka, jer što je više podataka pohranjeno na jednom vretenu, to je važnije ne izgubiti ih i dulje je potrebno njihovo vraćanje.
Ali kreatori magnetskih uređaja za pohranu također su pronašli odgovor na ovaj izazov. Uzeli smo tri tvrda diska u rasponu od 14 TB do 16 TB da vidimo kako se tehnologija stara 64 godine prilagođava 2019. godini i primijetili smo nekoliko trendova. Šampionski primjeri modernih 3,5-inčnih tvrdih diskova, proizvedeni za rack servere i sustave za pohranu, imaju nešto zajedničko sa solid-state diskovima - od načela sektorskog adresiranja do izravne integracije flash čipova u lokalni memorijski stog. A potrošački modeli, zauzvrat, postali su bliži svojim karakteristikama svojim kolegama poslužiteljima, 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 saznati kako se novi trendovi u dizajnu tvrdih diskova pretvaraju u brojke performansi tvrdih diskova.
Tehničke karakteristike sudionika testa
Prije nego počnemo analizirati rezultate testa, vrijedno je pažljivo proučiti karakteristike uređaja s kojima ćemo se baviti. Ovaj put ih nema toliko koliko se obično događa u našim grupnim testovima, ali smo ispunili glavne uvjete, bez kojih se usporedba tvrdih diskova ne može smatrati potpunom. Recenzijom su obuhvaćeni proizvodi sva tri proizvođača - Seagate, Toshiba i Western Digital, a pripadaju različitim kategorijama: potrošačkim i poslužiteljskim. Glavne karakteristike koje ih spajaju su volumen od 14 ili 16 TB, zatvoreno kućište ispunjeno helijem i brzina vretena od 7200 okretaja u minuti. A za usporedbu s teškašima, testiranje uključuje tri nama već poznata manja uređaja (10 i 12 TB), dizajnirana za korištenje u poslužiteljima, kućnom ili uredskom NAS-u.
| Производитель | Seagate | Toshiba | Western Digital | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Serija | BarraCuda Pro | Exos X10 | IronWolf | MG08 | S300 | Ultrastar DC HC530 |
| Broj modela | ST14000DM001 | ST10000NM0016 | ST12000VN0008 | MG08ACA16TE | HDWT31AUZSVA | WUH721414ALE6L4 |
| Faktor oblika | Xnumx inč | Xnumx inč | Xnumx inč | Xnumx inč | Xnumx inč | Xnumx inč |
| sučelje | SATA 6Gb/s | SATA 6Gb/s | SATA 6Gb/s | SATA 6Gb/s | SATA 6Gb/s | SATA 6Gb/s |
| Kapacitet, GB | 14 000 | 10 000 | 12 000 | 16 000 | 10 000 | 14 000 |
| Konfiguracija | ||||||
| Brzina rotacije vretena, o/min | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 |
| Korisna gustoća snimanja podataka, GB/ploči | 1 750 | 1 429 | 1 500 | 1 778 | 1 429 | 1 750 |
| Broj ploča/glava | 8/16 | 7/14 | 8/16 | 9/18 | 7/14 | 8/16 |
| Veličina sektora, bajtovi | 4096 (512 bajtova emulacija) | 4096 (512 bajtova emulacija) | 4096 (512 bajtova emulacija) | 4096 (512 bajtova emulacija) | 4096 (512 bajtova emulacija) | 4096 (512 bajtova emulacija) |
| Volumen međuspremnika, MB | 256 | 256 | 256 | 512 | 256 | 512 |
| Performanse | ||||||
| Maks. kontinuirana sekvencijalna brzina čitanja, MB/s | 250 | 249 | 210 | ND | 248 | 267 |
| Maks. održiva sekvencijalna brzina pisanja, MB/s | 250 | 249 | 210 | ND | 248 | 267 |
| Prosječno vrijeme pretraživanja: čitanje/pisanje, ms | ND | ND | ND | ND | ND | 7,5/ND |
| tolerancija kvarova | ||||||
| Projektirano opterećenje, TB/g | 300 | ND | 180 | 550 | 180 | 550 |
| Fatalne pogreške čitanja, broj pojavljivanja po volumenu podataka (bitovi) | 1/10 ^ 15 | 1/10 ^ 15 | 1/10 ^ 15 | 10/10 ^ 16 | 10/10 ^ 14 | 1/10 ^ 15 |
| MTBF (srednje vrijeme između kvarova), h | ND | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 |
| AFR (vjerojatnost kvara godišnje), % | ND | 0,35 | ND | ND | ND | 0,35 |
| Broj ciklusa parkiranja glave | 300 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 |
| Fizičke značajke | ||||||
| Potrošnja energije: mirovanje/čitanje-pisanje, W | 4,9/6,9 | 4,5/8,4 | 5,0/7,8 | ND | 7,15/9,48 | 5,5/6,0 |
| Razina buke: neaktivnost/pretraga, B | ND | ND | 1,8/2,8 | 2,0/ND | 3,4/ND | 2,0/3,6 |
| Maksimalna temperatura, °C: disk uključen/disk isključen | 60/70 | 60/ND | 70/70 | 55/70 | 70/70 | 60/70 |
| Otpornost na udarce: disk uključen/disk isključen | 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) |
| Ukupne dimenzije: D × V × 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 |
| Težina, g | 690 | 650 | 690 | 720 | 770 | 690 |
| Jamstveni rok, godina | 5 | 5 | 3 | 5 | 3 | 5 |
| Maloprodajna cijena (SAD, bez poreza), $ | Od 549 (newegg.com) | Od 289 (newegg.com) | Od 351 (newegg.com) | ND | Od 301 (newegg.com) | Od 439 (amazon.com) |
| Maloprodajna cijena (Rusija), rub. | Od 34 (market.yandex.ru) | Od 17 (market.yandex.ru) | Od 26 (market.yandex.ru) | ND | Od 19 (market.yandex.ru) | Od 27 (market.yandex.ru) |
Prvi model u našoj skromnoj kolekciji tvrdih diskova neskromne veličine - BarraCuda Pro 14 TB - je pogon za stolna računala i DAS, ali ne jednostavan, već "profesionalni". S jedne strane, to znači da BarraCuda Pro podliježe tipičnim ograničenjima tvrdih diskova za stolna računala. Na primjer, nije namijenjen za kombiniranje u RAID nizove, jer je za to poželjno imati TLER (Time-Limited Error Recovery) - postavku firmvera koja sprječava da HDD izleti iz niza zbog dugotrajnih pokušaja mikrokontrolera čitati problemski sektor. Osim toga, šasija BarraCuda Pro nije prikladna za rad u polici ili NAS-u s nekoliko košara, jer ne kompenzira rotacijske vibracije.
No, s druge strane, za razliku od većine drugih tvrdih diskova za stolna računala, HDD-ovi ove marke imaju povećani godišnji resurs opterećenja - do 300 TB prepisivanja, spremni su za rad 24/7 i popraćeni su petogodišnjim jamstvom. Vjerojatno 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 nasumičnog pristupa u BarraCuda Pro trebala biti veća u usporedbi s običnim pogonima za stolna računala, a potrošnja energije, naprotiv, niža je od one kod većine 3,5-inčnih modela. Ipak, sve Seagateove izjave ćemo ipak provjeriti.
Kako bi osvojio tako visoku razinu gustoće 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 našim , - tzv dvodimenzionalni zapis (Two-Dimensional Magnetic Recording). No, suprotno svom nazivu, TDMR nije ni na koji način povezan s postupkom snimanja podataka kao takvim i dizajniran je za povećanje omjera signala i šuma u uvjetima velike gustoće staza na magnetskoj ploči zbog istovremenog čitanja staze dvjema glavama za čitanje: potonje su razmaknute na takav način da polje hvata susjedne tragove i postaje lakše kompenzirati smetnje. U budućnosti će tvrdi diskovi s TDMR-om dodati još više glava, a uz pouzdanost očitavanja podataka može se povećati i njegova brzina, ali to je još stvar budućnosti.
BarraCuda Pro diskovi se u mnogočemu razlikuju od srodnih uređaja mlađe serije bez Pro prefiksa – počevši od činjenice da svi proizvođači HDD-ova imaju standardne desktop modele zaglavljene na 6–8 TB. BarraCuda Pro disk se prije može opisati kao izdanak Seagate poslužiteljske grane, koji je lišen funkcija vezanih za rad u nizovima. Ali kao rezultat toga, cijena uređaja skočila je na razinu korporativnih modela, ili čak i više: u Rusiji se model od 14 terabajta ne može naći jeftiniji od 34 348 rubalja, a na maloprodajnim mjestima u Sjedinjenim Državama - 549 dolara. Čak i Seagate nearline modeli iste količine koštaju manje - od 375 dolara ili 28 936 rubalja.
|
|
|
|
Sljedeći predmet testiranja, Ultrastar DC HC14 od 530 TB, je nearline pogon koji je predstavljao najbolje što su inženjeri Western Digitala mogli učiniti dok nije stigao novi model od 16 TB. A u praksi 3DNews, postao je prvi tvrdi disk marke Ultrastar bez uobičajenih slova HGST u nazivu: tvrtka je prenijela sve modele poslužitelja pod vlastitu marku nakon što je imovina HGST-a potpuno rastopljena u ujedinjenoj korporaciji. Po svojim ključnim karakteristikama ovaj je uređaj sličan BarraCuda Pro istog volumena: unutar zatvorenog kućišta Ultrastar DC HC530 također se nalazi osam magnetskih ploča s korisnim kapacitetom od 1750 GB, a TDMR tehnologija omogućuje čitanje podataka s gusto raspoređenih mjesta. staze. Ali u pogledu ostalih parametara i niza dodatnih funkcija tipičnih za korporativne HDD-ove, Ultrastar DC HC530 ne može se staviti u istu razinu s modelima stolnih računala, čak i ako BarraCuda Pro nije tipičan predstavnik svoje kategorije.
Dakle, korisna gustoća pisanja na ploče BarraCuda Pro i Ultrastar DC HC530 je ista, kao i brzina vretena, ali WD proizvod jamči veću trajnu linearnu brzinu čitanja i pisanja podataka - do 267 MB/s (nije jasno je otkud razlika, ali testovi će pokazati postoji li ona doista). Latencije tijekom nasumičnog pristupa smanjene su pomoću novog dvostupanjskog aktuatora treće generacije i velikog međuspremnika od 512 MB, i što je najvažnije, Media Cachea - rezervnih zona za brzo pisanje blokova razasutih po površini ploča. Posljednja značajka čini moderne nearline diskove sličnim solid-state diskovima, koji također imaju promjenjivi omjer između fizičkih sektora i logičkih blokova. A počevši od modela Ultrastar DC HC10 od 330 terabajta, WD također koristi malu količinu flash memorije za predmemoriju operacija pisanja. Imajte na umu da se, uz (potencijalno) iznimno visoke performanse prema standardima magnetskih pogona, WD proizvod odlikuje umjerenom potrošnjom energije - zapravo, to je uređaj s najnižom potrošnjom energije među svim sudionicima testa, sudeći prema parametrima putovnice .
Pogoni ove klase izgrađeni su s očekivanjem kontinuiranog rada u stalku poslužitelja: dvostrana montaža vretena, kompenzacija rotacijskih vibracija - ove i druge značajke dizajna Ultrastar DC HC530 omogućile su povećanje projektiranog opterećenja diska na 550 TB/godina, a MTBF je tipičan za nearline modele 2,5 milijuna sati. U slučaju malo vjerojatnog kvara prilikom ažuriranja firmvera, rezervni čip je zalemljen na upravljačku ploču. Disk dolazi u modifikacijama s izvornim pristupom 4 KB markupu ili emulacijom sektora od 512 bajta, sa SATA ili SAS sučeljem. U potonjem slučaju dostupna je i opcija end-to-end enkripcije podataka.
Maloprodajne cijene WD Ultrastar DC HC530 u konfiguraciji sa SATA priključkom i emulacijom naslijeđenih oznaka od 512 bajta odgovaraju naprednim karakteristikama i tehnologijama ovog uređaja: od 27 RUB. u ruskim online trgovinama i 495 dolara na Amazonu.
|
|
|
|
Nije bilo lako sastaviti kolekciju tvrdih diskova od 14 TB za usporedno testiranje, a nikako nismo uspjeli nabaviti odgovarajući uređaj trećeg proizvođača – Toshibe. Ali umjesto toga dobili smo model sljedeće generacije, 16 TB. Sada sve tri tvrtke tvrde diskove nude pogone sličnog kapaciteta, ali Toshibin proizvod serije MG08 bio je prvi među njima. Rekord japanske tvrtke oslanja se na ploče s otprilike, ako ne točno, istom fizičkom gustoćom kao 14TB BarraCuda Pro i Ultrastar tvrdi diskovi, ali ovo je prvi put da je Toshiba uspjela spakirati devet palačinki u standardno kućište od 3,5 inča. Ne bez TDMR tehnologije, koja je postala bitan uvjet za osvajanje novih granica kapaciteta. Linearna propusnost čitanja/pisanja Toshiba MG08 trebala bi biti na razini WD Ultrastar DC HC530, ali, čudno, proizvođač ne otkriva nikakve detalje o performansama uređaja.
Ali poznato je da je Toshiba također poduzela mjere za povećanje pouzdanosti i istovremeno smanjenje latencije operacija pisanja: flash memorijski čip na ploči MG08 u slučaju nestanka struje omogućuje vam spremanje podataka koje šalje glavni upravljač za pisanje, ali sudeći prema rezultatima testa, također služi kao cache memorija druge razine nakon DRAM međuspremnika. Međutim, ova tehnologija (Persistent Write Cache) pojavljuje se samo u specifikacijama diskova s 512-byte layout emulacijom, što je dodatni izvor opasnosti pri nestanku struje (i donekle krade performanse) zbog potrebe za čitanjem -modify-write operacija svaki put zapisi logičkih blokova koji se ne poklapaju s granicama fizičkih sektora. Ali serija MG08 također uključuje modele s izvornim pristupom sektorima od 4 kilobajta. Znači li to da su potonji potpuno lišeni flash memorije ili im je funkcija sigurnosne kopije upravo uklonjena, ne znamo. Ali bez obzira na PWC, Toshiba MG08 i druge pogone ove tvrtke, koriste algoritme Dynamic Cache, koji, prema proizvođaču, optimalno raspoređuju međuspremnik između operacija čitanja i pisanja. O njima također nemamo detaljnijih podataka.
Drugi izvori povećane tolerancije na greške u dizajnu Toshiba MG08 su nosači vretena s obje strane i senzori rotacijskih vibracija. Ovi pogoni dizajnirani su za zapisivanje 550 TB podataka godišnje, imaju srednje vrijeme između kvarova od 2,5 milijuna sati, standardno za poslovne uređaje i petogodišnje jamstveno razdoblje. Nekoliko različitih konfiguracija pogona dostupno je za narudžbu, sa SATA ili SAS sučeljem i dodatnom end-to-end enkripcijom. Međutim, ne možemo vam dati okvirnu cijenu: Toshibin 16-terabajtni pogon predstavljen je još u siječnju, ali je još uvijek rijetka zvijer u maloprodaji.
Toshiba MG08 16 TB
Sada kada smo upoznali tri glavna sudionika testa, pogledajmo manje tvrde diskove s kojima moramo usporediti nove modele od 14-16 terabajta. Jedan od njih, Exos X10 kapaciteta 10 TB, je nearline pogon koji sadrži sedam magnetskih ploča u zatvorenom kućištu. I iako je, budući da se iskoristivi kapacitet ploče povećao sa 1429 na 1750 GB ili više, brzina sekvencijalnog pristupa tvrdih diskova također bi trebala porasti, u ovom parametru Exos X10 praktički nije inferioran od istog 14 TB BarraCuda Pro prema specifikacije oba pogona. Nešto očito ne štima u specifikacijama Seagate tvrdih diskova, ali sve imamo prilike saznati u praksi.
Kako bi se povećala brzina operacija slučajnog pristupa, Exos serija ima razvijen AWC (Advanced Write Caching) mehanizam predmemoriranja pisanja, koji smanjuje vrijeme odziva. Pod AWC-om, zapisi su grupirani u DRAM međuspremnik kao što su u bilo kojem drugom tvrdom disku, ali međuspremnik zadržava kopiju podataka nakon što se ispere na ploču, a sadržaj zrcaljenog međuspremnika može odmah pročitati host. kontrolor. U Faktor oblika AWC od 2,5 inča uključuje sljedeću najbržu fazu - rezervirana područja na površini ploča, gdje se podaci iz DRAM-a upisuju sekvencijalnim redoslijedom (Media Cache), kao i malu količinu trajne memorije za spašavanje podataka iz međuspremnika u slučaju nestanka struje. Ali Exos X10 nema flash memoriju, a možda i Media Cache uz nju.
U usporedbi s potrošačkim tvrdim diskovima za stolna računala i NAS, diskovi serije Exos odlikuju se visokim MTBF-om (2,5 milijuna sati) i projektiranim opterećenjem (550 TB/godišnje), sposobnošću rada u serverskom stalku bez ograničenja broja košara, i vijekom trajanja od pet godina.jamstveni servis. Tvrdi disk s oznakom modela ST10000NM0016, koji smo dobili na test, također pripada Hyperscale modifikacijama, koje imaju nižu potrošnju energije u odnosu na ostale članove Exos obitelji, ali su dostupni samo sa SATA sučeljem i emulacijom 512-bajtnih sektora . U konfiguracijama sa SAS konektorom, modeli Exos također imaju opcije s izvornim pristupom sektorima od 4 KB, kao i end-to-end enkripcijom cijelog diska.
|
|
|
|
Seagate IronWolf tvrdi disk je nedavno predstavljen novi predstavnici ovog brenda uz Seagate SSD za mrežnu pohranu. Čini se da je model IronWolf od 12 terabajta opremljen pločama iste fizičke gustoće rasporeda kao i Exos X10, samo što ih ovdje ima još jedna. Međutim, Seagate procjenjuje performanse svoje ideje u sekvencijalnim operacijama čitanja i pisanja znatno nižim - samo 210 MB/s. I ne postoje sofisticirane tehnologije usmjerene na kompenzaciju velike latencije odgovora svojstvene magnetskim pogonima.
Ali svi tvrdi diskovi IronWolf, počevši od kapaciteta 4 TB, posudili su niz hardverskih značajki iz Exos serije koje doprinose povećanju tolerancije na greške. Blok magnetske ploče svakog tvrdog diska uravnotežen je u dvije ravnine, a senzori rotacijske vibracije osiguravaju stabilan rad u sustavima za pohranu koji se montiraju na stalak ili samostalnom NAS-u s do osam kaveza za diskove. IronWolf je dizajniran za umjerene radne uvjete s projektiranim opterećenjem od 180 TB/godišnje i ima MTBF od 1 milijun sati. Kao rezultat toga, jamstveni rok za IronWolf nije dug kao za ozbiljnije modele u Seagate katalogu - tri godine.
|
|
|
|
Pod markom S300, japanska tvrtka Toshiba izdala je seriju pogona za sustave video nadzora - ovi tvrdi diskovi također su posvećeni vlastitim na stranicama 3DNews. Proširenjem protokola prijenosa podataka ATA Streaming Command Set, stariji modeli Toshiba S300 jamče istovremeno snimanje videa sa 64 nadzorne kamere, ali u svojoj srži oni su tipični pogoni za NAS i DAS s mogućnošću rada 24/7 i pristojnim MTBF-om: kao i IronWolf, iznosi 1 milijun sati, a jamstveni rok je iste tri godine. Zahvaljujući dizajnerskim prednostima šasije S300 - dvostrana montaža na osovinu i aktivna kompenzacija rotacijskih vibracija - moguće je instalirati više od osam ovih uređaja u jednu policu stalka ili samostojeći NAS.
Model S300, odabran za usporedbu s novim proizvodima kapaciteta 14–16 TB, izgrađen je na hardverskoj šasiji poslužiteljskih pogona MD06ACA-V i sadrži sedam magnetskih ploča, a specifikacije uređaja ukazuju na nasumičnu brzinu čitanja/pisanja od 248 MB/s, tipično za moderne HDD-ove velikog kapaciteta. Ali od tehnika koje se koriste u tvrdim diskovima poslužitelja Toshibe za smanjenje latencije, S300 ima samo funkciju Dynamic Cache.
Za razliku od svih ostalih sudionika testa, S300, čak i s gustim nizom od sedam ploča, radi bez helija i smješten je u standardno ventilirano kućište. Čini se da upravo iz tog razloga model od 10 terabajta ima najveću vrijednost potrošnje energije u zbirnoj tablici specifikacija sudionika testa, a ovaj parametar, iako je sam po sebi važan samo za administratore podatkovnih centara, izravno određuje temperaturu HDD. Sami ćemo provjeriti stvarnu potrošnju energije S300, ali za sada ćemo uzeti u obzir ovu točku.
|
|
|
|
Izvor: 3dnews.ru