Nuovo articolo: Test dei dischi rigidi da 14-16 TB: non solo più grandi, ma migliori

La capacità del disco rigido continua ad aumentare, ma il tasso di crescita è in costante calo negli ultimi anni. Pertanto, per rilasciare il primo disco da 4 TB dopo la messa in vendita degli HDD da 2 TB, l'industria ha impiegato solo due anni, tre anni per raggiungere la soglia degli 8 TB e altri tre anni per raddoppiare la capacità di un disco da 3,5. Il disco rigido da pollici ha avuto successo solo una volta in cinque anni.

L'ultima svolta è stata raggiunta grazie a un intero elenco di soluzioni innovative. Oggi, anche conservatori come Toshiba, che fino a poco tempo fa rifiutavano l'elio, sono costretti a produrre dischi rigidi in custodie sigillate, e il numero di piastre su un mandrino è aumentato a nove pezzi, anche se una volta, e per molto tempo, cinque piastre erano considerato un limite ragionevole. In nicchie specifiche viene utilizzata la cosiddetta tecnologia. registrazione a tessere (SMR, Shingled Magnetic Recording), in cui le tracce dei settori sul piatto si sovrappongono parzialmente. E infine, per spostare il limite di capacità del disco rigido da 14 a 16 TB senza l'uso di SMR, i produttori hanno dovuto implementare una delle tecnologie promettenti, un elenco gradualmente ridotto di cui riproduciamo ogni anno articoli finali, — lettura di una traccia da parte di più testine contemporaneamente (TDMR, registrazione magnetica bidimensionale). Ulteriori progressi richiederanno prima o poi cambiamenti più grandi nei fondamenti del funzionamento dell'HDD, come il riscaldamento del piatto utilizzando un laser o microonde (HAMR/MAMR, registrazione magnetica assistita da calore/microonde) nel momento in cui passa davanti alla testina di registrazione.

Tuttavia, è facile vedere che tutte le tecniche descritte mirano principalmente ad aumentare la densità di scrittura e ad aumentare il volume su un singolo mandrino, sebbene molte di esse abbiano un effetto collaterale benefico sotto forma di maggiore velocità di lettura e scrittura lineare dei dati. Secondo questo parametro, i moderni HDD hanno superato il limite di 250 MB/s e sono già paragonabili ai primi drive a stato solido consumer. Ma la velocità di accesso a settori casuali dei dischi magnetici difficilmente aumenta e, in termini di volume, il numero di operazioni al secondo diventa solo inferiore. Allo stesso tempo sorgono maggiori esigenze di tolleranza agli errori, perché più dati vengono memorizzati su un mandrino, più è importante non perderli e più tempo è necessario per ripristinarli.

Ma anche i creatori di dispositivi di memorizzazione magnetica hanno trovato una risposta a questa sfida. Abbiamo preso tre dischi rigidi da 14TB a 16TB per vedere come la tecnologia vecchia di 64 anni si sta adattando al 2019 e abbiamo notato alcune tendenze. Esempi di moderni dischi rigidi da 3,5 pollici, prodotti per server rack e sistemi di archiviazione, hanno qualcosa in comune con le unità a stato solido: dai principi dell'indirizzamento settoriale all'integrazione diretta dei chip flash nello stack di memoria locale. E i modelli consumer, a loro volta, si sono avvicinati nelle loro caratteristiche alle loro controparti server, e anche la descrizione "desktop HDD" non dice più tanto sulla velocità e l'affidabilità del dispositivo. Ma lo scopo di questa recensione non si limita alle parole generali. Intendiamo scoprire come le nuove tendenze nella progettazione dei dischi rigidi si traducono in numeri di prestazioni elevate.

⇡#Caratteristiche tecniche dei partecipanti al test

Prima di iniziare ad analizzare i risultati del test, vale la pena studiare attentamente le caratteristiche dei dispositivi con cui avremo a che fare. Questa volta non ce ne sono così tanti come di solito accade nei nostri test di gruppo, ma abbiamo soddisfatto le condizioni principali, senza le quali il confronto dei dischi rigidi non può pretendere di essere completo. La revisione ha incluso prodotti di tutti e tre i produttori: Seagate, Toshiba e Western Digital, e appartengono a diverse categorie: consumer e server. Le principali caratteristiche che li accomunano sono un volume di 14 o 16 TB, una custodia sigillata riempita di elio e una velocità del mandrino di 7200 giri al minuto. E per fare un confronto con i pesi massimi, il test coinvolge tre dispositivi più piccoli a noi già familiari (10 e 12 TB), progettati per l'utilizzo in server, NAS domestici o aziendali.

fabbricante	Seagate			Toshiba		Western Digital
serie	BarraCuda Pro	ExosX10	IronWolf	MG08	S300	UltrastarDCHC530
Numero di modello	ST14000DM001	ST10000NM0016	ST12000VN0008	MG08ACA16TE	HDWT31AUZSVA	WUH721414ALE6L4
Fattore di forma	3,5 in.	3,5 in.	3,5 in.	3,5 in.	3,5 in.	3,5 in.
Interfaccia	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s
Capacità, GB	14/000	10/000	12/000	16/000	10/000	14/000
Configurazione
Velocità di rotazione del mandrino, giri/min	7/200	7/200	7/200	7/200	7/200	7/200
Densità di registrazione dati utili, GB/piatto	1/750	1/429	1/500	1/778	1/429	1/750
Numero di piastre/teste	8/16	7/14	8/16	9/18	7/14	8/16
Dimensione del settore, byte	4096 (emulazione di 512 byte)	4096 (emulazione di 512 byte)	4096 (emulazione di 512 byte)	4096 (emulazione di 512 byte)	4096 (emulazione di 512 byte)	4096 (emulazione di 512 byte)
Volume del buffer, MB	256	256	256	512	256	512
Производительность
Massimo. velocità di lettura sequenziale sostenuta, MB/s	250	249	210	ND	248	267
Massimo. velocità di scrittura sequenziale sostenibile, MB/s	250	249	210	ND	248	267
Tempo medio di ricerca: lettura/scrittura, ms	ND	ND	ND	ND	ND	7,5/ND
tolleranza ai guasti
Carico di progetto, TB/g	300	ND	180	550	180	550
Errori irreversibili di lettura, numero di occorrenze per volume di dati (bit)	1/10^15	1/10^15	1/10^15	10/10^16	10/10^14	1/10^15
MTBF (tempo medio tra guasti), h	ND	2 500 000	1 000 000	2 500 000	1 000 000	2 500 000
AFR (probabilità di guasto all'anno), %	ND	0,35	ND	ND	ND	0,35
Numero di cicli di parcheggio della testa	300/000	600/000	600/000	600/000	600/000	600/000
Caratteristiche fisiche
Consumo energetico: inattivo/lettura-scrittura, W	4,9/6,9	4,5/8,4	5,0/7,8	ND	7,15/9,48	5,5/6,0
Livello di rumore: inattività/ricerca, B	ND	ND	1,8/2,8	2,0/ND	3,4/ND	2,0/3,6
Temperatura massima, °C: disco acceso/disco spento	60/70	60/ND	70/70	55/70	70/70	60/70
Resistenza agli urti: disco acceso/disco spento	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)
Dimensioni complessive: L×A×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
Massa g	690	650	690	720	770	690
Periodo di garanzia, anni	5	5	3	5	3	5
Prezzo al dettaglio (USA, tasse escluse), $	Da 549 (newegg.com)	Da 289 (newegg.com)	Da 351 (newegg.com)	ND	Da 301 (newegg.com)	Da 439 (amazon.com)
Prezzo al dettaglio (Russia), strofinare.	Da 34 (market.yandex.ru)	Da 17 (market.yandex.ru)	Da 26 (market.yandex.ru)	ND	Da 19 (market.yandex.ru)	Da 27 (market.yandex.ru)

Il primo modello della nostra modesta collezione di dischi rigidi di dimensioni immodeste - BarraCuda Pro 14 TB - è un'unità per PC desktop e DAS, ma non semplice, ma “professionale”. Da un lato, questo significa che il BarraCuda Pro è soggetto alle limitazioni tipiche degli hard disk desktop. Ad esempio, non è destinato alla combinazione in array RAID, poiché per questo è auspicabile avere TLER (Time-Limited Error Recovery), un'impostazione del firmware che impedisce all'HDD di volare fuori dall'array a causa di tentativi prolungati da parte del microcontrollore leggere il settore problematico. Inoltre, il telaio BarraCuda Pro non è adatto a lavorare su uno scaffale o su un NAS con più cestelli, perché non compensa le vibrazioni rotazionali.

D'altra parte, a differenza della maggior parte degli altri dischi rigidi desktop, gli HDD di questo marchio hanno una maggiore risorsa di carico annuale: fino a 300 TB di riscrittura, sono pronti a funzionare 24 ore su 7, 1,75 giorni su 250 e sono accompagnati da una garanzia di cinque anni. Probabilmente non dovrete lamentarvi nemmeno delle prestazioni (almeno nelle attività con accesso ai dati prevalentemente lineare): grazie a otto piatti da 3,5 TB, il dispositivo raggiunge un throughput stabile di XNUMX MB/s. Inoltre, il produttore promette che la velocità di accesso casuale in BarraCuda Pro dovrebbe essere maggiore rispetto alle normali unità per computer desktop e il consumo energetico, al contrario, sarà inferiore a quello della maggior parte dei modelli da XNUMX pollici. Tuttavia, controlleremo comunque tutte le dichiarazioni di Seagate.

Per raggiungere un livello così elevato di densità di dati nell'ambito della registrazione perpendicolare standard senza l'uso della tecnologia di nicchia SMR (Shingled Magnetic Recording), Seagate ha dovuto implementare uno dei metodi promettenti di cui scriviamo anno dopo anno nel nostro articoli finali, - il cosiddetto registrazione bidimensionale (registrazione magnetica bidimensionale). Ma contrariamente al suo nome, TDMR non è in alcun modo collegato alla procedura di registrazione dei dati in quanto tale ed è progettato per aumentare il rapporto segnale-rumore in condizioni di alta densità di tracce su un piatto magnetico grazie alla lettura simultanea di una traccia da due testine di lettura: queste ultime sono distanziate in modo tale che il campo catturi tracce adiacenti e diventa più facile compensare le interferenze. In futuro, i dischi rigidi con TDMR aggiungeranno ancora più testine e, insieme all'affidabilità della lettura dei dati, la sua velocità potrebbe aumentare, ma questa è ancora una questione per il futuro.

Le unità BarraCuda Pro differiscono in molti modi dai dispositivi correlati delle serie più giovani senza il prefisso Pro, a partire dal fatto che tutti i produttori di HDD hanno modelli desktop standard bloccati a 6–8 TB. L'unità BarraCuda Pro può piuttosto essere descritta come un figlio del ramo dei server Seagate, che è privato delle funzioni relative al lavoro in array. Di conseguenza, il prezzo del dispositivo è salito al livello dei modelli aziendali, o anche più in alto: in Russia, un modello da 14 terabyte non può essere trovato a un prezzo inferiore a 34 rubli, e sui siti di vendita al dettaglio negli Stati Uniti - 348 dollari. Anche i modelli Nearline di Seagate dello stesso volume costano meno: da 549 dollari o 375 rubli.

Il prossimo soggetto del test, l'Ultrastar DC HC14 da 530 TB, è un'unità Nearline che rappresentava il meglio che gli ingegneri Western Digital potevano fare fino all'arrivo del nuovo modello da 16 TB. E nella pratica di 3DNews, è diventato il primo disco rigido del marchio Ultrastar senza le solite lettere HGST nel nome: l'azienda ha trasferito tutti i modelli di server sotto il proprio marchio dopo che le attività di HGST sono state completamente sciolte nella società unita. Nelle sue caratteristiche principali, questo dispositivo è simile al BarraCuda Pro dello stesso volume: all'interno del case sigillato dell'Ultrastar DC HC530 ci sono anche otto piastre magnetiche con una capacità utile di 1750 GB, e la tecnologia TDMR consente la lettura dei dati da punti densamente distanziati brani. Ma per quanto riguarda altri parametri e la varietà di funzioni aggiuntive tipiche degli HDD aziendali, l'Ultrastar DC HC530 non può essere messo allo stesso livello dei modelli desktop, anche se BarraCuda Pro non è un tipico rappresentante della sua categoria.

Pertanto, la densità di scrittura utile sui piatti BarraCuda Pro e Ultrastar DC HC530 è la stessa, così come la velocità del mandrino, ma il prodotto WD garantisce una velocità di lettura e scrittura lineare dei dati più elevata e sostenuta - fino a 267 MB / s (non è chiaro da dove viene la differenza, ma i test dimostreranno se esiste davvero). Le latenze durante l'accesso casuale sono aiutate a ridurre da un nuovo attuatore a due stadi di terza generazione e da un ampio buffer da 512 MB e, soprattutto, Media Cache: zone di riserva per la scrittura rapida di blocchi sparsi sulla superficie dei piatti. Quest'ultima caratteristica rende i moderni dischi Nearline simili ai dischi a stato solido, che hanno anche un rapporto variabile tra settori fisici e blocchi logici. E a partire dai modelli Ultrastar DC HC10 da 330 terabyte, WD utilizza anche una piccola quantità di memoria flash per memorizzare nella cache le operazioni di scrittura. Si noti che, insieme a prestazioni (potenzialmente) estremamente elevate per gli standard delle unità magnetiche, il prodotto WD si distingue per un consumo energetico moderato - in effetti, è il dispositivo con il consumo energetico più basso tra tutti i partecipanti al test, a giudicare dai parametri del suo passaporto .

Le unità di questa classe sono costruite con l'aspettativa di funzionamento continuo in un server rack: montaggio del mandrino su due lati, compensazione delle vibrazioni rotazionali: queste e altre caratteristiche di progettazione dell'Ultrastar DC HC530 hanno consentito di aumentare il carico di progettazione del disco a 550 TB/anno e l'MTBF tipico dei modelli Nearline è pari a 2,5 milioni di ore. In caso di un improbabile errore durante l'aggiornamento del firmware, sulla scheda controller viene saldato un chip di riserva. Il disco è disponibile in versioni con accesso nativo al markup da 4 KB o emulazione di settori da 512 byte, con interfaccia SATA o SAS. In quest’ultimo caso è disponibile anche l’opzione della crittografia dei dati end-to-end.

I prezzi al dettaglio del WD Ultrastar DC HC530 in una configurazione con una porta SATA ed emulazione del markup legacy da 512 byte corrispondono alle caratteristiche e tecnologie avanzate di questo dispositivo: da RUB 27. nei negozi online russi e $ 495 su Amazon.

Non è stato facile assemblare una collezione di hard disk da 14 TB per test comparativi, e non siamo mai riusciti a trovare un dispositivo adatto da un terzo produttore - Toshiba. Ma invece abbiamo un modello della generazione successiva, da 16 TB. Ora tutte e tre le società produttrici di dischi rigidi offrono unità di capacità simile, ma il prodotto della serie MG08 di Toshiba è stato il primo tra questi. Il record dell'azienda giapponese si basa su piatti con all'incirca, se non esattamente, la stessa densità fisica dei dischi rigidi BarraCuda Pro e Ultrastar da 14 TB, ma questa è la prima volta che Toshiba è riuscita a racchiudere nove frittelle in un case standard da 3,5 pollici. Non senza la tecnologia TDMR, diventata una condizione essenziale per conquistare nuove frontiere della capacità. Il throughput lineare in lettura/scrittura del Toshiba MG08 dovrebbe essere al livello del WD Ultrastar DC HC530, ma, stranamente, il produttore non rivela alcun dettaglio sulle prestazioni del dispositivo.

Ma è noto che Toshiba ha adottato misure anche per aumentare l'affidabilità e allo stesso tempo ridurre la latenza delle operazioni di scrittura: il chip di memoria flash a bordo dell'MG08 in caso di interruzione di corrente consente di salvare i dati inviati dal controller host per la scrittura, ma a giudicare dai risultati del test, funge anche da memoria cache di secondo livello dopo il buffer DRAM. Tuttavia, questa tecnologia (Persistent Write Cache) appare solo nelle specifiche dei dischi con emulazione del layout a 512 byte, che rappresenta un'ulteriore fonte di pericolo in caso di interruzione di corrente (e in una certa misura riduce le prestazioni) a causa della necessità di eseguire una lettura -operazione di modifica-scrittura ogni volta che si registrano blocchi logici che non coincidono con i confini dei settori fisici. Ma la serie MG08 comprende anche modelli con accesso nativo a settori da 4 KB. Se questo significhi che questi ultimi siano completamente privi di memoria flash, oppure che sia stata semplicemente rimossa la funzione di backup, non lo sappiamo. Ma indipendentemente da PWC, Toshiba MG08 e altri drive di questa azienda, utilizzano algoritmi Dynamic Cache che, secondo il produttore, distribuiscono in modo ottimale lo spazio buffer tra le operazioni di lettura e scrittura. Inoltre non disponiamo di informazioni dettagliate su di loro.

Altre fonti di maggiore tolleranza ai guasti nel design Toshiba MG08 sono i supporti del perno su entrambi i lati e i sensori di vibrazione rotazionale. Queste unità sono progettate per scrivere 550 TB di dati all'anno, hanno un intervallo medio tra guasti di 2,5 milioni di ore, standard per i dispositivi aziendali, e un periodo di garanzia di cinque anni. Sono disponibili su ordinazione diverse configurazioni di unità, con interfaccia SATA o SAS e crittografia end-to-end opzionale. Tuttavia, non possiamo darti una guida ai prezzi: il disco da 16 terabyte di Toshiba è stato introdotto a gennaio, ma è ancora una bestia rara nelle vendite al dettaglio.

Toshiba MG08 16TB

Ora che abbiamo incontrato i tre principali partecipanti al test, diamo un'occhiata agli hard disk più piccoli con cui dobbiamo confrontare i nuovi modelli da 14-16 terabyte. Uno di questi, Exos X10 con una capacità di 10 TB, è un drive Nearline contenente sette piastre magnetiche in un alloggiamento sigillato. E sebbene, poiché la capacità utilizzabile del piatto è aumentata da 1429 a 1750 GB o più, dovrebbe aumentare anche la velocità di accesso sequenziale dei dischi rigidi, in questo parametro l'Exos X10 non è praticamente inferiore allo stesso BarraCuda Pro da 14 TB secondo le specifiche di entrambe le unità. Qualcosa chiaramente non quadra nelle specifiche degli hard disk Seagate, ma abbiamo l'opportunità di scoprire tutto nella pratica.

Per aumentare la velocità delle operazioni di accesso casuale, la serie Exos dispone di un meccanismo di caching in scrittura AWC (Advanced Write Caching) sviluppato, che riduce i tempi di risposta. In AWC, le scritture sono raggruppate in un buffer DRAM come in qualsiasi altro disco rigido, ma il buffer conserva una copia dei dati dopo che sono stati scaricati sul piatto e il contenuto del buffer con mirroring può essere immediatamente letto dall'host controllore. IN Dischi rigidi del server Seagate Il fattore di forma AWC da 2,5 pollici include lo stadio successivo più veloce: aree riservate sulla superficie delle piastre, dove i dati della DRAM vengono scritti in ordine sequenziale (Media Cache), nonché una piccola quantità di memoria non volatile per il salvataggio dei dati dal buffer in caso di interruzione di corrente. Ma l'Exos X10 non dispone di memoria flash e forse di Media Cache.

Rispetto ai dischi rigidi consumer per computer desktop e NAS, i dischi della serie Exos si distinguono per MTBF elevato (2,5 milioni di ore) e carico di progetto (550 TB/anno), capacità di operare in un server rack senza restrizioni sul numero di cestelli, e una durata di servizio di cinque anni.Servizio di garanzia. Anche il disco rigido con numero di modello ST10000NM0016, che abbiamo ricevuto per il test, appartiene alle modifiche Hyperscale, che hanno un consumo energetico inferiore rispetto ad altri membri della famiglia Exos, ma sono disponibili solo con interfaccia SATA ed emulazione di settori da 512 byte. . Nelle configurazioni con connettore SAS, i modelli Exos dispongono anche di opzioni con accesso nativo a settori da 4 KB, nonché crittografia end-to-end dell'intero disco.

Il disco rigido Seagate IronWolf è stato recentemente presentato la nostra recensione nuovi rappresentanti di questo marchio insieme a un SSD Seagate per l'archiviazione di rete. Il modello IronWolf da 12 terabyte sembra essere dotato di piatti con la stessa densità di layout fisico dell'Exos X10, solo che qui ce n'è uno in più. Tuttavia, Seagate stima che le prestazioni della sua idea nelle operazioni di lettura e scrittura sequenziali siano molto inferiori - solo 210 MB/s. E non esistono tecnologie sofisticate volte a compensare l’elevata latenza di risposta insita nelle unità magnetiche.

Ma tutti i dischi rigidi IronWolf, a partire da una capacità di 4 TB, hanno preso in prestito dalla serie Exos una serie di funzionalità hardware che contribuiscono ad aumentare la tolleranza agli errori. Il blocco del piatto magnetico di ciascun disco rigido è bilanciato su due piani e i sensori di vibrazione rotazionale garantiscono un funzionamento stabile nei sistemi di archiviazione con montaggio su rack o NAS standalone con un massimo di otto gabbie per dischi. IronWolf è progettato per condizioni operative moderate con un carico di progetto di 180 TB/anno e ha un MTBF di 1 milione di ore. Di conseguenza, il periodo di garanzia per IronWolf non è lungo quanto quello dei modelli più seri nel catalogo Seagate: tre anni.

Con il marchio S300, l'azienda giapponese Toshiba ha rilasciato una serie di unità per sistemi di videosorveglianza: anche questi dischi rigidi sono dedicati ai propri panoramica sulle pagine di 3DNews. Espandendo il protocollo di trasferimento dati ATA Streaming Command Set, i vecchi modelli Toshiba S300 garantiscono la registrazione video simultanea da 64 telecamere di sorveglianza, ma fondamentalmente sono unità tipiche per NAS e DAS con la capacità di operare 24 ore su 7, 1 giorni su 300 e un MTBF decente: proprio come IronWolf, è di XNUMX milione di ore e il periodo di garanzia è lo stesso di tre anni. Grazie ai vantaggi progettuali dello chassis SXNUMX (montaggio a perno su due lati e compensazione attiva delle vibrazioni rotazionali) è possibile installare più di otto di questi dispositivi in ​​un ripiano rack o NAS indipendente.

Il modello S300, scelto per il confronto con i nuovi prodotti con una capacità di 14-16 TB, è costruito sullo chassis hardware delle unità server MD06ACA-V e contiene sette piastre magnetiche, e le specifiche del dispositivo indicano una velocità di lettura/scrittura casuale di 248 MB/s, tipico dei moderni HDD di grande capacità. Ma delle tecniche utilizzate nei dischi rigidi dei server Toshiba per ridurre la latenza, l'S300 ha solo la funzione Dynamic Cache.

A differenza di tutti gli altri partecipanti al test, l'S300, anche con una pila densa di sette piastre, fa a meno dell'elio ed è alloggiato in una custodia ventilata standard. Sembra che sia per questo motivo che il modello da 10 terabyte abbia il valore di consumo energetico più alto nella tabella riassuntiva delle specifiche dei partecipanti al test, e questo parametro, sebbene di per sé sia ​​importante solo per gli amministratori dei data center, determina direttamente la temperatura del DISCO FISSO. Controlleremo noi stessi il consumo energetico effettivo dell'S300, ma per ora prenderemo nota di questo punto.

Fonte: 3dnews.ru