Ny artikkel: Testing av 14–16 TB harddisker: ikke bare større, men bedre

Harddiskkapasiteten fortsetter å øke, men vekstraten har vært jevnt nedadgående de siste årene. Så, for å slippe den første 4 TB-stasjonen etter at 2 TB HDD-er kom i salg, brukte industrien bare to år, det tok tre år å nå 8 TB-merket, og det tok ytterligere tre år å doble kapasiteten til en 3,5 -tommers harddisk lyktes bare én gang på fem år.

Det siste gjennombruddet ble oppnådd takket være en hel liste med innovative løsninger. I dag er til og med konservative som Toshiba, som inntil nylig nektet helium, tvunget til å produsere harddisker i forseglede etuier, og antallet plater på en spindel har økt til ni stykker - selv om fem plater en gang, og i lang tid, ble anses som en rimelig grense. I spesifikke nisjer brukes den såkalte teknologien. fliseopptak (SMR, Shingled Magnetic Recording), der sektorsporene på tallerkenen delvis overlapper hverandre. Og til slutt, for å flytte harddiskkapasitetsgrensen fra 14 til 16 TB uten bruk av SMR, måtte produsentene implementere en av de lovende teknologiene, en gradvis krympende liste som vi gjengir årlig siste artikler, — lesing av et spor med flere hoder samtidig (TDMR, Two-Dimensional Magnetic Recording). Ytterligere fremgang vil før eller siden kreve større endringer i det grunnleggende ved HDD-drift - for eksempel oppvarming av tallerkenen ved hjelp av laser eller mikrobølger (HAMR/MAMR, Heat/Microwave-Assisted Magnetic Recording) i det øyeblikket den passerer opptakshodet.

Det er imidlertid lett å se at alle de beskrevne teknikkene primært er rettet mot å øke skrivetettheten og øke volumet på en enkelt spindel, selv om mange av dem har en gunstig bieffekt i form av økt hastighet på lineær datalesing og skriving. I henhold til denne parameteren har moderne HDD-er brutt gjennom 250 MB/s-grensen og er allerede sammenlignbare med tidlige forbruker-solid-state-stasjoner. Men hastigheten på tilgang til tilfeldige sektorer av magnetiske disker utvikler seg knapt, og når det gjelder volum, blir antall operasjoner per sekund bare mindre. Samtidig oppstår det økte krav til feiltoleranse, fordi jo mer data som er lagret på én spindel, jo viktigere er det å ikke miste den og jo lengre tid tar det å gjenopprette den.

Men skaperne av magnetiske lagringsenheter fant også et svar på denne utfordringen. Vi tok tre harddisker fra 14TB til 16TB for å se hvordan 64 år gammel teknologi tilpasser seg 2019, og vi la merke til noen trender. Mestereksempler på moderne 3,5-tommers harddisker, produsert for rackservere og lagringssystemer, har noe til felles med solid-state-stasjoner – fra prinsippene for sektoradressering til direkte integrering av flash-brikker i den lokale minnestakken. Og forbrukermodeller har på sin side blitt nærmere servermotparter i sine egenskaper, og til og med beskrivelsen "desktop HDD" sier ikke lenger så mye om hastigheten og påliteligheten til enheten. Men hensikten med denne anmeldelsen er ikke begrenset til generelle ord. Vi har til hensikt å finne ut hvordan nye trender innen harddiskdesign oversettes til harde ytelsestall.

⇡#Tekniske egenskaper ved testdeltakere

Før vi begynner å analysere testresultatene, er det verdt å studere egenskapene til enhetene vi skal ha med å gjøre nøye. Denne gangen er det ikke så mange av dem som vanligvis skjer i gruppetestene våre, men vi har oppfylt hovedbetingelsene, uten hvilke en sammenligning av harddisker ikke kan kreve å være fullstendig. Gjennomgangen inkluderte produkter fra alle tre produsentene - Seagate, Toshiba og Western Digital, og de tilhører forskjellige kategorier: forbruker og server. Hovedegenskapene som forener dem er et volum på 14 eller 16 TB, en forseglet kasse fylt med helium og en spindelhastighet på 7200 rpm. Og for sammenligning med tungvektere involverer testingen tre mindre enheter som allerede er kjent for oss (10 og 12 TB), designet for bruk i servere, hjemme- eller kontor-NAS.

Производитель	Seagate			Toshiba		Western Digital
serien	BarraCuda Pro	Exos X10	IronWolf	MG08	S300	Ultrastar DC HC530
Modellnummer	ST14000DM001	ST10000NM0016	ST12000VN0008	MG08ACA16TE	HDWT31AUZSVA	WUH721414ALE6L4
Formfaktor	3,5 i.	3,5 i.	3,5 i.	3,5 i.	3,5 i.	3,5 i.
grensesnitt	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s
Kapasitet, GB	14	10	12	16	10	14
Konfigurasjon
Spindelrotasjonshastighet, rpm	7	7	7	7	7	7
Nyttig dataregistreringstetthet, GB/plate	1	1	1	1	1	1
Antall plater/hoder	8/16	7/14	8/16	9/18	7/14	8/16
Sektorstørrelse, byte	4096 (512 byte emulering)	4096 (512 byte emulering)	4096 (512 byte emulering)	4096 (512 byte emulering)	4096 (512 byte emulering)	4096 (512 byte emulering)
Buffervolum, MB	256	256	256	512	256	512
Производительность
Maks. vedvarende sekvensiell lesehastighet, MB/s	250	249	210	ND	248	267
Maks. vedvarende sekvensiell skrivehastighet, MB/s	250	249	210	ND	248	267
Gjennomsnittlig søketid: les/skriv, ms	ND	ND	ND	ND	ND	7,5/ND
feiltoleranse
Dimensjonerende belastning, TB/g	300	ND	180	550	180	550
Fatale lesefeil, antall forekomster per datavolum (biter)	1/10^15	1/10^15	1/10^15	10/10^16	10/10^14	1/10^15
MTBF (gjennomsnittlig tid mellom feil), h	ND	+2 500 000 XNUMX	+1 000 000 XNUMX	+2 500 000 XNUMX	+1 000 000 XNUMX	+2 500 000 XNUMX
AFR (sannsynlighet for feil per år), %	ND	0,35	ND	ND	ND	0,35
Antall hodeparkeringssykluser	300	600	600	600	600	600
Fysiske egenskaper
Strømforbruk: inaktiv / lese-skrive, W	4,9/6,9	4,5/8,4	5,0/7,8	ND	7,15/9,48	5,5/6,0
Støynivå: inaktivitet/søk, B	ND	ND	1,8/2,8	2,0/ND	3,4/ND	2,0/3,6
Maksimal temperatur, °C: disk på/disk av	60/70	60/ND	70/70	55/70	70/70	60/70
Støtmotstand: disk på/disk av	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)
Totalmål: 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
Vekt, g	690	650	690	720	770	690
Garantiperiode, år	5	5	3	5	3	5
Utsalgspris (USA, eksklusive avgifter), $	Fra 549 (newegg.com)	Fra 289 (newegg.com)	Fra 351 (newegg.com)	ND	Fra 301 (newegg.com)	Fra 439 (amazon.com)
Utsalgspris (Russland), gni.	Fra 34 348 (market.yandex.ru)	Fra 17 498 (market.yandex.ru)	Fra 26 320 (market.yandex.ru)	ND	Fra 19 784 (market.yandex.ru)	Fra 27 495 (market.yandex.ru)

Den første modellen i vår beskjedne samling av harddisker av ubeskjeden størrelse - BarraCuda Pro 14 TB - er en stasjon for stasjonære PC-er og DAS, men ikke enkel, men "profesjonell". På den ene siden betyr dette at BarraCuda Pro er underlagt de typiske begrensningene for stasjonære harddisker. For eksempel er det ikke ment for å kombineres i RAID-arrayer, siden det for dette er ønskelig å ha TLER (Time-Limited Error Recovery) - en fastvareinnstilling som forhindrer at HDD-en flyr ut av arrayet på grunn av langvarige forsøk fra mikrokontrolleren. å lese problemsektoren. I tillegg er ikke BarraCuda Pro-chassiset godt egnet til å jobbe i en hylle eller NAS med flere kurver, fordi det ikke kompenserer for rotasjonsvibrasjoner.

Men på den annen side, i motsetning til de fleste andre stasjonære harddisker, har HDD-er av dette merket en økt årlig belastningsressurs - opptil 300 TB med omskriving, er klare til å jobbe 24/7 og er ledsaget av en fem-års garanti. Du trenger sannsynligvis ikke å klage på ytelse heller (i hvert fall i oppgaver med overveiende lineær datatilgang): takket være åtte 1,75 TB-plater oppnår enheten en stabil gjennomstrømning på 250 MB/s. I tillegg lover produsenten at random access-hastigheten i BarraCuda Pro skal være høyere sammenlignet med vanlige stasjoner for stasjonære datamaskiner, og strømforbruket er tvert imot lavere enn for de fleste 3,5-tommers modeller. Vi vil imidlertid fortsatt sjekke alle Seagates uttalelser.

For å erobre et så høyt nivå av datatetthet innenfor rammen av standard vinkelrett opptak uten bruk av nisje SMR (Shingled Magnetic Recording) teknologi, måtte Seagate implementere en av de lovende metodene som vi skriver om år etter år i vår siste artikler, - såkalte todimensjonalt opptak (Two-Dimensjonal Magnetic Recording). Men i motsetning til navnet, er TDMR på ingen måte forbundet med dataregistreringsprosedyren som sådan og er designet for å øke signal-til-støy-forholdet under forhold med høy tetthet av spor på en magnetisk tallerken på grunn av samtidig lesing av et spor med to lesehoder: de sistnevnte er adskilt på en slik måte at feltet fanger opp tilstøtende spor, og det blir lettere å kompensere for forstyrrelser. I fremtiden vil harddisker med TDMR legge til enda flere hoder, og sammen med påliteligheten til datalesing kan hastigheten øke, men dette er fortsatt et spørsmål for fremtiden.

BarraCuda Pro-stasjoner skiller seg på mange måter fra relaterte enheter i den yngre serien uten Pro-prefikset - starter med det faktum at alle HDD-produsenter har standard skrivebordsmodeller som sitter fast på 6–8 TB. BarraCuda Pro-stasjonen kan snarere beskrives som et avkom av Seagate-servergrenen, som er fratatt funksjoner knyttet til arbeid i arrays. Men som et resultat har prisen på enheten steget til nivået av bedriftsmodeller, eller enda høyere: i Russland kan en 14-terabyte-modell ikke bli funnet billigere enn 34 348 rubler, og på detaljhandelssider i USA - $ 549. Selv Seagate nearline-modeller med samme volum koster mindre - fra $ 375 eller 28 936 rubler.

Det neste testobjektet, 14 TB Ultrastar DC HC530, er en nærlinjestasjon som representerte det beste Western Digital-ingeniører kunne gjøre frem til den nye 16 TB-modellen kom. Og i praksis med 3DNews ble det den første Ultrastar-harddisken uten de vanlige bokstavene HGST i navnet: Selskapet overførte alle servermodeller under sitt eget merke etter at eiendelene til HGST ble fullstendig oppløst i det forente selskapet. I sine nøkkelegenskaper ligner denne enheten på BarraCuda Pro med samme volum: inne i det forseglede kabinettet til Ultrastar DC HC530 er det også åtte magnetiske plater med en nyttig kapasitet på 1750 GB, og TDMR-teknologi gir datalesing fra tett avstand. spor. Men når det gjelder andre parametere og variasjonen av tilleggsfunksjoner som er typiske for bedriftsharddisker, kan ikke Ultrastar DC HC530 settes på samme nivå som stasjonære modeller, selv om BarraCuda Pro ikke er en typisk representant for sin kategori.

Dermed er den nyttige skrivetettheten på BarraCuda Pro og Ultrastar DC HC530-plater den samme, det samme er spindelhastigheten, men WD-produktet garanterer en høyere vedvarende lineær lese- og skrivehastighet på data - opptil 267 MB/s (det er det ikke klart hvor forskjellen kom fra, men tester vil vise om den virkelig eksisterer). Forsinkelser under tilfeldig tilgang blir hjulpet til å redusere av en ny, tredjegenerasjons totrinns aktuator og en stor 512 MB buffer, og viktigst av alt, Media Cache – reservesoner for rask skriving av blokker spredt over overflaten av tallerkenene. Sistnevnte funksjon gjør moderne nærlinjedisker lik solid-state-stasjoner, som også har et variabelt forhold mellom fysiske sektorer og logiske blokker. Og fra og med 10-terabyte Ultrastar DC HC330-modellene, bruker WD også en liten mengde flash-minne for å bufre skriveoperasjoner. Legg merke til at sammen med (potensielt) ekstremt høy ytelse etter standardene for magnetiske stasjoner, kjennetegnes WD-produktet ved moderat strømforbruk - faktisk er det enheten med det laveste strømforbruket blant alle testdeltakere, bedømt etter passparametere. .

Stasjoner i denne klassen er bygget med forventning om kontinuerlig drift i et serverrack: dobbeltsidig spindelmontering, rotasjonsvibrasjonskompensasjon - disse og andre designfunksjonene til Ultrastar DC HC530 gjorde det mulig å øke designbelastningen på disken til 550 TB/år, og MTBF er typisk for nærlinjemodeller 2,5 millioner timer. I tilfelle en usannsynlig feil under oppdatering av fastvaren, loddes en reservebrikke på kontrollerkortet. Disken kommer i modifikasjoner med innebygd tilgang til 4 KB markering eller emulering av 512-byte sektorer, med et SATA- eller SAS-grensesnitt. I sistnevnte tilfelle er også muligheten for ende-til-ende datakryptering tilgjengelig.

Utsalgsprisene på WD Ultrastar DC HC530 i en konfigurasjon med en SATA-port og emulering av eldre 512-byte-markering tilsvarer de avanserte egenskapene og teknologiene til denne enheten: fra RUB 27 495. i russiske nettbutikker og $439 på Amazon.

Det var ikke lett å sette sammen en samling på 14 TB harddisker for sammenlignende testing, og vi klarte aldri å få tak i en passende enhet fra en tredje produsent – ​​Toshiba. Men i stedet fikk vi en modell av neste generasjon, 16 TB. Nå tilbyr alle de tre harddiskselskapene disker med tilsvarende kapasitet, men Toshibas MG08-serieprodukt var det aller første blant dem. Det japanske selskapets rekord er avhengig av tallerkener med omtrent, om ikke nøyaktig, samme fysiske tetthet som 14TB BarraCuda Pro og Ultrastar-harddiskene, men dette er første gang Toshiba har vært i stand til å pakke ni pannekaker i en standard 3,5-tommers koffert. Ikke uten TDMR-teknologi, som har blitt en vesentlig betingelse for å erobre nye grenser for kapasitet. Toshiba MG08s lineære lese-/skrivegjennomstrømming skal være på nivå med WD Ultrastar DC HC530, men merkelig nok avslører ikke produsenten noen detaljer om enhetens ytelse.

Men det er kjent at Toshiba også har iverksatt tiltak for å øke påliteligheten og samtidig redusere ventetiden for skriveoperasjoner: Flash-minnebrikken ombord på MG08 i tilfelle strømbrudd lar deg lagre data sendt av vertskontrolleren for skriving, men etter testresultatene å dømme, fungerer også som bufferminne på andre nivå etter DRAM-bufferen. Imidlertid vises denne teknologien (Persistent Write Cache) kun i spesifikasjonene til disker med 512-byte layoutemulering, som er en ekstra kilde til fare under et strømbrudd (og til en viss grad stjeler ytelse) på grunn av behovet for å utføre en lesing -modifisere-skrive operasjon hver gang poster av logiske blokker som ikke sammenfaller med grensene til fysiske sektorer. Men MG08-serien inkluderer også modeller med innfødt tilgang til 4-kilobyte sektorer. Om dette betyr at sistnevnte er fullstendig blottet for flash-minne, eller at backup-funksjonen nettopp er fjernet fra det, vet vi ikke. Men uansett PWC, Toshiba MG08 og andre stasjoner fra dette selskapet, bruk Dynamic Cache-algoritmer, som ifølge produsenten fordeler bufferplass mellom lese- og skriveoperasjoner optimalt. Vi har heller ingen detaljert informasjon om dem.

Andre kilder til økt feiltoleranse i Toshiba MG08-designen er spindelfestene på begge sider og rotasjonsvibrasjonssensorer. Disse stasjonene er designet for å skrive 550 TB med data per år, har en gjennomsnittlig tid mellom feil på 2,5 millioner timer, standard for bedriftsenheter og en fem-års garantiperiode. Flere forskjellige stasjonskonfigurasjoner er tilgjengelige for bestilling, med et SATA- eller SAS-grensesnitt og valgfri ende-til-ende-kryptering. Vi kan imidlertid ikke gi deg en prisguide: Toshibas 16-terabyte-stasjon ble introdusert tilbake i januar, men den er fortsatt et sjeldent beist i detaljhandelen.

Toshiba MG08 16 TB

Nå som vi har møtt de tre hovedtestdeltakerne, la oss se på de mindre harddiskene som vi må sammenligne de nye 14-16 terabyte-modellene med. En av dem, Exos X10 med en kapasitet på 10 TB, er en nærlinjestasjon som inneholder syv magnetiske plater i et forseglet hus. Og selv om, siden den brukbare kapasiteten til tallerkenen har økt fra 1429 til 1750 GB eller mer, bør den sekvensielle tilgangshastigheten til harddisker også øke, i denne parameteren er Exos X10 praktisk talt ikke dårligere enn den samme 14 TB BarraCuda Pro iht. spesifikasjonene til begge stasjonene. Noe stemmer tydeligvis ikke i spesifikasjonene til Seagate-harddiskene, men vi har muligheten til å finne ut alt i praksis.

For å øke hastigheten på tilfeldige tilgangsoperasjoner har Exos-serien en utviklet AWC (Advanced Write Caching) skrivebufringsmekanisme, som reduserer responstiden. Under AWC blir skrivinger gruppert i en DRAM-buffer slik de er på en hvilken som helst annen harddisk, men bufferen beholder en kopi av dataene etter at de er tømt til tallerkenen, og innholdet i den speilede bufferen kan umiddelbart leses av verten kontrolleren. I Seagate serverharddisker 2,5-tommers AWC-formfaktoren inkluderer det neste raskeste trinnet - reserverte områder på overflaten av platene, hvor data fra DRAM skrives i sekvensiell rekkefølge (Media Cache), samt en liten mengde ikke-flyktig minne for å redde data fra bufferen ved strømbrudd. Men Exos X10 har ikke flash-minne, og kanskje Media Cache sammen med det.

Sammenlignet med forbrukerharddisker for stasjonære datamaskiner og NAS, utmerker Exos-serien seg ved høy MTBF (2,5 millioner timer) og designbelastning (550 TB/år), muligheten til å operere i et serverrack uten begrensninger på antall kurver, og fem års levetid.garantiservice. Harddisken med modellnummer ST10000NM0016, som vi mottok for testing, tilhører også Hyperscale-modifikasjonene, som har lavere strømforbruk sammenlignet med andre medlemmer av Exos-familien, men som kun er tilgjengelig med SATA-grensesnitt og emulering av 512-byte sektorer. . I konfigurasjoner med en SAS-kontakt har Exos-modeller også alternativer med innfødt tilgang til 4 KB-sektorer, samt ende-til-ende full-disk-kryptering.

Seagate IronWolf-harddisken ble nylig omtalt i vår anmeldelse nye representanter for dette merket sammen med en Seagate SSD for nettverkslagring. Den 12-terabyte IronWolf-modellen ser ut til å være utstyrt med tallerkener med samme fysiske layouttetthet som Exos X10, bare her er det én til. Seagate estimerer imidlertid ytelsen til ideen sin i sekvensielle lese- og skriveoperasjoner mye lavere - bare 210 MB/s. Og det er ingen sofistikerte teknologier som tar sikte på å kompensere for den høye responsforsinkelsen som ligger i magnetiske stasjoner.

Men alle IronWolf-harddisker, som starter med en kapasitet på 4 TB, lånte en rekke maskinvarefunksjoner fra Exos-serien som bidrar til økt feiltoleranse. Den magnetiske tallerkenblokken på hver harddisk er balansert i to plan, og rotasjonsvibrasjonssensorer sikrer stabil drift i rackmonterte lagringssystemer eller frittstående NAS med opptil åtte diskbur. IronWolf er designet for moderate driftsforhold med en designbelastning på 180 TB/år og har en MTBF på 1 million timer. Som et resultat er ikke garantiperioden for IronWolf like lang som for mer seriøse modeller i Seagate-katalogen - tre år.

Under S300-merket har det japanske selskapet Toshiba gitt ut en serie stasjoner for videoovervåkingssystemer - disse harddiskene er også dedikert til sine egne oversikt på sidene til 3DNews. Ved å utvide ATA Streaming Command Set-dataoverføringsprotokollen, garanterer de eldre Toshiba S300-modellene samtidig videoopptak fra 64 overvåkingskameraer, men i kjernen er de typiske stasjoner for NAS og DAS med muligheten til å operere 24/7 og en anstendig MTBF: akkurat som IronWolf er det 1 million timer, og garantiperioden er den samme tre årene. Takket være designfordelene til S300-chassiset - dobbeltsidig spindelmontering og aktiv rotasjonsvibrasjonskompensasjon - er det mulig å installere mer enn åtte av disse enhetene i en rackhylle eller frittstående NAS.

S300-modellen, valgt for sammenligning med nye produkter med en kapasitet på 14–16 TB, er bygget på maskinvarechassiset til MD06ACA-V serverstasjoner og inneholder syv magnetiske plater, og enhetsspesifikasjonene indikerer en tilfeldig lese-/skrivehastighet på 248 MB/s, typisk for moderne HDD-er med stor kapasitet. Men av teknikkene som brukes i Toshiba-serverharddisker for å redusere ventetiden, har S300 kun funksjonen Dynamic Cache.

I motsetning til alle andre testdeltakere klarer S300, selv med en tett stabel på syv plater, seg uten helium og er plassert i en standard ventilert koffert. Det ser ut til at det er av denne grunn at 10 terabyte-modellen har den høyeste strømforbruksverdien i sammendragstabellen over spesifikasjoner for testdeltakere, og denne parameteren, selv om den i seg selv bare er viktig for datasenteradministratorer, bestemmer direkte temperaturen på HDD. Vi sjekker det faktiske strømforbruket til S300 selv, men foreløpig skal vi merke oss dette punktet.

Kilde: 3dnews.ru