Articolul nou: Testarea hard diskurilor de 14–16 TB: nu numai mai mari, ci și mai bune

Capacitatea hard disk-ului continuă să crească, dar rata de creștere a scăzut constant în ultimii ani. Deci, pentru a lansa prima unitate de 4 TB după ce HDD-urile de 2 TB au fost puse în vânzare, industria a petrecut doar doi ani, a fost nevoie de trei ani pentru a atinge pragul de 8 TB și a durat încă trei ani pentru a dubla capacitatea unui 3,5 TB. hard disk -inch a reușit o singură dată în cinci ani.

Cea mai recentă descoperire a fost obținută datorită unei întregi liste de soluții inovatoare. Astăzi, chiar și conservatori precum Toshiba, care până de curând refuzau heliul, sunt forțați să producă hard disk-uri în carcase sigilate, iar numărul de plăci de pe un ax a crescut la nouă bucăți - deși o dată și pentru o lungă perioadă de timp au fost cinci plăci. considerată o limită rezonabilă. În nișe specifice se folosește așa-numita tehnologie. înregistrare tile (SMR, Shingled Magnetic Recording), în care urmele sectorului de pe platou se suprapun parțial. Și, în sfârșit, pentru a schimba limita capacității hard disk-ului de la 14 la 16 TB fără utilizarea SMR, producătorii au fost nevoiți să implementeze una dintre tehnologiile promițătoare, o listă care se micșorează treptat pe care o reproducem anual. articole finale, — citirea unei piese de mai multe capete simultan (TDMR, Two-Dimensional Magnetic Recording). Progresele ulterioare vor necesita mai devreme sau mai târziu schimbări mai mari în elementele fundamentale ale funcționării HDD - cum ar fi încălzirea platoului folosind un laser sau microunde (HAMR/MAMR, Înregistrare magnetică asistată de căldură/microunde) în momentul în care trece de capul de înregistrare.

Cu toate acestea, este ușor de observat că toate tehnicile descrise vizează în primul rând creșterea densității de scriere și creșterea volumului pe un singur ax, deși multe dintre ele au un efect secundar benefic sub forma unei viteze crescute de citire și scriere a datelor liniare. Conform acestui parametru, HDD-urile moderne au depășit limita de 250 MB/s și sunt deja comparabile cu unitățile SSD ale consumatorului timpuriu. Dar viteza de acces la sectoare aleatorii ale discurilor magnetice progresează cu greu, iar în ceea ce privește volumul, numărul de operații pe secundă devine doar mai mic. În același timp, apar cerințe crescute pentru toleranța la defecțiuni, deoarece cu cât sunt stocate mai multe date pe un singur ax, cu atât este mai important să nu le pierzi și cu atât este nevoie de mai mult timp pentru a le restaura.

Dar și creatorii dispozitivelor de stocare magnetică au găsit un răspuns la această provocare. Am luat trei hard disk-uri de la 14 TB la 16 TB pentru a vedea cum se adaptează tehnologia veche de 64 de ani la 2019 și am observat câteva tendințe. Exemplele campioni de hard disk-uri moderne de 3,5 inchi, produse pentru servere rack și sisteme de stocare, au ceva în comun cu unitățile SSD - de la principiile abordării sectorului până la integrarea directă a cipurilor flash în stiva de memorie locală. Și modelele de consum, la rândul lor, s-au apropiat în caracteristicile lor de omologii lor de server și chiar și descrierea „desktop HDD” nu mai spune atât de multe despre viteza și fiabilitatea dispozitivului. Dar scopul acestei recenzii nu se limitează la cuvinte generale. Intenționăm să aflăm cum noile tendințe în designul hard diskului se traduc în cifre de performanță hard.

⇡#Caracteristicile tehnice ale participanților la test

Înainte de a începe să analizăm rezultatele testelor, merită să studiem cu atenție caracteristicile dispozitivelor cu care ne vom ocupa. De data aceasta nu sunt atât de multe pe cât se întâmplă de obicei în testele noastre de grup, dar am îndeplinit principalele condiții, fără de care o comparație a hard disk-urilor nu poate pretinde că este completă. Revizuirea a inclus produse de la toți cei trei producători - Seagate, Toshiba și Western Digital și aparțin unor categorii diferite: consumer și server. Principalele caracteristici care îi unesc sunt un volum de 14 sau 16 TB, o carcasă etanșă umplută cu heliu și o turație a axului de 7200 rpm. Iar pentru comparație cu cei grei, testarea implică trei dispozitive mai mici deja familiare nouă (10 și 12 TB), concepute pentru a fi utilizate în servere, NAS de acasă sau de birou.

Производитель	Acces la mare			Toshiba		Western Digital
Serie	BarraCuda Pro	Exos X10	IRONWOLF	MG08	S300	Ultrastar DC HC530
Număr de model	ST14000DM001	ST10000NM0016	ST12000VN0008	MG08ACA16TE	HDWT31AUZSVA	WUH721414ALE6L4
Factorul de formă	Xnumx inch	Xnumx inch	Xnumx inch	Xnumx inch	Xnumx inch	Xnumx inch
interfață	SATA 6Gb/s	SATA 6Gb/s	SATA 6Gb/s	SATA 6Gb/s	SATA 6Gb/s	SATA 6Gb/s
Capacitate, GB	14 000	10 000	12 000	16 000	10 000	14 000
configurație
Viteza de rotație a axului, rpm	7 200	7 200	7 200	7 200	7 200	7 200
Densitate utilă de înregistrare a datelor, GB/plater	1 750	1 429	1 500	1 778	1 429	1 750
Numărul de plăci/capete	8/16	7/14	8/16	9/18	7/14	8/16
Dimensiunea sectorului, octeți	4096 (emulație de 512 octeți)	4096 (emulație de 512 octeți)	4096 (emulație de 512 octeți)	4096 (emulație de 512 octeți)	4096 (emulație de 512 octeți)	4096 (emulație de 512 octeți)
Dimensiunea tamponului, MB	256	256	256	512	256	512
productivitate
Max. viteză de citire secvențială susținută, MB/s	250	249	210	ND	248	267
Max. viteză de scriere secvențială susținută, MB/s	250	249	210	ND	248	267
Timp mediu de căutare: citire/scriere, ms	ND	ND	ND	ND	ND	7,5/ND
toleranta la greseli
Sarcina de proiectare, TB/g	300	ND	180	550	180	550
Erori de citire fatale, numărul de apariții pe volum de date (biți)	1/10^15	1/10^15	1/10^15	10/10^16	10/10^14	1/10^15
MTBF (timpul mediu dintre defecțiuni), h	ND	2 500 000	1 000 000	2 500 000	1 000 000	2 500 000
AFR (probabilitate de eșec pe an), %	ND	0,35	ND	ND	ND	0,35
Numărul de cicluri de parcare a capului	300 000	600 000	600 000	600 000	600 000	600 000
Caracteristici fizice
Consum de energie: inactiv / citire-scriere, W	4,9/6,9	4,5/8,4	5,0/7,8	ND	7,15/9,48	5,5/6,0
Nivel de zgomot: inactivitate/căutare, B	ND	ND	1,8/2,8	2,0/ND	3,4/ND	2,0/3,6
Temperatura maximă, °C: disc pornit/disc oprit	60/70	60/ND	70/70	55/70	70/70	60/70
Rezistență la șoc: disc pornit/disc oprit	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)
Dimensiuni totale: 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
Masa g	690	650	690	720	770	690
Perioada de garantie, ani	5	5	3	5	3	5
Preț cu amănuntul (SUA, fără taxe), USD	De la 549 (newegg.com)	De la 289 (newegg.com)	De la 351 (newegg.com)	ND	De la 301 (newegg.com)	De la 439 (amazon.com)
Preț cu amănuntul (Rusia), rub.	De la 34 (market.yandex.ru)	De la 17 (market.yandex.ru)	De la 26 (market.yandex.ru)	ND	De la 19 (market.yandex.ru)	De la 27 (market.yandex.ru)

Primul model din colecția noastră modestă de hard disk-uri de dimensiuni nemodeste - BarraCuda Pro 14 TB - este o unitate pentru computere desktop și DAS, dar nu simplă, ci „profesională”. Pe de o parte, asta înseamnă că BarraCuda Pro este supus limitărilor tipice ale hard disk-urilor desktop. De exemplu, nu este destinat combinării în matrice RAID, deoarece pentru aceasta este de dorit să existe TLER (Time-Limited Error Recovery) - o setare de firmware care împiedică HDD-ul să iasă din matrice din cauza încercărilor prelungite ale microcontrolerului. pentru a citi sectorul cu probleme. În plus, șasiul BarraCuda Pro nu este prea potrivit pentru a lucra într-un raft sau NAS cu mai multe coșuri, deoarece nu compensează vibrațiile de rotație.

Dar, pe de altă parte, spre deosebire de majoritatea celorlalte hard disk-uri desktop, HDD-urile acestui brand au o resursă de încărcare anuală crescută - până la 300 TB de rescriere, sunt gata de funcționare 24/7 și sunt însoțite de o garanție de cinci ani. Probabil că nici nu va trebui să vă plângeți de performanță (cel puțin în sarcinile cu acces predominant liniar la date): datorită celor opt platouri de 1,75 TB, dispozitivul atinge un debit stabil de 250 MB/s. În plus, producătorul promite că viteza de acces aleatoriu în BarraCuda Pro ar trebui să fie mai mare în comparație cu unitățile obișnuite pentru computere desktop, iar consumul de energie, dimpotrivă, este mai mic decât cel al majorității modelelor de 3,5 inci. Cu toate acestea, vom verifica în continuare toate declarațiile Seagate.

Pentru a cuceri un astfel de nivel ridicat de densitate a datelor în cadrul înregistrării perpendiculare standard fără utilizarea tehnologiei de nișă SMR (Shingled Magnetic Recording), Seagate a trebuit să implementeze una dintre metodele promițătoare despre care scriem an de an în documentul nostru. articole finale, - așa-zisul înregistrare bidimensională (Two-Dimensional Magnetic Recording). Dar, spre deosebire de numele său, TDMR nu are nicio legătură cu procedura de înregistrare a datelor ca atare și este conceput pentru a crește raportul semnal-zgomot în condiții de densitate mare a pistelor pe un platou magnetic datorită citirii simultane a unei piste. de două capete de citire: acestea din urmă sunt distanțate în așa fel încât câmpul captează piste adiacente și devine mai ușor de compensat interferența. În viitor, hard disk-urile cu TDMR vor adăuga și mai multe capete și, împreună cu fiabilitatea citirii datelor, viteza acesteia poate crește, dar aceasta este încă o chestiune de viitor.

Unitățile BarraCuda Pro diferă în multe privințe de dispozitivele înrudite din seria mai tânără fără prefixul Pro - începând cu faptul că toți producătorii de HDD-uri au modele standard de desktop blocate la 6–8 TB. Unitatea BarraCuda Pro poate fi descrisă mai degrabă ca un descendent al ramurii serverului Seagate, care este lipsită de funcții legate de lucrul în matrice. Dar, ca urmare, prețul dispozitivului a crescut la nivelul modelelor corporative, sau chiar mai mare: în Rusia, un model de 14 teraocteți nu poate fi găsit mai ieftin de 34 de ruble, iar pe site-urile de vânzare cu amănuntul din Statele Unite - 348 USD. Chiar și modelele Seagate nearline de același volum costă mai puțin - de la 549 USD sau 375 de ruble.

Următorul subiect de testare, Ultrastar DC HC14 de 530 TB, este o unitate nearline care a reprezentat tot ce puteau face inginerii Western Digital până la sosirea noului model de 16 TB. Și în practica 3DNews, a devenit primul hard disk al mărcii Ultrastar fără literele obișnuite HGST din nume: compania a transferat toate modelele de server sub propria marcă după ce activele HGST au fost complet dizolvate în corporația unită. În caracteristicile sale cheie, acest dispozitiv este similar cu BarraCuda Pro de același volum: în interiorul carcasei sigilate a Ultrastar DC HC530 se află și opt plăci magnetice cu o capacitate utilă de 1750 GB, iar tehnologia TDMR oferă citirea datelor de la distanțate dens. urme. Însă în ceea ce privește alți parametri și varietatea de funcții suplimentare tipice HDD-urilor corporative, Ultrastar DC HC530 nu poate fi pus la același nivel cu modelele desktop, chiar dacă BarraCuda Pro nu este un reprezentant tipic al categoriei sale.

Astfel, densitatea utilă de scriere pe platourile BarraCuda Pro și Ultrastar DC HC530 este aceeași, ca și viteza axului, dar produsul WD garantează o viteză de citire și scriere liniară susținută mai mare a datelor - până la 267 MB/s (nu este clar de unde a venit diferența, dar testele vor arăta dacă există cu adevărat). Latențele în timpul accesului aleatoriu sunt ajutate să se reducă de un nou actuator în două etape de a treia generație și un buffer mare de 512 MB și, cel mai important, Media Cache - zone de rezervă pentru scrierea rapidă a blocurilor împrăștiate pe suprafața platourilor. Această ultimă caracteristică face ca discurile moderne nearline similare cu unitățile cu stare solidă, care au, de asemenea, un raport variabil între sectoarele fizice și blocurile logice. Și începând cu modelele Ultrastar DC HC10 de 330 terabyte, WD folosește și o cantitate mică de memorie flash pentru a stoca în cache operațiunile de scriere. Rețineți că, alături de performanța (potențial) extrem de ridicată în raport cu standardele unităților magnetice, produsul WD se distinge printr-un consum moderat de energie - de fapt, este dispozitivul cu cel mai mic consum de energie dintre toți participanții la test, judecând după parametrii pașaportului. .

Unitățile din această clasă sunt construite cu așteptarea unei funcționări continue într-un rack de server: montare pe două fețe, compensare a vibrațiilor de rotație - aceste și alte caracteristici de proiectare ale Ultrastar DC HC530 au făcut posibilă creșterea sarcinii de proiectare a discului la 550. TB/an, iar MTBF este tipic pentru modelele de aproape 2,5 milioane de ore. În cazul unei eșecuri puțin probabile la actualizarea firmware-ului, un cip de rezervă este lipit pe placa de control. Discul vine în modificări cu acces nativ la markup de 4 KB sau emulare a sectoarelor de 512 octeți, cu o interfață SATA sau SAS. În acest din urmă caz, este disponibilă și opțiunea de criptare a datelor end-to-end.

Prețurile de vânzare cu amănuntul ale WD Ultrastar DC HC530 într-o configurație cu port SATA și emularea vechiului marcaj de 512 octeți corespund caracteristicilor și tehnologiilor avansate ale acestui dispozitiv: de la 27 RUB. în magazinele online rusești și 495 USD pe Amazon.

Nu a fost ușor să asamblați o colecție de hard disk de 14 TB pentru teste comparative și nu am reușit niciodată să obținem un dispozitiv potrivit de la un al treilea producător - Toshiba. Dar, în schimb, am primit un model de generație următoare, 16 TB. Acum, toate cele trei companii de hard disk oferă unități de capacitate similară, dar produsul din seria MG08 de la Toshiba a fost primul dintre ele. Recordul companiei japoneze se bazează pe platouri cu aproximativ, dacă nu exact, aceeași densitate fizică ca și hard disk-urile BarraCuda Pro și Ultrastar de 14 TB, dar aceasta este prima dată când Toshiba reușește să împacheteze nouă clătite într-o carcasă standard de 3,5 inci. Nu fără tehnologia TDMR, care a devenit o condiție esențială pentru cucerirea de noi frontiere de capacitate. Performanța liniară de citire/scriere a lui Toshiba MG08 ar trebui să fie la nivelul lui WD Ultrastar DC HC530, dar, în mod ciudat, producătorul nu dezvăluie niciun detaliu despre performanța dispozitivului.

Dar se știe că Toshiba a luat și măsuri pentru a crește fiabilitatea și, în același timp, a reduce latența operațiunilor de scriere: cipul de memorie flash de la bordul MG08 în cazul unei pene de curent vă permite să salvați datele trimise de controlerul gazdă. pentru scriere, dar judecând după rezultatele testului, servește și ca memorie cache de al doilea nivel după memoria tampon DRAM. Totuși, această tehnologie (Persistent Write Cache) apare doar în specificațiile discurilor cu emulare a aspectului de 512 de octeți, care este o sursă suplimentară de pericol în timpul unei căderi de curent (și, într-o oarecare măsură, fură performanța) din cauza necesității de a efectua o citire. -operație de modificare-scriere de fiecare dată înregistrări ale blocurilor logice care nu coincid cu limitele sectoarelor fizice. Dar seria MG08 include și modele cu acces nativ la sectoare de 4 KB. Nu știm dacă asta înseamnă că acestea din urmă sunt complet lipsite de memorie flash sau că funcția de backup tocmai a fost eliminată din ea. Dar, indiferent de PWC, Toshiba MG08 și alte unități de la această companie, folosesc algoritmi Dynamic Cache, care, conform producătorului, distribuie în mod optim spațiul tampon între operațiunile de citire și scriere. De asemenea, nu avem informații detaliate despre ei.

Alte surse de toleranță crescută la defecțiuni în designul Toshiba MG08 sunt suporturile axului pe ambele părți și senzorii de vibrații de rotație. Aceste unități sunt proiectate pentru a scrie 550 TB de date pe an, au un timp mediu între defecțiuni de 2,5 milioane de ore, standard pentru dispozitivele de întreprindere și o perioadă de garanție de cinci ani. Mai multe configurații diferite de unități sunt disponibile la comandă, cu o interfață SATA sau SAS și criptare opțională end-to-end. Cu toate acestea, nu vă putem oferi un ghid de preț: unitatea de 16 terabyte de la Toshiba a fost introdusă în ianuarie, dar este încă o fiară rară în vânzările cu amănuntul.

Toshiba MG08 16 TB

Acum că i-am întâlnit pe cei trei participanți principali la test, să ne uităm la hard disk-urile mai mici cu care trebuie să comparăm noile modele de 14-16 terabyte. Una dintre ele, Exos X10, cu o capacitate de 10 TB, este o unitate nearline care conține șapte plăci magnetice într-o carcasă etanșă. Și, deși, din moment ce capacitatea utilizabilă a platoului a crescut de la 1429 la 1750 GB sau mai mult, viteza de acces secvențial a hard disk-urilor ar trebui să crească și ea, în acest parametru Exos X10 nu este practic inferior aceluiași 14 TB BarraCuda Pro conform specificațiile ambelor unități. Ceva clar nu se adaugă în specificațiile hard disk-urilor Seagate, dar avem ocazia să aflăm totul în practică.

Pentru a crește viteza operațiunilor de acces aleatoriu, seria Exos are un mecanism dezvoltat de scriere cache AWC (Advanced Write Caching), care reduce timpul de răspuns. În conformitate cu AWC, scrierile sunt grupate într-un buffer DRAM așa cum se află în orice alt hard disk, dar tamponul reține o copie a datelor după ce sunt spălate pe platou, iar conținutul bufferului în oglindă poate fi citit imediat de gazdă. controlor. ÎN Hard disk-uri pentru server Seagate Factorul de formă AWC de 2,5 inchi include următoarea cea mai rapidă etapă - zone rezervate de pe suprafața plăcilor, unde datele din DRAM sunt scrise în ordine secvențială (Media Cache), precum și o cantitate mică de memorie nevolatilă pentru salvarea datelor din tampon în cazul unei pene de curent. Dar Exos X10 nu are memorie flash și poate Media Cache împreună cu ea.

În comparație cu hard disk-urile de consum pentru computere desktop și NAS, unitățile din seria Exos se disting prin MTBF ridicat (2,5 milioane de ore) și sarcina de proiectare (550 TB/an), capacitatea de a funcționa într-un rack de server fără restricții privind numărul de coșuri, și o durată de viață de cinci ani.serviciu de garanție. Hard disk-ul cu numărul de model ST10000NM0016, pe care l-am primit pentru testare, aparține și modificărilor Hyperscale, care au un consum mai mic de energie în comparație cu alți membri ai familiei Exos, dar sunt disponibile doar cu interfață SATA și emulare a sectoarelor de 512 octeți. . În configurațiile cu conector SAS, modelele Exos au, de asemenea, opțiuni cu acces nativ la sectoare de 4 KB, precum și criptare completă a discului de la capăt la capăt.

Hard disk-ul Seagate IronWolf a fost prezentat recent în recenzia noastră noi reprezentanți ai acestui brand împreună cu un SSD Seagate pentru stocare în rețea. Modelul IronWolf de 12 terabyte pare să fie echipat cu platouri cu aceeași densitate fizică de aspect ca și Exos X10, doar că aici există încă unul. Cu toate acestea, Seagate estimează performanța creației sale în operațiuni de citire și scriere secvențială mult mai scăzută - doar 210 MB/s. Și nu există tehnologii sofisticate care să compenseze latența mare de răspuns inerentă unităților magnetice.

Dar toate hard disk-urile IronWolf, începând cu o capacitate de 4 TB, au împrumutat o serie de caracteristici hardware din seria Exos care contribuie la creșterea toleranței la erori. Blocul de plată magnetic al fiecărui hard disk este echilibrat în două planuri, iar senzorii de vibrație rotațională asigură o funcționare stabilă în sistemele de stocare montate în rack sau NAS autonom cu până la opt cuști de discuri. IronWolf este proiectat pentru condiții de funcționare moderate, cu o sarcină de proiectare de 180 TB/an și are un MTBF de 1 milion de ore. Ca urmare, perioada de garanție pentru IronWolf nu este la fel de lungă ca pentru modelele mai serioase din catalogul Seagate - trei ani.

Sub marca S300, compania japoneză Toshiba a lansat o serie de unități pentru sistemele de supraveghere video - aceste hard disk-uri sunt, de asemenea, dedicate propriilor lor. Privire de ansamblu asupra pe paginile 3DNews. Prin extinderea protocolului de transfer de date ATA Streaming Command Set, modelele mai vechi Toshiba S300 garantează înregistrarea video simultană de la 64 de camere de supraveghere, dar în esență sunt unități tipice pentru NAS și DAS cu capacitatea de a funcționa 24/7 și un MTBF decent: la fel ca IronWolf, este de 1 milion de ore, iar perioada de garanție este aceeași de trei ani. Datorită avantajelor de proiectare ale șasiului S300 - montarea axului pe două fețe și compensarea activă a vibrațiilor de rotație - este posibil să instalați mai mult de opt dintre aceste dispozitive într-un singur raft sau NAS de sine stătător.

Modelul S300, ales pentru comparație cu produse noi cu o capacitate de 14–16 TB, este construit pe șasiul hardware al unităților server MD06ACA-V și conține șapte plăci magnetice, iar specificațiile dispozitivului indică o viteză de citire/scriere aleatorie de 248 MB/s, tipic pentru HDD-urile moderne de mare capacitate . Dar dintre tehnicile care sunt folosite în hard disk-urile serverelor Toshiba pentru a reduce latența, S300 are doar funcția Dynamic Cache.

Spre deosebire de toți ceilalți participanți la test, S300, chiar și cu un teanc dens de șapte plăci, nu are heliu și este găzduit într-o carcasă standard ventilată. Se pare că tocmai din acest motiv modelul de 10 terabyți are cea mai mare valoare a consumului de energie din tabelul rezumat al specificațiilor participanților la test, iar acest parametru, deși în sine este important doar pentru administratorii centrelor de date, determină direct temperatura HDD. Vom verifica noi înșine consumul real de energie al S300, dar deocamdată vom lua notă de acest punct.

Sursa: 3dnews.ru