Nový článok: Testovanie 14–16 TB pevných diskov: nielen väčšie, ale aj lepšie

Kapacita pevných diskov sa neustále zvyšuje, ale tempo rastu v posledných rokoch neustále klesá. Takže na uvoľnenie prvého 4 TB disku po uvedení 2 TB pevných diskov do predaja trvalo tomuto odvetviu len dva roky, trvalo tri roky, kým dosiahol hranicu 8 TB a ďalšie tri roky trvalo zdvojnásobenie kapacity 3,5 -palcový pevný disk uspel iba raz za päť rokov.

Najnovší prelom bol dosiahnutý vďaka celému zoznamu inovatívnych riešení. Dnes sú aj takí konzervatívci ako Toshiba, ktorá donedávna odmietala hélium, nútení vyrábať pevné disky v zapečatených obaloch a počet platní na vretene sa zvýšil na deväť kusov – hoci kedysi a dlho bolo päť platní. považovať za primeranú hranicu. V špecifických výklenkoch sa používa technológia tzv. dlaždicové nahrávanie (SMR, Shingled Magnetic Recording), pri ktorom sa sektorové stopy na tanieri čiastočne prekrývajú. A napokon, aby sme posunuli limit kapacity pevného disku zo 14 na 16 TB bez použitia SMR, museli výrobcovia implementovať jednu zo sľubných technológií, ktorých postupne sa zmenšujúci zoznam každoročne reprodukujeme záverečné články, — čítanie stopy niekoľkými hlavami súčasne (TDMR, dvojrozmerný magnetický záznam). Ďalší pokrok si skôr či neskôr vyžiada väčšie zmeny v základoch fungovania HDD – ako je ohrev platne pomocou lasera alebo mikrovĺn (HAMR/MAMR, Heat/Microwave-Assisted Magnetic Recording) v momente, keď prechádza cez záznamovú hlavu.

Je však ľahké vidieť, že všetky opísané techniky sú zamerané predovšetkým na zvýšenie hustoty zápisu a zvýšenie objemu na jednom vretene, hoci mnohé z nich majú priaznivý vedľajší efekt v podobe zvýšenej rýchlosti lineárneho čítania a zápisu dát. Podľa tohto parametra moderné HDD prekonali hranicu 250 MB/s a sú už porovnateľné so skoršími spotrebiteľskými SSD diskami. Rýchlosť prístupu k náhodným sektorom magnetických diskov však sotva napreduje a pokiaľ ide o objem, počet operácií za sekundu sa znižuje. Zároveň vznikajú zvýšené požiadavky na odolnosť voči poruchám, pretože čím viac dát je uložených na jednom vretene, tým dôležitejšie je nestratiť ich a tým dlhšie trvá ich obnovenie.

Ale aj na túto výzvu našli odpoveď tvorcovia magnetických pamäťových zariadení. Zobrali sme tri pevné disky s veľkosťou od 14 TB do 16 TB, aby sme videli, ako sa 64-ročná technológia prispôsobuje roku 2019, a všimli sme si niekoľko trendov. Majstrovské príklady moderných 3,5-palcových pevných diskov vyrábaných pre rackové servery a úložné systémy majú niečo spoločné s pevnými diskami – od princípov sektorového adresovania až po priamu integráciu flash čipov do zásobníka lokálnej pamäte. A spotrebiteľské modely sa zase svojimi vlastnosťami priblížili svojim serverovým náprotivkom a dokonca ani popis „desktop HDD“ už nehovorí toľko o rýchlosti a spoľahlivosti zariadenia. Ale účel tejto recenzie sa neobmedzuje len na všeobecné slová. Máme v úmysle zistiť, ako sa nové trendy v dizajne pevných diskov premietnu do čísel pevného výkonu.

⇡#Technické charakteristiky účastníkov testu

Predtým, ako začneme analyzovať výsledky testov, stojí za to starostlivo preštudovať vlastnosti zariadení, s ktorými sa budeme zaoberať. Tentoraz ich nie je až tak veľa, ako to býva v našich skupinových testoch, no splnili sme hlavné podmienky, bez ktorých sa porovnanie pevných diskov nemôže považovať za úplné. Recenzia zahŕňala produkty všetkých troch výrobcov – Seagate, Toshiba a Western Digital, ktoré patria do rôznych kategórií: spotrebiteľ a server. Hlavné charakteristiky, ktoré ich spájajú, sú objem 14 alebo 16 TB, hermeticky uzavreté puzdro naplnené héliom a otáčky vretena 7200 ot./min. A pre porovnanie s ťažkými váhami, testovanie zahŕňa tri menšie zariadenia, ktoré už poznáme (10 a 12 TB), určené na použitie v serveroch, domácich alebo kancelárskych NAS.

Производитель	Seagate			toshiba		Western Digital
Séria	BarraCuda Pro	Exos X10	IronWolf	MG08	S300	Ultrastar DC HC530
Číslo modelu	ST14000DM001	ST10000NM0016	ST12000VN0008	MG08ACA16TE	HDWT31AUZSVA	WUH721414ALE6L4
Tvarový faktor	3,5 in.	3,5 in.	3,5 in.	3,5 in.	3,5 in.	3,5 in.
rozhranie	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s
Kapacita, GB	14 000	10 000	12 000	16 000	10 000	14 000
konfigurácia
Rýchlosť otáčania vretena, ot./min	7 200	7 200	7 200	7 200	7 200	7 200
Užitočná hustota záznamu dát, GB/platnička	1 750	1 429	1 500	1 778	1 429	1 750
Počet tanierov/hlavy	8/16	7/14	8/16	9/18	7/14	8/16
Veľkosť sektora, bajty	4096 (512 bajtová emulácia)	4096 (512 bajtová emulácia)	4096 (512 bajtová emulácia)	4096 (512 bajtová emulácia)	4096 (512 bajtová emulácia)	4096 (512 bajtová emulácia)
Veľkosť vyrovnávacej pamäte, MB	256	256	256	512	256	512
produktivita
Max. trvalá rýchlosť sekvenčného čítania, MB/s	250	249	210	ND	248	267
Max. udržateľná rýchlosť sekvenčného zápisu, MB/s	250	249	210	ND	248	267
Priemerný čas vyhľadávania: čítanie/zápis, ms	ND	ND	ND	ND	ND	7,5/ND
odolnosť proti chybám
Návrhové zaťaženie, TB/g	300	ND	180	550	180	550
Závažné chyby čítania, počet výskytov na objem údajov (bity)	1/10^15	1/10^15	1/10^15	10/10^16	10/10^14	1/10^15
MTBF (stredný čas medzi poruchami), h	ND	2 500 000	1 000 000	2 500 000	1 000 000	2 500 000
AFR (pravdepodobnosť zlyhania za rok), %	ND	0,35	ND	ND	ND	0,35
Počet cyklov parkovania hlavy	300 000	600 000	600 000	600 000	600 000	600 000
Fyzikálne vlastnosti
Spotreba energie: nečinnosť/čítanie/zápis, W	4,9/6,9	4,5/8,4	5,0/7,8	ND	7,15/9,48	5,5/6,0
Úroveň hluku: nečinnosť/vyhľadávanie, B	ND	ND	1,8/2,8	2,0/ND	3,4/ND	2,0/3,6
Maximálna teplota, °C: disk zapnutý/vypnutý	60/70	60/ND	70/70	55/70	70/70	60/70
Odolnosť voči otrasom: disk zapnutý/vypnutý	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)
Celkové rozmery: D × V × H, mm	X x 147 101,9 26,1	X x 147 101,9 26,1	X x 147 101,9 26,1	X x 147 101,9 26,1	X x 147 101,9 26,1	X x 147 101,6 26,1
Hmotnosť, g	690	650	690	720	770	690
Záručná doba, roky	5	5	3	5	3	5
Maloobchodná cena (USA, bez dane), $	Od 549 (newegg.com)	Od 289 (newegg.com)	Od 351 (newegg.com)	ND	Od 301 (newegg.com)	Od 439 (amazon.com)
Maloobchodná cena (Rusko), rub.	Od 34 348 (market.yandex.ru)	Od 17 498 (market.yandex.ru)	Od 26 320 (market.yandex.ru)	ND	Od 19 784 (market.yandex.ru)	Od 27 495 (market.yandex.ru)

Prvý model v našej skromnej zbierke pevných diskov neskromnej veľkosti - BarraCuda Pro 14 TB - je disk pre stolné počítače a DAS, ale nie jednoduchý, ale „profesionálny“. Na jednej strane to znamená, že BarraCuda Pro podlieha typickým obmedzeniam pevných diskov pre stolné počítače. Napríklad nie je určený na kombinovanie do polí RAID, pretože na to je žiaduce mať TLER (Time-Limited Error Recovery) - nastavenie firmvéru, ktoré bráni HDD vyletieť z poľa v dôsledku dlhších pokusov mikrokontroléra. na čítanie problémového sektora. Podvozok BarraCuda Pro navyše nie je vhodný na prácu v poličke alebo NAS s niekoľkými košmi, pretože nekompenzuje rotačné vibrácie.

Ale na druhej strane, na rozdiel od väčšiny ostatných pevných diskov pre stolné počítače, HDD tejto značky majú zvýšený ročný zdroj zaťaženia - až 300 TB prepisovania, sú pripravené pracovať 24 hodín denne, 7 dní v týždni a sú sprevádzané päťročnou zárukou. Sťažovať sa zrejme nebudete musieť ani na výkon (aspoň pri úlohách s prevažne lineárnym prístupom k dátam): vďaka ôsmim 1,75 TB platniam zariadenie dosahuje stabilnú priepustnosť 250 MB/s. Výrobca navyše sľubuje, že rýchlosť náhodného prístupu v BarraCuda Pro by mala byť vyššia v porovnaní s bežnými diskami pre stolné počítače a spotreba naopak nižšia ako u väčšiny 3,5-palcových modelov. Všetky vyjadrenia Seagate však ešte skontrolujeme.

Aby Seagate pokoril takú vysokú hustotu dát v rámci štandardného kolmého záznamu bez použitia špeciálnej technológie SMR (Shingled Magnetic Recording), musel implementovať jednu zo sľubných metód, o ktorej rok čo rok píšeme v našom záverečné články, - tzv dvojrozmerný záznam (Two-Dimensional Magnetic Recording). Ale na rozdiel od svojho názvu, TDMR nie je žiadnym spôsobom spojený s postupom zaznamenávania údajov ako takým a je navrhnutý tak, aby zvýšil pomer signálu k šumu v podmienkach vysokej hustoty stôp na magnetickej platni v dôsledku súčasného čítania stopy. dvoma čítacími hlavami: tieto sú od seba vzdialené takým spôsobom, že pole zachytáva priľahlé stopy a je jednoduchšie kompenzovať rušenie. Pevné disky s TDMR v budúcnosti pridajú ešte viac hláv a spolu so spoľahlivosťou čítania dát sa môže zvýšiť aj jej rýchlosť, ale to je zatiaľ záležitosť budúcnosti.

Disky BarraCuda Pro sa v mnohých ohľadoch líšia od príbuzných zariadení mladšej série bez predpony Pro - počnúc skutočnosťou, že všetci výrobcovia HDD majú štandardné stolné modely uviaznuté na 6–8 TB. Disk BarraCuda Pro možno skôr označiť za odchovanca serverovej vetvy Seagate, ktorá je zbavená funkcií súvisiacich s prácou v poliach. V dôsledku toho však cena zariadenia vyletela na úroveň podnikových modelov alebo dokonca vyššie: v Rusku nie je možné nájsť 14-terabajtový model lacnejšie ako 34 348 rubľov a na maloobchodných stránkach v Spojených štátoch - 549 dolárov. Dokonca aj blízke modely Seagate s rovnakým objemom stoja menej - od 375 dolárov alebo 28 936 rubľov.

Ďalším testovacím objektom, 14 TB Ultrastar DC HC530, je nearline disk, ktorý predstavoval to najlepšie, čo mohli inžinieri Western Digital urobiť, kým neprišiel nový 16 TB model. A v praxi 3DNews sa stal prvým pevným diskom značky Ultrastar bez obvyklých písmen HGST v názve: spoločnosť previedla všetky modely serverov pod svoju vlastnú značku po úplnom rozpustení aktív HGST v zjednotenej korporácii. Vo svojich kľúčových charakteristikách je toto zariadenie podobné BarraCuda Pro rovnakého objemu: vo vnútri uzavretého puzdra Ultrastar DC HC530 je tiež osem magnetických platní s užitočnou kapacitou 1750 GB a technológia TDMR poskytuje čítanie údajov z husto rozmiestnených stopy. No z hľadiska iných parametrov a rozmanitosti doplnkových funkcií typických pre firemné HDD nemožno Ultrastar DC HC530 postaviť na rovnakú úroveň ako desktopové modely, aj keď BarraCuda Pro nie je typickým zástupcom svojej kategórie.

Užitočná hustota zápisu na platniach BarraCuda Pro a Ultrastar DC HC530 je teda rovnaká, rovnako ako rýchlosť vretena, ale produkt WD zaručuje vyššiu stabilnú lineárnu rýchlosť čítania a zápisu dát – až 267 MB/s (nie je jasné, kde sa vzal rozdiel, ale testy ukážu, či skutočne existuje). Latencie pri náhodnom prístupe pomáha znižovať nový dvojstupňový aktuátor tretej generácie a veľká 512 MB vyrovnávacia pamäť a hlavne Media Cache – rezervné zóny pre rýchly zápis blokov roztrúsených po povrchu platní. Posledná uvedená funkcia robí moderné nearline disky podobné jednotkám SSD, ktoré majú tiež premenlivý pomer medzi fyzickými sektormi a logickými blokmi. A počnúc 10-terabajtovými modelmi Ultrastar DC HC330 používa WD aj malé množstvo flash pamäte na operácie zápisu do vyrovnávacej pamäte. Všimnite si, že spolu s (potenciálne) extrémne vysokým výkonom podľa štandardov magnetických pohonov sa produkt WD vyznačuje miernou spotrebou energie - v skutočnosti je to zariadenie s najnižšou spotrebou energie medzi všetkými účastníkmi testu, súdiac podľa jeho pasových parametrov. .

Mechaniky tejto triedy sú konštruované s očakávaním nepretržitej prevádzky v serverovom racku: obojstranné uchytenie vretena, rotačná kompenzácia vibrácií – tieto a ďalšie konštrukčné vlastnosti Ultrastar DC HC530 umožnili zvýšiť konštrukčné zaťaženie disku na 550 TB/rok a MTBF je typické pre blízke modely 2,5 milióna hodín. V prípade nepravdepodobného zlyhania pri aktualizácii firmvéru je na dosku radiča prispájkovaný náhradný čip. Disk sa dodáva v modifikáciách s natívnym prístupom k značke 4 KB alebo emuláciou 512-bajtových sektorov, s rozhraním SATA alebo SAS. V druhom prípade je k dispozícii aj možnosť end-to-end šifrovania dát.

Maloobchodné ceny WD Ultrastar DC HC530 v konfigurácii s portom SATA a emuláciou staršej 512-bajtovej značky zodpovedajú pokročilým vlastnostiam a technológiám tohto zariadenia: od 27 495 RUB. v ruských internetových obchodoch a 439 dolárov na Amazone.

Zostaviť kolekciu 14 TB pevných diskov na porovnávacie testovanie nebolo jednoduché a nikdy sa nám nepodarilo zohnať vhodné zariadenie od tretieho výrobcu – spoločnosti Toshiba. Ale namiesto toho sme dostali model ďalšej generácie, 16 TB. Teraz všetky tri spoločnosti vyrábajúce pevné disky ponúkajú disky s podobnou kapacitou, ale produkt radu MG08 od spoločnosti Toshiba bol medzi nimi úplne prvý. Rekord japonskej spoločnosti sa opiera o platne s približne, ak nie úplne, rovnakou fyzickou hustotou ako 14TB pevné disky BarraCuda Pro a Ultrastar, no je to prvýkrát, čo Toshiba dokázala zabaliť deväť palaciniek do štandardného 3,5-palcového puzdra. Nie bez technológie TDMR, ktorá sa stala nevyhnutnou podmienkou pre dobývanie nových hraníc kapacity. Lineárna priepustnosť čítania/zápisu Toshiba MG08 by mala byť na úrovni WD Ultrastar DC HC530, no napodiv výrobca nezverejňuje žiadne podrobnosti o výkone zariadenia.

Je však známe, že Toshiba prijala aj opatrenia na zvýšenie spoľahlivosti a zároveň zníženie latencie operácií zápisu: pamäťový čip flash na doske MG08 v prípade výpadku napájania umožňuje uložiť dáta odoslané hostiteľským radičom. na zápis, ale súdiac podľa výsledkov testov, slúži aj ako vyrovnávacia pamäť druhej úrovne po vyrovnávacej pamäti DRAM. Táto technológia (Persistent Write Cache) sa však objavuje len v špecifikáciách diskov s 512-bajtovou emuláciou rozloženia, čo je dodatočný zdroj nebezpečenstva pri výpadku napájania (a do istej miery kradne výkon) z dôvodu potreby vykonať čítanie -modify-write operácie zakaždým, keď záznamy logických blokov, ktoré sa nezhodujú s hranicami fyzických sektorov. Ale séria MG08 obsahuje aj modely s natívnym prístupom k 4-kilobajtovým sektorom. Či to znamená, že tieto sú úplne bez flash pamäte, alebo že z nej bola práve odstránená funkcia zálohovania, nevieme. Bez ohľadu na PWC, Toshiba MG08 a ďalšie disky tejto spoločnosti však používajte algoritmy Dynamic Cache, ktoré podľa výrobcu optimálne rozdeľujú vyrovnávaciu pamäť medzi operácie čítania a zápisu. Taktiež o nich nemáme žiadne podrobné informácie.

Ďalšími zdrojmi zvýšenej odolnosti voči chybám v dizajne Toshiba MG08 sú uchytenia vretena na oboch stranách a snímače rotačných vibrácií. Tieto disky sú navrhnuté tak, aby zaznamenali 550 TB dát za rok, mali priemerný čas medzi poruchami 2,5 milióna hodín, štandardné pre podnikové zariadenia a päťročnú záručnú dobu. Na objednávku je k dispozícii niekoľko rôznych konfigurácií diskov s rozhraním SATA alebo SAS a voliteľným end-to-end šifrovaním. Orientačnú cenu vám však poskytnúť nevieme: 16-terabajtový disk Toshiba bol predstavený už v januári, no v maloobchodnom predaji je stále vzácnou šelmou.

Toshiba MG08 16 TB

Teraz, keď sme spoznali troch hlavných účastníkov testu, pozrime sa na menšie pevné disky, s ktorými musíme porovnať nové 14-16 terabajtové modely. Jeden z nich, Exos X10 s kapacitou 10 TB, je nearline disk obsahujúci sedem magnetických platní v utesnenom kryte. A hoci sa využiteľná kapacita platne zvýšila z 1429 na 1750 GB alebo viac, mala by sa zvýšiť aj sekvenčná prístupová rýchlosť pevných diskov, v tomto parametri nie je Exos X10 prakticky horší ako rovnaký 14 TB BarraCuda Pro podľa špecifikácie oboch pohonov. V špecifikáciách pevných diskov Seagate niečo zjavne nesedí, no všetko máme možnosť zistiť v praxi.

Aby sa zvýšila rýchlosť operácií s náhodným prístupom, séria Exos má vyvinutý mechanizmus ukladania do medzipamäte zápisu AWC (Advanced Write Caching), ktorý znižuje čas odozvy. V rámci AWC sú zápisy zoskupené do vyrovnávacej pamäte DRAM ako na akomkoľvek inom pevnom disku, ale vyrovnávacia pamäť uchováva kópiu údajov po ich vyprázdnení na platňu a obsah zrkadlenej vyrovnávacej pamäte môže hostiteľ okamžite prečítať. ovládač. IN Pevné disky serverov Seagate 2,5-palcový formát AWC zahŕňa ďalšiu najrýchlejšiu fázu - vyhradené oblasti na povrchu platní, kde sa údaje z DRAM zapisujú v sekvenčnom poradí (Media Cache), ako aj malé množstvo energeticky nezávislej pamäte na záchranu údajov. z vyrovnávacej pamäte v prípade výpadku prúdu. Exos X10 však nemá flash pamäť a spolu s ňou možno aj Media Cache.

V porovnaní so spotrebnými pevnými diskami pre stolné počítače a NAS sa disky radu Exos vyznačujú vysokým MTBF (2,5 milióna hodín) a dizajnovou záťažou (550 TB/rok), schopnosťou prevádzky v serverovom racku bez obmedzenia počtu košov, a päťročnú životnosť.záručný servis. Pevný disk s modelovým číslom ST10000NM0016, ktorý sme dostali na test, patrí tiež medzi modifikácie Hyperscale, ktoré majú v porovnaní s ostatnými členmi rodiny Exos nižšiu spotrebu, no sú dostupné len s rozhraním SATA a emuláciou 512-bajtových sektorov. . V konfiguráciách s konektorom SAS majú modely Exos tiež možnosti s natívnym prístupom k sektorom s veľkosťou 4 KB, ako aj s úplným šifrovaním celého disku.

Pevný disk Seagate IronWolf bol nedávno predstavený naša recenzia noví zástupcovia tejto značky spolu s Seagate SSD pre sieťové úložisko. Zdá sa, že 12-terabajtový model IronWolf je vybavený platňami s rovnakou hustotou fyzického rozloženia ako Exos X10, len tu je o jeden viac. Seagate však odhaduje výkon svojho duchovného dieťaťa pri sekvenčných operáciách čítania a zápisu oveľa nižšie – len 210 MB/s. A neexistujú žiadne sofistikované technológie zamerané na kompenzáciu vysokej latencie odozvy, ktorá je vlastná magnetickým pohonom.

Ale všetky pevné disky IronWolf, počnúc kapacitou 4 TB, si požičali množstvo hardvérových funkcií zo série Exos, ktoré prispievajú k zvýšenej odolnosti voči chybám. Blok magnetickej platne každého pevného disku je vyvážený v dvoch rovinách a rotačné snímače vibrácií zaisťujú stabilnú prevádzku v úložných systémoch montovaných do racku alebo v samostatnom NAS s až ôsmimi diskovými klietkami. IronWolf je navrhnutý pre mierne prevádzkové podmienky s konštrukčným zaťažením 180 TB/rok a má MTBF 1 milión hodín. Výsledkom je, že záručná doba na IronWolf nie je taká dlhá ako na serióznejšie modely v katalógu Seagate – tri roky.

Pod značkou S300 vydala japonská spoločnosť Toshiba sériu diskov pre systémy video sledovania – tieto pevné disky sú určené aj pre ich vlastné Prehľad na stránkach 3DNews. Rozšírením protokolu prenosu dát ATA Streaming Command Set zaručujú staršie modely Toshiba S300 simultánne nahrávanie videa zo 64 monitorovacích kamier, no vo svojom jadre sú to typické disky pre NAS a DAS s možnosťou prevádzky 24/7 a slušným MTBF: rovnako ako IronWolf je to 1 milión hodín a záručná doba je rovnaká tri roky. Vďaka konštrukčným výhodám šasi S300 - obojstranné vretenové uloženie a aktívna rotačná kompenzácia vibrácií - je možné inštalovať viac ako osem týchto zariadení do jednej rackovej police alebo samostatne stojaceho NAS.

Model S300, vybraný na porovnanie s novými produktmi s kapacitou 14–16 TB, je postavený na hardvérovom šasi serverových jednotiek MD06ACA-V a obsahuje sedem magnetických platní a špecifikácie zariadenia udávajú rýchlosť náhodného čítania/zápisu 248 MB/s, typické pre moderné veľkokapacitné HDD. Ale z techník, ktoré sa používajú na serverových pevných diskoch Toshiba na zníženie latencie, má S300 iba funkciu Dynamic Cache.

Na rozdiel od všetkých ostatných účastníkov testu sa S300 aj s hustým stohom siedmich platní zaobíde bez hélia a je umiestnený v štandardnej odvetrávanej skrini. Zdá sa, že práve z tohto dôvodu má 10 terabajtový model najvyššiu hodnotu spotreby energie v súhrnnej tabuľke špecifikácií účastníkov testu a tento parameter, hoci je sám osebe dôležitý len pre správcov dátových centier, priamo určuje teplotu HDD. Skutočnú spotrebu S300 si skontrolujeme sami, no zatiaľ si všimneme tento bod.

Zdroj: 3dnews.ru