Zmogljivost trdega diska še naprej narašča, vendar stopnja rasti v zadnjih letih vztrajno upada. Industrija je torej porabila le dve leti, da bi izdala prvi disk s 4 TB po začetku prodaje trdih diskov z 2 TB, tri leta je potrebovala, da je dosegla mejo 8 TB, in še tri leta, da je podvojila kapaciteto 3,5 -palčni trdi disk je uspel le enkrat v petih letih.
Najnovejši preboj je bil dosežen zahvaljujoč celemu seznamu inovativnih rešitev. Danes so celo takšni konzervativci, kot je Toshiba, ki je do nedavnega zavračala helij, prisiljeni izdelovati trde diske v zaprtih ohišjih, število plošč na vretenu pa se je povečalo na devet kosov - čeprav je bilo nekoč in dolgo časa pet plošč. velja za razumno mejo. V posebnih nišah se uporablja tako imenovana tehnologija. ploščicni zapis (SMR, Shingled Magnetic Recording), pri katerem se sektorske sledi na plošči delno prekrivajo. In končno, da bi premaknili omejitev zmogljivosti trdega diska s 14 na 16 TB brez uporabe SMR, so morali proizvajalci implementirati eno od obetavnih tehnologij, katere seznam, ki se postopoma krči, letno obnavljamo. , — branje skladbe z več glavami hkrati (TDMR, dvodimenzionalni magnetni zapis). Nadaljnji napredek bo prej ali slej zahteval večje spremembe v osnovah delovanja trdega diska - kot je segrevanje plošče z laserjem ali mikrovalovi (HAMR/MAMR, Heat/Micwave-Assisted Magnetic Recording) v trenutku, ko gre mimo snemalne glave.
Vendar pa je zlahka razvidno, da so vse opisane tehnike namenjene predvsem povečanju gostote zapisa in povečanju glasnosti na posameznem vretenu, čeprav imajo mnoge med njimi tudi ugoden stranski učinek v obliki povečane hitrosti linearnega branja in pisanja podatkov. Po tem parametru so sodobni trdi diski presegli mejo 250 MB/s in so že primerljivi z zgodnjimi potrošniškimi pogoni SSD. Toda hitrost dostopa do naključnih sektorjev magnetnih diskov skoraj ne napreduje, glede na prostornino pa se število operacij na sekundo le zmanjša. Hkrati se pojavljajo povečane zahteve po toleranci napak, saj več kot je podatkov shranjenih na enem vretenu, bolj pomembno je, da se ne izgubijo in dlje traja njihovo obnavljanje.
Toda ustvarjalci magnetnih pomnilnikov so našli odgovor tudi na ta izziv. Vzeli smo tri trde diske velikosti od 14 TB do 16 TB, da bi videli, kako se 64 let stara tehnologija prilagaja letu 2019, in opazili smo nekaj trendov. Šampionski primeri sodobnih 3,5-palčnih trdih diskov, proizvedenih za omare za strežnike in sisteme za shranjevanje, imajo nekaj skupnega s pogoni SSD - od načel sektorskega naslavljanja do neposredne integracije bliskovnih čipov v lokalni pomnilniški sklad. In potrošniški modeli so se po svojih značilnostih približali strežniškim analogom in celo opis "namizni trdi disk" ne pove več toliko o hitrosti in zanesljivosti naprave. Toda namen tega pregleda ni omejen na splošne besede. Ugotoviti nameravamo, kako se novi trendi v oblikovanju trdih diskov prevedejo v številke zmogljivosti trdih diskov.
Tehnične značilnosti udeležencev testa
Preden začnemo analizirati rezultate testa, je vredno natančno preučiti značilnosti naprav, s katerimi se bomo ukvarjali. Tokrat jih ni toliko, kot se običajno zgodi v naših skupinskih testih, vendar smo izpolnili glavne pogoje, brez katerih primerjava trdih diskov ne more veljati za popolno. V pregled so bili vključeni izdelki vseh treh proizvajalcev - Seagate, Toshiba in Western Digital, in spadajo v različne kategorije: potrošniške in strežniške. Glavne značilnosti, ki jih združujejo, so prostornina 14 ali 16 TB, zaprto ohišje, napolnjeno s helijem, in hitrost vretena 7200 vrt / min. In za primerjavo s težkokategorniki, testiranje vključuje tri manjše naprave, ki jih že poznamo (10 in 12 TB), namenjene za uporabo v strežnikih, domačih ali pisarniških NAS.
| Производитель | Seagate | Toshiba | Western Digital | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Serija | BarraCuda Pro | Exos X10 | IronWolf | MG08 | S300 | Ultrastar DC HC530 |
| Številka modela | ST14000DM001 | ST10000NM0016 | ST12000VN0008 | MG08ACA16TE | HDWT31AUZSVA | WUH721414ALE6L4 |
| Faktor oblike | Xnumx palec | Xnumx palec | Xnumx palec | Xnumx palec | Xnumx palec | Xnumx palec |
| vmesnik | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s | SATA 6 Gb/s |
| Kapaciteta, GB | 14 000 | 10 000 | 12 000 | 16 000 | 10 000 | 14 000 |
| Konfiguracija | ||||||
| Hitrost vrtenja vretena, rpm | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 |
| Uporabna gostota zapisa podatkov, GB/ploščo | 1 750 | 1 429 | 1 500 | 1 778 | 1 429 | 1 750 |
| Število plošč/glav | 8/16 | 7/14 | 8/16 | 9/18 | 7/14 | 8/16 |
| Velikost sektorja, bajti | 4096 (512-bajtna emulacija) | 4096 (512-bajtna emulacija) | 4096 (512-bajtna emulacija) | 4096 (512-bajtna emulacija) | 4096 (512-bajtna emulacija) | 4096 (512-bajtna emulacija) |
| Prostornina medpomnilnika, MB | 256 | 256 | 256 | 512 | 256 | 512 |
| Produktivnost | ||||||
| maks. trajna zaporedna hitrost branja, MB/s | 250 | 249 | 210 | Nd | 248 | 267 |
| maks. trajna zaporedna hitrost zapisovanja, MB/s | 250 | 249 | 210 | Nd | 248 | 267 |
| Povprečni čas iskanja: branje/pisanje, ms | Nd | Nd | Nd | Nd | Nd | 7,5/ND |
| toleranca napak | ||||||
| Projektna obremenitev, TB/g | 300 | Nd | 180 | 550 | 180 | 550 |
| Usodne napake pri branju, število pojavitev na količino podatkov (biti) | 1 / 10 ^ 15 | 1 / 10 ^ 15 | 1 / 10 ^ 15 | 10 / 10 ^ 16 | 10 / 10 ^ 14 | 1 / 10 ^ 15 |
| MTBF (srednji čas med napakami), h | Nd | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 |
| AFR (verjetnost okvare na leto), % | Nd | 0,35 | Nd | Nd | Nd | 0,35 |
| Število ciklov parkiranja glave | 300 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 |
| Fizične značilnosti | ||||||
| Poraba energije: mirovanje / branje-pisanje, W | 4,9/6,9 | 4,5/8,4 | 5,0/7,8 | Nd | 7,15/9,48 | 5,5/6,0 |
| Raven hrupa: neaktivnost/iskanje, B | Nd | Nd | 1,8/2,8 | 2,0/ND | 3,4/ND | 2,0/3,6 |
| Najvišja temperatura, °C: disk vklopljen/disk izklopljen | 60/70 | 60/ND | 70/70 | 55/70 | 70/70 | 60/70 |
| Odpornost na udarce: disk vklopljen/disk izklopljen | 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) |
| Skupne mere: D × V × G, 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 |
| Teža, g | 690 | 650 | 690 | 720 | 770 | 690 |
| Garancijska doba, let | 5 | 5 | 3 | 5 | 3 | 5 |
| Maloprodajna cena (ZDA, brez davka), $ | Od 549 (newegg.com) | Od 289 (newegg.com) | Od 351 (newegg.com) | Nd | Od 301 (newegg.com) | Od 439 (amazon.com) |
| Maloprodajna cena (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 v naši skromni zbirki trdih diskov neskromne velikosti - BarraCuda Pro 14 TB - je pogon za namizne računalnike in DAS, vendar ne preprost, ampak "profesionalen". Po eni strani to pomeni, da je BarraCuda Pro predmet tipičnih omejitev namiznih trdih diskov. Na primer, ni namenjen združevanju v polja RAID, saj je za to zaželeno imeti TLER (časovno omejeno obnovitev napak) - nastavitev vdelane programske opreme, ki preprečuje, da bi trdi disk zletel iz polja zaradi dolgotrajnih poskusov mikrokrmilnika. prebrati problemski sektor. Poleg tega ohišje BarraCuda Pro ni primerno za delo v polici ali NAS z več košarami, ker ne kompenzira rotacijskih vibracij.
Toda po drugi strani imajo trdi diski te blagovne znamke za razliko od večine drugih namiznih trdih diskov povečan letni vir obremenitve - do 300 TB prepisovanja, pripravljeni so za delo 24/7 in jih spremlja petletna garancija. Tudi nad zmogljivostjo se verjetno ne bo treba pritoževati (vsaj pri opravilih s pretežno linearnim dostopom do podatkov): zahvaljujoč osmim 1,75 TB ploščam naprava dosega stabilno prepustnost 250 MB/s. Poleg tega proizvajalec obljublja, da bi morala biti hitrost naključnega dostopa v BarraCuda Pro višja v primerjavi z običajnimi pogoni za namizne računalnike, poraba energije pa je, nasprotno, nižja kot pri večini 3,5-palčnih modelov. Še vedno pa bomo preverili vse Seagateove izjave.
Da bi osvojil tako visoko stopnjo gostote podatkov v okviru standardnega pravokotnega snemanja brez uporabe nišne tehnologije SMR (Shingled Magnetic Recording), je moral Seagate implementirati eno od obetavnih metod, o katerih pišemo iz leta v leto v naši , - tako imenovani dvodimenzionalni zapis (Two-Dimensional Magnetic Recording). Toda v nasprotju s svojim imenom TDMR ni na noben način povezan s postopkom snemanja podatkov kot takim in je zasnovan za povečanje razmerja med signalom in šumom v pogojih visoke gostote sledi na magnetni plošči zaradi hkratnega branja sledi. z dvema bralnima glavama: slednji sta razmaknjeni tako, da polje zajame sosednje sledi in postane lažje kompenzirati motnje. Trdi diski s TDMR bodo v prihodnosti dodali še več glav, skupaj z zanesljivostjo branja podatkov pa se lahko poveča tudi njegova hitrost, vendar je to še stvar prihodnosti.
Pogoni BarraCuda Pro se v marsičem razlikujejo od sorodnih naprav mlajših serij brez predpone Pro – začenši z dejstvom, da imajo vsi proizvajalci trdih diskov standardne namizne modele, zataknjene na 6–8 TB. Pogon BarraCuda Pro lahko prej opišemo kot potomca strežniške podružnice Seagate, ki je prikrajšana za funkcije, povezane z delom v nizih. Toda posledično se je cena naprave dvignila na raven korporativnih modelov ali celo višje: v Rusiji 14-terabajtnega modela ni mogoče najti cenejše od 34 rubljev, na maloprodajnih mestih v ZDA pa 348 dolarjev. Tudi Seagate nearline modeli enakega obsega stanejo manj - od 549 $ ali 375 rubljev.
|
|
|
|
Naslednji preskusni predmet, 14 TB Ultrastar DC HC530, je skorajšnji pogon, ki je predstavljal najboljše, kar so lahko naredili inženirji družbe Western Digital, dokler ni prišel novi model 16 TB. In v praksi 3DNews je postal prvi trdi disk znamke Ultrastar brez običajnih črk HGST v imenu: podjetje je vse modele strežnikov preneslo pod lastno blagovno znamko, potem ko so bila sredstva HGST popolnoma razpuščena v združeni korporaciji. Po ključnih značilnostih je ta naprava podobna BarraCuda Pro iste prostornine: v zaprtem ohišju Ultrastar DC HC530 je tudi osem magnetnih plošč z uporabno kapaciteto 1750 GB, tehnologija TDMR pa omogoča branje podatkov iz gosto razporejenih prostorov. skladbe. Toda glede drugih parametrov in različnih dodatnih funkcij, značilnih za trde diske podjetij, Ultrastar DC HC530 ni mogoče postaviti na isto raven kot namizni modeli, čeprav BarraCuda Pro ni tipičen predstavnik svoje kategorije.
Tako je uporabna gostota pisanja na ploščah BarraCuda Pro in Ultrastar DC HC530 enaka, prav tako hitrost vretena, vendar izdelek WD zagotavlja višjo trajno linearno hitrost branja in pisanja podatkov – do 267 MB/s (ni jasno od kod razlika, testi pa bodo pokazali ali res obstaja). Zakasnitve med naključnim dostopom pomagajo zmanjševati nova, tretja generacija dvostopenjskega aktuatorja in velik 512 MB medpomnilnik, predvsem pa Media Cache - rezervne cone za hitro pisanje blokov, raztresenih po površini plošč. Zaradi slednje lastnosti so sodobni skorajlinijski diski podobni pogonom SSD, ki imajo prav tako spremenljivo razmerje med fizičnimi sektorji in logičnimi bloki. Začenši z 10-terabajtnimi modeli Ultrastar DC HC330, WD uporablja tudi majhno količino bliskovnega pomnilnika za predpomnilnik zapisovalnih operacij. Upoštevajte, da poleg (potencialno) izjemno visoke zmogljivosti po standardih magnetnih pogonov izdelek WD odlikuje zmerna poraba energije - pravzaprav je to naprava z najmanjšo porabo energije med vsemi udeleženci testa, sodeč po parametrih potnega lista. .
Pogoni tega razreda so zgrajeni s pričakovanjem neprekinjenega delovanja v strežniškem omari: dvostranska namestitev vretena, kompenzacija rotacijskih vibracij - te in druge konstrukcijske značilnosti Ultrastar DC HC530 so omogočile povečanje konstrukcijske obremenitve diska na 550. TB/leto, MTBF pa je tipičen za skoraj linearne modele 2,5 milijona ur. V primeru malo verjetne okvare pri posodabljanju vdelane programske opreme je na krmilno ploščo prispajkan rezervni čip. Disk je na voljo v modifikacijah z izvornim dostopom do oznak velikosti 4 KB ali emulacijo 512-bajtnih sektorjev, z vmesnikom SATA ali SAS. V slednjem primeru je na voljo tudi možnost šifriranja podatkov od konca do konca.
Maloprodajne cene WD Ultrastar DC HC530 v konfiguraciji s priključkom SATA in emulacijo stare 512-bajtne oznake ustrezajo naprednim značilnostim in tehnologijam te naprave: od 27 rubljev. v ruskih spletnih trgovinah in 495 $ na Amazonu.
|
|
|
|
Zbirke 14 TB trdih diskov za primerjalno testiranje ni bilo lahko sestaviti, primerne naprave tretjega proizvajalca – Toshibe – nikoli nismo dobili. Toda namesto tega smo dobili model naslednje generacije, 16 TB. Zdaj vsa tri podjetja trdih diskov ponujajo pogone podobne kapacitete, vendar je bil Toshibin izdelek serije MG08 prvi med njimi. Rekord japonskega podjetja temelji na krožnikih s približno, če ne povsem enako fizično gostoto kot trdi diski BarraCuda Pro in Ultrastar s 14 TB, vendar je Toshibi prvič uspelo zapakirati devet palačink v standardno 3,5-palčno ohišje. Ne brez tehnologije TDMR, ki je postala bistveni pogoj za osvajanje novih meja zmogljivosti. Linearna zmogljivost branja/pisanja Toshiba MG08 bi morala biti na ravni WD Ultrastar DC HC530, vendar nenavadno proizvajalec ne razkrije nobenih podrobnosti o zmogljivosti naprave.
Znano pa je, da je Toshiba sprejela tudi ukrepe za povečanje zanesljivosti in hkrati zmanjšanje zakasnitve zapisovalnih operacij: bliskovni pomnilniški čip na plošči MG08 v primeru izpada električne energije omogoča shranjevanje podatkov, ki jih pošlje gostiteljski krmilnik za pisanje, vendar, sodeč po rezultatih testa, služi tudi kot predpomnilnik druge stopnje za medpomnilnikom DRAM. Vendar se ta tehnologija (Persistent Write Cache) pojavlja le v specifikacijah diskov s 512-bajtno emulacijo postavitve, kar je dodaten vir nevarnosti ob izpadu električne energije (in do neke mere krade zmogljivost) zaradi potrebe po branju -modify-write operacija vsakič zapisov logičnih blokov, ki ne sovpadajo z mejami fizičnih sektorjev. Toda serija MG08 vključuje tudi modele z izvornim dostopom do 4-kilobajtnih sektorjev. Ali to pomeni, da so slednji popolnoma brez bliskovnega pomnilnika ali pa so jim pravkar odstranili funkcijo varnostnega kopiranja, ne vemo. Toda ne glede na PWC, Toshiba MG08 in druge pogone tega podjetja uporabljajo algoritme Dynamic Cache, ki po besedah proizvajalca optimalno porazdelijo medpomnilniški prostor med operacijami branja in pisanja. Prav tako nimamo podrobnejših podatkov o njih.
Drugi viri povečane odpornosti na napake v zasnovi Toshiba MG08 so nosilci vretena na obeh straneh in senzorji rotacijskih vibracij. Ti pogoni so zasnovani za pisanje 550 TB podatkov na leto, imajo povprečni čas med napakami 2,5 milijona ur, kar je standard za poslovne naprave, in petletno garancijsko obdobje. Po naročilu je na voljo več različnih konfiguracij pogonov z vmesnikom SATA ali SAS in izbirnim šifriranjem od konca do konca. Vendar pa vam ne moremo dati cenovnega vodnika: Toshibin 16-terabajtni pogon je bil predstavljen že januarja, vendar je še vedno redka zver v prodaji na drobno.
Toshiba MG08 16 TB
Zdaj, ko smo spoznali tri glavne udeležence testa, si poglejmo še manjše trde diske, s katerimi moramo primerjati nove 14–16 terabajtne modele. Eden izmed njih, Exos X10 s kapaciteto 10 TB, je bliskovni disk, ki vsebuje sedem magnetnih plošč v zaprtem ohišju. In čeprav se je uporabna zmogljivost plošče povečala s 1429 na 1750 GB ali več, bi se morala povečati tudi hitrost zaporednega dostopa trdih diskov, v tem parametru Exos X10 praktično ni slabši od istega 14 TB BarraCuda Pro glede na specifikacije obeh pogonov. Nekaj očitno ne štima v specifikacijah trdih diskov Seagate, vendar imamo priložnost vse izvedeti v praksi.
Da bi povečali hitrost operacij naključnega dostopa, ima serija Exos razvit mehanizem predpomnjenja pisanja AWC (Advanced Write Caching), ki skrajša odzivni čas. Pod AWC so zapisi združeni v vmesni pomnilnik DRAM, kot so v katerem koli drugem trdem disku, vendar medpomnilnik obdrži kopijo podatkov, potem ko so splaknjeni na krožnik, vsebino zrcaljenega medpomnilnika pa lahko gostitelj takoj prebere. krmilnik. IN 2,5-palčni AWC format vključuje naslednjo najhitrejšo stopnjo - rezervirana področja na površini plošč, kjer se podatki iz DRAM-a zapisujejo v zaporednem vrstnem redu (Media Cache), kot tudi majhno količino obstojnega pomnilnika za reševanje podatkov iz medpomnilnika v primeru izpada električne energije. Toda Exos X10 nima bliskovnega pomnilnika in morda Media Cacheja skupaj z njim.
Pogoni serije Exos se od potrošniških trdih diskov za namizne računalnike in NAS razlikujejo po visokem MTBF (2,5 milijona ur) in konstrukcijski obremenitvi (550 TB/leto), zmožnosti delovanja v strežniškem omari brez omejitev števila košar in petletna življenjska doba.garancijski servis. Med modifikacije Hyperscale spada tudi trdi disk z modelno številko ST10000NM0016, ki smo ga prejeli v test, saj ima manjšo porabo energije v primerjavi z ostalimi člani družine Exos, vendar je na voljo samo z vmesnikom SATA in emulacijo 512-bajtnih sektorjev. . V konfiguracijah s priključkom SAS imajo modeli Exos tudi možnosti z izvornim dostopom do sektorjev velikosti 4 KB ter šifriranje celotnega diska od konca do konca.
|
|
|
|
Trdi disk Seagate IronWolf je bil nedavno predstavljen v novi predstavniki te znamke skupaj s Seagate SSD za mrežno shranjevanje. Zdi se, da je 12-terabajtni model IronWolf opremljen s ploščami z enako fizično gostoto postavitve kot Exos X10, le da je tukaj ena več. Seagate pa zmogljivost svojega izuma pri zaporednih operacijah branja in pisanja ocenjuje precej nižje – le 210 MB/s. In ni nobenih sofisticiranih tehnologij, ki bi kompenzirale visoko odzivno zakasnitev, ki je lastna magnetnim pogonom.
Toda vsi trdi diski IronWolf, začenši s kapaciteto 4 TB, so si iz serije Exos izposodili številne funkcije strojne opreme, ki prispevajo k večji odpornosti na napake. Blok magnetne plošče vsakega trdega diska je uravnotežen v dveh ravninah, senzorji rotacijskih vibracij pa zagotavljajo stabilno delovanje v sistemih za shranjevanje v omari ali samostojnem NAS z do osmimi diskovnimi kletkami. IronWolf je zasnovan za zmerne pogoje delovanja z načrtovano obremenitvijo 180 TB/leto in ima MTBF 1 milijon ur. Posledično garancijska doba za IronWolf ni tako dolga kot za resnejše modele v katalogu Seagate - tri leta.
|
|
|
|
Pod blagovno znamko S300 je japonsko podjetje Toshiba izdalo serijo pogonov za videonadzorne sisteme - ti trdi diski so namenjeni tudi lastnim na straneh 3DNews. Z razširitvijo protokola prenosa podatkov ATA Streaming Command Set starejši modeli Toshiba S300 zagotavljajo hkratno snemanje videa iz 64 nadzornih kamer, vendar so v svojem bistvu tipični pogoni za NAS in DAS z možnostjo delovanja 24/7 in spodobnim MTBF: tako kot IronWolf je 1 milijon ur, garancijska doba pa je enaka tri leta. Zahvaljujoč oblikovalskim prednostim ohišja S300 - dvostranski montaži na vreteno in aktivni kompenzaciji rotacijskih tresljajev - je mogoče namestiti več kot osem teh naprav v eno polico v omari ali prostostoječi NAS.
Model S300, izbran za primerjavo z novimi izdelki s kapaciteto 14–16 TB, je zgrajen na strojnem ohišju strežniških pogonov MD06ACA-V in vsebuje sedem magnetnih plošč, specifikacije naprave pa navajajo naključno hitrost branja/pisanja 248 MB/s, značilno za sodobne trde diske velike zmogljivosti. Toda od tehnik, ki se uporabljajo v trdih diskih strežnikov Toshiba za zmanjšanje zakasnitve, ima S300 samo funkcijo dinamičnega predpomnilnika.
Za razliko od vseh drugih udeležencev testa S300, tudi z gostim nizom sedmih plošč, ne uporablja helija in je nameščen v standardnem prezračevanem ohišju. Zdi se, da ima prav zaradi tega 10 terabajtni model najvišjo vrednost porabe energije v zbirni tabeli specifikacij udeležencev testa in ta parameter, čeprav je sam po sebi pomemben le za skrbnike podatkovnih centrov, neposredno določa temperaturo HDD. Dejansko porabo energije S300 bomo preverili sami, vendar bomo za zdaj upoštevali to točko.
|
|
|
|
Vir: 3dnews.ru