Ny artikel: Testa 14–16 TB hårddiskar: inte bara större, utan bättre

Hårddiskkapaciteten fortsätter att öka, men tillväxttakten har stadigt sjunkit de senaste åren. Så, för att släppa den första 4 TB-enheten efter att 2 TB hårddiskar började säljas, tillbringade industrin bara två år, det tog tre år att nå 8 TB-märket och det tog ytterligare tre år att fördubbla kapaciteten hos en 3,5 -tums hårddisk lyckades bara en gång på fem år.

Det senaste genombrottet uppnåddes tack vare en hel lista med innovativa lösningar. Idag tvingas även sådana konservativa som Toshiba, som tills nyligen vägrade helium, tillverka hårddiskar i förseglade höljen, och antalet plåtar på en spindel har ökat till nio stycken - även om fem plåtar en gång, och under lång tid, var anses vara en rimlig gräns. Inom specifika nischer används den så kallade tekniken. kakelinspelning (SMR, Shingled Magnetic Recording), där sektorspåren på tallriken delvis överlappar varandra. Och slutligen, för att flytta hårddiskens kapacitetsgräns från 14 till 16 TB utan användning av SMR, var tillverkarna tvungna att implementera en av de lovande teknologierna, en gradvis krympande lista som vi reproducerar årligen slutartiklar, — Läsa ett spår med flera huvuden samtidigt (TDMR, Two-Dimensional Magnetic Recording). Ytterligare framsteg kommer förr eller senare att kräva större förändringar i grunderna för HDD-drift - som att värma plattan med laser eller mikrovågor (HAMR/MAMR, Heat/Microave-Assisted Magnetic Recording) i det ögonblick den passerar inspelningshuvudet.

Det är dock lätt att se att alla de beskrivna teknikerna främst syftar till att öka skrivtätheten och öka volymen på en enda spindel, även om många av dem har en fördelaktig bieffekt i form av ökad hastighet för linjär dataläsning och skrivning. Enligt den här parametern har moderna hårddiskar brutit igenom gränsen på 250 MB/s och är redan jämförbara med tidiga solid-state-enheter för konsumenter. Men hastigheten för åtkomst till slumpmässiga sektorer av magnetiska skivor går knappast framåt, och volymmässigt blir antalet operationer per sekund bara mindre. Samtidigt uppstår ökade krav på feltolerans, eftersom ju mer data som lagras på en spindel desto viktigare är det att inte tappa bort det och ju längre tid det tar att återställa det.

Men skaparna av magnetiska lagringsenheter hittade också ett svar på denna utmaning. Vi tog tre hårddiskar från 14 TB till 16 TB för att se hur 64-årig teknik anpassar sig till 2019, och vi märkte några trender. Mästarexempel på moderna 3,5-tums hårddiskar, producerade för rackservrar och lagringssystem, har något gemensamt med solid-state-enheter - från principerna för sektoradressering till direkt integrering av flashchips i den lokala minnesstacken. Och konsumentmodeller har i sin tur kommit närmare sina servermotsvarigheter i sina egenskaper, och till och med beskrivningen "desktop HDD" säger inte längre så mycket om enhetens hastighet och tillförlitlighet. Men syftet med denna recension är inte begränsad till allmänna ord. Vi har för avsikt att ta reda på hur nya trender inom hårddiskdesign översätts till hårda prestandasiffror.

⇡#Testdeltagares tekniska egenskaper

Innan vi börjar analysera testresultaten är det värt att noggrant studera egenskaperna hos de enheter som vi kommer att ha att göra med. Den här gången är det inte så många av dem som vanligtvis händer i våra grupptester, men vi har uppfyllt huvudvillkoren, utan vilka en jämförelse av hårddiskar inte kan göra anspråk på att vara komplett. Granskningen omfattade produkter från alla tre tillverkarna - Seagate, Toshiba och Western Digital, och de tillhör olika kategorier: konsument och server. De huvudsakliga egenskaperna som förenar dem är en volym på 14 eller 16 TB, ett förseglat hölje fyllt med helium och en spindelhastighet på 7200 rpm. Och för jämförelse med tungviktarna involverar testningen tre mindre enheter som vi redan känner till (10 och 12 TB), designade för användning i servrar, hem- eller kontors-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	Xnumx tum	Xnumx tum	Xnumx tum	Xnumx tum	Xnumx tum	Xnumx tum
gränssnitt	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s	SATA 6 Gb/s
Kapacitet, GB	14 000	10 000	12 000	16 000	10 000	14 000
konfiguration
Spindelns rotationshastighet, rpm	7 200	7 200	7 200	7 200	7 200	7 200
Användbar datainspelningstäthet, GB/platta	1 750	1 429	1 500	1 778	1 429	1 750
Antal plattor/huvuden	8/16	7/14	8/16	9/18	7/14	8/16
Sektorstorlek, 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)
Buffertvolym, MB	256	256	256	512	256	512
Производительность
Max. bibehållen sekventiell läshastighet, MB/s	250	249	210	Nd	248	267
Max. hållbar sekventiell skrivhastighet, MB/s	250	249	210	Nd	248	267
Genomsnittlig söktid: läs/skriv, ms	Nd	Nd	Nd	Nd	Nd	7,5/ND
feltolerans
Konstruktionsbelastning, TB/g	300	Nd	180	550	180	550
Fatala läsfel, antal förekomster per datavolym (bitar)	1/10^15	1/10^15	1/10^15	10/10^16	10/10^14	1/10^15
MTBF (medeltid mellan fel), h	Nd	2 500 000	1 000 000	2 500 000	1 000 000	2 500 000
AFR (sannolikhet för misslyckande per år), %	Nd	0,35	Nd	Nd	Nd	0,35
Antal huvudparkeringscykler	300 000	600 000	600 000	600 000	600 000	600 000
Fysiska egenskaper
Strömförbrukning: tomgång/läs-skriv, W	4,9/6,9	4,5/8,4	5,0/7,8	Nd	7,15/9,48	5,5/6,0
Ljudnivå: inaktivitet/sökning, B	Nd	Nd	1,8/2,8	2,0/ND	3,4/ND	2,0/3,6
Maximal temperatur, °C: disk på/av	60/70	60/ND	70/70	55/70	70/70	60/70
Stötmotstånd: 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)
Övergripande mått: 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
Vikt, g	690	650	690	720	770	690
Garantitid, år	5	5	3	5	3	5
Butikspris (USA, utan skatt), $	Från 549 (newegg.com)	Från 289 (newegg.com)	Från 351 (newegg.com)	Nd	Från 301 (newegg.com)	Från 439 (amazon.com)
Detaljhandelspris (Ryssland), rub.	Från 34 348 (market.yandex.ru)	Från 17 498 (market.yandex.ru)	Från 26 320 (market.yandex.ru)	Nd	Från 19 784 (market.yandex.ru)	Från 27 495 (market.yandex.ru)

Den första modellen i vår blygsamma samling av hårddiskar av obetydlig storlek - BarraCuda Pro 14 TB - är en enhet för stationära datorer och DAS, men inte enkel, utan "professionell". Å ena sidan betyder detta att BarraCuda Pro är föremål för de typiska begränsningarna för stationära hårddiskar. Till exempel är den inte avsedd att kombineras i RAID-arrayer, eftersom det för detta är önskvärt att ha TLER (Time-Limited Error Recovery) - en firmware-inställning som förhindrar hårddisken från att flyga ut ur arrayen på grund av långvariga försök från mikrokontrollern att läsa problemsektorn. Dessutom är BarraCuda Pro-chassit inte väl lämpat att arbeta i en hylla eller NAS med flera korgar, eftersom det inte kompenserar för rotationsvibrationer.

Men å andra sidan, till skillnad från de flesta andra stationära hårddiskar, har hårddiskar av detta märke en ökad årlig belastningsresurs - upp till 300 TB av omskrivning, är redo att arbeta 24/7 och åtföljs av en fem års garanti. Du behöver förmodligen inte heller klaga på prestanda (åtminstone i uppgifter med övervägande linjär dataåtkomst): tack vare åtta 1,75 TB-plattor uppnår enheten en stabil genomströmning på 250 MB/s. Dessutom lovar tillverkaren att random access-hastigheten i BarraCuda Pro ska vara högre jämfört med vanliga enheter för stationära datorer, och strömförbrukningen är tvärtom lägre än de flesta 3,5-tumsmodeller. Vi kommer dock fortfarande att kontrollera alla Seagates uttalanden.

För att erövra en så hög nivå av datatäthet inom ramen för standard vinkelrät inspelning utan användning av nischad SMR (Shingled Magnetic Recording)-teknik, var Seagate tvungen att implementera en av de lovande metoder som vi skriver om år efter år i vår slutartiklar, - så kallade tvådimensionell inspelning (Two-Dimensional Magnetic Recording). Men i motsats till dess namn är TDMR inte på något sätt kopplat till dataregistreringsproceduren som sådan och är utformad för att öka signal-brusförhållandet under förhållanden med hög densitet av spår på en magnetisk platta på grund av samtidig läsning av ett spår av två läshuvuden: de senare är åtskilda på ett sådant sätt att fältet fångar intilliggande spår, och det blir lättare att kompensera för störningar. I framtiden kommer hårddiskar med TDMR att lägga till ännu fler huvuden, och tillsammans med tillförlitligheten av dataläsning kan dess hastighet öka, men detta är fortfarande en fråga för framtiden.

BarraCuda Pro-diskar skiljer sig på många sätt från relaterade enheter i den yngre serien utan Pro-prefixet - till att börja med att alla hårddisktillverkare har standardmodeller för stationära datorer som fastnat på 6–8 TB. BarraCuda Pro-disken kan snarare beskrivas som en avkomma till Seagate-servergrenen, som är berövad funktioner relaterade till att arbeta i arrayer. Men som ett resultat har priset på enheten skjutit i höjden till nivån för företagsmodeller, eller till och med högre: i Ryssland kan en 14-terabyte-modell inte hittas billigare än 34 348 rubel och på detaljhandelsplatser i USA - 549 $. Även Seagate nearline-modeller av samma volym kostar mindre - från $375 eller 28 936 rubel.

Nästa testämne, 14 TB Ultrastar DC HC530, är ​​en nearline-enhet som representerade det bästa som Western Digital-ingenjörer kunde göra tills den nya 16 TB-modellen kom. Och i praktiken av 3DNews blev det den första hårddisken av märket Ultrastar utan de vanliga bokstäverna HGST i namnet: företaget överförde alla servermodeller under sitt eget varumärke efter att tillgångarna i HGST helt upplöstes i det förenade företaget. I sina nyckelegenskaper liknar den här enheten BarraCuda Pro med samma volym: inuti det förseglade höljet på Ultrastar DC HC530 finns det också åtta magnetiska plattor med en användbar kapacitet på 1750 GB, och TDMR-teknik ger dataavläsning från tätt placerade spår. Men när det gäller andra parametrar och mängden ytterligare funktioner som är typiska för företagshårddiskar, kan Ultrastar DC HC530 inte sättas på samma nivå som stationära modeller, även om BarraCuda Pro inte är en typisk representant för sin kategori.

Således är den användbara skrivtätheten på BarraCuda Pro och Ultrastar DC HC530 plattor densamma, liksom spindelhastigheten, men WD-produkten garanterar en högre ihållande linjär läs- och skrivhastighet för data - upp till 267 MB/s (det är det inte tydligt var skillnaden kom ifrån, men tester kommer att visa om den verkligen existerar). Latenser under direktåtkomst hjälper till att minska av ett nytt, tredje generationens tvåstegs ställdon och en stor 512 MB buffert, och viktigast av allt, Media Cache - reservzoner för snabb skrivning av block utspridda över plattornas yta. Den senare funktionen gör att moderna nearline-diskar liknar solid-state-enheter, som också har ett variabelt förhållande mellan fysiska sektorer och logiska block. Och från och med 10-terabyte Ultrastar DC HC330-modellerna använder WD också en liten mängd flashminne för att cache-skrivoperationer. Observera att, tillsammans med (potentiellt) extremt hög prestanda enligt standarderna för magnetiska enheter, kännetecknas WD-produkten av måttlig strömförbrukning - i själva verket är det enheten med den lägsta strömförbrukningen bland alla testdeltagare, att döma av dess passparametrar .

Enheter av denna klass är byggda med förväntan på kontinuerlig drift i ett serverrack: dubbelsidig spindelmontering, rotationsvibrationskompensation - dessa och andra designfunktioner hos Ultrastar DC HC530 gjorde det möjligt att öka designbelastningen på disken till 550 TB/år, och MTBF är typiskt för nearline-modeller 2,5 miljoner timmar. I händelse av ett osannolikt fel vid uppdatering av firmware, löds ett reservchip på styrkortet. Disken kommer i modifieringar med inbyggd åtkomst till 4 KB-markering eller emulering av 512-byte sektorer, med ett SATA- eller SAS-gränssnitt. I det senare fallet är alternativet för end-to-end datakryptering också tillgängligt.

Återförsäljningspriserna för WD Ultrastar DC HC530 i en konfiguration med en SATA-port och emulering av äldre 512-byte-markering motsvarar de avancerade egenskaperna och teknologierna för denna enhet: från 27 495 RUB. i ryska nätbutiker och $439 på Amazon.

Det var inte lätt att sätta ihop en samling av 14 TB hårddiskar för jämförande tester, och vi kunde aldrig få en lämplig enhet från en tredje tillverkare - Toshiba. Men istället fick vi en modell av nästa generation, 16 TB. Nu erbjuder alla tre hårddiskföretagen enheter med liknande kapacitet, men Toshibas produkt i MG08-serien var den allra första bland dem. Det japanska företagets rekord bygger på tallrikar med ungefär, om inte exakt, samma fysiska täthet som 14TB BarraCuda Pro och Ultrastar-hårddiskar, men det här är första gången Toshiba har kunnat packa nio pannkakor i ett standardfodral på 3,5 tum. Inte utan TDMR-teknik, som har blivit en väsentlig förutsättning för att erövra nya kapacitetsgränser. Toshiba MG08:s linjära läs/skrivgenomströmning bör vara på nivån för WD Ultrastar DC HC530, men konstigt nog avslöjar tillverkaren inga detaljer om enhetens prestanda.

Men det är känt att Toshiba också har vidtagit åtgärder för att öka tillförlitligheten och samtidigt minska fördröjningen av skrivoperationer: flashminneschippet ombord på MG08 i händelse av ett strömavbrott gör att du kan spara data som skickas av värdstyrenheten för skrivning, men att döma av testresultaten, fungerar också som den andra nivåns cacheminne efter DRAM-bufferten. Denna teknik (Persistent Write Cache) förekommer dock endast i specifikationerna för diskar med 512-byte layoutemulering, vilket är en ytterligare källa till fara under ett strömavbrott (och i viss mån stjäl prestanda) på grund av behovet av att utföra en läsning -modifiera-skriv operation varje gång poster av logiska block som inte sammanfaller med gränserna för fysiska sektorer. Men MG08-serien inkluderar också modeller med inbyggd tillgång till 4-kilobyte sektorer. Om detta innebär att de senare helt saknar flashminne, eller att säkerhetskopieringsfunktionen just har tagits bort från det, vet vi inte. Men oavsett PWC, Toshiba MG08 och andra enheter från detta företag, använd Dynamic Cache-algoritmer, som enligt tillverkaren fördelar buffertutrymmet mellan läs- och skrivoperationer optimalt. Vi har inte heller någon detaljerad information om dem.

Andra källor till ökad feltolerans i Toshiba MG08-designen är spindelfästena på båda sidor och rotationsvibrationssensorer. Dessa enheter är designade för att registrera 550 TB data per år, har en medeltid mellan fel på 2,5 miljoner timmar, standard för företagsenheter och en femårig garantiperiod. Flera olika enhetskonfigurationer finns att beställa, med ett SATA- eller SAS-gränssnitt och valfri end-to-end-kryptering. Vi kan dock inte ge dig en prisguide: Toshibas 16-terabyte-enhet introducerades redan i januari, men det är fortfarande ett sällsynt odjur i detaljhandeln.

Toshiba MG08 16 TB

Nu när vi har träffat de tre huvudsakliga testdeltagarna, låt oss titta på de mindre hårddiskarna som vi måste jämföra de nya 14-16 terabyte-modellerna med. En av dem, Exos X10 med en kapacitet på 10 TB, är en nearline-enhet som innehåller sju magnetiska plattor i ett förseglat hölje. Och även om, eftersom den användbara kapaciteten på plattan har ökat från 1429 till 1750 GB eller mer, bör den sekventiella åtkomsthastigheten för hårddiskar också öka, i denna parameter är Exos X10 praktiskt taget inte sämre än samma 14 TB BarraCuda Pro enligt specifikationerna för båda enheterna. Något stämmer uppenbarligen inte ihop i specifikationerna för Seagates hårddiskar, men vi har möjlighet att ta reda på allt i praktiken.

För att öka hastigheten på direktåtkomstoperationer har Exos-serien en utvecklad AWC (Advanced Write Caching) skrivcachingmekanism, som minskar svarstiden. Under AWC grupperas skrivningar i en DRAM-buffert som de är på alla andra hårddiskar, men bufferten behåller en kopia av data efter att den har spolas till plattan, och innehållet i den speglade bufferten kan omedelbart läsas av värden kontroller. I Seagate server hårddiskar 2,5-tums AWC-formfaktorn inkluderar nästa snabbaste steg - reserverade områden på plattornas yta, där data från DRAM skrivs i sekventiell ordning (Media Cache), samt en liten mängd icke-flyktigt minne för att rädda data från bufferten vid strömavbrott. Men Exos X10 har inte flashminne, och kanske Media Cache tillsammans med det.

Jämfört med konsumenthårddiskar för stationära datorer och NAS, kännetecknas hårddiskar i Exos-serien av hög MTBF (2,5 miljoner timmar) och designbelastning (550 TB/år), förmågan att fungera i ett serverrack utan begränsningar av antalet korgar, och fem års livslängd.garantiservice. Hårddisken med modellnummer ST10000NM0016, som vi fick för testning, tillhör också Hyperscale-modifieringarna, som har lägre strömförbrukning jämfört med andra medlemmar i Exos-familjen, men är endast tillgänglig med SATA-gränssnitt och emulering av 512-byte sektorer . I konfigurationer med en SAS-kontakt har Exos-modeller även alternativ med inbyggd åtkomst till 4 KB-sektorer, samt end-to-end heldiskkryptering.

Seagate IronWolf-hårddisken var nyligen med i vår recension nya representanter för detta märke tillsammans med en Seagate SSD för nätverkslagring. Den 12-terabyte IronWolf-modellen verkar vara utrustad med plattor med samma fysiska layoutdensitet som Exos X10, bara här finns det en till. Seagate uppskattar dock prestandan hos sin idé i sekventiella läs- och skrivoperationer mycket lägre - bara 210 MB/s. Och det finns inga sofistikerade tekniker som syftar till att kompensera för den höga svarslatensen som är inneboende i magnetiska enheter.

Men alla IronWolf-hårddiskar, som börjar med en kapacitet på 4 TB, lånade ett antal hårdvarufunktioner från Exos-serien som bidrar till ökad feltolerans. Det magnetiska plattblocket på varje hårddisk är balanserat i två plan, och rotationsvibrationssensorer säkerställer stabil drift i rackmonterade lagringssystem eller fristående NAS med upp till åtta diskburar. IronWolf är designad för måttliga driftsförhållanden med en designbelastning på 180 TB/år och har en MTBF på 1 miljon timmar. Som ett resultat är garantitiden för IronWolf inte lika lång som för mer seriösa modeller i Seagate-katalogen - tre år.

Under varumärket S300 har det japanska företaget Toshiba släppt en serie enheter för videoövervakningssystem - dessa hårddiskar är också dedikerade till sina egna översikt på sidorna av 3DNews. Genom att utöka dataöverföringsprotokollet för ATA Streaming Command Set garanterar de äldre Toshiba S300-modellerna samtidig videoinspelning från 64 övervakningskameror, men i kärnan är de typiska enheter för NAS och DAS med förmågan att fungera 24/7 och en anständig MTBF: precis som IronWolf är det 1 miljon timmar, och garantitiden är samma tre år. Tack vare designfördelarna med S300-chassit - dubbelsidig spindelmontering och aktiv rotationsvibrationskompensation - är det möjligt att installera mer än åtta av dessa enheter i en rackhylla eller fristående NAS.

S300-modellen, vald för jämförelse med nya produkter med en kapacitet på 14–16 TB, är byggd på hårdvaruchassit på MD06ACA-V-serverenheter och innehåller sju magnetiska plattor, och enhetsspecifikationerna indikerar en slumpmässig läs/skrivhastighet på 248 MB/s, typiskt för moderna hårddiskar med stor kapacitet. Men av de tekniker som används i Toshibas serverhårddiskar för att minska latensen, har S300 bara funktionen Dynamic Cache.

Till skillnad från alla andra testdeltagare klarar sig S300, även med en tät stapel på sju plattor, utan helium och är inrymd i ett standardventilerat fodral. Det verkar som om det är av denna anledning som 10 terabyte-modellen har det högsta strömförbrukningsvärdet i testdeltagarnas sammanfattningstabell över specifikationer, och denna parameter, även om den i sig är viktig endast för datacenteradministratörer, bestämmer direkt temperaturen på HDD. Vi kommer att kontrollera den faktiska strömförbrukningen för S300 själva, men för nu ska vi ta del av denna punkt.

Källa: 3dnews.ru