硬碟容量持續增加，但成長速度近年來一直在穩定下降。 因此，為了在4TB硬碟上市後推出首款2TB硬碟，業界只花了兩年時間，花了三年時間才達到8TB大關，又花了三年時間將3,5硬碟的容量翻倍。吋硬碟五年才成功一次。
最新的突破得益於一系列創新解決方案的實現。 如今，即使是像東芝這樣的保守派，直到最近還拒絕使用氦氣，也被迫在密封的情況下生產硬碟，並且主軸上的盤片數量已增加到九塊- 儘管曾經並且很長一段時間是五塊盤片。被認為是合理的限度。 在特定的領域，會使用所謂的技術。 平鋪記錄（SMR，疊瓦磁記錄），其中磁碟片上的磁區磁軌部分重疊。 最後，為了在不使用 SMR 的情況下將硬碟容量限制從 14 TB 轉變為 16 TB，製造商必須實施一項有前途的技術，我們每年都會複製一份逐漸縮小的技術列表 , — 同時由多個磁頭讀取磁軌（TDMR，二維磁記錄）。 進一步的進步遲早需要對 HDD 操作的基本原理進行更大的改變，例如在盤片通過記錄頭時使用雷射或微波（HAMR/MAMR，熱/微波輔助磁記錄）加熱盤片。
然而，很容易看出，所有描述的技術主要旨在增加寫入密度和增加單軸上的體積，儘管其中許多技術具有提高線性資料讀寫速度的有益副作用。 根據這個參數，現代HDD已經突破了250MB/s的限制，已經可以與早期消費級固態硬碟相媲美。 但磁碟隨機扇區的存取速度卻幾乎沒有進步，而且就容量而言，每秒的操作次數也只是變少了。 同時，對容錯能力的要求也隨之提高，因為一個主軸上儲存的資料越多，不遺失資料就越重要，恢復所需的時間就越長。
但磁性儲存設備的創造者也找到了應對這項挑戰的答案。 我們拿了三個從 14TB 到 16TB 的硬碟來看看這個有 64 年歷史的技術如何適應 2019 年，我們注意到了一些趨勢。 為機架伺服器和儲存系統生產的現代 3,5 吋硬碟的冠軍範例與固態硬碟有一些共同點 - 從磁區尋址原理到快閃記憶體晶片直接整合到本機記憶體堆疊中。 反過來，消費型號的特性也變得更接近伺服器同類產品，甚至「桌上型硬碟」的描述也不再過多說明設備的速度和可靠性。 但這篇評論的目的並不限於一般的話。 我們打算了解硬碟設計的新趨勢如何轉化為硬碟效能資料。
測試參與者的技術特徵
在我們開始分析測試結果之前，有必要仔細研究我們將要處理的設備的特性。 這次的情況沒有我們小組測試中通常發生的那麼多，但我們已經滿足了主要條件，沒有這些條件，硬碟的比較就不能說是完整的。 此次審查涵蓋了希捷、東芝和西部數據這三個製造商的產品，它們屬於不同的類別：消費者和伺服器。 它們的主要特點是 14 或 16 TB 的容量、充滿氦氣的密封外殼以及 7200 rpm 的主軸轉速。 為了與重量級設備進行比較，測試涉及三個我們已經熟悉的較小設備（10 TB 和 12 TB），設計用於伺服器、家庭或辦公室 NAS。
| 生產廠家 | 希捷 | 東芝 | 西部數據 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 系列 | BarraCuda 專業版 | 外掛 X10 | IronWolf | MG08 | S300 | 超星 DC HC530 |
| 型號 | ST14000DM001 | ST10000NM0016 | ST12000VN0008 | MG08ACA16TE | HDWT31AUZSVA | WUH721414ALE6L4 |
| 外形尺寸 | 3,5 in。 | 3,5 in。 | 3,5 in。 | 3,5 in。 | 3,5 in。 | 3,5 in。 |
| 接口 | SATA 6Gb/秒 | SATA 6Gb/秒 | SATA 6Gb/秒 | SATA 6Gb/秒 | SATA 6Gb/秒 | SATA 6Gb/秒 |
| 容量，GB | 14 000 | 10 000 | 12 000 | 16 000 | 10 000 | 14 000 |
| 組態 | ||||||
| 主軸轉速，rpm | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 | 7 200 |
| 有用資料記錄密度，GB/盤 | 1 750 | 1 429 | 1 500 | 1 778 | 1 429 | 1 750 |
| 板數/頭數 | 8/16 | 7/14 | 8/16 | 9/18 | 7/14 | 8/16 |
| 扇區大小，位元組 | 4096（512 位元組模擬） | 4096（512 位元組模擬） | 4096（512 位元組模擬） | 4096（512 位元組模擬） | 4096（512 位元組模擬） | 4096（512 位元組模擬） |
| 緩衝容量，MB | 256 | 256 | 256 | 512 | 256 | 512 |
| Производительность | ||||||
| 最大限度。 持續順序讀取速度，MB/s | 250 | 249 | 210 | 釹 | 248 | 267 |
| 最大限度。 可持續順序寫入速度，MB/s | 250 | 249 | 210 | 釹 | 248 | 267 |
| 平均搜尋時間：讀/寫，毫秒 | 釹 | 釹 | 釹 | 釹 | 釹 | 7,5/ND |
| 容錯 | ||||||
| 設計負荷，TB/g | 300 | 釹 | 180 | 550 | 180 | 550 |
| 致命讀取錯誤，每個資料量的發生次數（位元） | 1/10^15 | 1/10^15 | 1/10^15 | 10/10^16 | 10/10^14 | 1/10^15 |
| MTBF（平均故障間隔時間），h | 釹 | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 | 1 000 000 | 2 500 000 |
| AFR（每年故障機率），% | 釹 | 0,35 | 釹 | 釹 | 釹 | 0,35 |
| 印字頭停車週期數 | 300 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 | 600 000 |
| 物理特徵 | ||||||
| 耗電量：空閒/讀寫，W | 4,9/6,9 | 4,5/8,4 | 5,0/7,8 | 釹 | 7,15/9,48 | 5,5/6,0 |
| 噪音等級：不活動/搜索，B | 釹 | 釹 | 1,8/2,8 | 2,0/ND | 3,4/ND | 2,0/3,6 |
| 最高溫度，°C：磁碟開啟/磁碟關閉 | 60/70 | 60/ND | 70/70 | 55/70 | 70/70 | 60/70 |
| 抗衝擊性：磁碟開啟/磁碟關閉 | 釹 | 40 克（2 毫秒）/250 克（2 毫秒） | 70 克（2 毫秒）/250 克（2 毫秒） | 70 克（2 毫秒）/250 克（2 毫秒） | 70 克（2 毫秒）/250 克（2 毫秒） | 70 克（2 毫秒）/300 克（2 毫秒） |
| 外形尺寸：長×高×深，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 |
| 重量，克 | 690 | 650 | 690 | 720 | 770 | 690 |
| 保固期，年 | 5 | 5 | 3 | 5 | 3 | 5 |
| 零售價（美國，不含稅），$ | 來自 549 (newegg.com) | 來自 289 (newegg.com) | 來自 351 (newegg.com) | 釹 | 來自 301 (newegg.com) | 來自 439 (amazon.com) |
| 零售價（俄羅斯），擦。 | 34 起（market.yandex.ru） | 17 起（market.yandex.ru） | 26 起（market.yandex.ru） | 釹 | 19 起（market.yandex.ru） | 27 起（market.yandex.ru） |
我們規模不小的硬碟系列中的第一個型號 - BarraCuda Pro 14 TB - 是一款適用於桌上型電腦和 DAS 的硬碟，但並不簡單，而是「專業」。 一方面，這意味著BarraCuda Pro受到桌上型電腦硬碟的典型限制。 例如，它不適合組合成 RAID 陣列，因為為此需要 TLER（限時錯誤恢復） - 一種韌體設置，可防止 HDD 由於微控制器長時間嘗試而飛出陣列讀取問題扇區。 此外，BarraCuda Pro 機殼不太適合在架子或帶有多個籃子的 NAS 中工作，因為它無法補償旋轉振動。
但另一方面，與大多數其他桌上型電腦硬碟不同的是，該品牌的 HDD 具有更高的年度負載資源 - 高達 300 TB 的重寫量，可 24/7 全天候工作，並附有五年保固。 您可能也不必抱怨效能（至少在主要是線性資料存取的任務中）：得益於八個 1,75 TB 碟片，該裝置實現了 250 MB/s 的穩定吞吐量。 此外，製造商承諾BarraCuda Pro的隨機存取速度比桌上型電腦的普通硬碟更高，而功耗卻低於大多數3,5吋型號。 不過，我們仍會核實希捷的所有聲明。
為了在不使用小眾SMR（疊瓦式磁記錄）技術的情況下在標準垂直記錄框架內實現如此高水平的數據密度，Seagate 必須實施我們年復一年在我們的文章中提到的一種有前景的方法。 , - 所謂的二維記錄（二維磁記錄）。 但與它的名稱相反，TDMR 與資料記錄過程本身沒有任何關係，其設計目的是在磁碟上磁軌密度較高的情況下，由於同時讀取磁軌而提高信噪比由兩個讀頭組成：後者間隔開，使得場捕獲相鄰磁軌，更容易補償幹擾。 未來，採用TDMR的硬碟會增加更多的磁頭，隨著資料讀取的可靠性，其速度可能會提高，但這仍然是未來的事情。
BarraCuda Pro 硬碟在許多方面與不帶 Pro 前綴的較新系列的相關設備有所不同 - 首先是所有 HDD 製造商的標準桌上型電腦型號都停留在 6-8 TB。 BarraCuda Pro 硬碟可以說是希捷伺服器分支的後代，它被剝奪了與陣列工作相關的功能。 但結果是，該設備的價格飆升至企業型號的水平，甚至更高：在俄羅斯，14 TB 型號的價格不可能低於 34 盧布，而在美國的零售網站上則為 348 美元。 即使是同體積的希捷近線型號價格也更低 - 從 549 美元或 375 盧布起。
|
|
|
|
下一個測試對像是 14 TB Ultrastar DC HC530，它是一款近線驅動器，代表了西部資料工程師在新的 16 TB 型號到來之前所能做到的最佳成績。 而在3DNews的實踐中，它成為第一款名稱中沒有常見字母HGST的Ultrastar品牌硬碟：在HGST資產完全溶解於聯合公司後，該公司將所有伺服器型號轉移到自己的品牌下。 該設備的關鍵特性與同體積的BarraCuda Pro類似：Ultrastar DC HC530的密封外殼內還有八塊磁板，可用容量為1750GB，TDMR技術可從密集的空間讀取數據。曲目。 但就其他參數以及企業硬碟典型的各種附加功能而言，Ultrastar DC HC530 無法與桌上型電腦型號相提並論，即使 BarraCuda Pro 不是該類別的典型代表。
因此，BarraCuda Pro 和 Ultrastar DC HC530 盤片上的有用寫入密度是相同的，主軸速度也是如此，但 WD 產品保證了更高的持續線性讀寫數據速度 - 高達 267 MB/s（這不是清楚差異從何而來，但測試將顯示它是否確實存在）。 新型第三代兩級執行器和大型 512 MB 緩衝區有助於減少隨機存取期間的延遲，最重要的是，媒體快取 - 用於快速寫入分散在磁碟片表面的區塊的保留區域。 後一個功能使現代近線磁碟類似於固態驅動器，其實體磁區和邏輯區塊之間的比率也是可變的。 從 10 TB Ultrastar DC HC330 型號開始，WD 也使用少量快閃記憶體來快取寫入作業。 請注意，除了按照磁性驅動器標準（可能）具有極高的性能外，WD 產品還具有中等功耗的特點 - 事實上，從其通行證參數來看，它是所有測試參與者中功耗最低的設備。
此類驅動器是為了在伺服器機架中連續運行而構建的：雙面主軸安裝、旋轉振動補償 - Ultrastar DC HC530 的這些和其他設計功能使得可以將磁碟的設計負載增加到 550 TB/年，近線模型的MTBF 典型值為2,5 萬小時。 如果更新韌體時出現不太可能發生的故障，則將備用晶片焊接到控制器板上。 此磁碟經過修改，可透過 SATA 或 SAS 介面對 4 KB 標記進行本機存取或模擬 512 位元組磁區。 在後一種情況下，也可以選擇端對端資料加密。
採用 SATA 連接埠配置並模擬傳統 530 位元組標記的 WD Ultrastar DC HC512 零售價與該設備的先進特性和技術相對應：27 盧布起。 俄羅斯網上商店有售，亞馬遜上售價 495 美元。
|
|
|
|
組裝一組 14 TB 硬碟進行比較測試並不容易，而且我們始終無法從第三家製造商東芝那裡獲得合適的設備。 但我們得到了下一代 16 TB 型號。 現在三大硬碟公司都提供類似容量的硬碟，但東芝的MG08系列產品是其中的第一款。 這家日本公司的記錄依賴於物理密度與14TB BarraCuda Pro 和Ultrastar 硬碟大致相同（如果不完全一樣）的盤片，但這是東芝第一次能夠將3,5 個煎餅裝入一個標準08 英寸硬碟盒中。 TDMR 技術已成為征服容量新領域的必要條件。 東芝 MG530 的線性讀取/寫入吞吐量應該達到 WD Ultrastar DC HCXNUMX 的水平，但奇怪的是，製造商沒有透露有關該設備性能的任何細節。
但據了解，東芝也採取了措施來提高可靠性，同時減少寫入操作的延遲：MG08上的快閃記憶體晶片在斷電時可以保存主機控制器發送的資料用於寫入，但從測試結果來看，也可作為DRAM緩衝區之後的二級快取。 然而，這種技術（持久寫入快取）僅出現在具有512 位元組佈局模擬的磁碟規格中，由於需要執行讀取，因此在電源故障期間（並在某種程度上竊取效能）是一個額外的危險源-修改寫入作業每次記錄的邏輯區塊與實體磁區的邊界不重合。 但 MG08 系列還包括可本地存取 4 KB 扇區的型號。 我們不知道這是否意味著後者完全沒有閃存，或者備份功能剛剛從中刪除。 但無論 PWC、東芝 MG08 和該公司的其他驅動器，都使用動態快取演算法，根據製造商的說法，該演算法可以在讀取和寫入操作之間優化分配緩衝區空間。 我們也沒有關於他們的任何詳細資訊。
東芝 MG08 設計中其他提高容錯能力的來源是兩側的主軸安裝座和旋轉振動感測器。 這些驅動器設計為每年寫入 550 TB 數據，平均故障間隔時間為 2,5 萬小時（企業設備的標準），並具有五年保固。 多種不同的磁碟機配置可供訂購，具有 SATA 或 SAS 介面以及可選的端對端加密。 不過，我們無法為您提供指導價格：東芝的 16 TB 硬碟早在 XNUMX 月就已推出，但它在零售銷售中仍然是罕見的野獸。
東芝 MG08 16TB
現在我們已經認識了三位主要測試參與者，讓我們看看較小的硬碟，我們必須將其與新的 14-16 TB 型號進行比較。 其中之一是容量為 10 TB 的 Exos X10，它是一種近線驅動器，在密封外殼中包含七個磁板。 儘管由於碟片的可用容量從 1429 GB 增加到 1750 GB 或更多，硬碟的順序存取速度也應該增加，但根據該參數，Exos X10 實際上並不遜色於相同的 14 TB BarraCuda Pro兩個硬碟的規格。 希捷硬碟的規格顯然不符合某些要求，但我們有機會在實踐中找出一切。
為了提高隨機存取操作的速度，Exos系列開發了AWC（Advanced Write Caching）寫入快取機制，減少了回應時間。 在 AWC 下，寫入操作會像在任何其他硬碟中一樣分組到 DRAM 緩衝區中，但緩衝區在刷新到碟片後會保留資料的副本，並且主機可以立即讀取鏡像緩衝區的內容控制器。 在 2,5 吋 AWC 外形尺寸包括次快的階段 - 板表面的保留區域，其中 DRAM 的資料按順序寫入（媒體快取），以及用於拯救資料的少量非揮發性記憶體發生電源故障時從緩衝區中取出。 但 Exos X10 沒有閃存，也許還沒有媒體快取。
與桌上型電腦和 NAS 的消費性硬碟相比，Exos 系列硬碟的特點是高 MTBF（2,5 萬小時）和設計負載（550 TB/年），能夠在伺服器機架中運行而不受籃子數量的限制，並提供五年的使用壽命、保固服務。 我們收到測試的型號為ST10000NM0016的硬碟也屬於Hyperscale修改版，與Exos系列的其他成員相比，其功耗較低，但僅提供SATA介面和512位元組磁區模擬。 在具有 SAS 連接器的配置中，Exos 型號還具有對 4 KB 磁區進行本機存取以及端對端全磁碟加密的選項。
|
|
|
|
希捷 IronWolf 硬碟最近在 該品牌的新代表還有用於網路儲存的希捷SSD。 12 TB IronWolf 型號似乎配備了與 Exos X10 物理佈局密度相同的盤片，但這裡多了一個。 然而，Seagate 估計其創意在順序讀寫操作中的表現要低得多 - 只有 210 MB/s。 並且沒有旨在補償磁驅動器固有的高響應延遲的複雜技術。
但所有 IronWolf 硬碟從容量為 4 TB 起，都藉鑒了 Exos 系列的許多硬體功能，有助於提高容錯能力。 每個硬碟的磁碟塊在兩個平面上保持平衡，旋轉振動感測器可確保機架式儲存系統或具有多達八個磁碟架的獨立 NAS 的穩定運作。 IronWolf 專為中等操作條件而設計，設計負載為 180 TB/年，MTBF 為 1 萬小時。 因此，IronWolf 的保固期不像希捷目錄中更嚴格的型號那麼長 - 三年。
|
|
|
|
日本東芝公司在S300品牌下發布了一系列用於視訊監控系統的硬碟——這些硬碟也專用於自己的產品 在 3DNews 的頁面上。 透過擴展 ATA 串流命令集資料傳輸協議，較舊的東芝 S300 型號可保證 64 個監視攝影機同時進行視訊錄製，但其核心是 NAS 和 DAS 的典型驅動器，能夠 24/7 運行並具有良好的 MTBF：就像IronWolf一樣，是1萬小時，保固期同樣是三年。 由於 S300 機箱的設計優勢（雙面主軸安裝和主動旋轉振動補償），可以在一個機架或獨立式 NAS 中安裝八個以上的此類設備。
與300-14TB容量新產品進行對比的S16型號，基於MD06ACA-V伺服器硬碟硬體機箱構建，包含248個磁片，設備規格顯示隨機讀寫速度為300 MB/s，典型的現代大容量 HDD。 但在東芝伺服器硬碟所使用的減少延遲的技術中，SXNUMX僅具有動態快取功能。
與所有其他測試參與者不同的是，S300 即使有七塊板的密集堆疊，也不需要氦氣，並且安裝在標準通風箱中。 看來正是因為這個原因，10TB型號在測試參與者的規格總表中具有最高的功耗值，而這個參數雖然本身只對資料中心管理員來說很重要，但卻直接決定了設備的溫度.硬碟. 我們將親自檢查S300的實際功耗，但現在我們會注意這一點。
|
|
|
|
來源： 3dnews.ru