Методика тестирования накопителей образца 2018 года

Несмотря на все (неоднократно описанные) трудности с увеличением емкости винчестеров в современных условиях, производители продолжают упорно работать над этим вопросом, каждый год «поднимая планку» на очередные 2 ТБ. Впрочем, есть ощущение, что нынешние 16 ТБ, которых в этом году уже достигли Seagate и Toshiba, так и станут последними в рамках «классической» перпендикулярной записи: слишком уж похожими друг на друга оказались их продукты. Предыдущую вершину (14 ТБ) брали разными маршрутами: Seagate сделал это на восьми пластинах в одном корпусе, но с использованием технологии двумерной записи (TDMR) в головках, а Toshiba ранее прочих освоила девятидисковый дизайн, так что обошлась «обычными» головками. Но новейшие продукты обеих компаний — девять пластин и TDMR.

Во временно отстающих оказался Western Digital: компания решила не связываться с таким количеством «блинов», а ускорить выход накопителей на базе MAMR — и именно таким, скорее всего, будет первый 16-терабайтник WD, обещанный в этом году. Впрочем, Toshiba грозится свои наработки на ниве MAMR показать тоже в этом году (но уже 18 ТБ), а Seagate с прошлого года отгружает партнерам тестовые образцы HAMR-винчестеров (и, по некоторым прогнозам, с этого года начнет их коммерческие поставки), так что в следующем году скучно не будет. На рынке наконец-то появятся новые технологии, позволяющие значительно увеличить емкость винчестеров, причем их будет сразу две, конкурирующих друг с другом, и обычно это приводит к интересным последствиям для покупателей ;)

Пока же идет выжимание последних соков из гелия и перпендикулярной записи. Либо «черепичная» (SMR) — но она многих покупателей не устраивает. Поэтому в ближайшее время при таком подходе придется ограничиться 16 ТБ, зато они-то уже доступны. Причем компания Seagate оказалась верной своим традициям, и начала продажи не только корпоративных Exos, но и новой модификации IronWolf Pro, и даже более «народных» обычных IronWolf — предназначенных для NAS разного уровня. Впрочем, «народность» здесь условная: даже последний, несмотря на трехлетнюю (а не пятилетнюю, как у старших братьев) гарантию, имеет рекомендованную розничную цену в $609 (реальные могут быть немного более низкими, но не принципиально). Но иногда деваться просто некуда, поскольку требования к системам хранения данных постоянно растут, а количество винчестеров наращивать не всегда возможно. Пять лет назад мы имели в лучшем случае 8-10 ТБ — сейчас в полтора-два раза больше. Соответственно, проапгрейдив собранную тогда «топовую хранилку» (благо уже и гарантийный срок накопителей кончился), получим увеличение суммарной емкости в тех же пропорциях, но при сохранении требований к количеству отсеков и/или энергопотреблению массива на том же уровне. Для индивидуального же пользователя, пожалуй, пока еще более выгодным является наращивание количества винчестеров — во всяком случае, когда он в него не «упирается». Причина проста и не раз озвучена: топовые модели получаются «на пределе» технологий, так что стоимость гигабайта информации в их случае далека от минимальной. Минимальную же стоимость сегодня обеспечивают накопители емкостью 8-10 ТБ, что само по себе солидное значение (опять же — с точки зрения индивидуального потребителя). Но максимум всегда интересен хотя бы теоретически. В конце концов, и те же «десятки» когда-то казались чем-то выдающимся и неизведанным, а чуть больше десятка лет назад то же говорили про «взятие» всего лишь терабайтного рубежа (сейчас же и SSD такой емкости никого не удивишь). Поэтому посмотрим, как это работает.

Seagate Exos X16 ST16000NM001G 16 ТБ

Тем более, что нам сегодня достался Exos — с этой линейкой мы ранее не встречались. Предназначена она для корпоративного сегмента, рассчитана на очень высокие нагрузки, но... Но на данный момент nearline-винчестеры, вообще говоря, очень близки к старшим моделям для NAS (и не только). Х16 бывают разными — как и положено, есть в семействе и модификации с самошифрованием, а также рассчитанные на интерфейс SAS, причем их все можно переключить из режима эмуляции «коротких» (512 байт) секторов в 4Kn, но «базовая» стандартная модель по умолчанию практически идентична IronWolf/IronWolf Pro. За исключением, как обычно, прошивки. Впрочем, и у IronWolf прошивка оптимизирована под многопользовательские нагрузки и работу в режиме 24/7, что никак не мешает их применению в «обычном» ПК, если на то будет воля пользователя. Теперь мы решили погонять в таком режиме и Exos.

Технические характеристики

Когда в 2016 году в Seagate внедряли новую систему именования продуктов, максимальной емкостью во всех линейках являлись 10 ТБ (причем других «гелиевых» моделей в ассортименте компании не водилось). Прошло три года — и три обновления, что и дало нынешние 16 ТБ. А у нас собрались результаты двух IronWolf и одного IronWolf Pro соответствующих емкостей, с которыми мы и будем сравнивать новенький Exos X16. Благо, как видно, все они очень похожи: все используют заполнение корпусов гелием, все многопластинные (а ведь было время, когда и пять дисков в пакете воспринимались как что-то из ряда вон выходящее :)), у всех сходная электроника. Два шага на пути увеличения емкости были достигнуты просто увеличением количества «блинов», один — TDMR-головками. Но принципиально уже давно ничего не менялось — а значит, и производительность принципиально различаться не должна. Это мы и проверим.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.

Производительность в приложениях

Как уже не раз было сказано, «системные» нагрузки синтетичны для винчестеров высокой емкости: их покупатели могут себе позволить и SSD «приличного размера», куда поместятся и программы, и основные рабочие данные. С другой стороны, некоторые сценарии, моделируемые в PCMark, все равно применимы и к «дополнительным» накопителям: например, база фотографий или, тем более, медиатека с большой вероятностью будет храниться именно на винчестере при его наличии. Хотя таковым вряд ли станет модель максимальной емкости, но других «тяжелых» и комплексных нагрузок на типовом ПК обычно и вовсе не бывает, а низкоуровневые тесты работают с принципиально синтетическими — поэтому игнорировать данные тестовые пакеты не стоит. Тем более, сегодня они нам даже в большей степени интересны, чем обычно — все-таки Exos на применение в ПК вообще не ориентирован, так что говорить о какой-то оптимизации прошивки под такое использование в его случае в принципе невозможно. Для IronWolf, в общем-то, тоже — но мы в свое время убедились в практически полной идентичности представителей этого семейства и аналогичной BarraCuda. А вот Exos в таких сценариях никогда не проверяли.

Но, как видим, ничего криминального в них нет — производительность оказалась чуть более низкой, чем у тройки «стражей данных» меньшей емкости, однако в пределах допустимого разницей в ТТХ. Можно, конечно, посетовать, что она давно уже не растет — в отличие от емкости. Однако этот процесс начался далеко не вчера — его зачатки наблюдались и во времена, когда винчестерам приходилось трудиться и в роли «системных» накопителей, поскольку никаких других на массовом рынке не было. Сейчас-то хоть понятно — как эту «проблему» решать :)

Последовательные операции

Что характерно, и здесь без изменений. Но объяснимо — небольшой прирост при переходе с 12 на 14 ТБ был обусловлен увеличением плотности записи при том же количестве пластин, а оставшиеся два «перехода» осуществлялись в основном только за счет количества, но не качества. Следовательно, повлиять в лучшую сторону и не могли.

Хорошая новость — предвыборка работает. Плохая — хорошо заметно, что с ростом емкости накопителей ее эффективность падает. И, судя по всему из-за того, что в Seagate решили сохранить неизменной емкость кэш-памяти: все те же 256 МБ. Toshiba и WD в самые емкие модели устанавливают 512 МБ — не в последнюю очередь из-за таких сценариев.

Ну а с записью никакие ухищрения не действуют: можно только «честно» записывать данные на пластины, в т. ч. и в «неудобном» многопоточном режиме.

Время доступа

Измерение времени доступа традиционным «винчестерным» образом демонстрирует нам небольшое улучшение показателей от поколения к поколению. Впрочем, порядок величин остается тем же — и по современным меркам довольно высоким. Из хулиганских побуждений мы решили пойти и на «нетрадиционные измерения» производительности работы с блоками по 4К, сравнив ее заодно с WD Green «второго поколения» (благо таковой, как известно, вызывающе медлителен на мелкоблоке).

Но в очередной раз видим, что вся четверка винчестеров демонстрирует практически идентичные результаты, а даже самый медленный SSD в разы быстрее. «Без очереди» — так и вовсе на порядок. Собственно, по этой причине и приходится хоть тушкой, хоть чучелом переносить «системные» нагрузки на твердотельные накопители — пусть даже это до сих пор и не слишком дешево в плане относительной стоимости.

А вот при записи обнаружилась интрига: Exos в таких сценариях ведет себя несколько иначе, чем модели «бытового назначения». В принципе, ему это и нужно — с учетом назначения. В итоге благодаря очень агрессивной работе отложенной записи «без очереди» получается сравняться хоть с какими-то SSD! Правда, при увеличении нагрузки кэш уже не справляется, так что итоговая производительность оказывается более высокой, чем у референсной тройки, но в пять раз более низкой, чем у «антирекордсмена» (в таких операциях) из другого мира.

Работа с большими файлами

Практическое подтверждение сделанного на основании результатов низкоуровневых утилит вывода: скорость не растет. С одной стороны — это плохо, с другой — хорошо, что при использовании «классических» технологий она, хотя бы, не падает: SMR ведет себя похуже, отчего производители и стараются использования «черепицы» избегать.

Рейтинги

«С — Стабильность». Определенные флуктуации есть, конечно, но в целом видно, что топовое семейство Seagate ведет себя примерно одинаково, вне зависимости позиционирования конкретной подлинейки. Технологии «отточены» до блеска, все возможное из них уже выжато.

Итого

В начале прошлой осени мы радовались тому, что емкость одиночного винчестера без использования SMR удалось довести до 14 ТБ, сейчас же взята очередная вершина. И возможно, что это последняя вершина в данной цепи: без внедрения MAMR или HAMR 18 ТБ «получатся» лишь на SMR-пластинах (во всяком случае, в этом на текущий момент солидарны все трое производителей). А вот это уже — революционные изменения. Причем независимо от конкретной технологии, но одновременный выход их на рынок сделает конкуренцию еще более интересной. В том числе и конечному потребителю — который в итоге, возможно, получит и более низкую стоимость каждого гигабайта. Она, конечно, за последние 10 лет снизилась примерно в четыре раза, но на фоне того, как упали цены на флэш-память, этого маловато. С другой стороны, пока еще о паритете цен речь не идет: на Amazon, например, сейчас IronWolf 16 ТБ стоит в точности столько же, сколько Samsung 860 Evo на 4 ТБ, а винчестеры на 10 ТБ спокойно конкурируют с SSD всего на 2 ТБ. Эти 4-5 раз в стоимости гигабайта как раз и остаются основным преимуществом винчестеров в области хранения «холодных» данных. Пожалуй, это на сегодня их единственное преимущество, но его одного достаточно, чтобы сделать их замену твердотельными накопителями все еще невозможной. С этой точки зрения и стоит подходить к новым винчестерам, включая модели максимальной емкости — не самые выгодные по относительной стоимости хранения информации, но иногда вовсе безальтернативные.