Методика тестирования накопителей образца 2018 года

Не так давно мы тестировали винчестер Seagate IronWolf Pro 14 ТБ и затронули некоторые сопутствующие вопросы — в частности, основные проблемы, которые приходится на данный момент решать при создании винчестеров высокой емкости. А также и основные методы их решения — технологию «черепичной записи» (SMR) и/или заполнение корпуса винчестера гелием, которые сегодня применяют все оставшиеся на рынке производители.

Правда, делают они это немного по-разному. Активное внедрение SMR, например, многим запомнилось как раз на примере продукции Seagate. А вот в Western Digital долгое время эту технологию вообще игнорировали, прибегнув к ней относительно недавно, но сразу резво — в частности, компания сумела в итоге первой официально анонсировать винчестеры емкостью 14 ТБ, как раз и воспользовавшись SMR-пластинами. Toshiba же и сейчас старается не использовать «черепицу», сделав вместо этого ставку на уменьшение толщины самих пластин, что позволяет при прочих равных собирать большее их количество в пакете. Так, в конце 2017 года компания первой достигла 14 ТБ на базе PMR. При этом в Toshiba MGA070ACA пришлось использовать для этого целых девять пластин толщиной 0,635 мм (в предыдущих разработках компании использовались пластины по 0,8 мм), уменьшить зазор между ними до 1,58 мм и применить новые головки TDK. Причем модели нового семейства компании (аж целых две штуки — на 12 и 14 ТБ) стали и первыми винчестерами Toshiba с гелиевым заполнением корпуса, т. е. и на этот путь производитель вступил последним. Зато используется до девяти пластин, в то время как конкуренты пока ограничиваются семью-восемью. Не удивительно, что компания сумела первой «взять» и отметку в 16 ТБ — в январе уже этого года Toshiba «просто» немного увеличила емкость каждой пластины.

Но «тонкие блины» сами по себе, равно как и опыт их использования, позволили Toshiba выпустить немного неожиданные продукты. Как мы помним, «классическое винчестеростроение» (на воздухе и PMR-пластинах) остановилось в районе 6 ТБ — при использовании пакета из шести пластин по 1 ТБ. В принципе, сейчас WD или Seagate могут выпускать накопители и на 9 ТБ без «модных технологий» — другой вопрос, что не очень хотят: обе компании давно и плотно «вложились» в гелий. А Toshiba — пока нет. Да и «умеет» без него собирать пакет из семи дисков — благо они тонкие. В итоге получаются вполне серьезные 10 ТБ — но без пугающей новизны. Впрочем, «тонкие» диски, строго говоря, тоже технология новая, но такая инновация внешне не столь заметна. И подобные продукты — настоящая находка для тех, кто опасается слишком уж новых технологий.

Во всяком случае, на первый взгляд — так. Но мы не будем спешить, а познакомимся поближе с практической реализацией идеи.

Toshiba Surveillance S300 HDWT31AUZSVA 10 TB

Компания позиционирует данное семейство в первую очередь как решение для систем видеонаблюдения, хотя (что уже давно не секрет) цветовая дифференциация штанов на винчестерном рынке обычно не подразумевает никаких серьезных технических особенностей — максимум оптимизации прошивки, да и ту еще надо суметь обнаружить. Что же касается техники, то тут реализованы и некоторые вещи, более привычные в моделях, для многодисковых NAS, например: так, все представители линейки снабжены датчиками вибрации.

Главное, в общем-то, не это, а указанное выше: старшие представители семейства S300 способны предложить покупателю 8 или 10 ТБ на PMR-пластинах и без гелия. То есть, в отличие от накопителя на 6 ТБ, прямых конкурентов эти две модификации не имеют («воздушные» 8 ТБ в принципе встречаются сейчас в виде WD Ultrastar DC HC320, но это очень отдельная история). А младшие модификации (4 и 5 ТБ) вообще получили сниженную скорость вращения и уменьшенный кэш. Поэтому максимальный интерес представляют старшие представители семейства S300 — особенно самая старшая. И ее аппаратные аналоги в линейках X300 (для ПК) и N300 (NAS).

Особенности дисков «для видеонаблюдения»

Хоть выше и было сказано, что таковых вне прошивки практически нет, некоторые нюансы встроенного ПО все-таки могут иметь значение. В первую очередь — расширение протокола ATA Streaming Command Set, теоретически способное улучшить работу накопителей в многокамерной системе видеонаблюдения, благо сводится таковая к многопоточной работе — что для винчестеров традиционно является «неудобной» нагрузкой. Принципиально это изменить нельзя, а «уменьшить неудобства» — можно. В частности, сконфигурировав работу винчестера под определенное количество изохронных потоков, причем пожертвовав иногда целостностью данных. Например, если при записи определенного сектора контроллер не успеет скорректировать ошибки (при их наличии) за отведенное время, то он и пытаться перестанет: в секторе окажутся поврежденные данные, а в журнале ошибок чтения-записи потоков (тоже нововведение данного расширения) появится соответствующая запись. Кроме того, есть команды принудительной записи данных на пластину без задержки в DRAM-буфере или отключения упреждающего чтения информации в оный (обычно винчестеры при просьбе считать сектор заботливо «загоняют» в память всю дорожку — вдруг пригодится :)) и некоторые другие расширения.

Казалось бы, поддержка SCS — серьезная особенность. Но есть нюансы. И даже не то, что это расширение должна поддерживать и хост-система — иначе оно, естественно, не используется: это-то привычно и ожидаемо. А вот то, что и другие семейства винчестеров, официально не предназначенные для систем видеонаблюдения, поддерживают SCS — может оказаться сюрпризом. Впрочем, в их случае возможны и ограничения — к примеру, в WD реализовали таковое еще в Red (предназначенном для NAS), но с оптимизацией под 12 камер или менее, а «специальная» серия Purple поддерживала работу с 32 камерами. Что это означает на практике? Даже если взять «настоящую» систему видеонаблюдения, причем поддерживающую все возможности расширений стандарта, при небольшом количестве камер никакой оптимизации сравнительно с «обычным порошком» можно и не почувствовать.

Вторая проблема (для тестеров, а не для пользователей) — их можно «не почувствовать» и в других случаях. Например, потому, что на практике активно используется кэширование данных в памяти, что существенно ослабляет требования к накопителям. Кроме того, в системах видеонаблюдения на практике используются относительно невысокие битрейты в 3-4 Мбит/с, т. е. даже 64 камеры лишь незначительно выберутся за 30 МБ/с — а такое даже в многопоточном режиме под силу любому современному винчестеру и без каких-либо специальных ухищрений.

Словом, отличия вроде бы есть — но не всегда вообще есть и практически никогда не являются существенными. Поэтому тестировать такие модели «по целевому назначению» очень сложно. А вот воспринимать их как обычные винчестеры — можно. В конце-концов, был у нас как-то на тестировании системный блок с установленным внутри Seagate SkyHawk Surveillance — и ни к каким последствиям это не приводило. Поэтому и S300 мы решили протестировать просто — «как винчестер».

Но для чистоты эксперимента сравнивать мы его будем как раз с SkyHawk той же емкости, благо у этих моделей и назначение одинаковое, и ТТХ практически идентичные. Все отличие — в SkyHawk гермоблок заполнен гелием, а в S300 применены «тонкие» пластины, что позволяет обойтись без гелия.

Технические характеристики

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 сказано, данные нагрузки не являются типичными для современных винчестеров высокой емкости. Однако проистекает это в первую очередь из экономических соображений — кто может себе позволить 10+ «магнитных терабайт», тот и на SSD приличной емкости средства найдет, а это совсем другая история. Причем как раз в емкости основная проблема, а не в «специализации»: таковая вовсе никак не мешает даже теоретически. Но технически — все возможно. Так что и сравнить разные накопители в сложных комплексных нагрузках интересно.

Тем более, что и результаты могут оказаться... немного неожиданными. Toshiba Surveillance S300 — современный винчестер на емких пластинах диаметром 3,5″ со скоростью вращения 7200 об/мин, но вот его производительность в качестве системного накопителя существенным образом уступает аналогичному по ТТХ Seagate SkyHawk Surveillance. А вот таковой ведет себя как раз идентично моделям Seagate для NAS и ПК, так что дело вряд ли в какой-то оптимизации прошивки. В гелии — возможно. Точнее, в работе механики, существенным образом от конкретной газовой среды, разумеется, зависящей.

Последовательные операции

Однако «традиционные» (для сравнения разных винчестеров) однопоточные линейные операции выполняются на обоих устройствах с почти одинаковой (запись) скоростью. В принципе, из чего и следовало ожидать от пластин с практически одинаковой плотностью записи и скоростью вращения.

Современные модели Seagate и WD активно используют упреждающее чтение — за счет чего и получаются столь выдающиеся результаты в многопоточном тесте данной утилиты. Toshiba более консервативна. С учетом целевого назначения линейки S300, это, скорее, плюс, чем минус — напомним, что в SCS специально пришлось закладывать возможность не читать следующие за запрошенным секторы. Хотя на практике и не принципиально — просто любопытная особенность, демонстрирующая разные подходы производителей.

Время доступа

Если измерять этот параметр обычными «винчестерными методами», то тоже все хорошо — задержки даже ниже, чем у взятого для сравнения винчестеров Seagate. Но мы при тестировании используем и немного другие тесты, так что сегодня имеет смысл рассмотреть и их результаты.

Вот и объяснение невысокой «системной производительности». Прикладное ПО активно использует в том числе и подобные операции, что и приводит к тому, что SSD — вне конкуренции (ибо имеют на них даже избыточную производительность), а винчестеры практически всегда оказываются «узким местом» в системе. А раз так, то их производительность имеет значения — сказывается и на итоговых результатах, поскольку программы могут с легкостью утилизировать все — и могли бы даже больше. Использование же целых семи дисков в пакете, но со «стандартными» промежутками между ними и «стандартной» высотой полета головки (гелий как раз используется для того, чтобы уменьшить и первое, и второе) заставляют специально замедлять механику винчестера, делая его менее отзывчивым, чем можно было бы, не пытаясь остаться на воздухе.

Работа с большими файлами

Но при этом с последовательными операциями в один поток S300 справляется хорошо — плотность записи высокая, а головами слишком активно двигать не надо. В многопоточном режиме — надо. Поэтому в таких условиях S300 уже в большей степени отстает от SkyHawk.

При записи — те же тенденции, но еще более ярко выраженные: в один поток — все нормально, 32 потока — почти трехкратная разница. Как это вяжется с тем, что винчестер предназначен для систем видеонаблюдения, где как раз такая нагрузка и присутствует? Нормально — на самом деле даже такой уровень производительности для реальной системы «с запасом». Поскольку, как уже было сказано выше, на практике используются низкие битрейты — что приводит и к невысокому результирующему потоку данных. А в сложных случаях на помощь может прийти кэширование и использование возможностей Streaming Command Set, хотя большой надобности в них и нет.

Смешанные операции чтения и записи это в любом случае два рабочих потока данных — так что производительность невысокая даже и при последовательном доступе. А случайный «убивает» любые механические накопители, что несколько реабилитирует S300 — но лишь потому, что и остальные работают не на много быстрее. Хотя, конечно, полтора раза — это полтора раза: фактически рассмотренная модификация Surveillance S300 ближе к ноутбучным моделям на 5400, чем к любым настольным.

Рейтинги

Это же можно увидеть и в объединенном рейтинге: фактически S300 опережает ноутбучные модели лишь за счет чисто последовательных нагрузок, да и то не всегда радикально. В представлениях большинства уровень «десктопной производительности» давно уже выше. Причем это не специфика целевого назначения — SkyHawk, например, практически идентичен IronWolf той же емкости. В данном случае это просто особенности конструкции — в первую очередь, механической составляющей.

Итого

Винчестеры высокой емкости даже в ПК уже, как правило, не работают в одиночестве — целевая аудитория тут полностью совпадает с покупателями SSD. А в серверных хранилищах все еще более однозначно. Но, несмотря на это, до последнего времени производители «механики» старались если и не увеличивать производительность, то хотя бы не слишком ухудшать ее. Винчестер Toshiba Surveillance S300 в этом плане стоит особняком, его недостатки являются продолжением его достоинств: использование гелия как раз и могло бы позволить сделать более быстрой механику. С другой стороны, а нужно ли это? По большому счету, ниша подобных решений — это «холодные хранилки». Либо те же системы видеонаблюдения, где работу с 64 камерами (рекомендованный производителем максимум) старшие представители семейства обеспечивают с солидным запасом производительности. То есть состояние дел в отрасли сейчас таково, что для основных сфер применения винчестеров высокой емкости (в отличие от бюджетных продуктов на 1-3 ТБ) даже достигнутый уровень производительности несколько избыточен, и его можно «разменять» на какие-нибудь другие вещи. В частности, как было сказано изначально, у тех, кто желает приобрести винчестер на 8-10 ТБ, не связываясь ни с SMR, ни с гелием, альтернатив продуктам Toshiba сейчас фактически нет. Не обязательно, конечно, покупать именно Surveillance S300: аналогичные модели семейств N300 и Х300 устроены точно так же, просто в этих семействах есть еще и «гелиевые» винчестеры на 12 и 14 ТБ. И попутно они способны наглядно показать, почему и зачем нужен гелий. Но так обычно и бывает. Главное, что у покупателя есть выбор.

Благодарим федеральную сеть магазинов «Позитроника»
за предоставленный на тестирование винчестер Seagate SkyHawk Surveillance

Винчестер Toshiba Surveillance S300 предоставлен магазином «Ф-Центр»