Тесты жёстких дисков для серверов и рабочих станций – THG.RU

Жёсткие диски корпоративного уровня

На страницах нашего сайта регулярно выходят статьи, посвящённые жёстким дискам и их производительности. В них приведено много теоретической и базовой информации, которую, как нам кажется, знать не мешает.

• “Производительность жёстких дисков: оценка THG“.
  В статье рассказывается о всех факторах, влияющих на производительность жёстких дисков: форм-факторе, диаметре и числе пластин, технологии и плотности записи, скорости вращения и времени доступа, интерфейсе и кэш-памяти. Мы сравнили представителей разных поколений жёстких дисков и проанализировали отличия.
• “RAID 0 против WD Raptor: кто быстрее?“.
  RAID против Raptor – эта тема поднимается уже не первый год, причём раньше жёсткие диски Raptor были единственным вариантом для тех, кто желал получить максимальную производительность на рабочем столе. Но последние падения цен привели к тому, что дешёвые RAID-массивы стали популярнее. За невысокую цену они обеспечивают в несколько раз большую ёмкость и схожую производительность.
• “Выбираем жёсткий диск: тесты моделей начала 2007 года“.
  В нашем январском сравнительном тестировании мы взяли десять новых жёстких дисков в трёх категориях.

Впрочем, в этих статьях мы рассматривали жёсткие диски уровня настольных ПК или бытовых устройств. Кроме них, существуют винчестеры для ноутбуков и мобильной техники, а также модели для серверов и рабочих станций. Последние созданы с учётом максимальной гибкости конфигурации, длительной работы в режиме 24/7 и высокой производительности. Как нам кажется, настало время обратить взор и на этот сегмент рынка.

Прошло больше года с тех пор, как мы рассматривали профессиональные жёсткие диски в статье “Тесты жёстких дисков и контроллеров SAS: дни SCSI сочтены“. Жёсткие диски для настольных ПК становятся всё дешевле (от $35 до $350), они используют интерфейсы Serial ATA или UltraATA и имеют, как правило, скорость вращения 7 200 об/мин. Профессиональная сфера заметно отличается. Жёстким дискам для рабочих станций и серверов не так нужны качества, важные для настольных ПК, особенно это касается шума и тепловыделения. Профессиональные винчестеры используют интерфейсы Serial Attached SCSI или Ultra320 SCSI, пластины вращаются на скорости 10 000 или 15 000 об/мин и призваны обеспечивать максимальную производительность. Решения с высокой ёмкостью строятся на винчестерах Serial ATA корпоративного класса, таких, как Seagate Barracuda ES.

Хотя настольные жёсткие диски уже давно придерживаются 3,5″ форм-фактора, профессиональные жёсткие диски отличаются более высокой плотностью расположения данных.Fujitsu и Seagate уже выпустили 2,5″ жёсткие диски с интерфейсом Serial Attached SCSI и ёмкостью 73 или 147 Гбайт. И основная причина перехода на 2,5″ заключается в увеличении плотности хранения данных. Большинство 2,5″ SAS-приводов используют пластины такого же диаметра, как у винчестеров 3,5″ формата со скоростью вращения 15 000 об/мин. В результате 2,5″ SAS-винчестеры дают такую же производительность, как и 3,5″ модели, но в одном физическом объёме можно расположить больше 2,5″ накопителей, что позволяет увеличить плотность хранения данных и производительность.

Впрочем, 2,5″ сегмент всё ещё слишком молод, поэтому большинство профессиональных винчестеров придерживаются 3,5″ формата. Для тестов мы получили 13 разных жёстких дисков: 2,5″ накопитель SAS и двенадцать 3,5″ винчестеров с интерфейсами SAS или Ultra320 SCSI. Некоторые накопители SCSI имеют интерфейс SCA (Single-Connector Attachment), который объединяет порты данных и питания в едином разъёме, облегчая “горячую замену”.

3,5″ жёсткие диски, имеющие скорость вращения 15 000 об/мин, используют намного меньшие пластины в целях балансировки массы. У линейки Seagate Savvio пластины имеют точно такой же диаметр, как у жёстких дисков Cheetah15K.5.

Жёсткие диски SAS

Примерно год назад мы опубликовали статью, посвящённую интерфейсу Serial Attached SCSI. В ней были рассмотрены жёсткие диски, host-контроллеры, RAID-контроллеры, оснастки и даже готовые хранилища. В двух словах, интерфейс SAS полностью совместим с SATA, но не наоборот. Поэтому вы можете подключать любой жёсткий диск Serial ATA к контроллеру Serial Attached SCSI. Подобная особенность важна для ёмких массивов, так как совсем недавно жёсткие диски достигли объёма 750 Гбайт и даже 1 Тбайт. Модели SCSI и SAS выпускаются с ёмкостями 147 и 300 Гбайт. Поэтому, если вам нужно хранилище с большой ёмкостью, то без SATA-приводов, валидированных на работу 24/7, не обойтись.

Fujitsu MAX3147RC (147 Гбайт, SAS)

Линейка MAX3 RC представляет последние высокопроизводительные профессиональные жёсткие диски Fujitsu. Скорость вращения составляет 15 000 об/мин, доступны ёмкости 36, 74 и 147 Гбайт. Fujitsu указывает время поиска чтения 3,3 мс и записи – 3,8 мс. Все жёсткие диски оснащены 16-Мбайт кэшем и используют интерфейс SAS. Fujitsu применила гидродинамические подшипники (FDB, Fluid Dynamic Bearing) и поддерживает коррекцию ошибок ECC (Error Correcting Code) “на лету”. Рабочий диапазон температур составляет от 5°C до 55°C, в режиме бездействия накопитель потребляет 11,5 Вт. Скорость передачи данных составила до 93 Мбайт/с, а среднее время доступа – 5,7 мс.

Hitachi UltraStar 15K147, HUS151473VLS300 (73 Гбайт, SAS)

Профессиональная топовая линейка Hitachi UltraStar 15K147 имеет скорость вращения 15 000 об/мин и доступна в ёмкостях 36, 73 и 147 Гбайт. Жёсткие диски оснащены 16 Мбайт кэша и используют гидродинамические подшипники (FDB). В зависимости от версии, время доступа находится между 3,7 и 3,3 мс. Версия SAS потребляет 12 Вт в режиме бездействия, версия Ultra320 – чуть меньше. Вес у винчестеров линейки 15K147 заявлен 0,758 кг. Рабочий диапазон температур от 5°C до 55°C. Максимальная скорость передачи данных составила 92 Мбайт/с, а среднее время – 5,9 мс, что неплохо.

Hitachi UltraStar 15K147, HUS151414VLS300 (147 Гбайт, SAS)

Перед нами 147-Гбайт версия UltraStar 15K147. Технические спецификации соответствуют HUS151473VLS300 на 73 Гбайт: кэш 16 Мбайт, рабочая температура от 5°C до 55°C, энергопотребление до 12 Вт в режиме бездействия и среднее время поиска 3,6 мс. Время доступа составило 6,0 мс, так что 147-Гбайт модель чуть медленнее 73- и 36-Гбайт версий. Но скорость передачи данных до 92 Мбайт/с ничуть не хуже.

Hitachi UltraStar 15K147, HUS151436VLS300 (36 Гбайт, SAS)

Наконец, перед нами 36-Гбайт модель начального уровня UltraStar 15K147. Она даёт лучшую производительность по сравнению со 73- и 147-Гбайт версиями, хотя разница и невелика.

Maxtor Atlas 15K II

Maxtor давно уже не самостоятельная компания, поскольку больше года тому назад она была куплена Seagate Technology. Впрочем, на рынке ещё есть несколько продуктов под маркой Maxtor, и Atlas 15K II – один из них. Доступны версии на 36, 73 и 147 Гбайт, скорость вращения составляет 15 000 об/мин. У каждого накопителя установлен кэш объёмом 16 Мбайт. Среднее время доступа оказалось весьма впечатляющим: если другим жёстким дискам на 15 000 об/мин требовалось от 5,6 до 6,6 мс на поиск (включая задержку на вращение), то Atlas – только 5,5 мс. Да и максимальная скорость чтения 97 Мбайт/с тоже приятно высока. Наконец, жёсткий диск прекрасно показал себя в тесте производительности запуска Windows XP в PCMark05, где нужны как низкое время доступа, так и высокая скорость передачи данных.

Seagate Cheetah 15K.4, ST373454SS (73 Гбайт, SAS)

Cheetah (“гепард”) стал синонимом высокопроизводительных жёстких дисков, так как под этим именем вышли первые винчестеры Seagate на 10 000 об/мин. Сегодня в модельном ряду Cheetah есть модели с числом оборотов 15K и 10K. Версии 10K обеспечивают ёмкость до 300 Гбайт, а модели 15K нацелены на высокопроизводительные системы. Впрочем, последние версии 15K.5 (см. ниже) тоже дают 300 Гбайт на 15 000 об/мин.

Seagate Cheetah 15K.4 тоже остаётся в качестве массовой модели на 15 000 об/мин. Все версии оснащаются буфером 8 Мбайт, среднее время поиска составляет 3,5 мс для чтения и 4,0 мс для записи.

Энергопотребление в режиме бездействия меняется между 14,37 и 10,4 Вт, причём 73-Гбайт версия потребляет 11,95 Вт. Seagate – единственный производитель, указавший энергопотребление при типичной нагрузке – 17 Вт для данной модели.

Seagate Cheetah 15K.4, ST3146854SS (147 Гбайт, SAS)

Перед нами 147-Гбайт версия Seagate Cheetah 15K.4. В результате энергопотребление немного увеличилось, до 14,37 Вт в режиме бездействия и до 19,48 Вт в рабочем режиме. В то же время, вы получите объём 147 Гбайт. Диапазон рабочих температур такой же, как у других жёстких дисков: от 5°C до 55°C.

Хотя максимальная скорость передачи данных оказалась почти 92 Мбайт/с, мы обнаружили, что минимальная скорость чуть ниже, чем у жёстких дисков Hitachi: у 15K.4 на 147 Гбайт она упала ниже 52 Мбайт/с, а у 147-Гбайт UltraStar 15K147 она не опускалась ниже 60 Мбайт/с.

Seagate Cheetah 15K.5, ST3300655SS (300 Гбайт, SAS)

Перед нами новейший 3,5″ жёсткий диск Seagate корпоративного класса. Неудивительно, что Cheetah 15K.5 – самый быстрый 3,5″ винчестер, который мы когда-либо видели. Seagate заявляет о скорости передачи данных до 125 Мбайт/с, и это подтверждается тестами. Мы измерили максимальную скорость последовательного чтения, она равна 128,6 Мбайт/с, то есть накопитель Seagate ставит рекорд. Минимальная скорость передачи данных составила 73 Мбайт/с, что тоже очень неплохо. Но за высокую производительность приходится расплачиваться: среднее время доступа 6,6 мс, включающее задержку на вращение, больше, чем у других накопителей на 15 000 об/мин. Впрочем, результат всё ещё приемлем, поскольку перед нами накопитель на 300 Гбайт.

Seagate Savvio 15K.1, ST973451SS (73 Гбайт, 2,5″ SAS)

Жёсткие диски Savvio 10K.1 и Savvio 10K.2 уже находятся на рынке, но перед нами первое поколение 2,5″ винчестеров Seagate SAS на 15 000 об/мин. Другие производители пока ещё не смогли ускорить 2,5″ жёсткие диски до этого значения, но, как мы считаем, это вопрос времени. Время доступа 5,6 мс можно назвать великолепным, как и скорость передачи данных до 104 Мбайт/с. Он работает быстрее других жёстких дисков, за исключением Cheetah 15K.5, который демонстрирует почти 128 Мбайт/с. Savvio 15K.1 показал неплохие результаты в тесте приложений PCMark05, хотя последний для серверных жёстких дисков и не предназначен. Впрочем, он всё равно весьма полезен для оценки производительности.

Нас впечатлило и то, что Savvio 15K.1 доминирует почти во всех тестах ввода/ввода. Максимальная ёмкость 73 Гбайт не впечатляет, но с помощью таких накопителей можно создать высокопроизводительный дисковый массив, способный обойти конкурентов в приложениях ввода/вывода.

Жёсткие диски Ultra320 SCSI на 10 000 об/мин

Ultra320 является традиционным интерфейсом SCSI. Это параллельная шина, позволяющая подключить до 15 устройств по 68-контактному шлейфу. Контроллер является одним из устройств SCSI, а таким устройствам автоматически или вручную присваиваются ID. Каждый конец шины SCSI следует терминировать, чтобы предотвратить отражение сигнала. У многих устройств есть встроенная функция терминирования, которую можно включить перемычкой. Если вы работаете с внешними устройствами, то шину следует терминировать с помощью активного модуля терминации. Протокол Serial Attached SCSI автоматически терминирует каждое соединение.

Последний стандарт SCSI Ultra320 обеспечивает максимальную пропускную способность до 320 Мбайт/с, но на самом деле получается около 250 Мбайт/с. При этом следует помнить, что пропускная способность разделяется между всеми устройствами шины SCSI. По этой причине имеет смысл разделить накопители по разным массивам или использовать гнездовой массив RAID, что позволит выжать максимум производительности.

Hitachi UltraStar 10K300, HUS103014FL37800 (147 Гбайт, SCA)

Hitachi по-прежнему предлагает 3,5″ профессиональную линейку жёстких дисков со скоростью вращения 10 000 об/мин и ёмкостью до 300 Гбайт. Накопители 10K300 доступны в вариантах 300, 147 и 73 Гбайт. Мы взяли 147-Гбайт версию. Жёсткий диск оснащён интерфейсом SCA, который облегчает установку привода.

Жёсткий диск не бьёт рекордов по производительности, но он выпускается в 300 Гбайт варианте, да и цена намного ниже, чем у Seagate Cheetah 15K.5. Конечно, максимальная скорость чтения 87 Мбайт/с вполне приемлема, но минимальная скорость 45 Мбайт/с существенно ниже, чем 51-69 Мбайт/с у жёстких дисков на 15 000 об/мин.

Впрочем, если вам нужны ёмкие жёсткие диски, мы рекомендуем модели Serial ATA, которые валидированы на работу в режиме 24/7. Они, конечно, не дадут такую же производительность, как профессиональные накопители SCSI или SAS, зато они существенно дешевле, а стоимость одного гигабайта намного приятнее. Наконец, недостаток низкой производительности можно во многом компенсировать с помощью RAID.

Жёсткие диски Ultra320 SCSI на 15 000 об/мин

Hitachi UltraStar 15K147, HUS151436VL3800 (36 Гбайт, SCA)

Перед нами Ultra320-версия UltraStar 15K147. Она использует 68-контактный разъём SCSI, есть и версия с 80-контактным интерфейсом SCA (Single Connector Attachment), у которого объединены интерфейс данных и питания, что облегчает работу с приводом и обеспечивает “горячее подключение”, если host-адаптер и оснастки поддерживают эту функцию.

За исключением интерфейса UltraSCSI, технические спецификации такие же, как у SAS-винчестера.

Hitachi UltraStar 15K147, HUS151473VL3800 (73 Гбайт, SCA)

Накопитель имеет такие же технические спецификации, как и версия SAS: 15 000 об/мин, 16 Мбайт кэша, среднее время поиска 3,6 мс. Скорость чтения меняется от 60,7 до 91,5 Мбайт/с, так что жёсткий диск показывает нормальную производительность, в том числе в приложениях и тестах ввода/вывода. В таблице в конце статьи приведены спецификации.

Hitachi UltraStar 15K147, HUS151414VL3600 (147 Гбайт, U320)

Наконец-то мы получили 147-Гбайт топовую модель UltraStar 15K147. Опять же, это версия Ultra320, производительность которой сходна с жёстким диском SAS.

Контроллеры

Adaptec SAS 48300

Версия BIOS: 2.0-0, Build 1822

Adaptec SAS 48300 – host-адаптер Serial Attached SCSI начального уровня. Он поддерживает базовые уровни RAID, такие как RAID 0, 1 и 1+0, но без сложных режимов или гнездовых RAID. Встроенной кэш-памяти тоже нет. Впрочем, для многих сценариев такого контроллера будет вполне достаточно, и он, без сомнения, достаточно мощный, чтобы справиться со всеми жёсткими дисками, перечисленными в нашей статье. Мы поинтересовались мнением производителей жёстких дисков, и все единогласно отметили, что контроллер SAS 48300 от Adaptec – выбор достойный.

Это низкопрофильная карта PCI-X, для которой нужен 64-битный 133-МГц слот PCI-X, чтобы полностью раскрыть потенциал производительности. Карту можно устанавливать в корпуса 2U. Конечно, она может работать в 32-битном 3,3-В слоте PCI, но тогда неминуемо возникнет “узкое место” даже при работе одного жёсткого диска SAS.

Карта предлагает один внутренний 32-контактный разъём SAS x4 и один внешний интерфейс Infiniband. Adaptec вложила в комплект поставки кабель для подключения четырёх жёстких дисков SAS или SATA. Если вам нужно подключить большее число винчестеров (до 128), потребуются SAS-экспандеры и, желательно, внешняя оснастка.

Adaptec SCSI 29320A-R

Версия BIOS: 4.30.0

Контроллер 29320A-R вряд ли можно отнести к начальному уровню, поскольку он оснащён двумя каналами Ultra320 SCSI с пропускной способностью до 640 Мбайт/с. Он использует 133-МГц 64-битный интерфейс PCI-X. Карта поддерживает базовые режимы RAID 0, 1 и 1+0 по обоим каналам.

Тестовая конфигурация

Результаты тестов

Диаграммы передачи данных

Диаграммы передачи данных наследственных приводов

Скорость чтения данных

Скорость записи данных

Время доступа

Производительность приложений: запуск Windows XP

Производительность приложений: запись файлов

Производительность ввода/вывода

Заключение

С точки зрения производительности, профессиональные жёсткие диски определённо обгоняют всё, что есть на настольном рынке. Максимальная скорость передачи данных меняется от 90 до 128 Мбайт/с, время доступа – от 5,5 до 6,5 мс.

3,5″ профессиональные жёсткие диски SAS/SCSI на 10 000 об/мин в ближайшие несколько лет уйдут с рынка, поскольку они уже не могут конкурировать с ёмкими топовыми жёсткими дисками Serial ATA. В то же время, 3,5″ накопители SCSI/SAS 10K не могут обойти профессиональные 2,5″ винчестеры, не говоря уже о 3,5″ моделях на 15 000 об/мин. Производительный сегмент рынка в будущем, без сомнения, за 2,5″ винчестерами SAS с высокой плотностью хранения данных и высокими результатами ввода/вывода. А 3,5″ жёсткие диски на 15 000 об/мин обеспечат максимальные скорости передачи данных. Если требуется хранилище с максимальной ёмкостью, то без специальных SATA-приводов здесь не обойтись, у них очень привлекательная стоимость хранения одного гигабайта. Экономия в цене позволит администраторам реализовать массивы с несколькими уровнями избыточности. Все профессиональные продукты, будь то жёсткие диски или адаптеры, поставляются с пятилетней гарантией.

Рекорд производительности в нашем тестировании поставил новый 300-Гбайт жёсткий диск Seagate Cheetah 15K.5. Максимальная скорость передачи данных составляет 128 Мбайт/с, а минимальная – 73 Мбайт/с, так что перед нами самый быстрый винчестер. Но придётся смириться с относительно большим временем доступа – 6,6 мс. Что касается приложений ввода/вывода, то здесь лучшим выбором станет 2,5″ Seagate Savvio 15K.1. У него среднее время доступа 5,5 мс, а скорость передачи данных до 104 Мбайт/с тоже неплоха, по ней накопитель встал на второе место после Cheetah 15K.5.

Сравнительная таблица характеристик