Введение
Разные варианты ёмкости опираются на разные внутренние аппаратные конфигурации, в результате продукты внутри одной линейки жёстких дисков обычно дают разную производительность и эффективность. Мы решили узнать, чем отличаются по производительности три популярных уровня ёмкости у новой 2,5" линейки жёстких дисков корпоративного класса, и мы взяли три последних модели Toshiba на 300, 450 и 600 Гбайт, причём каждая модель имеет разную конфигурацию головок и пластин.
Нажмите на картинку для увеличения.
Многие пользователи считают, что твёрдотельные накопители (SSD), которые, вне всякого сомнения, намного быстрее и физически намного более надёжны, чем жёсткие диски, начали заменять винчестеры в корпоративных системах хранения данных. Но в действительности серверы с высокой степенью надёжности, например, в банковской сфере или в научных организациях, не получится так легко перевести с магнитных пластин на флэш-память. Всё же для подобного перехода требуется продолжительное тестирование надёжности, производительность должна быть предсказуема, да и необходима валидация для соответствующих сценариев. Валидировать новый жёсткий диск для использования в существующих системных окружениях намного проще, чем валидировать новую технологию - именно поэтому SSD на флэш-памяти пока не завоевали критически важные серверы. И нам придётся жить со старыми добрыми жёсткими дисками ещё несколько лет.
Жёсткие диски используют вращающиеся магнитные пластины. То есть винчестер можно представить как своего рода сложный проигрыватель стопки виниловых пластинок. Вместо звукоснимателя здесь используются кронштейны с головками чтения/записи. На каждую пластину используется один набор из головок чтения/записи: одна головка находится с одной стороны, а вторая - с другой, чтобы записывать/считывать информацию на обе стороны пластины. Скорость вращения пластин существенно влияет на производительность доступа, поскольку меньшее время ожидания поворота пластины к нужному участку (к головке чтения/записи) уменьшает время доступа. На пропускную способность скорость вращения пластин тоже влияет, поскольку можно записывать/считывать больше информации при повышении скорости вращения. Наконец, использование нескольких пластин внутри винчестера позволяет увеличить общую ёмкость.
Современные жёсткие диски обычно состоят из двух или большего количества вращающихся пластин, но иногда используется только часть поверхности пластин, чтобы достичь определённого уровня ёмкости. В нашем простом примере 600-Гбайт 2,5" жёсткий диск SAS имеет ёмкость 200 Гбайт на пластину. Если бы мы захотели выпустить модель на 300 Гбайт, то пришлось бы использовать две пластины, которые не были бы полностью заполнены. А для ёмкости на 450 Гбайт нам пришлось бы переходить на три пластины - как в случае модели на 600 Гбайт. И здесь интересно рассмотреть производительность. Будет ли у такого 450-Гбайт жёсткого диска снижаться время доступа, поскольку головкам придётся потенциально меньше перемещаться? И какое влияние мы получим на пропускную способность? В теории оптимальная работа жёсткого диска достигается на внешних секторах, где абсолютная линейная скорость выше.
Системным администраторам, которые принимают решения о закупке, наверняка будет интересно, как отличаются характеристики производительности жёстких дисков с разной ёмкостью и конфигурацией. Мы протестировали последнее поколение 2,5" жёстких дисков корпоративного класса на 10 000 об/мин от Toshiba, сравнив модели с ёмкостью на 300, 450 и 600 Гбайт.
2,5" и 10 000 об/мин: линейка Toshiba MBF2xxxRC
Современная линейка жёстких дисков корпоративного класса Toshiba имеет своё происхождение от подразделения Fujitsu, которое стало частью Toshiba Storage Device Division (SDD) в 2009 году. Это можно легко видеть по названию продуктов, поскольку жёсткие диски Toshiba для ноутбуков обычно именовались MKxxxx с модельным номером, а корпоративные жёсткие диски Fujitsu - MBFxxxx. Мы выбрали эту линейку по той причине, что в нашей лаборатории уже было два жёстких диска из трёх. Но данную статью можно было легко построить на жёстких дисках Seagate Savvio 10K, которые доступны в тех же ёмкостях плюс модель на 146 Гбайт. Hitachi, третий производитель винчестеров корпоративного класса, пока ещё не представил 600-Гбайт моделей в 2,5" форм-факторе.
Линейка MBF2xxxRC доступна с опциональной функцией встроенного шифрования, но мы использовали обычные винчестеры без неё. Номинальная плотность хранения данных трёх жёстких дисков составляет 385 Гбит/кв. дюйм, что аналогично предложению Seagate в данной сфере и позволяет производителям уместить 200 Гбайт данных на одной 2,5" пластине. SAS 2.0 уже стал стандартным интерфейсом для винчестеров корпоративного класса. Seagate и Toshiba поддерживают скорость передачи данных 6 Гбит/с. Винчестер Toshiba оснащается кэшем 16 Мбайт и поддержкой очереди команд.
Жёсткий диск заявлен с весом 220 г, а рабочий диапазон температур составляет от 5°C до 55°C, что сравнимо с предложениями Seagate. Спецификации Toshiba указывают одинаковое время поиска и энергопотребление всех трёх моделей, но наши измерения дали немного различающиеся результаты. Это касается времени поиска, производительности ввода/вывода и пропускной способности. Энергопотребление у 300-Гбайт жёсткого диска явно ниже (3,0 Вт), поскольку он использует две пластины, а не три. По сравнению с 3,5 Вт у моделей на 450 и 600 Гбайт, мы получили снижение на 14%. Однако ёмкость на ватт всё равно самая высокая у 600-Гбайт жёсткого диска, хотя про наши тесты эффективности такого не скажешь. Наибольшая производительность на ватт по пропускной способности и операциям ввода/вывода наблюдалась у 300-Гбайт модели.