"Мост в Терабитию", или шесть раз по терабайту

Автор: niknik
Дата: 27.05.2008
Все фото статьи
Выражаю благодарность администрации форума iXBT
за неоценимую помощь в написании статьи.


Введение

В этой теме,
и личной
и мелкой,
перепетой не раз
и не пять,
я кружил поэтической белкой
и хочу кружиться опять.


Наблюдая неудержимый прогресс в быстродействии процессоров, видеокарт и прочих компонент компьютера, поневоле задумываешься о том, какой же компонент в компьютере в настоящее время эволюционирует медленнее остальных? Пожалуй, это всё-таки жёсткий диск. Да, конечно, ёмкость дисков растёт как на дрожжах, но, если посмотреть на этот процесс как бы «со стороны», то начинает казаться, что производители вовлекают за собой пользователей в гонку за длинным гигабайтом. Не потому, что хотят сделать пользователям что-то приятное, а потому что наращивать ёмкость жёстких дисков оказалось проще, чем увеличивать скорость их работы.

С ростом плотности записи скорость дисков, безусловно, растёт, но только в одном случае – если к диску обращаются за данными, расположенными последовательно (большие файлы, например). Как только данные, которые нужны пользователю, не находятся в данный момент под магнитной головкой – диску требуется немного подумать и переместить головки – это занимает десяток-другой миллисекунд – вечность по современным понятиям. Именно задержки, вызываемые механикой жёсткого диска, и ограничивают рост скорости жёстких дисков. По сути же за добрый десяток лет ничего нового в механизме перемещения головок и не появилось – так откуда же ждать прорыва в быстродействии?

Некоторое время назад одна из компаний, которую я неизменно уважаю как раз за попытки увеличить не только объём жёстких дисков, но их быстродействие (например, она первой начала ставить на диски для настольных компьютеров кэш-буфер большого объёма) выпустила неординарный продукт – диски Raptor. Эти диски, предназначавшиеся для настольных компьютеров, получили мощную «серверную» механику и серверную же скорость вращения шпинделя – 10000 оборотов в минуту. Расплатой за это стали, безусловно, малый объём диска и шумность при работе…

Но зато среднее время доступа к данным уменьшилось примерно в полтора раза – с примерно 13мс до 8мс. Вот это был, действительно, прорыв.

Однако примеру компании Western Digital до настоящего времени не последовал больше ни один производитель (если, конечно, не считать Seagate с диском Cheetah NS – но этот диск не позиционируется для «настольного сектора» хотя бы в силу обладания «не настольным» пока интерфейсом SAS). Все остальные производители предпочитают не рисковать, а привычно продавать гигабайты…

Увы, небезызвестная реклама «пользователь покупает гигагерцы» произвела огромное влияние на пользователей.

Сейчас на рынке жёстких дисков царит новая мода – SSD-диски. Это диски на основе флеш-памяти и они, естественно, не имеют движущихся частей. Чтение и запись информации в них производится непосредственно во флеш-память и процесс чтения/записи занимает только то время, которое необходимо для чтения или перезаписи всех ячеек блока данных, с которым умеет работать контроллер диска. Отсутствие существенных задержек на смену адреса, по которому находятся нужные ячейки памяти, привело к существенному же снижению времени доступа к данным. Причём, для диска на флеш-памяти не имеет значения характер обращения – запросы на данные со случайным адресом исполняются за то же время, что и запросы на последовательно расположенные данные!

Однако SSD-диски в настоящее время ещё очень и очень дороги и имеют слишком малый объём, так что вытеснить традиционные диски на основе магнитной записи шансов не имеют. Впрочем, скоростной потенциал у дисков весьма неплох, в чём можно убедиться, ознакомившись с нашим обзором SSD-дисков Samsung.

Как же еще можно повысить быстродействие традиционных дисков? Одним из способов, не смотря на то, что утверждалось выше, является увеличение плотности записи. За счёт высокой плотности записи растёт вероятность того, что нужные пользователю данные находятся «не очень далеко» от текущего положения головок чтения/записи. То есть растёт вероятность «short seek» - головкам не понадобится лететь через всю пластину за нужными данными. Похожий эффект даёт внедрение многопластинного дизайна жёстких дисков – растёт вероятность что нужные данные находятся поблизости от одной из головок…

Итак, перейдём к, собственно, героям нашего обзора – дискам с максимальной на текущий момент ёмкостью в 1 терабайт. Опущу в данном случае все полагающиеся восторги по поводу феноменальной ёмкости накопителей – за полгода, которые прошли с появления дисков такой ёмкости на нашем рынке, к ним уже привыкли и продавцы и покупатели и, вероятно, даже гарантийные отделы. ;)

Да, подзадержался я с обзором, каюсь… А всему виной желание собрать в нём полную коллекцию терабайтников – ведь каждый производитель, освоивший диски такой ёмкости не преминул выпустить как «настольную», так и «серверную» его версию. Увы, двух «серверных» дисков от компании Samsung и Western Digital в этом обзоре мы и не досчитаемся.
Участники тестирования

Эта тема
сейчас
и молитвой у Будды
и у негра вострит на хозяев нож.
Если Марс,
и на нем хоть один сердцелюдый,
то и он
сейчас
скрипит
про то ж.


Открывает список участников тестирования диск, первым появившийся на рынке – Hitachi Deskstar 7K1000.

Hitachi Deskstar 7K1000




Для создания диска ёмкостью терабайт Hitachi использовала проверенный временем (7K400, 7K500) пятипластинный дизайн. Следовательно, каждая использованная в этом диске пластина имеет ёмкость 200 ГБ – это самый скромный объём среди дисков-участников нашего сравнения. Что же, в случае Hitachi ей было гораздо важнее выйти на рынок быстрее конкурентов (и это, надо сказать, удалось – несколько месяцев на рынке были только её диски такого объёма…), нежели снизить себестоимость диска. К тому же, как было сказано выше, многопластинный дизайн даёт небольшой бонус к быстродействию.

Тем, кто не читал подробнейший обзор этого диска – категорически рекомендую ознакомиться, а мы перейдём к «серверному» варианту диска 7K1000.

Hitachi Ultrastar A7K1000




Если судить по внешнему виду, то можно сказать, что перед нами тот же Deskstar. :)

Согласно спецификации Hitachi, серверный вариант диска отличается наличием технологии защиты от вибраций (что актуально для дисков, работающих в многодисковых корзинах). Однако дополнительных датчиков ускорения на плате Ultrastar не обнаружено – всё те же, что и на Deskstar. Возможно, суть технологии Rotational Vibration Safeguard (RVS) в «других» алгоритмах работы центрального процессора жёсткого диска с сигналами от датчиков ускорений. Стало быть, отличия Ultrastar от Deskstar – другая прошивка…

Следующим по списку, но не по значению, идёт выскочка производства Samsung. Почему выскочка? Да потому, что появление этого диска для конкурентов и для пользователей было похоже на то, как выскакивает чёртик из коробочки. Только что ничего не было – и вдруг вот он я, такой красивый…

Пожалуй, никто не ожидал от Samsung такой прыти. Так мало того, что Samsung представила свой диск чуть ли не первым, она еще и умудрилась сделать его трёхпластинным! На фоне пятипластинника Hitachi это выглядит просто ошеломляюще…

Совершить это технологическое чудо «помогли» 334ГБ-пластины Showa Denko.

Samsung Spinpoint F1




Использование всего трёх пластин должно категорически положительно сказаться на скорости линейного чтения, энергопотреблении и шумности накопителя. С точки зрения Samsung, диск получился настолько быстрым и технически совершенным, что получил название «F1» (скромный такой намёк на Formula1…).

А вот Seagate с выпуском терабайтников малость подзадержалась – между объявлением диска и его появлением в рознице прошло довольно много времени. Впрочем, некоторые продукты от выдержки становятся только лучше. :)

Seagate Barracuda 7200.11




Одиннадцатое (!) поколение дисков Barracuda унаследовало от десятого (Barracuda 7200.10) четырёхпластинный дизайн. Увы, повторить подвиг Samsung не удалось – пластин у Showa Denko на всех не хватает. Но, с другой стороны, четыре пластины – это и не пять, так что пластины у дисков получились достаточно плотные – чуть позже мы в этом убедимся.

Seagate Barracuda ES.2




Естественно, Seagate не была бы Seagate, если бы не предложила серверную версию Barracuda.11, получившую имя Barracuda ES.2. Так как система нумераций моделей у Seagate не менялась, легко понять, что это второе поколение дисков Barracuda для enterprise-систем.

А вот следующий диск надо обсудить «со всех сторон»… Дело в том, что Western Digital при выпуске этого диска всячески подчёркивала его «зелёность». Даже название диска получилось каким-то зелёным – Caviar GP (GP = GreenPower). Мода на экологичность при производстве жёстких дисков – это здорово (особенно если учесть, что большинство фирм производят диски за пределами страны, где зарегистрированы как юридическое лицо), но в данном случае имелось в виду несколько другое. Для дисков Caviar GP заявлено малое энергопотребление, по сравнению с дисками такого же класса, что позволяет рекламировать диск как «энергосберегающий». А так как при производстве электроэнергии происходит выброс в атмосферу вредных веществ, то, экономя электроэнергию, мы делаем мир лучше. :)

Western Digital Caviar GP




Согласно информации с сайта Western Digital, диск Caviar GP потребляет на 40 процентов меньше электроэнергии, чем диски конкурентов. За счёт чего же? В диске Caviar GP применены три «умные» технологии – IntelliPower, IntelliSeek и IntelliPark.

Первая технология, согласно описанию, занимается подбором баланса между скоростью вращения шпинделя, скоростью передачи данных с диска и алгоритмами кэширования. Такой старый циник как я предположил бы, что речь идёт о исходно меньшей скорости вращения шпинделя, нежели у дисков конкурентов, которую попытаются скомпенсировать высокой плотностью записи и хорошими алгоритмами кэширования. Навряд ли диск занимается подбором «оптимальной» скорости вращения при работе накопителя (то есть это возможно технически, но сильно затруднит работу электроники накопителя). Вполне допускаю, что речь может идти либо о нескольких фиксированных значениях скоростей вращения шпинделя, для которых диск имеет заранее подготовленные таблицы задержек, либо о возможном появлении в этой линейке накопителей с другой скоростью вращения шпинделя в будущем.

Вторая технология – IntelliSeek, согласно описанию, жутко похожа на технологию JIT (Just in Time) разработки Seagate. Головка чтения не перемещается с максимальной скоростью на трек, где находится требуемый сектор и далее ожидает его прихода, а спокойно подводятся на нужный трек аккурат к моменту подхода нужного сектора под головку.
Таким образом, на перемещение головок тратится меньше электроэнергии, плюс снижается шум при работе накопителя.
Отличная идея, но, между нами, не Western Digital это придумала… ;)

Третья технология – IntelliPark – состоит из одной идеи – парковать головки, если диск находится в режиме ожидания. Да, действительно, убрав головки из потока воздуха, можно уменьшить аэродинамическое сопротивление внутри «банки» и, соответственно, облегчить работу двигателю, вращающему пакет пластин, что также приведёт к снижению расхода энергии.

Есть ещё один аспект, касающийся этой технологии, но мы поговорим о нём чуть позже, в тестах на энергопотребление.

Традиционно, приводим табличку с версиями прошивок накопителей:


И оговариваем, что полученные в данной статье результаты показаны дисками с вышеуказанной версией прошивки. Скорость дисков с другой версией прошивки может отличаться от полученной нами в любую сторону.
Методика тестирования

Эта тема придет,
калеку за локти
подтолкнет к бумаге,
прикажет:
- Скреби! -
И калека
с бумаги
срывается в клекоте,
только строчками в солнце песня рябит.


Особых изменений методика тестирования не претерпела. Как и раньше, львиная доля тестов проводится при помощи программы IOMeter. Также мы используем наш любимый FC-Test – для проверки быстродействия дисков на скорость работы с файлами.

Однако мы не стоим на месте - с недавних пор мы практикуем измерение скорости винчестеров при выполнении задачи дефрагментации, то есть используем реальное приложение – Raxco PerfectDisk 8.0.

Расширяется методика и качественно – не так давно мы подготовили и опубликовали материал « Методика измерения энергопотребления жёстких дисков». В этой статье вы узнаете, почему неправильно судить о глубине мирового океана, глядя на прыжки поплавка…

Также в этой статье вы увидите результаты тестов жёстких дисков в новом тесте Futuremark – PCMark Vantage.

Список использованных тестов и приложений:

FC IOMark 03b15;
IOMeter 2003.02.15;
FC-Test 1.0 build 13;
PCMark04 Build 1.3.0;
PCMark05 Build 1.1.0;
WinBench 99 2.0.
Raxco PerfectDisk 8.0

Претерпела изменения и платформа для тестирования. Причём не по нашей воле, а по вине компании Samsung. Дело в том, что для тестов жёстких дисков мы традиционно используем контроллеры Promise, а они выполнены в виде PCI-карты. Так вот, оказалось, что пропускной способности шины PCI (32 бита, 33 МГц) недостаточно, чтобы прокачать данные с жёсткого диска Samsung Spinpoint F1 – его скорость линейного чтения превышает 110 МБ/сек (в нашем случае она составила 111 МБ/сек, но так как данный жёсткий диск использует адаптивную разметку – в одной зоне плотность на различных парах головка-поверхность может отличаться – другой экземпляр диска может иметь как большую, так и меньшую скорость линейного чтения).

Но это еще пол-беды. Оказалось, что диск Samsung крайне чувствителен к пропускной способности шины. Проверили мы это очень просто – еще раз провели тесты, но установили контроллер Promise в слот PCI-X (контроллеры Promise могут работать в этом слоте на шине 66 МГц). В итоге нам пришлось обновить нашу тестовую платформу.

Теперь основой нашей тестовой платформы является материнская плата ASUSTeK P5WDG2 WS Pro. Выбрали мы эту плату за универсальность разъёмов – на ней есть «длинный» свободный слот PCI-E x16 (еще один слот занят видеокартой) и два слота PCI-X.

В один из слотов PCI-X и был установлен контроллер Promise SATA300 TX4302.
Энергопотребление

Эта тема придет,
позвонится с кухни,
повернется,
сгинет шапчонкой гриба,
и гигант
постоит секунду
и рухнет,
под записочной рябью себя погребя.


В общих словах методика тестирования изложена в отдельном материале, но это, так сказать, общий свод законов. Здесь же мы приведём толкования к нему. ;)

Итак, мы тестируем энергопотребления диска в шести режимах:

Старт накопителя
Режим бездействия
Случайное чтение
Случайная запись
Последовательное чтение
Последовательная запись

Старт накопителя рассматривается для выяснения значений пикового потребления жёсткого диска при старте двигателя (как известно, пусковой ток электродвигателя существенно больше тока потребления в номинальном режиме). Важный момент – этот тест, в отличие от остальных, проводится на «холодном» жёстком диске – то есть мы некоторое время (порядка 10 минут) выдерживаем жёсткий диск при комнатной температуре и только потом подключаем к стенду. Таким образом, мы имитируем типовой сценарий – «холодный старт» компьютера.

Все следующие тесты проводятся на «прогретом» жёстком диске – порядка десяти минут мы маринуем жёсткий диск в режиме idle (то есть на диск подано питание, пластины вращаются, но к диску нет обращений).

Делается это для того, чтобы более правильно измерять потребление жёстких дисков – оно, что вполне логично, зависит от температуры механических узлов накопителей (вязкость масла в двигателе, трение в подшипниках вала блока головок) и обмоток электромагнитов.

«Режим бездействия», как уже сказано выше, имитирует ситуацию, когда компьютер некоторое время не обращается к жёсткому диску. Последний, в таком случае, имеет полное право либо заняться своими делами (сканировать поверхность в поисках потенциально сбойных секторов, например), вращать пластины и ничего не делать или, наконец, «заснуть». Причём, «сон» у винчестеров, как и у людей, бывает очень и очень разный. Жёсткий диск может вращать пластины, но запарковать головки, может снизить скорость вращения шпинделя, а может и вообще остановить шпиндель.

Естественно, чем «глубже» сон, тем больше время, которое потребуется накопителю, чтобы выйти в режим готовности.

Режим «Случайное чтение» имитирует жёсткую нагрузку на накопитель – каждый следующий запрос на чтение имеет новый LBA-адрес, и актюатор накопителя всё время находится в движении. Вкупе с номинальным режимом двигателя вращения пластин нагрузка, создаваемая накопителем, близка к максимальной.

Режим «Случайная запись» отличается от предыдущего, как легко догадаться, тем, что на накопитель подаются запросы на запись блоков данных по случайным адресам. При помощи такой нагрузки мы получаем возможность оценить эффективность влияния алгоритмов отложенной записи на энергопотребление жёсткого диска. Согласно теории, алгоритмы отложенной записи оптимизируют порядок выполнения команд на запись блоков данных. Жёсткий диск, получив команду на запись, анализирует, «удобно ли ему» выполнить эту команду немедленно или её можно отложить на потом. В результате, головки жёсткого диска не мечутся по всей пластине в стремлении выполнить запросы по мере их поступления, а осмысленно, короткими перебежками, перемещаются по оптимальному маршруту. Само собой, энергии при этом расходуется меньше, чем в случае беспорядочных перемещений…

Режим «Последовательное чтение», вполне логично, создан для оценки энергопотребления жёсткого диска при активной работе с последовательно расположенными данными (чтение больших файлов или проигрывание видео-файлов с большим битрейтом, например). Как показала практика, в данном случае довольно существенно возрастает нагрузка на электронику жёстких дисков.

И, наконец, последний режим – «Последовательная запись». Идея при создании такого режима нагрузки была точно та же, что и для режима «Случайная запись», – посмотреть, как меняется потребление жёсткого диска при смене «знака» дисковой операции.

Итак, начнём… со старта:


Перед нами результаты измерения максимально достигнутых токов по шинам питания 5 и 12 В. Использовать эти цифры для вычисления пикового энергопотребления жёстких дисков нельзя, так как максимумы тока по каждому напряжению не совпадают во времени. Однако, для сравнения дисков между собой этих данных вполне достаточно.

Как видим, диски Seagate и Western Digital довольно требовательны к току по 12-В линии, а диски Hitachi существенно больше конкурентов потребляют по 5 В. Не правда, ли, любопытные результаты?

Теоретически, именно диски Hitachi должны были стать «антилидерами» по потреблению на 12 В – их пакет дисков на одну пластину больше, чем у дисков WD и Seagate. С другой стороны, на значение максимального тока по 12 В влияет время, за которое диски хотят раскрутить пакет пластин до номинальной скорости вращения. Так вот, для 1-ТБ версии Deskstar компания Hitachi задекларировала типичное время «PowerOn to Ready» равным 20 секундам, а для диска Caviar GP это время равно всего лишь 13 секундам. Конечно, положа руку на сердце, мы должны отметить и то, что номинальная скорость вращения у диска WD… Стоп, об этом чуть ниже. ;)

Лидером же по минимальным токам потребления при старте стал диск компании Samsung. Причём, по обоим напряжениям сразу! Что же, вполне логично, что диск с наименьшим количеством пластин потребляет меньше остальных. Но это на старте – а как насчёт других режимов работы?

Рассмотрим среднее энергопотребление дисков в режиме бездействия. Как уже отмечалось чуть выше, после измерения пиковых токов при старте жёстких дисков мы давали дискам возможность немного прогреться (порядка 10 минут), после чего запускали программу сбора данных с осциллографа.


На сей раз полученные результаты вполне логичны, если не смотреть на подозрительно низкое потребление диска WD, – диски в диаграмме расположились в порядке убывания веса пакета дисков. Но, всё же, отметим примерно равное потребление дисков Hitachi и Seagate и чуть лучшие результаты диска Samsung.

По диску же Western Digital поговорим чуть подробнее… После анализа полученных данных мы решили более внимательно «послушать» диск при переходе от нагруженного режима в режим бездействия. Для этого мы соорудили простенький шаблон для IOMeter, который бомбардировал диск запросами на случайное чтение в течение минуты при глубине очереди=1. После окончания этого теста на диск, соответственно, не подавалось никаких запросов и он, формально, переходил в режим Idle. Одновременно мы контролировали «мгновенные» значения токов потребления при помощи осциллографа – в режиме Idle визуально отследить изменения несложно в силу «линейного» характера графиков.

Выяснился интересный факт – спустя 8-10 секунд после отработки последней команды диск негромко «щёлкал» и потребление по линии 5 В резко уменьшалось! Судя по всему, диск просто-напросто парковал головки и обесточивал их. В обычном случае диск, находящийся в режиме простоя, держит головки под током – они находятся в режиме чтения и контроллер диска читает с пластин сервоинформацию (держит дорожку).

Диск же Caviar GP имеет приоритеты экономить электроэнергию и при каждом удобном случае погружает себя в некое подобие сна.

Хорошо это или плохо? С точки зрения снижения потребления энергии – да, хорошо. С точки зрения производительности, пожалуй, не очень. Ведь при поступлении на диск, находящийся в режиме такого «сна», запросов на дисковую операцию, связанную с чтением или записью данных, диск должен будет проснуться (распарковать головки) – а это потребует некоторого времени.

Рассмотрим потребление дисков в режиме «Случайного чтения»


Опять приходится отметить «антилидерство» дисков Hitachi – их потребление непропорционально количеству пластин выше, чем у дисков конкурентов. Традиционно хорошо выступил диск Samsung, а лидером, как и в прошлом тесте, стал диск Western Digital. О том, как и почему он имеет такое низкое потребление, мы попытаемся ответить чуть позже, при помощи специально обученных утилит…

Посмотрим, сколько ватт дискам удастся сэкономить за счёт использования отложенной записи:


Что же, тут мы наблюдаем паритет между дисками – каждому удалось уменьшить своё потребление примерно на 3 Вт. Не удалось этого сделать только диску Western Digital, но ему, судя по цифрам, чтобы настолько уменьшить и без того малое энергопотребление, пришлось бы перейти в режим глубокого сна.

Перейдём к результатам тестов в режиме последовательного чтения. В этом режиме головки дисков интенсивно не перемещаются, что приводит к существенному снижению потребления по сравнению с режимом случайного чтения. В то же время, остаток язык не поворачивается объявить малым.


Диски Hitachi синхронно финишировали с результатом 11 Вт, диск Samsung сумел несколько выиграть у дисков Seagate, а лидирует, как и в прошлый раз, накопитель Western Digital.

Финальная часть марлезонского балета с электричеством – режим «Последовательная запись»


Никаких особых сюрпризов не обнаружилось. По сравнению с режимом последовательного чтение, потребление почти всех дисков несколько уменьшилось. Возмутителем спокойствия стал, правильно, диск Western Digital. Как ни странно, но у него потребление немного выросло – спишем на активную работу электроники.

Подводя итоги тестов энергопотребления, хочется сказать, что несомненным победителем в них стал диск Western Digital Caviar GP. Он показал наименьшее среди всех дисков среднее энергопотребление во всех тестовых режимах. Исключение – тест на максимальные стартовые токи, где однозначно победил диск Samsung Spinpoint F1. Кстати, этот диск стоит отметить как второй по экономичности среди нашего набора дисков.
Низкоуровневые тесты

Эта тема придет,
прикажет:
- Истина! -
Эта тема придет,
велит:
- Красота! -
И пускай
перекладиной кисти раскистены -
только вальс под нос мурлычешь с креста.


Итак, тесты энергопотребления выявили некоторую «странность» в поведении диска Western Digital – он существенно меньше конкурентов потребляет во всех режимах функционирования. И если с режимом Idle мы худо-бедно разобрались, то все остальные нестыковочки ещё ждут своего объяснения. В этом разделе мы попробуем при помощи нашего внутреннего теста c гордым названием IOMark разобраться в этом феномене.

Начнём с измерения скорости линейного чтения. Для этой цели раньше мы использовали подтест из пакета Winbench99, но он, увы, не работает с накопителями такого объёма. Очень жаль, графики Winbench рисовал очень красивые…

А вот что получилось у нас:

Hitachi Deskstar 7K1000

Hitachi Ultrastar A7K1000

Два накопителя Hitachi «нарисовали» практически одинаковые графики, что говорит об идентичности зонных карт. Отметить стоит только невысокую по сегодняшним понятиям плотность записи – всего лишь 83 МБ/сек в начале диска.

Samsung Spinpoint F1

А вот диск Samsung продемонстрировал не только наличие адаптивного форматирования, но и рекордную плотность записи – 112 МБ/сек в начале диска (а на удачной паре головка-поверхность, так и вовсе 118…).

Seagate Barracuda 7200.11

Диск Seagate Barracuda 7200.11 тоже заслужил награды за плотность. У него не три пластины, как у диска Samsung, а четыре, но пластины эти очень плотные – скорость чтения в начале диска перевалила за отметку 100МБ/сек!

Seagate Barracuda ES.2

Хм… Любопытно, что Barracuda ES.2 (которую, фактически, можно назвать серверной версией Barracuda.11) имеет пластины с чуть меньшей плотностью записи в начале диска (ёмкость пластины, естественно, осталась равной 250 ГБ). Что это – создание резерва прочности для диска, который будет работать в тяжёлых условиях?

И, наконец, барабанная дробь…

Western Digital Caviar GP

Ага, вскричали сибирские мужики! (с)
График оказался жутко похож на графики чтения с дисков Hitachi... Я было даже стал подозревать себя в ошибке при сохранении результатов. Наложение графиков один на другой показало, что они таки отличаются. Однако, позвольте, как так может быть – четырёхпластинный диск Western Digital по скорости чтения с пластин идентичен пятипластинному диску Hitachi. Ведь у них ёмкость пластины отличается на четверть!

При такой разнице в плотности пластин равная скорость чтения означает, что у диска с большей плотностью пластин меньше скорость вращения! Можем ли мы измерить скорость вращения диска? Конечно, можем!


Перед вами скриншот отчёта IOMark, посвящённого исследованию кэша диска и измерению скорости вращения шпинделя. "Тонкая красная линия" на скриншоте, так сказать, подводит черту под неопределённостью со скоростью вращения диска WD Caviar GP...

Что бы нам ни говорили пресс-релизы, пластины у этого диска вращаются со скоростью 5400 оборотов в минуту. Соответственно, вот мы и обнаружили часть секрета малого энергопотребления этого диска – меньше энергии тратится на поддержание скорости вращения.

Почему Western Digital выбрала именно эту скорость вращения для дисков GP – неужели исходя из гуманных соображений экологичности? Сдаётся мне, что экология здесь ни при чём. Если бы Western Digital в тот момент имела бы техническую возможность выпустить терабайтник со скоростью вращения 7200 оборотов в минуту, она бы это сделала. А раз не сделала, значит, технической возможности и не было. Но что же делать – конкуренты наседают, один за другим объявляют свои терабайтники. И компания Western Digital сделала то, что у нас называется «выдать нужду за добродетель»…

Теперь давайте посмотрим на скорость, с которой диски могут обмениваться данными со своим кэш-буфером. Для этого мы опять используем IOMark – этот тест умеет не только измерять скорость чтения и записи из (в) кэш-буфер, но и может построить зависимость этой скорости от размера запрашиваемого блока данных.

Надо сказать, что если бы мы проводили эти теста на дисках «как есть», то есть распаковывали диск из пакета и сразу начинали тесты, то диски Seagate и Hitachi выглядели бы несколько бледнее своих конкурентов. Дело в том, что диски эти поставляются с активированным ограничением на скорость работы интерфейса – диски имеют SATA300 электронику, но скорость обмена по интерфейсу ограничена до 1.5 Гбит/сек, то есть до скорости SATA150. Сделано это для лучшей совместимости дисков со старыми SATA-контроллерами (интегрированными на материнские платы или внешними). Снять это ограничение у дисков Seagate очень просто – нужно всего лишь снять перемычку с того торца жёсткого диска, на котором расположены интерфейсный разъём и разъём питания. Перемычка там одна и ошибиться невозможно. С дисками же Hitachi надо немного повозиться – там ограничение на скорость интерфейса снимается программно, при помощи фирменной утилиты Hitachi Feature Tool. Утилита, надо сказать, могучая, и может управлять не только режимом передачи данных…

В данном разделе мы представим результаты дисков Hitachi и Seagate, полученных и при активированном и при снятом ограничении на скорость работы интерфейса, а во всех следующих тестах будут участвовать диски, функционирующие только в режиме SATA300. В силу практически полной идентичности результатов «парных» дисков Hitachi и Seagate (Deskstar-Ultrastar и Barracuda 7200.11-Barracuda ES.2) мы приведём данные только по одному диску из пары.

Итак, начнём с диска Hitachi:

Hitachi Deskstar 7K1000 @ SATA150

Как видим, диск очень быстро упирается в ограничение пропускной способности интерфейса. Интересно, что он покажет на SATA300…
Разницу в скорости чтения и записи в кэш можно назвать несущественной.

Hitachi Deskstar 7K1000 @ SATA300

После переключения диска в режим SATA300 скорость общения с кэшом на малых блоках растёт значительно активнее. Максимумы пропускной способности приходятся на блоки размером кратному 256 секторам (128 КБ).

Samsung Spinpoint F1

Диск Samsung «нарисовал» очень красивый график и превысил скорость диска Hitachi и по скорости чтения, и по скорости записи в кэш.

Seagate Barracuda 7200.11 @SATA150

А вот диск Seagate пасует на блоках данных размером более 256 секторов. Особенно это видно на графике скорости записи в кэш.

Seagate Barracuda 7200.11 @SATA300

Снятие ограничение на пропускную способность интерфейса дают возможность диску Seagate еще раз поднять планку скорости чтения из кэша, перебив результаты диска Samsung. Но «нелюбовь» к блокам данных большого размера, как оказалось, никак не связана с пропускной способностью интерфейса…

WD Caviar GP

Диск Western Digital показал наименьшую среди участников тестирования скорость работы с кэшом, но, в то же время, показал отсутствие каких-либо глобальных проблем на больших блоках данных (а глобальной мы называем проблему, когда скорость работы с кэш-буфером меньше, чем линейная скорость накопителя).

Итак, по результатам этого теста мы объявляем двух победителей. Диск Seagate показал максимальную скорость передачи данных, а диск Samsung – и высокую скорость, и непривередливость к размеру блока данных.

Что же, настал момент измерить среднее время доступа накопителей при работе со случайными запросами на чтение или запись. Традиционно для этих целей используется минимально адресуемый блок данных размером один сектор.

При помощи IOMeter мы в течение 10 минут бомбардируем диск запросами на чтение или запись секторов со случайными адресами при глубине очереди, равной единице.


Полученные результаты несколько обескураживают. Диски Seagate показали наилучшее время отклика при чтении, но один из них – Barracuda 7200.11 при работе с запросами на запись показал просто ужасные результаты!

Некоторое время назад мы уже сталкивались с подобным эффектом на дисках Seagate – в обзоре « Seagate Barracuda 7200.10 и Все-Все-Все...» дисков NL35 и Barracuda 7200.9. Но чуть позже мы узнали, что всему виной проверка записи, активированная на этих дисках. Идея этой технологии в том, что после каждой операции записи диск вычитывает только что записанные данные, проверяя сам себя.

«Фичу» проверки записи компания Seagate начала «рекламировать» на диске Barracuda ES, и тогда же мы узнали о том, в какой момент диски Seagate включают эту функцию. Согласно документации Seagate, проверка записи на дисках Barracuda ES включается, когда диск функционирует в некомфортном температурном режиме – он либо переохлаждён (температура меньше 18 градусов Цельсия), либо перегрет (когда температура диска превышает 58 градусов).

Традиционно, в России, когда нужно охладить голову очередного отчаянного революционера, его ссылают в Сибирь... Мы будем гуманнее и воспользуемся нашим термошкафом (который в прошлой жизни был медицинским инкубатором Sanyo). Выставив в настройках температуры инкубатора -5 °C, нам удалось охладить винчестер Seagate до 17 °C. Чтобы превысить верхний предел срабатывания режима проверки записи, понадобилось поднять внутреннюю температуру термошкафа до 45 °C. В обоих случаях мы наблюдали активацию режима проверки записи, что фиксировалось при помощи программы Getsmart и шаблона для IOMeter, посылающего на диск запросы на запись секторов со случайным адресом.



Да, вот такая история была с Barracuda ES. Впрочем, и не только с ней, так как некоторые OEM-диски Seagate, как принадлежащие к серверным линейкам, так и вполне себе «десктопные», демонстрировали активированную проверку записи при любых температурных условиях (видимо, OEM-клиенты Seagate захотели очень большой надёжности…).

Кстати, о температурных условиях. Клянусь своей треуголкой, диски при наших тестах находятся в комфортном для себя температурном режиме (25-30 градусов Цельсия), так что диску Barracuda 7200.11 жаловаться на «невыносимые условия эксплуатации» не пристало. Посмотрим, что покажет следующий тест…

Отвлекшись от результатов дисков Seagate, отметим очень неплохие результаты дисков Hitachi. Они совсем немного уступили дискам Seagate при чтении, но оказались абсолютно лучшими на записи!

Замыкает список диск Western Digital, что вполне понятно, ведь его пластины диска, как мы выяснили, вращаются со скоростью всего 5400 оборотов в минуту. Любопытно, но если отнять от времени доступа при чтении диска Western Digital 1,36мс (разница между временем половины оборота дисков на 7200 и 5400 об./мин), то мы получим время доступа при чтении диска Samsung…

В начале статьи мы упомянули о возможных бонусах в быстродействии, которые получают диски с большим количеством пластин и головок. Настал момент проверить это заявление на практике.

Отталкиваясь от того, что для дисков с разной плотностью записи среднее время доступа не является однозначным параметром для их сравнения (ведь в реальной работе диск не летает головками по всей поверхности пластины) мы решили ввести новый параметр, который бы учитывал и скорость перемещения головок и зависел от количества пластин и их плотности. Итак, встречайте – Average Positioning Speed.

Технология вычисления этого параметра проста – на диск в течение некоторого времени посылаются команды на чтение секторов со случайным адресом, но усредняется не время выполнения всех запросов, а разница между LBA-адресами предыдущего и текущего считанного сектора, делённая на время, которое понадобилось на эту дисковую операцию. В результате мы получаем среднее значение объёма данных, которое головки «перепрыгивают» за секунду.

И вот что у нас получилось в результате:


В случае стандартного теста на среднее время доступа диски Hitachi уступали накопителям Seagate, а если использовать APS – диски Hitachi оказываются быстрее! И хотя целью введения нового параметра для сравнения дисков не была идея вытащить за уши диски Hitachi, вполне симптоматично, что они оказались на первом месте. Сочетая хорошее время поиска и большое количество головок чтения/записи, диски Hitachi должны были получить бонус от использования Short seek – они его и получили.

Чтобы выяснить, как зависит количество отработанных диском запросов в секунду от размера блока данных, рассмотрим следующие два графика:


Очевидно, что на блоках данных размером менее 64 КБ лидируют диски Seagate. Да, график Barracuda 7200.11 тоже присутствует на диаграмме, просто он почти всегда закрыт графиком Barracuda ES.2. Это, кстати, говорит нам об одинаковой стратегии дисков в части упреждающего чтения.

Диски Hitachi тоже «работают парой», но на малых блоках они немного уступают накопителям Seagate. Диск Samsung уже заметно медленнее на малых блоках, но выходит вперёд на больших. Диск Western Digital, как и прогнозировалось, занимает последнее место во всех режимах.


А вот при построении этой диаграммы хотелось петь и танцевать… Вот ОН – источник проблем! Оказывается, «тормозит» диск Barracuda 7200.11 только на блоках данных размером 1 и 4 сектора (0,5 и 2 килобайта). Похоже, что дело не в проверке записи (которая приводила бы к тому, что в начале графика мы бы наблюдали горизонтальный участок), а в потерях времени процессором жёсткого диска при реализации отложенной записи.

Что любопытно, диск Barracuda ES.2 таких проблем не испытывает, но он и значительно медленнее собрата почти на всех размерах блоков. Лучше всех в этом тесте выступили диски Hitachi, а аутсайдером оказался диск Western Digital.

Следующие тесты – исследование зависимости скорости чтения и записи при линейном характере нагрузки. В данном контексте «линейный характер» означает, что с диска запрашиваются последовательно расположенные данные.

При такой нагрузке на первое место выходят способности дисков правильно подстраивать алгоритмы упреждающего чтения под темп и характер запросов.


Как видим, у диска Samsung что-то не заладилось. В разделе методика тестирования упоминалось, что диск Samsung «заставил» нас сменить тестовую платформу. При анализе тестовых данных выяснилось, что он крайне чутко реагирует на пропускную способность SATA-контроллера. Показанный выше результат получен на диске Samsung, подключённом к контроллеру Promise SATA300 TX4302, установленному в слот PCI32. А вот если переставить контроллер в слот PCI-X (что приводит к тому, что контроллер начинает функционировать на частоте 66МГц, против 33МГц), то диск Samsung словно бы просыпается!

Проведя тесты всех дисков на новой платформе, мы выяснили, что на результаты некоторых дисков смена платформы никакого влияния не оказывает. Да, диски Hitachi и Western Digital по своим линейным скоростям не подобрались слишком близко к пропускной способности контроллера.

Вторым «открытием» был тот факт, что разница в результатах дисков Samsung и Seagate на новой и старой платформе есть только в тестах, завязанных на линейные скорости накопителей. Тесты, ориентированные на измерение количества запросов в секунду, никакой реакции на смену платформы не продемонстрировали.

Собственно, поэтому в наших диаграммах результаты дисков на новой и старой платформе доселе не встречались. Но теперь настал тот момент, когда прошлое должно встретиться с будущим…

На данной диаграмме мы привели результаты двух дисков, «напрягших» нашу старую тестовую платформу. Диски, имеющие в легенде суффикс «@66MHz», тестировались на новой платформе.


Очевидно, что, переустановив контроллер в более скоростной слот, мы распахнули перед диском Samsung новые горизонты. В то же время стоит отметить, что скорость работы этого диска на блоках малого размера далека от идеала.

Диск Seagate на более быстрой шине тоже прибавил. Особенно хорошо это заметно на блоках размером 8-32 КБ. На больших же блоках особой разницы между платформами нет – примерно 1,5-2 МБ/сек.

Падение производительности дисков на новой платформе при работе с блоками данных размером 4 КБ связано, по всей видимости, с особенностями функционирования контроллера Promise в слоте PCI-X. Что любопытно, такой эффект проявляется только в этом тесте…

Посмотрим, как диски справятся с записью:


А на записи «выстреливает» диск Western Digital. Несмотря на свои скромные физические кондиции, этот диск как бы намекает нам, что не всё на этом свете решает грубая сила. На блоках данных малого размера диск Western Digital просто-напросто «порвал» конкурентов.

На больших блоках лидируют диски Seagate, а у диска Samsung опять что-то не заладилось. Посмотрим, можно ли решить эти проблемы переносом контроллера в новую тестовую платформу.


Да, прогресс, как и в случае чтения, налицо. Однако прибавка, которую получил Samsung F1 на контроллере в более скоростной шине, оказалась недостаточно большой, чтобы опередить диски Seagate.

Завершает наш цикл низкоуровневых тестов испытание дисков на способность переупорядочивать запросы на чтение блоков данных со случайным адресом. Говоря шершавым языком пресс-релиза, мы хотим проверить, насколько хорошо диски умеют пользоваться технологией NCQ. Для этого при помощи IOMeter на диски подаётся поток запросов на чтение секторов со случайным адресом, а глубина очереди постепенно увеличивается до 32 запросов.

Чем «круче» будет график на начальном этапе теста, тем успешнее диск использует технологию NCQ для увеличения своей производительности.


Что тут сказать… Блестящая победа дисков Seagate. Ни один винчестер конкурентов даже близко не может подобраться к этой мега-парочке. Диски Hitachi на начальном этапе теста демонстрируют «полку», типичную для PATA-дисков с их TCQ, зато выходят вперёд на глубинах очереди, превышающих 16 запросов. Диск Western Digital, начавший тест с самого нижнего старта, по мере увеличения глубины очереди почти вплотную подобрался к дискам Hitachi, а вот диск Samsung так и не успел проснуться…

Итак, по результатам блока низкоуровневых тестов мы выяснили три интересные вещи.

Во-первых, пластины в диске Western Digital действительно вращаются со скоростью 5400 об./мин.
Во-вторых, диск Seagate Barracuda 7200.11 «тормозит» при обработке случайных запросов на запись малыми блоками
В-третьих, диск Samsung Spinpoint F1 крайне чувствителен к пропускной способности контроллера.

Попробуем диски в более сложных тестах. Начнём, пожалуй, с тестов на измерение скорости при многопоточных нагрузках.
IOMeter: Multi-threaded Read/Write

Эта тема азбуку тронет разбегом –
уж на что б, казалось, книга ясна! –
и становится
– А –
недоступней Казбека.
Замутит,
оттянет от хлеба и сна.


С нашей тяжёлой руки тема многопоточных тестов, похоже, завоевала Интернет. По форумам пользователи обсуждают «хороши ли нынче Seagate в многопоточке», некоторые популярные сайты даже стали именовать шаблоны для IOMeter не просто «Sequential Read», а «Streaming (Sequential) Read». Правда, осталось непонятным, при чём здесь Streaming и зачем там увеличивать глубины очереди запросов до 64…

Мы же по-прежнему натравливаем на диски от одного до четырёх worker'ов одновременно, каждый из которых генерирует свой поток запросов к диску. Каждый worker работает в своём обособленном куске адресного пространства диска, так что последнему приходится попотеть!

В этом тесте, как и в случае тестов на скорость последовательного чтения и записи, диски Samsung и Seagate участвовали два раза – на старой и новой тестовой платформе. Если на диаграммах в конце названия жёсткого диска фигурирует суффикс «@66MHz», значит это результаты диска на новой тестовой платформе.

Итак, один поток – фактически это тест на скорость линейного чтения при размере запроса 64 КБ.


Лучшая скорость показана диском Samsung, работавшим на новой платформе. Немного уступили ему диски Seagate, на которые смена платформы не оказывает такого «положительного влияния». Замыкает диаграмму диск Western Digital.

Посмотрим, как диски справятся с двумя потоками на чтение:


В роли лидера остался диск Samsung, хотя его скорость и упала в полтора раза. А вот на втором месте оказался диск Western Digital! Вот это сюрприз… Не ожидал такой прыти, если честно. Ещё раз мы получили возможность убедиться в том, что алгоритмы работы процессора жёсткого диска не менее важны, чем плотность записи или объём кэш-буфера.
Что любопытно, на третье место вышел диск Seagate, работающий на новой платформе, хотя опять разница в скорости между старой и новой платформой у диска Seagate небольшая. В низу диаграммы оказались два диска Hitachi, причём настольная версия «побила» серверную.

На трёх потоках первые три места заняли диски Seagate. Что же, былые проблемы со скоростью в многопоточном режиме решены?

Посмотрим, что будет при четырёх потоках… А пока отметим странность – диск Samsung на новой платформе оказался медленнее, чем на старой. Пусть не намного, но это уже «звоночек».

Несмотря на позицию в середине диаграммы, диск Western Digital опять выступил молодцом. А если пересчитать значения скоростей в пропорцию от скорости на одном потоке, так диск Caviar GP так и вовсе был бы лидером.


На четырёх потоках пьедестал почёта вновь занят дисками Seagate. Внутри этой тройки по сравнению со случаем трёх потоков произошли перестановки, но разница в скоростях дисков несущественна, чтобы отдавать какому-нибудь из них первенство.

Диски Hitachi опять оказались в конце диаграммы, а компанию им составил диск Samsung, протестированный на новой платформе.

Посмотрим, что будет при записи:


На одном потоке лидируют два диска, Samsung и Seagate, протестированные на новой платформе. В затылок им дышат два диска Seagate на старой платформе, а в конце диаграммы мы опять видим диск Western Digital.


Очень любопытные результаты получились у нас на двух потоках – диск Samsung на новой платформе показал даже более высокую скорость записи, чем на одном потоке! На втором месте также диск Samsung, но посмотрите насколько он уступил себе же, но на новой тестовой платформе – более 18 МБ/с!

На третьем месте оказались сиамские близнецы Hitachi. Забавно, что на чтении два диска Hitachi показывали разные результаты, а запись их «помирила». К моему удивлению, в низу диаграммы оказались диски Seagate, а ведь на чтении они были такими молодцами.


На трёх потоках скорость всех дисков несколько уменьшается, но расстановка сил не меняется – Samsung быстрее всех, а диски Seagate – на последних ролях.


Четыре потока на запись лишь подтверждают найденную закономерность. Лучше всех справляются с многопоточной нагрузкой на запись диски Samsung и Hitachi, а дискам Seagate запись удаётся намного хуже, чем остальным участникам тестирования.

Вообще-то, если посмотреть на абсолютные значения скоростей, то выясняется, что дискам Seagate при многопоточной нагрузке всё равно с чем работать – с запросами на чтение или на запись. Скорость работы при нескольких потоках у них падает в два раза относительно скорости на одном потоке.

По результатам этого блока тестов мы выявили три интересных факта. Во-первых, диски Seagate теперь не так беспомощны при работе с несколькими потоками, как раньше. А при чтении они так и вовсе выглядят молодцами.

Во-вторых, отлично выступил диск Samsung Spinpoint F1, но только при записи несколькими потоками. К тому же, как оказалось, диск Samsung при такой нагрузке «очень любит» работать на быстром контроллере.

В-третьих, диск Western Digital опять показал отличную оптимизацию алгоритмов процессора для работы в многопоточном режиме. Подвела его лишь исходная (сырая) скорость чтения и записи.
IOMeter: Database, Fileserver, Webserver

Эта тема придет,
вовек не износится,
только скажет:
– Отныне гляди на меня! –
И глядишь на нее,
и идешь знаменосцем,
красношелкий огонь над землей знаменя.


Теперь давайте проверим, как хорошо диски будут работать в паттерне, эмулирующем нагрузку на дисковую подсистему сервера баз данных.

Основным отличием используемого нами шаблона от шаблона «Database», который применяют большинство железячных сайтов в Интернете, является то, что мы исследуем производительность дисков не на фиксированном соотношении запросов на запись (67 % запросов на чтение и 33 % – на запись), а в одиннадцати точках. В первой интересующей нас точке доля запросов на запись в общем потоке запросов равна нулю, а в каждой следующей точке она увеличивается на 10 процентов.

Это даёт нам возможность более тщательно проанализировать зависимость скорости обработки запросов жёстким диском от текущего соотношения запросов на чтение и запись.
Представление полученных результатов в виде графиков даёт возможность читателю выбрать наиболее быстрый диск для соотношения чтений/записей, характерных для «его» базы данных.

Всего мы рассмотрим три режима работы, отличающихся друг от друга глубиной очереди команд. Начнём, естественно, с глубины очереди команд, равной единице.


Как видим, при малой доле запросов на запись лидируют диски Hitachi. Но уже при 40 процентах запросов на запись вперёд выходят диск Seagate Barracuda 7200.11. Что любопытно, его «серверный» вариант – диск Barracuda ES.2 ведёт себя более консервативно. При малой доле запросов на запись он несколько проседает, но потом выправляется и демонстрирует хороший прирост производительности в режимах с большой долей запросов на запись. Правда, до скорости Barracuda 7200.11 он таки и не дотягивает. Интересно, что у дисков Hitachi всё обстоит с точностью до наоборот. В режиме RandomWrite (когда доля запросов на чтение равна нулю) именно серверный вариант, диск Ultrastar, оказывается быстрее «настольного» диска.

Хуже всех выступил диск Western Digital. Почему – надеюсь – все помнят…

Посмотрим, как диски отреагируют на увеличение глубины очереди команд.


Как мы уже видели выше, диски Seagate отлично умеют переупорядочивать запросы на чтение. И посмотрите, как это помогает им в режимах с малой долей запросов на запись! Отметим, что опять диск Barracuda 7200.11 довольно прилично выигрывает у Barracuda ES.2, а диски Hitachi могут бороться с Barracuda 7200.11 только в пресловутой зоне «около 30 процентов на запись».

Посмотрим, что будет при дальнейшем увеличении нагрузки.


Все диски получили прибавку быстродействия в левой части графиков, но диски Seagate по-прежнему недосягаемы. Отметим успехи диска Western Digital – он почти во всех режимах догнал более оборотистый диск Samsung.

Итак, если вы ищете вместительный диск под базы данных, то рекомендуем обратить внимание на диски Seagate. Великолепная реализация поддержки NCQ даёт этим дискам огромное преимущество над соперниками. Не очень, правда, понятно, почему «настольный» диск оказался быстрее «серверного», но это уже не наша проблема. ;)

В общем-то, уже по результатам этого теста можно предсказать, что жёсткие диски Seagate «порвут всех» в тестах, эмулирующих нагрузку на дисковую подсистему серверов, но… такие вещи всегда лучше проверять.

Начнём с шаблона Fileserver. Он характеризуется довольно небольшой долей запросов на запись (20 процентов), посему диски Seagate должны, по идее, чувствовать себя в нём довольно уверенно.


Так и происходит. Диск Barracuda 7200.11 намного быстрее остальных, а Barracuda ES.2 борется с дисками Hitachi, опережая их только под большой нагрузкой.
Давайте более подробно рассмотрим результаты теста в диапазоне нагрузок до 32 запросов.


Как видим, на глубине очереди, равной единице диск Seagate Barracuda 7200.11 уступает дискам Hitachi, но по мере увеличения нагрузки резко отрывается от них. Диск же Barracuda ES.2 при малых нагрузках борется с диском Samsung.

Построим «рейтинг» дисков в этом тесте, считая его как среднее арифметическое по результатам дисков на нагрузке в 1, 4, 16 и 64 запроса.


Что же, результат получился вполне логичным. Диск Barracuda 7200.11 намного быстрее остальных участников, а замыкает рейтинг диск Western Digital.

Теперь рассмотрим быстродействие дисков в шаблоне Webserver. Шаблон этот вообще не содержит запросов на запись (что не очень-то характерно для современных web-серверов с динамически изменяемым контентом), так что диски Seagate имеют еще один шанс блеснуть…


Но, к моему удивлению, этот тест практически вчистую выигрывают диски Hitachi! Диск Seagate Barracuda 7200.11 борется с ними на малых нагрузках (за счёт лучшей реализации NCQ), но, объективно, диски Hitachi быстрее.

Рассмотрим диапазон малых нагрузок поподробнее:

Борьба очень плотная, но можно сказать, что диски Hitachi всё же чуть быстрее. Собственно, у нас есть способ проверить – построим рейтинг производительности:


Да, можно сказать, что в этом шаблоне диски Hitachi выглядят несколько более уверенно.
PCMark04/05/Vantage

Это хитрая тема!
Нырнет под события,
в тайниках инстинктов готовясь к прыжку,
и как будто ярясь
– посмели забыть ее! –
затрясет;
посыпятся души из шкур.


Всего в этой статье будет использовано три теста из арсенала компании Futuremark. Кому-то это количество может показаться излишним, но каждый из этих тестовых пакетов несёт в себе нечто оригинальное – какой либо подтест, который смело можно назвать «изюминкой». Плюс, конечно, нам, и, надеюсь, и вам тоже, будет интересно проследить за тем, как меняются подходы компании Futuremark к тестированию жёстких дисков.

А суть подхода Futuremak такова – берётся некий диск, назовём его контрольным, и на нём запускаются некие приложения. В «резиденте» операционной системы сидит некая утилита, которая записывает лог обращений к жёсткому диску. Лог этот принято называть «трассой». Затем эту трассу проигрывают на другом жёстком диске и по разнице между средним временем отклика контрольного и испытуемого диска судят о том, насколько испытуемый диск быстрее или медленнее контрольного. Недостатки такого подхода достойны отдельной статьи, а нам пока некогда – надо диски сравнивать…

Начнём, разумеется, с одного из самых старых пакетов – PCMark04:


Первый подтест – трасса старта операционной системы. Как видим, в лидерах – диски Samsung и Hitachi. Остальные диски заметно отстали. Интересно, что диск Samsung, протестированный на новой тестовой платформе, оказался быстрее себя же, но на старой платформе. До сих пор мы считали, что смена контроллера влияет на производительность диска только в случаях, когда нагрузка имеет «линейный характер». Здесь же мы имеем случай теста, ориентированного на IOps…


Второй подтест – скорость загрузки приложений. И в этом подтесте диски Hitachi выглядят просто блестяще. Очень неплохо также выступил диск Western Digital – он на равных конкурирует с дисками Seagate.

Зато при копировании файлов всех «порвал» диск Samsung. Особенно хорош его результат, полученный на новой тестовой платформе. Ещё раз мы получаем подтверждение идеи о крайней чувствительности этого диска к пропускной способности контроллера.


При «обычной» работе опять лучше всех выступили диски Hitachi. Малое время отклика и при случайном чтении, и при записи даёт им возможность успешно справляться с такой сложной трассой.

В «пятой» версии пакета специалисты Futuremak заменили тест копирования двумя новыми тестами – тестом на скорость сканирования файлов и тестом на скорость записи файла. Остальные тесты остались по сути прежними (изменились только сами трассы).


Трасса новая, а претенденты на победу – старые. Вновь за лидерство борются диски Hitachi и Samsung.


А вот тест на скорость загрузки приложений – исконная вотчина Hitachi. На моей памяти, они еще ни разу не проиграли его.


При проигрывании трассы «Virus scan» обнаружилось, что тест этот очень чувствителен к пропускной способности контроллера. Получается, в нём тестируются кэши жёстких дисков, а это не есть хорошо…


Тест на скорость записи файлов также оказался крайне чувствителен к пропускной способности контроллера. Лидирует в нём диск Samsung, который, как мы уже неоднократно отмечали, очень любит, когда перед ним полоса свободна до горизонта…


Трассу «обычная работа» вновь выигрывают диски Hitachi. По пятам их преследует диск Samsung на новой и старой тестовых платформах.

Новейший тестовый пакет PCMark Vantage впервые используется нами в обзоре настольных дисков и, посему, стоит немного рассказать о тесте и о новых его компонентах.

Главная и, одновременно, ужасная особенность PCMark Vantage – он работает только под Windows Vista. Компания Microsoft – в экстазе, компания Futeremark в экстазе от того, что в экстазе компания Microsoft, а нам пришлось делать отдельную дисковую заливку для тестов под Vista…

Но зато насколько интересным стал набор дисковых подтестов! В нём теперь нет синтетических задач типа «запись файла» – только трассы реальных приложений. Судите сами:

Windows Defender;
тест диска в играх;
импорт изображений в Windows Photo Gallery;
загрузка Windows Vista;
редактирование видео в Windows Movie Maker;
Windows Media Center;
добавление музыки в Windows Media Player;
загрузка приложений;

Итак, какой же диск окажется лучшим по результатам нового теста?


С «защитой» лучше всех справился диск Samsung, но буквально на пятки ему наступают два диска Hitachi. Дружная пара дисков Seagate несколько отстала, а диск Western Digital лишь немного не дотянул до скорости дисков Seagate.


В играх примерно на равных выступили два диска Hitachi и Samsung Spinpoint F1. Разница между ними так мала, что, право, не хочется выделять из них победителя. Замыкает же диаграмму диск Western Digital.


В тесте на импорт изображений нет равных диску Samsung. Дружная пара дисков Hitachi отбивается от наседающих на них дисков Seagate, а диск Western Digital опять замыкает список.


В тесте на скорость загрузки операционной системы привычно лидируют диски Hitachi. Что же, операционные системы приходят и уходят, а правильные алгоритмы упреждающего чтения остаются и вновь приносят победу дискам Hitachi. О важности алгоритмов, определяющих политику кэширования данных говорит и тот факт, что диск Western Digital смог в этом тесте опередить диски Seagate!


Ни разу в жизни не работал в Windows Movie maker, но после этой диаграммы без диска Hitachi даже близко к нему не подойду! :) Уж не знаю, как он нагружает жёсткие диски, но дискам Seagate и Samsung это явно не по душе… Зато молодцом выступил диск Western Digital, по праву заслужив почётное третье место.


Судя по всему, трасса «Media Center» по характеру нагрузки очень похожа на предыдущую. Ибо в лидерах опять два диска Hitachi и накопительWestern Digital.


По-видимому, в Hitachi знают какое-то волшебное слово – очередная трасса и опять убедительная победа дисков Hitachi.

Следующий тест – на скорость загрузки приложений. Как вы думаете, что за диски победят в нём?


Правильно, еще один подиум дисков Hitachi. Довольно неплохо выступил диск Seagate Barracuda 7200.11, а вот диск Samsung по сравнению с результатами PCMark05 сдал одну позицию.

Итак, подведём итоги тестов PCMark.

По мере усложнения и удлинения трасс, по мере перехода на использование реальных приложений стало очевидным, что высокие результаты получают не диски, демонстрирующие рекордные скорости чтения, не диски, обладающие самым малым временем доступа, не диски с самым ёмким кэш-буфером, а диски, которые умеют грамотно пользоваться алгоритмами предсказания нагрузки.

Практически всухую эти тесты выиграли диски Hitachi – наиболее «древние» диски объёмом один терабайт, среди присутствующих в настоящее время на рынке. Да, кто-то морщится, узнав, что в них используется не три, а пять пластин. Но, как мы только что выяснили, главное – не размер, а умение пользоваться.
FC-Test

Эта тема ко мне заявилась гневная,
приказала:
– Подать
дней удила! –
Посмотрела, скривясь, в мое ежедневное
и грозой раскидала людей и дела.


Некоторые наши коллеги, как только слышат название FC-test, сразу начинают распространяться, что измерение скорости копирования файлов – не такая уж и реальная нагрузка для жёстких дисков. В чём-то они и правы – файлы внутри жёсткого диска копируются не часто. Однако по типу нагрузки на жёсткий диск эта операция вполне даже реальная – с диска читаются данные и в то же время данные на него пишутся (то есть мы имеем два потока – один на чтение и второй на запись). Фактически, такую нагрузку создают и архиваторы (правда, там потоки не симметричные) и любые кодеры аудио-видеофайлов.

А вот про что наши коллеги забывают, так это про способность FC-Test создавать на диске набор файлов (что аналогично нагрузке при копировании на диск файлов с внешнего заведомо более быстрого источника) и возможность чтения с диска набора файлов (запуск приложений и т.п.). Благодаря наличию таких функций FC-Test оказался очень полезен при тестах, например, сетевых накопителей.

Опыт использования FC-Test говорит нам о том, что он очень чутко реагирует на тонкие нюансы прошивок накопителей, трудно выявляемые синтетическими тестами типа IOMeter. Про категорическую правильность использования FC-Test для тестов флэшек и USB-накопителей – в другой статье…

Ну а сейчас приступим к анализу результатов прогона нашего стандартного скрипта для FC-Test, включающего в себя четыре дисковые операции над пятью наборами файлов. Ради экономии места (статья и так получилась немаленькая) мы опустим результаты на наборах файлов «MP3» и «Windows», так как результаты, полученные на остальных наборах файлов, и так позволят нам понять, какие диски сильны, а какие... эээ… менее сильны.

Первая дисковая операция – создание на диске набора файлов (фактически, запись файлов)




Так получилось, что одни и те же диски оказались сильны и при работе с мелкими и при работе с крупными файлами. Отлично видно, что лучше всех справляются с записью файлов диски Samsung и Hitachi.

Как уже неоднократно отмечалось, диск Samsung неизменно извлекает пользу от использования контроллера с большей пропускной способностью шины. Внизу диаграммы, к моему удивлению, оказались диски Seagate.

Посмотрим, как диски справятся с чтением набора файлов.


Диск Samsung вырывается вперёд, а диск Seagate не реагирует на более быстрый контроллер.


А вот на чтении больших файлов, когда диски, фактически, находятся в режиме последовательного чтения, быстрая шина SATA-контроллера оказалась востребована обоими «чемпионами» по плотности записи. Только благодаря новой платформе им удалось вплотную подобраться к скорости в 100 МБ/с.


На мелких файлах диски Seagate опять откатываются в низ диаграммы, а в лидерах остаются неизменные диски Samsung и Hitachi.


Любопытно, но копирование файлов располагает диски точно в такой же последовательности, что и предыдущий тест на скорость чтения набора мелких файлов.


Зато переход на большие файлы даёт возможность диску Samsung гордо надуть щёки. С такой скоростью файлы еще не копировал ни один диск…
Очень неплохо справился с копированием файлов и диск Western Digital, а вот диски Seagate откровенно сдали. Бросающаяся в глаза одинаковость их результатов говорит нам о том, что прошивки моделей имеют много общего.


Копирование большого количества мелких файлов картины, по сути, не меняет. Да, преимущество диска Samsung уже не такое большое, но первые два места он за собой сохранил.


Копирование набора файлов в другую партицию лишь повторяет найденное ранее соотношение сил.


Цифры меняются, но картина, в целом, остаётся такой же. Диск Samsung уверенно лидирует, диски Hitachi стабильно держатся за лидером, а диски Seagate находятся в низу диаграммы.

Лучшим диском по результатам тестов в FC-Test, безусловно, стал диск Samsung Spinpoint F1. Высочайшую скорость чтения он сочетает с не менее впечатляющей скоростью записи. А уж рекорд в скорости копирования, показанный этим диском, мы будем вспоминать еще долго…
Дефрагментация

Эта тема пришла,
остальные оттерла
и одна
безраздельно стала близка.
Эта тема ножом подступила к горлу.
Молотобоец!
От сердца к вискам.


Завершает программу наших тестов «самодельный» тест на скорость дефрагментации. Устроен он очень просто – был взят диск, на котором мы создали 32-ГБ раздел и установили туда Windows XP SP2. Далее диск был замусорен музыкой, фотографиями, на него ставились приложения, игры. Затем некоторые папки удалялись и на диск ставились новые приложения. В общем, мы старались создать на диске такой хаос в части расположения на нём файлов, который образуется на жёстком диске активного пользователя компьютера, подключенного к высокоскоростному Интернет-каналу, если пользователь этот не знает слова «дефрагментатор».

Затем мы сохранили для потомков посекторную копию этого диска и, по мере надобности, копировали данные на тестируемые жёсткие диски. Эти самые тестируемые диски подключались на SATA-контроллер материнской платы, режимом работы которого (AHCI/Standart SATA) мы управляли из BIOS материнской платы. На компьютере запускался скрипт для FC-Test, который вызывал консольную версию программы-дефрагментатора Perfect Disk 8.0, регистрируя время начала и окончания процесса дефрагментации.

Таким образом, каждый диск тестировался дважды – на контроллере с поддержкой AHCI и без неё.

Результаты тестов – перед вами:


Как видим, только диски Hitachi извлекли пользу от перевода SATA-контроллера в режим AHCI. А если учесть откровенно плохие результаты дисков Seagate, ранее блестяще продемонстрировавших поддержку NCQ, то можно сделать простой и логичный вывод – при дефрагментации NCQ вообще ни разу ни при чём. Да, при смене режима работы SATA-контроллера материнской платы меняется и драйвер, который работает с диском. Смена драйвера и вызывает изменение скорости работы диска.

По фактической части результатов нам нужно отметить, что в этом тесте опять победил диск Samsung, а второе и третье места заняли диски Hitachi. Также очень неплохо выступил диск Western Digital – несмотря на меньшую скорость вращения шпинделя он на равных конкурирует с дисками Hitachi. И это опять возвращает нас к теме влияния алгоритмов на скорость диска в приложениях…
Выводы

Эта тема день истемнила, в темень
колотись - велела - строчками лбов.
Имя
этой
теме:
. . . . . . !

Уфф… Добрались мы и до выводов… Статья получилось настолько длинной, что уже забываешь, о чём она. ;)

В таком случае ничего не остаётся, как вспомнить про каждый диск поимённо и рассказать о его сильных и слабых сторонах.

Начнём с диска Hitachi, а точнее, сразу опишем два диска Hitachi, так как, фактически, во всех тестах они показали очень близкие результаты. Винчестеры Hitachi неплохо отработали в серверных шаблонах, но провалились в многопоточных тестах. Если рассматривать их в роли диска для рабочей станции то, если верить Futuremark, диски Hitachi идеально подходят к такой нагрузке. Во всех версиях пакета PCMark диски Hitachi выступили просто блестяще (APS!). В FC-Test диски Hitachi уступили только Samsung Spinpoint F1, а это тоже говорит о многом… Весьма неплохо диски выступили и в нашем самодельном тесте на скорость дефрагментации (APS!), но почти идеальную картину портят впечатления, полученные во время теста на энергопотребление. Шестнадцать ватт – это многовато, многовато…

Диск Samsung поразил нас своей линейной плотностью, малым энергопотреблением и отличной работой в «настольных тестах». Отличные результаты в PCMark, просто блестящие – в FC-Test и дефрагментации. Но, в то же время, диск показал полное бессилие в серверных паттернах. Будем надеяться, что когда к нам в руки попадёт серверная версия терабайтника – Spinpoint F RAID, он будет побыстрее и в этих тестах. Из особенностей диска заслуживает отдельного упоминания его «любовь» к контроллерам с большой пропускной способностью. Если вы задумаете приобрести себе этот диск, побеспокойтесь наличием быстрого SATA-контроллера под него (чипсетные SATA300-контроллеры, естественно, вполне подойдут).

Диски Seagate, как нам показалось, имеют ярко выраженное «серверное» происхождение. Такое впечатление, что при разработке прошивки «серверная» команда разработчиков выиграла у «настольной», скажем, в карты. Соответственно, в серийные диски залили прошивку выигравшей команды. Но, зато, диски Barracuda 7200.11 и Barracuda ES.2 не имеют больше проблем в потоковых тестах и даже побеждают в них на чтении. Прекрасно чувствуют себя диски Seagate в паттерне Database и в серверных паттернах Fileserver и Webserver. А вот тесты в PCMark дискам Seagate не удались… Также не блистали барракуды в FC-Test, хотя с чтением больших файлов они справились «на ура». Откровенно слабо диски Seagate выступили и в нашем тесте на скорость дефрагментации. В общем, ждём от Seagate новых прошивок!

Осталось обсудить самый противоречивый диск в нашем тестировании – Western Digital Caviar GP. С одной стороны, полностью подтвердились заявления о малом энергопотреблении данного диска. С другой стороны, мы видим, какой ценой пришлось за это заплатить. Снижение скорости вращения шпинделя до цифры 5400 оборотов в минуту сделало задачу конкурировать по скорости с дисками других производителей практически невыполнимой. Однако, как мы не раз видели в результатах тестов, иногда и невозможное - возможно. Диск Caviar GP на равных со всеми сражался в многопоточных тестах, в тестах PCMark он успешно конкурировал с дисками Seagate, да и в FC-Test был неплох. В принципе, в реальном домашнем компьютере диск этот будет работать вполне на уровне, он тих и действительно мало потребляет энергии. Пожелаем же компании Western Digital дополнить линейку Caviar GP диском со скоростью вращения пластин 7200 оборотов в минуту и, со своей стороны, обещаем честно и беспристрастно оценить его быстродействие.

Глобальный же вывод из статьи – даёшь больше терабайтников, хороших и разных. Когда диски такой ёмкости только появились в Москве, расценки на них были просто космические – более десяти тысяч рублей. Сейчас, когда в этом секторе рынка толкаются локтями уже четыре производителя, цена за терабайт приблизилась к пяти тысячам рублей.

Да здравствует конкуренция!

Уточнить наличие и стоимость терабайтных винчестеров

Другие материалы по данной теме

SSD, i-RAM и все-все-все...
Методика измерения энергопотребления жёстких дисков
Сравнительное тестирование RAID-контроллеров Adaptec