Обзор нового жесткого диска семейства RAID Edition компании Western Digital с интерфейсом SATA

Введение

Компания Western Digital стала первой среди производителей винчестеров, кто стал продвигать интерфейс SATA для жестких дисков, предназначенных для работы в серверах. Не так давно в линейке Enterprise Hard Disk появилось новое семейство накопителей под названием RAID Edition. Подобное словосочетание уже само по себе подразумевает какую-то специальную адаптацию винчестеров для наиболее оптимального их поведения в составе RAID-массивов.
Поскольку само по себе подобное название еще не может служить основанием считать, что такие накопители поведут себя более эффективно при выполнении возложенной на них роли, то в этот раз перед нами стояла задача разобраться, чем в реальности отличаются новые жесткие диски от своих собратьев с аналогичными техническими характеристиками. Говоря другими словами, мы хотим проверить, не является ли новое семейство винчестеров маркетинговым ходом известного производителя, или это действительно новые продукты, отличающиеся, помимо заявленной надежности, еще и увеличенной производительностью.

Western Digital Caviar RE WD2500SD

Для начала разберемся, что говорит о винчестерах семейства RAID Edition сама компания Western Digital. Как можно понять из информации на сайте производителя, главной целью фирмы было создание накопителей, имеющих повышенную степень надежности, соответствующей требованиям стандартов Enterprise-класса. На практике это означает обеспечение бесперебойной работы жестких дисков в круглосуточном (24х7) и высоконагруженном режиме. Производитель гарантирует наработку на отказ продолжительностью в 1 миллион часов. В накопителях семейства RAID Edition реализована технология Time Limited Error Recovery (TLER), улучшающая совместимость с RAID-адаптерами и предотвращающая выход из рабочего состояния винчестеров, вызванного процессом устранения ошибок. Разумеется, что в обойму мер, направленных на увеличение срока безотказной работы жестких дисков, входит и проверенная временем технология Data Lifeguard Tools. Данный набор программно-аппаратных средств облегчает установку, работу и диагностику накопителей. Ко всему вышесказанному можно добавить, что в накопителях семейства RAID Edition уже по традиции используются гидродинамические подшипники, которые помимо улучшения акустических характеристик и снижения тепловыделения также способствуют и повышению надежности жестких дисков. Высокая производительность винчестеров достигается за счет скорости вращения шпинделя 7200 об./мин. и буфера объемом 8 мегабайт. В семейство RAID Edition входят накопители емкостью 120, 160 и 250 Гб. Жесткие диски выполняются либо с классическим интерфейсом EIDE, либо с SATA. В этой статье мы ограничимся рассмотрением только накопителей с интерфейсом Serial ATA. Их интересы будет представлять модель емкостью 250 Гб – WD2500SD. К вышеуказанным техническим характеристикам можно добавить, что данный накопитель имеет время поиска при чтении 8.9 мс, среднее время ожидания – 4.5 мс и время перехода на соседний трек – 2.0 мс. Внутренняя скорость передачи данных достигает 61 Мб/с, а внешний трансфер по интерфейсу SATA может достигать 150 Мб/с.
Ориентировочная розничная стоимость жесткого диска составляет 215 у.е.

Методика тестирования

Оценить, насколько эффективны новые винчестеры, мы решили, сравнив их со схожими по заявленным характеристикам накопителями этой же компании WD2500PD.
Для определения рабочих характеристик накопителей использовалось два режима. В первом случае мы протестировали быстродействие одиночных дисков WD2500SD и WD2500PD, а во втором случае тестировались RAID0-массивы из двух жестких дисков WD2500SD и WD2500PD. У накопителей WD2500PD, по умолчанию поставляемых с активированным "тихим" поиском, был включен режим "быстрого поиска", так как диски WD Raid Edition поставляются в таком режиме.
Массивы RAID0 создавались на встроенном в ICH5R RAID-контроллере.

Перечень программ, использованных для тестирования:

WinBench 99 2.0;
FC-Test 1.0;
IOMeter 2003.02.15.

Тестовая система была следующей:

Системная плата – Albatron PX865PE Pro II;
Центральный процессор – Intel Pentium 4 2.4 ГГц;
Жесткий диск – IBM DTLA-307015 15 Гб;
Графический адаптер – Radeon 7000;
ОЗУ – 256 Мб PC2700;
Операционная система – Microsoft Windows 2000 с Service Pack 4.

IOMeter: Database

С помощью паттерна Database определялось быстродействие жестких дисков при выполнении ими запросов с различной глубиной очереди и изменяющимся удельным весом запросов на запись. В ходе тестирования использовались блоки данных объемом 8 Кб со случайным адресом.


С целью достижения большей информативности результатов тестирования на основе полученных данных мы построили три графика для глубины очереди запросов равной 1, 16 и 256.


Рассмотрение результатов начнем с линейной нагрузки. Глубина очереди запросов, равная единице, позволяет более "старому" винчестеру WD2500PD обойти своего молодого соперника. Его преимущество просматривается как в "стандартном режиме", так и при работе массивов. Однако, если в первом случае максимальное превосходство достигается в ситуации, когда удельная доля запросов на запись изменяется в диапазоне от 20 до 90 процентов, то во втором случае заметное преимущество достигается, начиная с доли запросов на запись, равной 70 процентам.


На следующем графике мы видим производительность винчестеров при нагрузке в 16 исходящих запросов.
По-прежнему, диск WD2500PD опережает WD2500SD как в случае одиночного диска, так и в составе RAID-массива. Очевидно, что WD2500SD опережает оппонента только в одном режиме - RandomRead.


Третий случай, рассмотренный нами, соответствует глубине очереди запросов равной 256. Как и в предшествующем случае, более производительным оказывается WD2500PD. Диск WD2500SD обходит своего собрата только в случае полного отсутствия запросов на запись.

Итак, очевидно, что диск WD2500SD имеет не такую агрессивную отложенную запись, как его "настольный собрат". Также можно предположить, что диск WD2500SD имеет также менее агрессивное упреждающее чтение, что позволяет ему опережать WD2500PD на случайном чтении.

IOMeter: Sequential Read & Write

Для того чтобы лучше изучить нюансы работы жестких дисков, проводилось тестирование на скорость последовательного чтения и записи, где проверялась их способность работать с упорядоченными запросами с линейно возрастающим адресом. Полученные результаты представлены в таблицах, и для большей наглядности было построены два графика.

Начнем с обсуждения скорости винчестеров при чтении. На представленной диаграмме очевидно превосходство винчестера WD2500SD. Он обходит своего оппонента, как работая в одиночку, так и в массиве. Максимального преимущества он достигает при работе с блоками данных 4 и 8 Кб. Общее же преимущество в скорости чтения наблюдается в диапазоне величины блоков данных от 2 до 1024 Кб.

На следующей диаграмме, отражающей скорость записи, мы вновь видим победу накопителя WD2500SD. Этот жесткий диск более эффективен в обоих случаях, особенно заметно его преимущество при работе в массиве. Совсем немного он уступает только в стандартном режиме при размере блока данных 1 и 2 Кб.

IOMeter: Workstation

С помощью паттерна Workstation имитировалась работа винчестеров в режиме типичной нагрузки для рабочей станции, которая ограничена максимальной глубиной очереди в 32 запроса.

На первой диаграмме представлена ситуация, когда винчестеры тестировались в полном объеме. Очевидна большая эффективность WD2500PD. Новый накопитель WD2500SD уступает ему в обеих рассмотренных нами ситуациях.
Так как превосходство WD2500PD в отложенной записи уже было выявлено в тестах Database, то результаты в паттерне Workstation легко было предугадать. Большая доля запросов на запись, характерная для этого паттерна, не оставляет шансов диску WD2500SD ни в качестве одиночного диска, ни в составе RAID-массива.

Посмотрим, как соотносятся рейтинги дисков в этом паттерне. Рейтинг мы рассчитываем по нижеприведенной формуле.

Производительность = Total I/O (queue=1)/1 + Total I/O (queue=2)/2 + Total I/O (queue=4)/4 + Total I/O (queue=8)/8 + Total I/O (queue=16)/16 + Total I/O (queue=32)/32


На представленной диаграмме мы видим, что оба интегральных показателя итоговой эффективности выше у WD2500PD.


Еще одна ситуация, рассмотренная нами при тестировании с помощью паттерна Workstation, связана с использованием только первых 32 Гб дискового пространства накопителей. По-прежнему в целом более убедительно смотрится WD2500PD, опережающий WD2500SD при работе в обычном режиме, но в режиме массива он выигрывает у своего оппонента только при большой глубине очереди.


Диаграмма с индексами итоговой производительности дает несколько неожиданные на первый взгляд результаты. Винчестер WD2500PD побеждает только в трех случаях из четырех. Он уступает WD2500SD по эффективности работы в массиве, благодаря большему удельному весу результатов при небольшой глубине очереди запросов.

IOMeter: Fileserver & Webserver

Паттерны Fileserver и Webserver применялись для тестирования винчестеров при выполнении ими функций, типичных для дисковых подсистем файл- и Web-серверов.

Посмотрим, какие результаты показывает жесткие диски в случае использования паттерна Fileserver. Немного большую производительность в обеих ситуациях демонстрирует WD2500PD. Его преимущество над оппонентом становится существенным при большой очереди запросов.


На очередной диаграмме представлены интегральные рейтинги производительности накопителей, рассчитанные, как среднее значение скорости обработки запросов при любых вариантах нагрузки. Превосходство винчестера WD2500PD над его собратом невелико, но оно очевидно в обоих случаях.


Результаты тестирования жестких дисков с помощью паттерна Webserver говорят о победе накопителя WD2500SD. На диаграмме мы видим, что при любой глубине запросов данный винчестер показывает более высокую производительность, чем WD2500PD.
Как Вы помните, диск WD2500SD был быстрее оппонента в паттерне Database при случайных запросах на чтение. Поэтому, неудивительно, что в паттерне Webserver эти диски чувствуют себя, как рыба в воде.


На диаграмме с индексами итоговой производительности, рассчитанной подобным же образом, как и в предыдущем случае, очевидна победа жесткого диска WD2500SD.

WinBench 99

После серии синтетических тестов в IOMeter рассмотрим результаты, продемонстрированные накопителями в популярном тесте WinBench 99. Показатели Disk WinMark в итоговых таблицах для большей наглядности выделены цветом: самые высокие синим, а самые низкие – красным.

Сначала взглянем на показатели быстродействия, показанные винчестерами, размеченными под файловую систему FAT32.


В этот раз мы умышленно развели результаты тестов Business Disk WinMark и High-End Disk WinMark. Начнем с первого из них.
В обоих, исследованных нами случаях, WD2500SD демонстрирует более высокие показатели, чем у WD2500PD. У победителя можно отметить, что его быстродействие при работе в составе массива меньше результатов одиночного диска.


Следующая диаграмма отражает производительность винчестеров по показателю High-End WinMark. Наконец-то мы видим триумф нового накопителя WD2500SD – он очень сильно превосходит по быстродействию своего оппонента как в "одиночном плавании", так и в составе массива.

Теперь посмотрим, как ведут себя жесткие диски в случае использования файловой системы NTFS. На первой диаграмме представлены показатели Business Disk WinMark. Быстродействие накопителя WD2500SD заметно выше, даже не взирая на тот факт, что его производительность при работе в массиве оказывается ниже.


Эффективность работы винчестеров, определяемая с помощью показателей High-End Disk WinMark, становится еще одним поводом сказать о том, что усилия инженеров компании Western Digital не пропали даром. Жесткий диск WD2500SD демонстрирует более высокое быстродействие, чем WD2500PD. О степени превосходства нового накопителя свидетельствует тот факт, что производительность накопителя WD2500SD в стандартном режиме, превышает ту, что показал винчестер WD2500PD, работая в массиве.

FC-Test

Нашу тестовую эпопею завершает знакомство с результатами быстродействия жестких дисков, показанных ими в наиболее приближенном к "земным условиям" тесте – FC-Test. Тестирование винчестеров происходило по привычной схеме с помощью пяти паттернов, отличающихся количеством файлов и их размерами. Всего осуществлялось четыре типа операций. Сначала на тестируемом массиве в первом 32Гб разделе создавались файлы (Create). Потом, весь набор файлов "считывался" с диска (Read). Затем, набор файлов копировался в пределах первого же раздела (Copy near). И в завершающей стадии осуществлялось копирование набора файлов из первого 32Гб раздела во второй раздел такого же объёма (Copy far).


Начнем рассматривать результаты тестирования накопителей со случая, когда они были размечены под FAT32.


На первой диаграмме представлена скорость создания файлов в ситуации, когда использовалась файловая система FAT32. В глаза бросается значительное преимущество в скорости жесткого диска WD2500SD, он опережает своего оппонента на всех пяти паттернах и в обоих исследованных нами режимах. Особенно большой отрыв в быстродействии наблюдается в случае работы массива.


Операция чтения файлов приводит к столь же убедительной победе WD2500SD над WD2500PD. Как и в предыдущем случае, отрыв в скорости победителя увеличивается в случае работы в массиве.


Копирование файлов в пределах одного раздела делает преимущество WD2500SD еще более весомым. Превосходство в скорости перед оппонентом на большинстве паттернов достигает двукратного размера. В данном случае это касается обоих режимов.


Последняя диаграмма отражает скорость копирования файлов из одного раздела в другой. В очередной раз мы видим убедительную победу WD2500SD над WD2500PD. Результаты, показанные новым накопителем, более чем убедительны при работе со всеми паттернами.

Перейдем к анализу ситуации, связанной с работой винчестеров в случае использования файловой системы NTFS.


Скорость создания файлов приводом WD2500SD остается по-прежнему более высокой, чем у WD2500PD. Правда, здесь можно заметить, что его превосходство над оппонентом носит менее выраженный характер, чем при использовании файловой системы FAT32. Максимальное преимущество WD2500SD вновь достигается в случае работы в массиве.


Очередная диаграмма знакомит нас со скоростью чтения файлов накопителями. Уверенную победу при работе со всеми паттернами одерживает WD2500SD. В очередной раз мы видим, что наиболее убедительное превосходство над его оппонентом достигается при работе в массиве, особенно на крупных файлах.


Копирование файлов в пределах одного раздела показывает, что WD2500SD работает значительно быстрее WD2500PD, особенно это касается паттернов с крупными файлами.


Последняя рассмотренная нами диаграмма дает нам возможность отметить высокое быстродействие WD2500SD. При копировании файлов из одного раздела в другой он вновь становится победителем, заметно опережая накопитель WD2500PD. Опять его преимущество наиболее заметно при работе с паттернами с крупными файлами.

Подведение итогов

Как мы уже писали в начале статьи, одной из главных целей специалистов компании Western Digital при создании семейства накопителей RAID Edition было увеличение срока бесперебойной службы дисков в условиях большой нагрузки. К сожалению, мы не можем утверждать насколько им удалось решить эту задачу, поскольку не были готовы эксплуатировать жесткие диски столь длительный срок, позволяющий делать какие-то аргументированные выводы по надёжности дисков.
Единственное, что мы можем заявить - за недельную тестовую сессию не отказал ни один из дисков WD2500SD. Впрочем, недельные пытки тестами не вывели из строя и диски WD2500PD. :)

Зато мы исследовали характеристики, относящиеся к быстродействию и эффективности работы накопителя WD2500SD как в одиночном, так и в составе массива RAID0. Со всей ответственностью можно говорить о том, что компания Western Digital действительно создала новый продукт с принципиально иными характеристиками производительности.
Несмотря на то, что WD2500SD немного проиграл в ряде синтетических тестов IOMeter своему оппоненту, при использовании менее синтетических программ (WinBench99 и FC-Test) он показал себя во всей красе, превзойдя своего номинального соперника по всем показателям. Подобные результаты настраивают на оптимистический лад и позволяют нам говорить о том, что потенциальные покупатели получили возможность приобрести продукт с реально улучшенными параметрами производительности. Вышесказанное в совокупности с заявленным компанией Western Digital увеличенным сроком бесперебойной службы делает его достойным кандидатом для приобретения.