Новое поколение десятитысячников: IBM 146Z10

Введение

Компания IBM осенью 2002-го года была совсем на себя не похожа. Если раньше продукты IBM появлялись в продаже немного позже, чем диски конкурентов, то в этом году IBM была на редкость оперативна. Как IDE-диски IBM Deskstar 180GXP, так и диски Ultrastar 146Z10 появились на рынке одновременно с новинками от Seagate и Fujitsu, причём сразу по "правильным" ценам.

Интересно, чем вызвана такая оперативность - желанием дискового подразделения IBM выйти на прибыль, или стремлением последней увеличить толщину портфеля продуктов перед продажей себя Hitachi?
Был момент, когда я заподозрил, что диск 146Z10 - разработка Hitachi, которую IBM стала производить на своих мощностях... Однако, после изучения datasheet на диски Hitachi DK32EJ и IBM 146Z10, я вынужден был забрать свои слова обратно. :)

Как бы то ни было, в результате активности IBM поздней осенью в Москве появились диски IBM 146Z10. Ну, а раз они появились в Москве, то это значит, что они появились и в нашей тестовой лаборатории. Пользуясь случаем, благодарю компанию ASBIS за предоставленный на тестирование диск IBM 146Z10 73GB и компанию IPLabs за предоставленный диск IBM 146Z10 146GB.

Состав участников тестирования

Итак, вот он IBM 146Z10 во плоти:

Чрезвычайно похож на все диски IBM, не правда ли?

Но если присмотреться к диску повнимательнее, то одно различие можно найти. Теперь верхняя крышка не гладкая, как это было у всех предыдущих дисков IBM, а шершавая. Неужели инженеры IBM решили применить эффект "акульей кожи" для улучшения теплоотдачи?
Что же скрывается под этой "кожей"?


Как видим из этой таблички, диски IBM 146Z10 используют традиционный для SCSI-дисков IBM шестипластинный дизайн, но ёмкость пластины увеличена по сравнению с диском 73LZX вдвое. Максимальная ёмкость диска в линейке - 146ГБ (шесть пластин по 24ГБ). Вторым кардинальным отличием 146Z10 от 73LZX является вдвое больший объём кэш-буфера у диска 146Z10 - 8МБ. Улучшения в электронике не закончились только увеличением размера кэш-буфера. Как и все SCSI-диски, претендующие на звание "современных", диск IBM 146Z10 оснащается самым прогрессивным на текущий момент Ultra320 SCSI-интерфейсом. Правда, для тех, кто еще боится цифры "320", IBM некоторое время будет выпускать диски 146Z10 с интерфейсом Ultra160 SCSI.

Ну и последнее замечание - посмотрите на 18-ти гигабайтный диск из линейки 146Z10 - в нём используется одна "укороченная" до 18ГБ 24ГБ-пластина, и, судя по моему предыдущему опыту, диск этот будет крайне шустрым!

Для сравнения с новыми дисками IBM мы возьмём... правильно - диски IBM предыдущего поколения - 73LZX.

Методика тестирования

Винчестеры тестировались на интерфейсах Ultra160 SCSI и Ultra320 SCSI. Тесты на Ultra320 SCSI-интерфейсе проводились на единственном доступном, на текущий момент, контроллере Adaptec 39320D, предоставленном компанией Альянс, официальным дистрибьютором компании Adaptec в России.

Для тестов в WinBench массивы размечались в FAT32 и NTFS одним разделом с размером кластера по умолчанию. Тесты Winbench проводились по пять раз, результаты усреднялись. Винчестеры между тестами не охлаждались.
Использовались следующие тесты:

WinBench 99 1.2
HDTach 2.61
IOMeter 1999.10.20

Для сравнения скорости работы винчестеров при помощи теста IOMeter использовались новые паттерны StorageReview, анонсированные в третьей редакции их методики тестирования жёстких дисков.


Эти паттерны призваны измерить производительность дисковой подсистемы при нагрузке, типичной для file&web-серверов.

На основании проведённого Storagereview исследования о характере нагрузки на дисковую подсистему при работе с обычными Windows-приложениями наш автор, Романов Сергей aka GReY, создал паттерн для теста IOMeter (паттерн создавался по усреднённой статистике IPEAK, приведённой на сайте StorageReview для режимов работы Office, Hi-End и Bootup):


Этим паттерном мы будем руководствоваться для оценки привлекательности винчестеров для обычного Windows-пользователя.

Ну и, наконец, была проверена способность винчестеров работать с Sequential-запросами переменного размера на чтение и запись.

Тестовая система

материнская плата - Asustek P3B-F
процессор - Intel P3 600E;
память - 2*128Mb SDRAM Hyundai PC100 ECC;
винчестер - IBM DPTA 372050;
видеокарта - Matrox Millennium 4Mb;
операционная система - Windows 2000 Pro SP2;

Контроллеры тестировались со следующими версиями bios/драйверов:

Adaptec 29160N: bios: 3.10.0: drivers 4.10.4002
Adaptec 39320D: bios: 4.00.0: drivers 1.0.000.000

Исследуемые диски имели следующие версии firmware:

IBM 146Z10 73GB – S21E
IBM 146Z10 73GB – S21E
IBM 73LZX 18GB – S5BS
IBM 73LZX 36GB – S5BS

HDTach 2.61

Итак, что же у нас получилось в тесте HDTach?


А получились у нас довольно любопытные результаты. Во-первых, старшая модель в семействе 146Z10 имеет большее время access time. Этому мы уже не удивляемся, ибо привыкли. Во-вторых, обнаружилось, что диски IBM 146Z10 разных объёмов показали разную максимальную скорость чтения из буфера! И не только на Ultra160 SCSI, но и на Ultra320 SCSI. Причём на последнем интерфейсе разрыв между винчестерами просто огромный...
Разумного объяснения этому эффекту я пока придумать не могу, ведь firmware у обоих винчестеров 146Z10 одной версии - S21E.

Если сравнить между собой диски двух разных поколений, то победа останется за 146Z10.


Большая плотность записи на пластине у диска 146Z10 обеспечивает ему превосходство над 73LZX и по средней скорости чтения и по средней скорости записи. Максимальная скорость чтения из буфера у модели 146Z10, как мы выяснили, зависит от используемого SCSI-протокола и... от сочетания звёзд Сад-Ад-Забих, поэтому на этом параметре мы особенно задерживаться не будем.
Обратим свой взор на измеренное HDTach среднее время доступа - average access time. Конечно, используемое в тесте HDTach количество "случайных" запросов на чтение сектора невелико, и точность измерения average access time вызовет гримасу сожаления у некоторых гуру, но как экспресс-тест его использовать, на мой взгляд, вполне позволительно.
Экспресс-тестирование показало, что у 73ГБ-диска время доступа оказалось даже чуть лучше, чем у дисков 73LZX, а вот старшая модель в линейке 146Z10 уступила им примерно 0.5 мс. Вполне логично, учитывая больший вес пакета головок (а их там 12 штук!) у 146ГБ-диска, ведь такому блоку требуется большее время на разгон, торможение и на успокоение головок на треке...
Да, к сожалению, это плата за объём... Но у многопластинного диска есть и положительные стороны - мы их увидим чуть позже в тестах IOMeter.

WinBench 99

Тесты Winbench для SCSI-дисков, в принципе, малополезны, но мы проводим их в надежде заинтересовать Вас использовать эти диски в своих домашних компьютерах. :)


Сравнив результаты диска 73LZX 36GB с результатами 146Z10 73GB на Ultra160/Ultra320 SCSI мы увидим, что новые диски IBM - 146Z10, как им и положено, оказались быстрее.


Что интересно, диск 146Z10 с ёмкостью 146ГБ оказался медленнее своего 73ГБ собрата по тесту Business Disk Winmark.



Комментировать тут особенно нечего - качественно результаты не сильно отличаются от ранее представленных.

График линейного чтения IBM 146Z10 146GB
График линейного чтения IBM 146Z10 73GB

Если мы посмотрим на графики линейного чтения, то увидим, что размер первой зоны (самая левая "ступенька" на графике) настолько мал, что, похоже, эта зона была сделана только для того, чтобы "застолбить" отметку трансфера в 65МБ/сек. :)
Что же, большая плотность записи на треке и больший объём кэш-буфера позволили диску 146Z10 c лёгкостью обогнать в тестах Winbench диски IBM предыдущего поколения. Посмотрим, удастся ли им это в тестах с применением Intel IOMeter...

Intel IOMeter

Для начала проверим быстродействие винчестеров в полусинтетическом паттерне Database. Почему полусинтетическом? Да потому что, несмотря на применяемый размер блока данных - 8КБ (стандартный размер страницы (запроса) MS SQL 7.0) мы проверяем скорость обработки диском запросов не в каком-то "среднестатистическом" режиме (например, когда соотношение запросов на чтение и запись выбрано 2/1), а в широком диапазоне. При таком подходе мы можем оценивать "качество" реализации у винчестера алгоритмов отложенной записи. Ну а проведение этого теста при пяти различных значениях нагрузки (меняем глубину очереди команд) даёт нашим подопытным возможность показать во всей красе свои способности по владению техникой Tag Command Queuing ("умение" винчестеров изменять порядок выполнения команд для достижения большего быстродействия).

В результате выполнения этого теста образуется огромное количество данных, но Вам мы предлагаем ознакомиться только с квинтэссенцией из них.
На следующих трёх диаграммах представлены зависимости скорости обработки винчестерами запросов от доли операций записи при трёх режимах нагрузки. Для упрощения анализа на диаграммах приведены результаты только трёх винчестеров - IBM 73LZX 36GB, IBM 146Z10 73GB и IBM 146Z10 146GB.


При глубине очереди команд в один запрос самую высокую скорость в большинстве режимов показывает диск 73LZX, за ним следует диск IBM 146Z10 73GB, и замыкает тройку диск IBM 146Z10.
При таком характере нагрузки (один исходящий запрос) в режимах с преобладанием запросов на чтение преимущество имеют диски с меньшим access time, но зато диски IBM 146Z10 отыгрываются при возрастании доли операций записи. Больший объём кэш-буфера позволяет им более эффективно осуществлять отложенную запись, что повышает среднюю скорость обработки запросов.
Однако, обратите внимание на то, что диски IBM 146Z10 разных объёмов по-разному реагируют на увеличение доли операций записи.


При увеличении глубины очереди команд до 16-ти исходящих запросов наша картинка значительно изменилась. Диск IBM 73LZX уверенно лидирует почти во всех режимах, график диска IBM 146Z10 146GB лежит чуть ниже, выходя вперёд только в режиме RandomWrite.
Диск IBM 146Z10 73GB в этом режиме почему-то уступает своему более ёмкому собрату почти во всех режимах. В принципе, это было бы легко объяснить тем, что чем больше у винчестера пластин, тем больше у него шансов выстроить из поступающих к нему команд такую цепочку, чтобы обработка этих запросов занимала минимальное время. Ведь чем больше у винчестера пластин, тем больше вероятность винчестера сделать "short seek", то есть вероятность того, что следующий запрошенный у винчестера блок потребует небольшого перемещения блока головок.
Но в данном случае это объяснение меня не удовлетворяет. Смотрите - в режиме RandomWrite винчестер 146Z10 73GB уступает диску 73LZX, кэш-буфер которого в два раза меньше!


При увеличении глубины очереди команд до 256 наступает момент истины. Посмотрите, насколько разным оказалось поведение винчестеров IBM 146Z10 разного объёма при увеличении доли операций записи! Как будто это два разных винчестера! Да, но ведь у них одинаковая версия firmware!... Однако мы можем видеть, что график диска IBM 146Z10 146GB похож на график IBM 73LZX 36GB (со скидкой на разные пластины, кэш и т.п.), но диск IBM 146Z10 73GB отличается от них настолько кардинально, что я уже начинаю сомневаться в его происхождении. :)

Посмотрим, как винчестеры справятся с последовательным чтением/записью. Для сравнения я выбирал винчестеры, поведение которых в тесте чем-то отличалось от собратьев по модели. Поэтому в одной диаграмме будет меньше участников, а в другой - больше.



В этой диаграмме принимали участие диск IBM 73LZX 36GB и 146Z10, представленный результатами, полученными на двух SCSI-контроллерах.
Как видим, скорость дисков IBM двух разных поколений на Ultra160 на мелких блоках примерно одинакова, а при увеличении размера блока новый диск выходит вперед.
Но главным сюрпризом для меня стала скорость обработки последовательных запросов диском 146Z10 на Ultra320 - начиная с 4КБ-блока винчестер на Ultra320 лидирует! Интересно, что-то будет при записи?



А при записи у нас не получилось ничего хорошего... Оба винчестера 146Z10 показали чрезвычайно плохую скорость работы с малыми блоками при работе на Ultra320-контроллере. Отметим также снижение скорости обработки винчестерами запросов на запись блоков данных больших размеров. Что интересно, и здесь винчестеры IBM 146Z10 разных объёмов ведут себя по-разному.

Как Вы думаете - кто окажется быстрее в паттернах Fileserver и Webserver?
В этот раз я решил не загромождать обзор диаграммами, а обойтись сухим языком цифр. В строчке, озаглавленной "P.R." (Perfomance Rating) приводится индекс производительности, вычисляемый как среднее арифметическое показаний Total I/O при пяти нагрузках.


Очевидно, что винчестеры IBM 146Z10 уступили 73LZX при всех вариантах загрузок. :(
Причём совершенно непонятно, почему так получилось. Вроде бы и плотность на треке выше, и кэш-буфер больше размером...
Но, как всегда в трудных случаях, на помощь приходит старик Шекспир. :)

Ну, что же, если мне мой взор не лжет,
Найду и я в крушенье этом счастье.

Обратите внимание, что скорость винчестера 146Z10 146GB растёт при увеличении нагрузки активнее, чем у винчестера 146Z10 73GB - по всей видимости это и есть "эффект многопластинности", о котором я писал чуть выше.
Посмотрим, что наши винчестеры покажут в паттерне Workstation:


Паттерн Workstation предполагает немного другой диапазон нагрузок, и мы немного иначе считаем в нём Perfomance Rating:

P.R.= 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

Как ни странно, но новые винчестеры IBM выглядят в этом паттерне немного лучше, чем в предыдущих. Они, к сожалению, и здесь уступили 73LZX, но уже совсем немного - всего 2.5 процента.

Выводы

Жёсткие диски IBM 146Z10 достаточно неплохо выступили в наших тестах, но, к сожалению, подтвердили намечающуюся тенденцию, когда свежевыпущенные диски имеют большую ёмкость, как и их предшественники, но не обгоняют их по скорости (а если и обгоняют, то не намного). Погоня за ёмкостью - дело хорошее, но пользователи хотели бы получить от новых дисков еще и увеличение скорости...
В данном случае мы видим, что скорость линейного чтения выросла до 65МБ/сек, а скорость диска в тестах IOMeter осталась на том же уровне (на самом деле - чуть ниже), как и у дисков 73LZX.

Что касается протестированных дисков 146Z10 - будем к ним снисходительны - первые птенцы, выпавшие из гнезда, не обязательно сразу умеют летать. Подождём начала массовых поставок новых винчестеров и проведём тесты ещё раз - думаю firmware винчестеров будет получше, чем у наших сэмплов. Очевидные проблемы с Ultra320-интерфейсом и разное поведение винчестеров 146Z10 с "якобы" одинаковым firmware говорит о том, что firmware винчестеров требуется доработка. Впрочем, на примере этих двух винчестеров мы можем видеть, что усовершенствование firmware ведётся постоянно. Диск 146Z10 ёмкостью 146GB сделан на месяц позже, чем диск 146Z10 ёмкостью 73GB, и посмотрите, насколько улучшилось поведение диска в тестах Database и SequentialWrite.

Завершая обзор, хочется отметить два момента:

Из-за применённого шестипластинного дизайна себестоимость дисков IBM будет выше, чем у изделий конкурентов, и поэтому рассчитывать на прибыль дисковому подразделению компании в ближайшем будущем не приходится.

Диски IBM 146Z10 появились в продаже одновременно с новыми дисками конкурентов, и цены на них такие же, как на диски IBM предыдущего поколения. Таким образом, у IBM есть хорошие шансы сохранить контролируемую компанией долю рынка.