Жёсткий диск Fujitsu MAS

Введение

В этой статье мы подробно рассмотрим производительность нового диска Fujitsu - MAS3735NP. Именно эта старшая модель семейства представляет в нашем тестировании линейку "MAS" - второе поколение дисков с частотой вращения шпинделя 15тыс. оборотов в минуту от Fujitsu. Предыдущая модель 15K-диска от Fujitsu произвела на нас в своё время очень приятное впечатление, а чем же удивит нас Fujitsu на этот раз?

Fujitsu MAS

Два главных "нововведения" в линейке MAS - использование 18ГБ-пластин и поддержка протокола U320 SCSI. Напомним, что диски MAM были основаны на 9ГБ-пластинах и поддерживали только U160 SCSI... Что, впрочем, не мешало им быть весьма быстрыми для своего времени.
Обьём кэш-буфера у дисков MAS составляет 8МБ, т.е. объём буфера не увеличен по сравнению с дисками предыдущего поколения. Также, Fujitsu по-прежнему не выпускает дисков с интерфейсом FibreChannel - только стандартные SCA-2 (последние буквы в маркировке - "NC" series) и 68-pin Wide (последние буквы в маркировке - "NP) SCSI.

А вот так выглядит герой этого обзора:




- Узнаваемые очертания, не правда ли? :)

Краткие спецификации семейства MAS приведены в нижеследующей таблице:


Как видите, в семействе MAS всего три модели - одно, двух и четырёхпластинные диски со стандартными для отрасли объёмами в 18, 36.7 и 73ГБ.
Если мы сравним заявленное для Fujitsu MAS время Average seek time со спецификациями модели Fujitsu MAM, то увидим, что диски нового поколения должны быть немного быстрее - заявленное время Average seek time для них на 0.2мс меньше. Что же, увеличение плотности записи на пластину в два раза (!) положительно влияет не только на рост скорости линейного чтения, но и на скорость доступа к случайному сектору.

Методика тестирования

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;

Для подключения винчестеров использовались контроллер Adaptec 29160N с BIOS: 3.10.0 и драйверами v. 4.10.4002 и контроллер Adaptec 39320D с BIOS: 4.10.1 (HOST RAID выключен) и драйверами v. 1.0 и v 1.1 (разницу в работе драйверов 1.0 и 1.1 мы подробно рассматривали в статье Нужен ли нам интерфейс U320 SCSI. Попытка №2.).

Исследуемый диск имел следующую версию firmware:

Fujitsu MAS3735NP- FW: 0102

Использовались следующие тесты:

WinBench 99 2.0
IOMeter 1999.10.20

Для тестов в WinBench диск размечалися в FAT32 и NTFS одним разделом с размером кластера по умолчанию. Тесты Winbench проводились по пять раз, результаты усреднялись. Винчестер между тестами не охлаждался.

Для сравнения скорости работы винчестеров при помощи теста IOMeter использовались паттерны Fileserver & Webserver.


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

Паттерн Workstation, используемый нами, создан нашим автором Романовым Сергеем aka GReY на основании статистики обращений к диску при работе различных приложений, приведённой в описании SR Testbed3. Статистические данные собраны на файловой системе NTFS5 в режимах работы Office, Hi-End и Boot-up.


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/запись и скорость дисков в паттерне Database, имитирующем работу дисковой подсистемы с SQL-подобными запросами.

Результаты тестов

Начинаем мы с результатов в паттерне Database. Почему с этого теста? Да потому что он отлично вскрывает особенности firmware винчестеров, как-то способность дисков сортировать запросы (tagged command queuning), способность винчестеров выполнять отложенную запись и т.п.

IOMeter: Database


Сначала давайте посмотрим, как связка "Adaptec 29160N + винчестер MAS3735NP" масштабируется от глубины очереди команд. Для этого сведем на одну диаграмму графики скоростей обработки запросов с различной долей операций чтения/записи при пяти значениях нагрузки, по результатам, полученным на контроллере Adaptec 29160N.


Отлично видно, что зависимость скорости обработки запросов от глубины очереди запросов не линейна! Сначала результаты резко растут, а при больших нагрузках прирост скорости становится незначительным, несмотря на то, что глубина очереди запросов растёт в геометрической прогрессии.
А из приснопамятной статьи мы помним, что у драйвера SCSI-контроллера есть два параметра, которые непосредственным образом влияют на быстродействие - MAXTAGS и NumberOfRequests. Первый параметр определяет размер "пачки" команд, которая может быть передана винчестеру для последующей обработки. Внутри этой "очереди" винчестер может изменять порядок выполнения команд по своему усмотрению. Второй параметр - максимальное количество запросов, которое можно направить на SCSI-контроллер. Кстати, когда я при описании результатов тестов говорю о глубине очереди, я имею в виду именно очередь запросов на контроллер (ведь напрямую диску я никаких команд дать не могу...).
Итак, что же мы видим на диаграмме - до тех пор, пока глубина очереди запросов на контроллер меньше, чем максимальная поддерживаемая диском глубина TCQ, увеличение нагрузки сопровождается значительным приростом быстродействия. Всё правильно, ведь чем больше размер пачки команд, которую винчестер получает от контроллера за один присест, тем больше возможностей у винчестера выстроить из этих команд оптимальную с точки зрения скорости очередь на выполнение. Когда очередь запросов на диск превышает размер его внутреннего буфера, то прирост скорости обеспечивается только в том случае, если драйвер контроллера самостоятельно сортирует запросы перед отправкой их на диск, формируя "оптимальные" наборы по N-команд (где N=MAXTAGS). Так как контроллер не знает внутренней геометрии диска, то оптимизация очерёдности команд с помощью драйвера контроллера значительно уступает по эффективности той сортировке команд, которую проводит сам диск. Поэтому и прирост скорости на больших нагрузках "замедляется" - все возможности по оптимизации порядка выполнения запросов исчерпаны...

Сравним скорость работы различных SCSI-контроллеров (контроллер Adaptec 39320D тестировался на двух версиях драйвера):

Как видите, на U160-контроллере (Adaptec 29160N) диск MAS3735NP оказался чуть быстрее, чем сам же на контроллере U320! Причём, драйвер 1.1 для контроллера Adaptec 39320D показал меньшую скорость, чем драйвер 1.0.
Увеличим нагрузку:

И разница в производительности различных контроллеров/драйверов cтала ещё более очевидной. Максимальную скорость диск по-прежнему показывает на контроллере Adaptec 29160N, а худшие результаты - на контроллере Adaptec 39320D с драйвером 1.1.
Дальнейшее увеличение нагрузки лишь подтверждает сложившийся паритет сил.


Максимальную производительность диск MAS3735NP показывает на U160-контроллере. Говорит ли это о том, что интерфейс U160 "быстрее", чем U320? Ну, если судить о скорости интерфейса по тому, как быстро на нём работает одиночный диск, то да - U160 оказывается быстрее. Однако, как Вы можете видеть, очень многое зависит не только от максимальной пропускной способности интерфейса, но и от того, насколько хорошие алгоритмы заложены в драйвер контроллера (вопросы "совместимости" драйверов и firmware винчестера мы пока оставим "за бортом"...).
Перейдём к тестам последовательного чтения/записи.

IOMeter: Sequential Read & Write


Здесь картина уже привычная:


При работе с блоками данных большого размера разницы в производительности одинчного диска на различных контроллерах нет, а на блоках малого размера побеждает контроллер U160. Версия драйвера для контроллера U320 при таком характере нагрузки практически не влияет на производительность.


Тот же самый расклад мы видим и при записи.

IOMeter: Fileserver & Webserver

Что же, проверим скорость винчестера в серверных паттернах и, по традиции, начнём с паттерна Fileserver.



Обратите внимание, что на контроллере Adaptec 39320D скорость диска на различных драйверах при нагрузке в 64 и 256 исходящих запросов одинакова! Но ведь это противоречит результатам, полученным на диске Seagate Cheetah 15K.3!
Стоп, а кто сказал, что диск Fujitsu поддерживает такую глубину очереди, которую предлагает ему контроллер? Если максимальная глубина очереди команд у диска Fujitsu, например, - 32, то контроллер будет вынужден ограничить размер пачки команд, отсылаемых на диск, до этого значения. И неважно, что у него прописано в драйвере...
Что же, придётся снимать тесты с большей точностью, т.е. при более мелком шаге увеличения нагрузки.

Построение рейтинга - простая формальность, но это надо сделать...


Посмотрим, изменится ли что-нибудь при тестах в паттерне WebServer.


И, как ни странно, изменения есть - результаты диска на контроллере U320 с дравером 1.0 приблизились к результатам, показанным на контроллере U160. А вот с драйвером 1.1 диск по-прежнему медленнее.
Интересно, мы всегда считали, что паттерн Webserver "проще" для диска - в нём отсутствуют запросы на запись. Ан, оказывается, не всё так просто - как только в потоке запросов не оказывается запросов на запись, эффективность сортировки команд внутри винчестера несколько падает - у firmware нет возможности сделать отложенную запись.


Перейдём к паттерну Workstation. В нём максимальный размер нагрузки составляет всего 32 исходящих запроса, так что нам будет интересно сравнить скорость диска на различных контроллерах.

IOMeter: Workstation



Судя по графикам, у нас опять сюрпризы... Драйвера 1.1 для контроллера U320 взяли реванш за проигрыш в серверных паттернах! На этих драйверах диск MAS показал практически ту же скорость, что и на контроллере Adaptec 29160N.


Даже можно сказать "аналогичную". :)

Winbench99

Завершает нашу программу тестирования ветеран среди тестов - пакет Winbench99.


Не вдаваясь в подробный анализ скорости работы диска при работе с файлами типичных офисных приложений, рассмотрим разницу между результатами диска в двух интегральных подтестах - Business Disk Winmark и High-End Disk Winmark:



Нда, а разницы-то почти и нет. :)
А, собственно, откуда она возьмётся? Мы же видели, что при малых нагрузках диск на всех контроллерах показывал одинаковые результаты.
А самым интересным в результатах теста Winbench оказался график линейного чтения с диска - смотрите сами!

Давненько я не видел таких красивых графиков. Обратите внимание, что на доброй половине объёма диска скорость линейного чтения (а значит и количество секторов на треке) не меняется и держится у отметки 80МБ/сек. (точнее, 78.7)!

Выводы

Прямо не знаю, что и писать в выводах. Изначально я собирался выпустить обзор "Сравнение современных 15K-дисков", а в него подклеить две статьи по дискам Fujitsu MAS и Maxtor Atlas 15K, но в процессе работы над маленькой статьёй по Fujitsu MAS понял, что медленно, но верно статья вырастает до размера "средней".
И, чтобы не вываливать на Вас, уважаемые читатели, за один присест три с половиной тонны графиков и диаграмм, я решил растянуть большую статью во времени.
В этой статье Вы познакомились с диском Fujitsu MAS и его производительностью. Следующая статья будет про Maxtor Atlas 15K, и только затем мы запустим всех пауков в банку, и немного её потрясём. :)

По результатам же тестов диска Fujitsu MAS3735ТЗ можно уверенно сказать, что новое поколение 15K-дисков Fujitsu обладает всем необходимым для того, чтобы уверенно чувствовать себя на рынке. Насколько он хорош (или наоборот, кто знает... ;) ) по сравнению с дисками конкурентов, Вы узнаете в самом ближайшем будущем.