Высшая лига 7200rpm-дисков.

Введение

Приступая к написанию этого обзора, я пребывал в некотором замешательстве. Полтора года назад я делал "круглые глаза", вопрошая - "кому нужны винчестеры, ёмкостью 120ГБ?", и вот теперь максимальная ёмкость IDE-дисков с частотой вращения шпинделя 7200 об./мин. достигла умопомрачительной цифры в 250ГБ. В своё время, говоря о супер-объёме диска Barracuda 180, маркетологи Seagate придумали сравнить физические размеры диска с высотой стопки писчей бумаги, на которой были бы напечатаны все документы, что можно расположить на диске. Сравнение, естественно, было в пользу жёсткого диска, так как стопка бумаги конкурировала по высоте с некоторыми небоскрёбами.
Теперь же ёмкость гораздо более простых (три пластины против 12-ти!) и дешёвых IDE-дисков такова, что при попытке окинуть взглядом теоретическую высоту стопки бумаги, адекватную ёмкости в 250ГБ можно запросто сломать себе шею...

Действительно, а нужны ли вообще диски такой ёмкости? Аргументы о необходимости таких дисков для корпоративных систем хранения приходят в голову моментально, а вот как с домашним применением таких монстриков?
Оказалось, что ничего особенного придумывать и не надо.

Буквально вчера я решил привести в порядок свою скромную коллекцию MP3-файлов и обнаружил, что средний объём, занимаемый одним альбомом, превышает 100МБ (Lame, битрейт 320). Мысленно экстраполировав свою коллекцию до «нескромных» размеров, я подумал, что ёмкости моего текущего жёсткого диска (80ГБ) не хватит для хранения одновременно двух операционных систем со всеми подобающими им утилитами, коллекции цифровых фотографий, музыки и двух десятков игр.
Конечно, многое из вышеперечисленного не является «предметами первой необходимости», но стереть что-то – выше моих сил. Страсть к коллекционированию сидит где-то внутри меня на уровне более глубоком, чем генетический. Согласно одному «астрологическому» журналу в прошлой жизни я был хранителем реликвий какого-то племени на Борнео. :)

Итого, в силу слабостей, присущих всему роду человеческому, диски большой ёмкости будут востребованы всегда и вопрос только в том, в каком темпе будут расти требования к их объёму.

Проанализировав статистику моих собственных покупок жёстких дисков, я нашёл некий закон, которым я подспудно руководствовался при апгрейдах дисковой подсистемы – каждый следующий мой диск был в три раза больше объёмом, чем предыдущий. Это позволяло перенести на новый диск всё содержимое предыдущего диска (как я уже говорил, не люблю что-нибудь терять), построить на диске новую систему, плюс, останется еще достаточно места в качестве резерва на следующие год-полтора.

Согласно найденному закону, мой следующий диск должен иметь объём 250ГБ. Что и возвращает нас к проблеме выбора винчестера такой ёмкости…

Участники тестирования

На текущий момент только три компании производят 250ГБ-диски с частотой вращения 7200 об./мин. – это компании Hitachi, Maxtor и Western Digital. Кстати, именно последняя по списку компания и открыла эпоху четверть-терабайтных накопителей с частотой вращения шпинделя 7200 об./мин., выпустив весной этого года диск WD2500JB. Ближе к началу осени в Москве появились ATA/SATA диски Maxtor из нового семейства MaxLine II и совсем недавно стали доступны диски Hitachi из семейства 7K250.

Почему же остальные компании-производители жёстких дисков - Seagate и Samsung - не выпускают диски такой ёмкости? Ведь и той и другой компании доступны пластины по 80ГБ… Что касается компании Samsung, то о стратегии завоевания рынка этой компании известно только одно – рынок будет завоёван к 2005-му году. :)
А вот по компании Seagate кое-какие данные есть. Как известно, уже несколько лет компания придерживается двухпластинного дизайна для десктоп-дисков. Это позволяет уменьшать издержки при производстве дисков малой и средней ёмкости, а это очень важно для компании с большим объёмом OEM-заказов. Но, в то же время, двухпластинный дизайн ограничивает максимальный объём дисков с использованием стандартной для отрасли пластины ёмкостью 80ГБ до цифры в 160ГБ. Прекрасно понимая потребность рынка в высокоёмких накопителях, компания Seagate пошла на беспрецедентный для себя шаг – добавила в линейку Barracuda 7200.7 Plus диск ёмкостью 200ГБ, основанный, как можно догадаться, на двух пластинах по 100ГБ. Такая пластина является на данный момент рекордом для отрасли, но, как Вы могли заметить, её объём не вписывается в стандартный ряд емкостей пластин: 20-40-60-80ГБ. В предыдущие годы при смене поколений накопителей ёмкость пластин росла в полтора-два раза, а объём новой пластины от Seagate всего лишь на 25 процентов больше, чем стандартный для отрасли объём пластины в 80ГБ. Из этого можно сделать вывод, что 100ГБ-пластина не является для Seagate «пластиной следующего поколения дисков», о чём также говорит включение 200ГБ-модели в текущую линейку Barracuda 7200.7.
В беседе с представителями Seagate на пресс-конференции, прошедшей 23-го октября, мне удалось получить подтверждение приведённой выше теории. Но, время подробностей еще не пришло… :)

Возвращаемся к нашим дискам. В сегодняшнем обзоре мы сравним быстродействие пяти дисков объёмом 250ГБ. Три диска имеют ATA-интерфейс, а оставшиеся два, соответственно, - SATA. Итак, кто же сегодня будет испытан?

Диск Hitachi 7K250 имеет не менее мудрёную маркировку, чем диски IBM – HDS722525VLAT80.
Правила расшифровки теперь такие:

H =Hitachi
D =Deskstar
S =Standard (vs A for Auto for example)
72 =7200 rpm
25 =full capacity =250GB
25 =model capacity =250GB
V =generation code
L =low profile (1-inch form factor)
AT =ATA (или SA =SATA)
8 =8 MB buffer (или 2 =2 MB)
0 =Reserved

Но выглядит он по-прежнему очень знакомо:


Интерфейс дисков от Maxtor легко выяснить по предпоследней букве в названии модели. Таким образом, диск 7Y250P0 имеет ATA133-интерфейс, а диск 7Y250M0 – интерфейс SATA.




У дисков WD тип интерфейса зашифрован в последней букве названия – 2500JB – ATA100 и 2500JD – SATA диск.




Вот и все наши сегодняшние участники турнира. Пора обсудить правила поединка, которые на этот раз будут немного отличаться от наших обычных…

Методика тестирования

Исходя из суровых реалий нашего времени, а также по настоятельным требованиям общественности, была кардинально обновлена тестовая система. Подробное обсуждение причин, побудивших выбрать каждую из её компонент, я дам немного позже, а пока я просто приведу состав тестовой системы.

Тестовая система

материнская плата – Albatron PX865PE Pro II;
процессор - Intel P4 2.4/533FSB;
память - 256MB DDR SDRAM PC2700;
винчестер - IBM DTLA 307015;
видеокарта – ATi Radeon 7000;
операционная система - Windows 2000 Pro SP4.
контроллер Promise Ultra133 TX2
контроллер Promise SATA150 TX2Plus

Набор тестов остался прежним:

WinBench 99 2.0
IOMeter 1999.10.20
FC-test v.0.5.3

Но были немного изменены способы их применения. Было замечено, что в последнее время на многих интернет-сайтах и в некоторых журналах набор паттернов для теста IOMeter и способ использования теста Winbench стали слишком похожи. В связи с этим мы решили немного изменить нашу методику тестов дисков.

В Winbench99 диск на каждой файловой системе тестируется два раза – на разделе в 32ГБ (логический диск создаётся в начале диска) и на разделе, занимающем весь диск целиком.
Тесты Winbench проводились по семь раз, выбирался лучший показанный результат.

Второе изменение, коснулось паттерна Workstation. Точнее, Cам паттерн изменений не претерпел, но был изменен способ его применения. Для оценки влияния «locality» на скорость жёсткого диска паттерн прогоняется дважды – на полном диске и на первых его 32 гигабайтах.

Третье изменение коснулось теста FC-Test. Теперь всесто того, чтобы разбивать жёсткий диск на два равных по объёму раздела, я просто нарезаю в начале диска два раздела по 32ГБ.

Синтетические паттерны для IOMeter и паттерны для оценки быстродействия дисков в серверных паттернах остались неизменными.

Винчестеры между тестами не охлаждаются.

Протестированные винчестеры имели следующие версии firmware:

Результаты тестов

Как обычно, начинаем обсуждение результатов тестов с паттерна Database. Любителям точных цифр предлагаю ознакомиться с таблицей, в которую сведены результаты Total I/O, показанные винчестерами при пяти типах нагрузок (изменяли глубину очереди запросов на дисковую систему) в 11-ти режимах с различной долей запросов на запись (от 0 до 100% с шагом 10%).

IOMeter: Database


Рассмотрим скорость обработки запросов дисками при трёх значениях нагрузки.


При линейной нагрузке (один исходящий запрос) наши диски уже в достаточной мере проявили свою индивидуальность, чтобы мы могли делать первые выводы.
Очевидно, что диск Hitachi прекрасно чувствует себя в пограничных режимах. И в режиме RandomRead, и особенно в режиме RandomWrite он намного быстрее своих конкурентов. В то же время режимы, где доли операций чтения и записи примерно равны, диску Hitachi нравятся чуть меньше.
Диски Maxtor быстрее, чем диски WD в режиме RandomRead, но уступают им во всех остальных режимах.
Что касается соотношения скоростей ATA и SATA дисков одного производителя, то тут ситуация интересная. У WD диск с интерфейсом SATA оказался быстрее своего ATA-аналога, а у Maxtor – наоборот.

Посмотрим, что будет при нагрузке в 16 запросов.


При такой нагрузке разница между дисками видна еще более отчётливо, но принципиальных различий с предыдущим графиком нет.


При увеличении нагрузки до максимального значения в 256 запросов мы наблюдаем "срастание" графиков дисков Maxtor. Хм... Несмотря на то, что firmware у ATA и SATA дисков имеет разную версию, поведение дисков в паттерне Database одинаково. Диск Hitachi побил все рекорды по производительности в режимах RandomRead и RandomWrite, но его скорость в средних режимах равна скорости дисков Maxtor.
Диски WD продемонстрировали самые сбалансированные алгоритмы - ровные графики с ростом производительности при увеличении доли операций записи.

Пожалуй, из результатов паттерна Database можно извлечь еще немного полезной информации. Так как в этом паттерне используются блоки данных размером 8КБ, а такой объём данных для современных винчестеров с их высокой плотностью, что слону - дробина, то можно считать скорость обработки винчестером запросов на чтение при глубине очереди, равной 1 - скоростью случайного доступа к сектору. Потери на чтение 8КБ против 512байт составят чуть больше 0.1ms, а такой малостью можно и пренебречь. Таким образом, взяв результаты Total I/O, показанные дисками в режимах RandomRead и RandomWrite при глубине очереди=1, можно посчитать время доступа при чтении и записи и, разделив первое на второе, вычислить эффективность алгоритмов отложенной записи.


Обратите внимание на результаты диска Hitachi. Впервые на нашей памяти, эффективность отложенной записи у диска превысило значение 2! Как это сказать по английски... - "Good work"? :)

IOMeter: Sequential Read & Write

На диск при помощи программы IOMeter подаётся поток запросов на чтение/запись с глубиной очереди команд, равной четырём. Раз в минуту в тесте меняется размер блока данных, так что после окончания теста мы получаем зависимость скорости линейного чтения или записи от размера блока данных.


Для упрощения анализа результатов тестов я раскрасил лучшие и худшие значения скорости чтения с винчестеров при каждом размере блока синим и красным цветом (синий - лучший, красный, соответственно, - худший).
Но еще лучше оценить разницу в скоростях винчестеров при помощи графика:


Очевидно, что диски Maxtor быстрее остальных дисков работают с блоками данных малого размера. Обратите внимание, что на маленьких блоках SATA-диск WD так же быстр, как и диски Maxtor. Однако, PATA-диск Maxtor заметно превосходит их обоих!

На блоках большого размера победу одерживает диск Hitachi, начиная с 16КБ-блоков, скорость диска достигает максимума и далее от размера блока не изменяется. А вот про диск WD 2500JD этого сказать нельзя - ему почему-то не понравились блоки в 256 и 512КБ. Также необходимо отметить, что скорость дисков WD на больших блоках меньше, чем у дисков конкурентов.

Посмотрим, как диски справляются с записью.



При записи "потерь" в производительности нет ни у одного диска, исключая "фирменное" замешательство дисков WD на 1КБ-блоках (виновато в этом замешательстве то, что минимальная сегментация кэша дисков WD - 1 сектор).
Как оказалось, при записи диски Maxtor - вне конкуренции. Они существенно быстрее остальных дисков на маленьких блоках и немного быстрее на блоках данных большого размера.

Что же, перейдём к тестам в серверных паттернах:

IOMeter: Fileserver & Webserver

Сначала, как обычно, таблица с результатами, но на сей раз немного "раскрашенная":


Очевидно, что явным лидером в серверных гонках является диск Hitachi. В паттерне Webserver у него просто нет конкурентов (вспомните превосходство диска Hitachi в режиме RandomRead), а вот в паттерне Fileserver с диском Hitachi конкурируют оба диска WD.

Причём, конкурирует довольно агрессивно. Но… только при больших нагрузках…


И в рейтинге диск Hitachi оказывается чуть выше. Отметим, что скорость ATA и SATA-дисков WD одинакова, а между дисками Maxtor такого согласия не наблюдается. Диск с SATA-интерфейсом оказался помедленнее.


При взгляде на график производительности дисков в паттерне Webserver сразу бросается в глаза огромное преимущество диска Hitachi над конкурентами.


И, естественно, это отражается и в рейтинге.


IOMeter: Workstation

С некоторым трепетом перехожу к обсуждению результатов в паттерне Workstation. Во-первых, мы впервые увидим насколько работа в «ограниченной зоне диска» повлияет на расстановку сил между винчестерами. Если кто не помнит, в этом обзоре я решил попробовать провести тесты дисков в зоне первых 32ГБ. Ведь нас в первую голову должна интересовать скорость диска именно в начале диска. В этой зоне у нас обычно находится операционная система, файл подкачки и самые часто используемые файлы.
Во-вторых, поведение дисков в паттерне Database так меня заинтриговало, что я впервые за долгий период времени не готов предсказать победителя.

Чем же характерен этот паттерн? Конечно, высокой долей запросов на запись, что должно дать фору дискам WD, но… нельзя сбрасывать со счетов великолепные результаты дисков Hitachi. В общем, не буду Вас томить – вот все цифры:


Результаты дисков уже в «обычном» паттерне Workstation повергают в изумление – в лидерах диск Hitachi! Ведь при такой высокой доле запросов на запись в лидерах должны были быть диски WD - вспомните результаты паттерна Database!
Однако, диски WD оспаривают первенство винчестера Hitachi только при больших (для этого паттерна) нагрузках.
Диски Maxtor с разными интерфейсами опять показали сильно разнящиеся результаты. Причём, что любопытно, SATA-диск от Maxtor показал худшие результаты среди всех дисков, а PATA-диск вполне конкурентоспособен.


Хотя, если мы посмотрим на этот график, то лидерство диска Hitachi не так уж и велико.


Вот и в рейтинге он опередил диск от WD всего на пару процентов. Кстати, по рейтингу PATA-диск Maxtor вышел на третье места, вклинившись между двумя винчестерами WD.

Ну а тесты в первой 32ГБ-зоне еще более интересны.


Посмотрите, как диск Hitachi оторвался от своих конкурентов! Блестящая работа! Вот только чему обязан он этой победой – отличным алгоритмам отложенной записи или способности менять очерёдность выполнения команд?
Уменьшение диапазона перемещения головок привело к росту результатов не только диска Hitachi – диски WD опередили оба диска Maxtor.


Вот такова раскладка сил при тестах в 32ГБ-зоне. Диск Hitachi намного опережает конкурентов, а скорость обоих винчестеров WD и PATA-модели Maxtor примерно одинакова.

Winbench99

Тестом Winbench мы также пользуемся для оценки быстродействия дисков в приложениях. Как Вы помните, тесты Winbench проводятся на отформатированном диске, что приводит к зависимости результатов теста от параметров файловой системы. По старой методике я проводил тесты на дисках, размеченных на один раздел. Соответственно, если объём диска был большим, то и объём служебной информации увеличивался. И вот, сравнивая результаты дисков с разными объёмами из одной линейки, я заметил одну особенность – по мере увеличения объёма диска скорость его в тесте Winbench немного росла, а затем начинала падать. Если увеличение результата было легко объяснимо – чем больше у диска рабочих поверхностей пластин, тем на меньшее расстояние ему нужно перемещать головки, когда требуется считать или записать файл, то его снижение объяснить труднее. Мне думается, что всё дело в растущих накладных расходах операционной системы при работе с дисками большого объёма. Впрочем, сейчас мы проверим эту теорию.

Начнём с результатов дисков под FAT32.



Во-первых, хочу обратить Ваше внимание на время доступа, которое показал диск Hitachi -11.8мс! Давненько я не видел таких цифр… Пожалуй, со времён диска Quantum LM.
Блестящий результат, причём, что замечательно, такая скорость позиционирования достигнута на пластине ёмкостью 83ГБ! Значит всё-таки можно объёдинить в одном диске большой объём и быструю механику.

Чтобы упростить анализ результатов тестов и не отвлекать Вас от главного «блюда» в этом тесте, я свёл в диаграммы результаты дисков в интегральных подтестах (Business Disk Winmark и High-End Disk Winmark) на полном диске и 32ГБ-партиции. Получилось интересно. :)


Как видим, скорость всех дисков на маленьком разделе всегда выше, чем на диске, отформатированном на один раздел. Тем самым, приведённая выше теория получила балл в свою пользу.
Если отвлечься от теорий и сравнить скорость дисков, то впереди опять оказался диск Hitachi. Правда, на пятки ему наступают два диска WD… Винчестеры Maxtor на сей раз замкнули рейтинг.

Интересно, влияет ли объём раздела на результаты дисков в High-End тесте?


Конечно, влияет! И еще как! Но только не у дисков WD. :)
Что любопытно, в этом тесте диски Maxtor словно «выстрелили» - их результаты намного выше, чем у дисков конкурентов. На третьем месте оказался диск Hitachi, а диски WD традиционно «ходят парой».

Интересно, повторится ли полученная под FAT32 закономерность под NTFS?



Хм… закономерность и подтвердилась и не подтвердилась…


Оказалось, что под NTFS у первых трёх дисков большой разницы в скорости диска на 32ГБ-разделе и на 250ГБ-разделе не наблюдается. А на дисках WD разница наоборот есть, и существенная.
Первое место, как и под FAT32, занял диск Hitachi, а вот на второе и третье место вышли диски Maxtor, реабилитировавшись, таким образом, за проигрыш в тестах под FAT32.


А в High-End тестах диски Maxtor и вовсе вне конкуренции, особенно диск c PATA-интерфейсом. На третьем месте – диск Hitachi, а замыкают список – винчестеры WD с очень низким результатом. В чём причина такой низкой скорости дисков WD под NTFS – сложный вопрос…
Перед тем, как перейти к обсуждению результатов дисков в FC-Test, приведу графики линейного чтения винчестеров.

График линейного чтения Hitachi HDS722525VLAT80
График линейного чтения Maxtor 7Y250P0
График линейного чтения Maxtor 7Y250M0
График линейного чтения WD 2500JB
График линейного чтения WD2500JD

FC-Test

Последним аккордом нашего тестирования станет тест на скорость создания, чтения и копирования файлов. Все подробности методики тестирования дисков при помощи FC-Test описаны в этой статье. А мне, перед тем как перейти к результатам теста, осталось сказать, что для тестов диск делился не на два равных по размеру логических диска, а на дисках создавались две раздела по 32ГБ каждый (в начале диска), и все тесты велись в пределах этих разделов.



Что же, при создании на диске наборов файлов диски Maxtor не имеют себе равных. Впрочем, в этом нет ничего удивительного – вспомните, как диски Maxtor работали в паттерне SequentialWrite.
Диск Hitachi по скорости записи стал вторым, проиграв дискам WD только при создании файлов из набора ISO. Если Вы помните, диски WD имеют стойкую приверженность к большим файлам, а диски IBM/Hitachi, наоборот, стойкую антипатию.


Но при чтении файлов диск Hitachi опережает диски Maxtor на всех наборах файлов! А те, в свою очередь, стабильно опережают диски WD.


Да и при копировании файлов внутри первого раздела диск Hitachi первенствуют в трёх тестах из пяти, проиграв только на больших файлах. Зато посмотрите, какое превосходство в скорости копирования диск Hitachi показывает на мелких файлах! Великолепная работа алгоритмов упреждающего чтения в паре с отложенной записью!


Копирование файлов в другую партицию не меняет расстановки сил.

Может быть, смена файловой системы что-нибудь изменит?



Ну, по крайней мере при создании файлов этого не происходит. По-прежнему диски Maxtor делают это быстрее остальных.


А вот при чтении файлов изменения налицо. Если под FAT32 лидировал диск Hitachi, то здесь уже диски Maxtor оказались пошустрее.




А вот при копировании файлов картина очень похожа на ту, что мы видели под FAT32 – диски Maxtor быстрее на больших файлах, а диск Hitachi – на мелких.

Выводы

Тесты пяти самых ёмких в мире дисков с частотой вращения шпинделя 7200 об./мин. благополучно завершились. Что же у нас осталось в сухом остатке?

Прежде всего, следует сказать, что каков бы не был объём исследованных дисков, всё равно они остаются типичными продуктами породивших их компаний. По результатам тестов мы прекрасно видели наследственные черты, роднящие диски Maxtor MaxLine Plus II с дисками DiamondMax Plus 9, и то же самое можно сказать о дисках WD.

Также нужно сказать, что интерфейс SATA пока не является однозначной гарантией большего быстродействия диска. По всей видимости, характер нагрузки на диски в наших тестах не таков, чтобы мы ощутили пользу от большей пропускной способности интерфейса у SATA-дисков. К тому же у всех SATA-дисков текущего поколения, исключая диски Seagate, поддержка SATA реализована при помощи моста PATA-SATA, так что ждать чудес даже и не стоило. Единственное, что сулит нам поддержка SATA в моделях дисков большой ёмкости – более лёгкую интеграцию таких дисков в серверы хранения данных.

Однозначной звездой этого тестирования я бы назвал диск Hitachi – великолепная скорость поиска данных вкупе с интересными алгоритмами обеспечили этому диску победу во многих из наших тестов. Особенно следует отметить высочайшую скорость диска в серверных паттернах.

Диск Maxtor, наоборот, не блистал скоростью в серверных паттернах, но отлично справился с обработкой потоковых запросов на чтение и запись. Что и подтвердилось в тесте на запись, чтение и копирование файлов. Таким образом, диск Maxtor будет неплохим выбором для домашнего мультимедийного компьютера, хозяин которого часто и много работает с большими файлами. Также имеет смысл приглядеться к этому диску тем, кто задумал собирать видеосервер…

Диски WD продемонстрировали неплохую скорость в серверных паттернах, но все же их конёк – работа в качестве диска настольного компьютера.


Благодарим компанию BCOM за предоставленный на тестирование диск WD2500JD.