Maxtor: Что важнее - плотность или кэш?

Введение

Прогресс неумолим. Жесткие диски – не исключение из этого правила. Конечно, в последнее время развитие жестких дисков идет по экстенсивному пути, но не будем забывать об известном законе перехода количества в качество. Пока же мы можем определить четыре основных пути развития жестких дисков:

Увеличение емкости (и плотности) пластин.
Повышение производительности механических компонент (оборотов шпинделя, времени позиционирования и.т.п.).
Совершенствование контроллеров (увеличение производительности процессоров HDD, увеличение объема кэш-памяти на контроллере, повышение производительности интерфейса передачи данных).
Оптимизация firmware под конкретный круг задач.

Если первые три пути либо однозначно повышают потребительские характеристики устройств (емкость и быстродействие в первую очередь), либо, по крайней мере, их не ухудшают, то с оптимизацией Firmware не все так просто. Причем, производители жестких дисков все чаще прибегают к этому инструменту «тюнинга». Гадать, что из этого получится, конечно, дело неблагодарное, но эта «особенность» различных моделей HDD уже должна учитываться при выборе той или иной модели винчестера, особенно если предполагается его использование, например, в составе небольшого сервера или рабочей станции для обработки графики. Попробуем разобраться во влиянии этих составляющих на примере линейки винчестеров одного производителя (в данном случае мы взяли четыре диска Maxtor объемом 120Гб). Интересно, какой из факторов окажет решающее влияние на итоговую производительность.

Как известно, существует четыре представителя «семейства» 6Y120xx. Отличаются они между собой как объемом кэш-буфера, так и плотностью пластин (60 и 80 гигабайт на пластину). Причем, существуют винчестеры с различной плотностью пластин как для «профессиональных» моделей с кэш-буфером 8Мб (6Y120P0), так и для «Lite» моделей с объемом буфера 2Мб (6Y120L0). Наши постоянные читатели, конечно, помнят, что плотность пластин можно определить по серийному номеру. Первая цифра после буквы “Y” определяет количество пластин а, следовательно, и их плотность. Чем меньше количество пластин при той же емкости винчестера, тем плотность выше. Таким образом, серийный номер для 120ГБ моделей с 80ГБ пластиной будет начинаться с Y3…, а у диска с пластиной ёмкостью 60ГБ с Y4… соответственно. Для желающих ознакомиться с данным вопросом поподробнее, советую обратиться к материалам статьи.

В чем особенность исследуемых приводов, кроме увеличившейся емкости? А в том, что на этих устройствах пластины не «обрезаются» по количеству треков, так что результаты среднего времени доступа можно считать достаточно объективными.

Тестовая платформа и состав тестов

Состав тестовой системы:

материнская плата - ASUSTeK P3B-F;
процессор - Intel P3 600E;
память - 2*128Mb SDRAM Hyundai PC100 ECC;
винчестер - IBM DPTA 372050;
видеокарта - Matrox Millennium 4Mb;
Promise Ultra100 TX2;
Promise Ultra133 TX2;
операционная система - Windows 2000 Professional SP2.

Использовались следующие версии тестовых программ:

HDTach 2.61
WinBench 99 2.0
IOMeter 1999.10.20
FC-Test v0.5.3

Все винчестеры, у которых есть возможность выбора режимы работы "quiet seek/normal seek", тестировались в "быстром" режиме, переключение осуществлялось при помощи Hitachi Feature Tool. Для тестов в WinBench винчестеры размечались в FAT32 и NTFS одним разделом с размером кластера по умолчанию, для разметки дисков в FAT32 использовалась программа Paragon Partition Manager. Тесты проводились по семь раз, учитывался максимальный результат. Винчестеры между тестами не охлаждались. Тестирование в IOMeter проводилось на паттернах SequentialRead, SequentialWrite, Database, Workstation, Fileserver и Webserver. За подробным описаниями паттернов Вы можете обратиться к нашим предыдущим материалам.

HDTach 2.61

Несмотря на то, что в последнее время многие считают HDtach необъективным (и на это есть свои причины), надеюсь, Вам будут интересны результаты, полученные с помощью этого «ветерана». Тем более, что для сравнительного тестирования в рамках одной платформы его результаты можно считать достаточно достоверными.


Что можно сказать по этому тесту? Средняя (да и максимальная) скорость чтения данных лучше «дается» винчестерам с большей плотностью пластины, а минимальная – с большим объемом кэша (6Y120P0). Конечно, все можно списать на особенности экземпляров или отбор лучших пластин для «профессиональных» винчестеров P0, но то, что минимальная скорость чтения распределилась именно таким образом, может говорить также о более эффективном упреждающем чтении моделей P0, а это уже епархия firmware. Вполне возможно, что упреждающее чтение работает эффективнее на дисках с 8-ми мегабайтовым кэш-буфером. А у 2Мб моделей под буфер предсказания просто выделяется меньше места, и эффективность упреждающего чтения снижается. Не будем также списывать со счетов возможность отключения некоторых алгоритмов firmware в винчестерах серии L0, например, из-за нехватки того же кэш-буфера. Оставим возможность порассуждать на эту тему нашим читателям, лишь отметив, что в нашем тестировании модели серии 6Y120P0 в графиках чтения-записи не демонстрировали характерных глубоких провалов. Приведу иллюстрации:


По этим скриншотам хорошо заметна разница в характере графиков (как чтения, так и записи) т.е. у P0 они более «гладкие», чем у L0. У моделей с плотностью пластин 80Гб характер графиков такой же.


Соотношение минимальной скорости не изменилось и при записи. Как и прежде, здесь модели "L0" отстают почти в два раза. При записи модель, которая должна бы быть самой быстрой, уступает по максимальной скорости своему собрату с менее емкими пластинами, но здесь причины этого явления можно отнести, скорее, к погрешностям в работе HDTach. Надеюсь, что в грядущей новой версии таких «эффектов» не будет.
Ну а лидерство в наиболее важном для нас среднем значении опять за моделями с большей плотностью пластин.


Ну вот, кажется первый сюрприз. А может не сюрприз? Винчестеры с большей плотностью пластин показывают результат слабее, чем их собратья с пластинами в 60Гб. Хотя, если вдуматься в причины этого явления, можно предположить, что при увеличении емкости пластин, остальная «начинка» приводов практически не изменилась, как и организация пластин, и время увеличения доступа в этом случае явление закономерное.
Так или иначе, констатируем факт: винчестеры объемом 120Гб ведут себя точно так же, как и их предшественники в предыдущем обзоре, причем модели с меньшей плотностью лидируют во времени доступа, а модели с большей плотностью пластин – в скорости последовательной записи/чтения данных. Также отметим более гладкие графики чтения/записи у моделей P0.

Winbench

Еще одна «пожилая», но все еще полезная программа тестирования оборудования в «повседневных» задачах.
Таблица данных:





Ну и что мы здесь видим? Для WinBench, оказывается, предпочтительнее «профессиональные» модели с увеличенным объемом кэш-буфера. Особенно предпочитает модели P0 c 8Мб кэша тест C++. Оно и понятно, так как при компиляции проектов зачастую происходит активное чередование операций чтение-запись относительно небольших блоков данных. А вот в Photoshop разница между моделями L0 и P0 уже не так значительна, хотя как раз здесь я ожидал лидерства моделей с 80Гб пластинами. Может, объем блоков в этом паттерне уже несколько отстал от жизни, что привело к примерно равной производительности моделей L0 и P0 с небольшим преимуществом последнего? Посмотрим дальше.
Также следует отметить стабильное (хотя и незначительное) превосходство в скорости моделей с пластинами 80Гб в данном тесте.

IOMeter

Вот он, наш самый чувствительный инструмент в определении особенностей firmware различных винчестеров. Впрочем, и для оценки прочих жизненно важных параметров винчестеров этот инструмент может оказаться достаточно полезным.
Открывает «галерею тестов» проверка последовательного чтения/записи блоков различного размера. Интересно, совпадет ли характер результатов с тестами HD Tach?
Вот результат чтения блоков в операциях ввода-вывода. Это неплохой индикатор характера поведения HDD при различном объеме нагрузки.


А здесь рассмотрена производительность чтения в более привычных нам мегабайтах в секунду.


Лидерство моделей с большим кэшем при чтении блоков небольшого размера здесь очевидно, но с увеличением размера блоков впереди уже оказываются модели с большей плотностью пластин. Обращает на себя внимание «младшая» во всех отношениях модель 6Y120L0-60. Как и следовало ожидать, она здесь – устойчивый аутсайдер. Заодно лишний раз убедимся в том, что HD Tach еще можно верить… Пока что.
Теперь переходим к записи:


Разрыв между винчестерами с большим объемом кэша здесь впечатляет, не правда ли? Что ж, можно сказать, при записи последовательных блоков у «профессиональных» винчестеров все в порядке. Но это при последовательном размещении… Что будет при работе с реальными приложениями, мы увидим позднее. Теперь определим абсолютную скорость записи.


Да нет, сенсации не произошло. И при записи винчестеры ведут себя так, как должны. На малых блоках лидируют винчестеры с большим объемом кэша, а на больших – с увеличенной емкостью пластин.

Ну что же, от синтетики переходим к тестам, приближенным к «боевым» условиям. Начнем с Database при различной нагрузке.

Почему выбраны именно Load=4 и Load=64? Характер распределения графиков тестируемых винчестеров практически не зависит от степени нагрузки (количества запросов). Здесь я приведу только два примера, а читатель может сравнить эти данные с винчестерами предыдущего «семейства» объемом 80Гб из обзора «Настоящий DiamondMax Plus 9», где приводились аналогичные графики.




Интересно, но в этом тесте все перевернулось с ног на голову. Винчестер 6Y120P0-80, который до сих пор лидировал в большинстве тестов, сдал свои позиции даже 6Y120L0-60. Это довольно странно, но факт остается фактом, причем при увеличении нагрузки характер практически не меняется.
В целом винчестеры c объемом кэша 2 Мб идут «ноздря в ноздрю», лидирует 6Y120P0-60 с объемом кэша 8Мб, а вот «провал» в производительности «лидера» несколько настораживает. К чести firmware, запросы на чтение обрабатываются 6Y120P0-80 «на уровне», но как только появляется запись, начинаются проблемы. Хотя разброс результатов между участниками тестирования невелик.


Некоторое разнообразие в характере поведения графиков наблюдается лишь при Load=256, т.е. максимальном количестве запросов. Здесь лидер паттерна «Database» 6Y120P0-60 несколько «сдает» при операциях чтения, «беря свое» при увеличении процента операций записи. Уже при 30% картина становится знакомой. Что же, такую «нелюбовь» к чтению данных при максимальной загрузке запросами 6Y120P0-60 можно простить, так как такая ситуация в общем-то не очень типична в реальной жизни. Правда, при массированном доступе к серверу СУБД исключительно в режиме чтения это падение скорости уже будет заметным. Посмотрим на график:
Отметим здесь факт небольшого отставания при «чистом» чтении 6Y120P0-60. Эти данные могут нам пригодиться дальше.


В Workstation ситуация похожа на Database. Что же случилось с бывшим лидером? Никак, дает о себе знать время доступа.

Теперь FileServer и WebServer:



В WebServer, особенно с увеличением нагрузки, 6Y120P0-80 реабилитирует себя, ну а 6Y120P0-60, резво беря старт, начинает отставать даже от своего «младшего» собрата 6Y120L0-60. Такое же падение наблюдается в тесте FileServer. Попробуем провести параллели с тестом Database. Там наблюдалось аналогичное падение производительности при операциях чтения в сочетании с максимальной загрузкой винчестера. При этом такого отставания не наблюдается у 6Y120P0-80 – модели с таким же объемом кэша, но большей плотностью пластин. Возможно, firmware 6Y120P0-60 просто попадает в невыгодное положение при таком сочетании объема пластины и характера загрузки. Например, размер строки кэш-буфера плохо согласован с размером трека. Так или иначе, это падение – целиком и полностью вина Firmware, а вот основная причина отставания 6Y120P0-80: большое время доступа.

Пора подводить итоги по результатам IOMeter. При последовательном чтении блоков винчестеры ведут себя в соответствии со своим классом. А вот при случайном характере доступа 6Y120P0-80, т.е. «старшая» модель с объемом кэша 8Мб и плотностью пластин 80Гб лидирует далеко не во всех тестах, хотя при увеличении нагрузки начинают сказываться как больший объем кэша, так и большая плотность пластин. Вероятно, это особенность firmware, хотя не исключено влияние конкретной партии дисков. Впрочем, еще одну из причин такого поведения 6Y120P0-80 можно назвать наверняка. Самое большое время доступа среди тестируемых моделей, выявленное HD Tach, не могло пройти для него даром. Также несколько странно наблюдать за падением (пусть и небольшим) производительности модели 6Y120P0-60 при максимальной нагрузке в тестах FileServer и WebServer. Возложим вину за это отставание на настройки Firmware. Но опять-таки повторюсь, разница в результатах не так уж велика, особенно в «средних» режимах.

FC-test

Далее приведем результаты ставшего уже привычным теста FileCopy, разработанного для автоматизированного замера времени копирования файлов на различных паттернах:






Здесь FC-test проявляет удивительное единодушие с Winbench99. Лидируют «профессиональные» модели с увеличенным объемом кэш-буфера. Хотя 6Y120P0-80 немного «отличился» и здесь, показав меньшую производительность в сравнении с 6Y120P0-60 (т.е. с меньшей плотностью пластин) при создании большого количества файлов относительно небольшого размера. Как и в случае с IOMeter ситуация исправляется при работе с файлами большего объема и последовательном характере доступа.



Чтение… Вот он, праздник моделей с большей плотностью пластин! Причем, чем больше файлы, тем заметнее отрыв. Здесь HDTach все-таки был прав, так что при тестах на время доступа и скорость чтения ему вполне можно доверять.



«Ближнее» копирование… Безусловное лидерство «профессиональных моделей с кэшем 8Мб. Причем как в FAT32, так и в NTFS.



Копирование из раздела в раздел дает практически ту же картину. Особенно это заметно при копировании файлов большого объема. Довольно странно, но факты – упрямая вещь. Похоже, мы опять наткнулись на оптимизацию Firmware, оптимизированного для копирования большого объема информации.
По результатам FC-test, кстати, можно объяснить результаты Photoshop в тесте Winbench99. Так как этот тест должен состоять из операций чтения/записи относительно больших блоков информации, итоговые результаты тестов старшего L0 и P0 оказались довольно близко друг от друга.

Выводы

Да Вы, собственно, сами все видите. Лучше быть «богатым и здоровым», т.е. сочетание 80Гб пластин с 8Мб кэша в большинстве тестов дает приличное преимущество. Особенно эффективно использование таких винчестеров для видеомонтажа или другой работы, связанной с файлами большого объема. На втором месте модель с плотностью пластин 60Гб и объемом кэш-буфера 8Мб. Впечатление немного портит падение производительности в тестах FileServer и WebServer при максимальной нагрузке, но в целом этот винчестер можно считать самым сбалансированным вариантом из рассматриваемой линейки. Винчестер с плотностью пластин 80Гб и объемом кэша 2Мб при чтении больших файлов мало чем уступает старшей модели, но при записи этот HDD явно уступает «профессиональным» моделям. 6Y120L0-60 самый «умеренный» экземпляр из рассматриваемой линейки, но и у него есть сильные стороны. В тестах IOMeter FileServer и WebServer он показал достойную производительность на уровне конкурентов.
Впрочем, рядовой «бизнес-пользователь» особой разницы между винчестерами не почувствует, так что в данном случае определяющим фактором должна стать цена.
Теперь постараемся ответить на вопрос, заданный в начале статьи: какой вариант из путей развития жестких дисков дает наибольшую эффективность? Ответ, думаю, уже понятен. Только при разумном сочетании всех рассмотренных вариантов совершенствования жестких дисков можно получить достойный и сбалансированный продукт, что и доказала модель 6Y120P0 с плотностью пластин 80Гб, причем доказала весьма своеобразно. В принципе, чувствуется, что винчестеры с большей плотностью пластины требуют дальнейшей доработки как со стороны firmware, так и со стороны механики. Резервы явно имеются.