Дайте два! Обновленное тестирование жестких дисков объемом 2 Тбайт

⇡#Введение

Жесткий диск емкостью 2 Тбайт сейчас является, пожалуй, наиболее выгодной покупкой для пользователя, которому требуется хранить большие объемы данных, ибо трехтерабайтные накопители пока что существенно уступают своим менее вместительным аналогам по удельной стоимости гигабайта объема. Что касается дисков объемом 1 Тбайт, то два таких винчестера могут быть дешевле, чем один объемом 2 Тбайт, но эта разница сейчас не слишком велика, а вот экономия энергопотребления и разъемов в корпусе по-прежнему остается неоспоримым преимуществом более емких накопителей.

Не претендуя на охват всех моделей, представленных на рынке, мы собрали достаточно разношерстную коллекцию двухтерабайтных винчестеров для внутренней установки и подвергли их придирчивому тестированию.

⇡#Участники тестирования

Участники тестирования имеют одинаковый объем, но по остальным эксплуатационным характеристикам принадлежат к совершенно различным категориям. Три накопителя (Western Digital WD20EARS, Seagate ST2000DL003 и Samsung HD204UI) относятся к партии «зеленых» и, как следствие, обладают пониженным энергопотреблением и уровнем шума. Все они используют технологию Advanced Format, которая предусматривает разбивку поверхности магнитных пластин на физические секторы объемом 4 Кбайт. В статье про первый внутренний HDD объемом 3 Тбайт она описана во всех подробностях. Для дисков объемом 2 Тбайт Advanced Format не является насущной необходимостью, но и издержки от ее использования проявляются лишь в низкой скорости произвольной записи мелких блоков данных (меньше 4 Кбайт). Насколько сильно этот недостаток в действительности бьет по быстродействию винчестера, покажут тесты.

Модель WD20EARS заслуживает отдельного рассмотрения: еще в прошлом году она претерпела обновление, и есть вероятность, что в продаже до сих пор встречается старая модификация. Разница между «изданиями» диска заключается в количестве пластин: первоначальная версия имела четыре «блина», а новая перешла на три, по 667 Гбайт на пластину. Опознать последнюю можно по приставке -00MVWB0 в модельном номере. Этот диск также не имеет черной вставки на крышке, характерной для прочих изделий WD, хотя на этот признак полагаться не стоит: редизайн модели произошел еще до перехода на три пластины.

Western Digital Caviar Green WD20EARS

Выделяется из общего ряда и диск Seagate Barracuda Green ST2000DL003. Дело в том, что диски с Advanced Format испытывают резкое падение скорости произвольной записи, если границы блока из четырех виртуальных 512-байтовых секторов не совпадают с границами физического 4-килобайтного сектора. В таком случае для записи блока данных из 4 Кбайт (размер кластера NTFS по умолчанию для разделов крупнее 2 Гбайт) винчестеру приходится считывать и перезаписывать два физических сектора, на которых он расположился. Именно такая ситуация возникает при форматировании винчестера в среде Windows XP (пользователи «Висты», семерки и трех последних версий Mac OS X могут спать спокойно), поэтому для данной ОС выпущены специальные утилиты, которые сдвигают созданные ранее разделы, совмещая границы физических и виртуальных секторов. Другой вариант — установка перемычки на диске (как у AF-дисков Western Digital). Так вот, Seagate утверждает, что Barracuda Green ST2000DL003 можно разбивать в Windows XP без всякого выравнивания разделов за счет технологии под названием Smart Align. Подробности ее работы держат в секрете. В общих чертах известно лишь то, что диск в фоновом режиме ускоряет операции типа чтение-изменение-запись, используя для этого время простоя. Возникает гипотеза: быть может, винчестер Seagate просто активно использует отложенную запись данных, по максимуму заполняя буфер «невыровненными» запросами, прежде чем, поймав подходящий момент, сбросить их на магнитные пластины. Проверить ее с помощью бенчмарков будет нетрудно.

Seagate Barracuda Green ST2000DL003

Пару слов стоит сказать и о винчестере Samsung. По сравнению с конкурентами он имеет буфер вдвое меньшего объема: 32 Мбайт против 64. На вопрос, как сильно этот факт ограничивает производительность устройства, опять-таки ответят тесты.

Samsung EcoGreen F4EG H204UI

Остальные диски представляют топовые серии десктопных HDD соответствующих производителей. В список испытуемых затесался даже корпоративный привод Western Digital WD2003FYYS. По ТТХ он мало отличается от одного из представителей «черной» линейки WD (WD2001FASS), зато стоит на добрых полторы тысячи рублей больше. За эти деньги пользователь получает гарантию стабильной работы диска в режиме 24/7.

Western Digital Caviar Black WD2001FASS

Western Digital Caviar Black WD2002FAEX

Western Digital RE4 WD2003FYYS

Seagate Barracuda XT ST32000641AS

Отметим, что обе «Барракуды» и Western Digital WD2002FAEX в качестве бонуса оснащаются интерфейсом SATA версии 3.0, что приятно, но практического значения это не имеет: вряд ли когда-либо жесткие диски смогут освоить его пропускную полосу.

⇡#Методика тестирования

Для тестирования накопителей были задействованы два популярных бенчмарка: HD Tune Pro 4.60 и Iometer 1.1.0 RC1. Первая программа дает упрощенную оценку основных аспектов производительности, а вторая применяется для более подробных и точных измерений. В дополнение к синтетическим тестам мы измеряем скорость копирования файлов на диске, разбитом на разделы, и время архивации/извлечения данных с помощью WinRAR 3.93 X64. Вот полный список проведенных тестов.

HD Tune 4.60

1. Линейное чтение и линейная запись блоков по 64 Кбайт в пределах небольших диапазонов адресов, расположенных равномерно во всем объеме диска.
2. Произвольный доступ к данным во всем объеме диска с использованием блоков размером 4 Кбайт.

Iometer 1.1.0 RC1

1. Линейное чтение (запись) данных с использованием блоков данных размером от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов, равной четырем. Тест с блоками каждого размера продолжается в течение одной минуты, поэтому полученные результаты справедливы лишь для доступа к данным в «начале» диска. Таким образом, для жестких дисков они отражают пиковую производительность, в то время как у SSD скорость чтения и записи одинакова во всем объеме накопителя. Результатом теста является график зависимости скорости передачи данных от размера блока и среднее значение скорости.

2. Произвольное чтение (запись) данных во всем объеме диска с использованием блоков данных размером от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов, равной четырем. Тест с блоками определенного размера продолжается в течение 1 минуты. В результате выводится график зависимости производительности от размера блока и ее среднее значение. Границы блоков данных выравниваются относительно «линейки» с шагом 4 Кбайт. В таком случае диски с технологией Advanced Format (физические секторы которых вмещают 4 Кбайт данных) при записи блоков этого размера не тратят время на операции типа read-modify-write (см. соответствующую статью).

3. Произвольное чтение (запись) данных во всем объеме диска с использованием блоков данных по 512 байт и глубиной очереди запросов, равной единице. Тест идет в течение 10 минут, поэтому большую часть времени дисковый буфер оказывается заполненным, что дает возможность оценить устоявшееся время отклика накопителя. Блоки данных в этом тесте также выровнены относительно 4-килобайтной «сетки».

4. Многопоточная нагрузка. В ходе этого теста с диском одновременно работают от одной до четырех копий тестовой утилиты (workers, в терминологии Iometer), выполняющих последовательное чтение (запись) блоков данных размером 64 Кбайт с глубиной очереди запросов, равной единице. Каждая копия имеет доступ к данным в отдельном адресном пространстве объемом 100 Гбайт. Адресные пространства расположены в объеме диска вплотную друг к другу, начиная с нулевого сектора. Измеряется совокупная производительность всех копий тестовой утилиты.

⇡#Копирование файлов

Для проведения тестов с реальными данными диск разбивается на два раздела объемом 50 Гбайт, расположенных вплотную друг к другу без отступа от «начала» диска. Разделы форматируются в файловой системе NTFS с размером кластера по умолчанию.

Тестовая нагрузка заключается в копировании набора файлов в пределах раздела, а затем — на соседний раздел. Измеряется время выполнения каждой операции и вычисляется средняя скорость передачи данных.

Тестовые пакеты состоят из файлов различного размера. Так, в тесте с RAR-архивом файл всего один, тест с фонотекой в формате MP3 включает файлы размером 10—20 Мбайт, а в пакет Windows входит содержимое каталога System32 операционной системы Windows Server 2008 R2 (в двойном объеме — для увеличения надежности теста), которое представляет собой тысячи мелких файлов. В таблице ниже приведены характеристики каждого набора файлов.

WinRAR 3.93 X64

Для того чтобы оценить быстродействие диска при работе с архиватором, пакет файлов Windows из предыдущего теста, скопированный на первый (от «начала» диска) раздел подопытного накопителя, упаковывается при помощи WinRAR со степенью сжатия по умолчанию. Архив создается на том же разделе, где находятся исходные файлы, а затем распаковывается туда же в отдельный каталог. Измеряется время выполнения каждой операции.

Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы использовался компьютер с материнской платой MSI 890GXM-G65 и процессором AMD Phenom II X2 560 Black Edition. Диск подключался к контроллеру, встроенному в чипсет платы, и работал в режиме AHCI. Операционная система — Windows Server 2008 R2 (в отношении работы с жесткими дисками является полным аналогом Windows 7).

Результаты тестирования

Бенчмарк HD Tune отдает пальму первенства топовым накопителям Western Digital — они лидируют в тестах на скорость линейного чтения и записи, а также демонстрируют наименьшее время произвольного доступа. Причем, разница между десктопным приводом Caviar Black WD2001FASS и серверным WD2003FYYS укладывается в пределы погрешности измерения. А вот энергоэкономичный привод WD20EARS оказался аутсайдером теста, остальные два «зеленых» диска существенно его превосходят. Также обратите внимание, какое большое время доступа все трое показали при произвольной записи данных — во всем виновата технология Advanced Format.

HD Tune также поможет проверить, каким образом на самом деле работает технология Smart Align от Seagate. Посмотрите на скриншоты с результатами тестов произвольной записи: на мелких блоках время доступа неправдоподобно низкое, и «облако» запросов плотно прижалось к нижней границе шкалы. На блоках размером 1 Мбайт эффект уже пропадает.

Если же запустить тест несколько раз подряд, то и мелкие блоки не будут записываться столь молниеносно. То же самое происходит, если отключить кэширование записи в свойствах винчестера в «Диспетчере задач». Теперь не остается сомнений: технология Smart Align, по меньшей мере, включает агрессивную отложенную запись в качестве существенного компонента, если не сводится к ней целиком.

Переходим к подробным тестам всех накопителей с помощью бенчмарка Iometer.

Этот инструмент в тестах линейного чтения и записи рисует более интересную картину. Впереди по-прежнему «черные» диски WD, но по среднему уровню производительности к группе лидеров приближается винчестер Barracuda Green ST2000DL003 за счет высокой скорости на блоках малого размера. Он оказался даже быстрее, чем его коллега-семитысячник ST32000541AS. Неплохой результат показал и «зеленый» диск Samsung, а WD20EARS все так же плетется в хвосте.

В тесте скорости произвольного чтения снова одержали победу топовые диски WD, а продукты Seagate снова продемонстрировали близкие результаты, несмотря на различающиеся скорости вращения шпинделя. WD20EARS делит последнее место с Samsung H204UI.

Тест на скорость произвольной записи разделил участников тестирования на две группы, в одну из которых вошли семитысячники от WD, а в другую — все остальные диски. Винчестеры с Advanced Format демонстрируют характерное падение производительности при записи блоков размером меньше 4 Кбайт.

Дабы проверить в деле технологию Smart Align винчестера Seagate ST2000DL003, его дополнительно протестировали без выравнивания запросов относительно 4-килобайтной «линейки». Увы, чуда не произошло, и производительность оказалась гораздо ниже, чем при выровненных запросах: очевидно, при сколько-нибудь длительной нагрузке буфер диска быстро заполняется, и отложенная запись уже не дает ожидаемого эффекта. Чтобы все-таки поймать его с помощью Iometer, мы провели еще один тест по специальной программе: запись блоков определенного размера происходила в течение пяти секунд вместо обычных шестидесяти, и после каждого замера накопитель отдыхал в течение минуты. Теперь хорошо заметно, как работает отложенная запись: при столько коротких тестах количество операций в секунду просто зашкаливает.

Наименьшее устоявшееся время отклика продемонстрировали диски WD серий Caviar Black и RE4. Время отклика остальных накопителей существенно выше и мало изменяется от модели к модели. В тесте на случайную запись Seagate ST32000541AS наконец-то сумел оторваться от группы энергоэкономичных приводов. Все «зеленые» модели сильно пострадали от издержек технологии Advanced Format: время отклика при записи весьма велико, хотя создатели Samsung H204UI, по-видимому, смогли существенно компенсировать этот недостаток.

Испытание с многопоточной нагрузкой преподнесло сюрприз: диски WD серий Caviar Black и RE4, которые так ярко «звездили» в предыдущих тестах, провалились на самое дно уже при одновременном чтении двух потоков данных, не говоря о трех или четырех потоках, как и семитысячник от Seagate. А вот WD20EARS, ранее бывший в аутсайдерах, неожиданно оказался на коне. В тесте многопоточной записи первоначальная расстановка сил восстановилась, и, что примечательно, высокий результат в очередной раз показал «зеленый» накопитель Samsung HD204UI.

В тестах с реальной нагрузкой своеобразно отличились изделия Seagate. Во-первых, оказалось, что экономичный винчестер Barracuda Green ST2000DL003 чрезвычайно медленно копирует файлы небольшого размера (около 100 Кбайт), причем в данных синтетических тестов не было никаких предпосылок для такого провала. Для полной уверенности мы повторили этот тест несколько раз, но прискорбный для диска Seagate результат устойчиво повторялся. Во-вторых, Barracuda XT оказалась медленнее своего товарища по команде во всех остальных тестах скорости копирования файлов. А вот Samsung HD204UI в очередной раз заслужил высокую оценку, вплотную приблизившись к лидерам теста (семитысячники от WD) в задании с мелкими файлами.

Результаты тестов с использованием архиватора WinRAR в большей степени зависят от производительности CPU, чем от скорости накопителя, поэтому сильные различия между испытуемыми не были выявлены. Разве что, как и в задании на копирование мелких файлов, в обоих тестах (архивация и распаковка) от плотной группы конкурентов безнадежно отстал диск Seagate ST2000DL003.

⇡#Выводы

Если приоритетом при покупке является быстродействие и нет нужды экономить каждую копеечку, то лучшим выбором станут диски Caviar Black WD2001FASS или RE4 WD2003FYYS от Western Digital — по производительности они вне конкуренции среди протестированных нами моделей. Причем корпоративный WD2003FYYS стоит существенно дороже своего аналога из десктопной серии, хотя разница их результатов в большинстве тестов находится в пределах погрешности измерения. Так что вряд ли есть смысл переплачивать за серверный накопитель для домашнего ПК. А вот Caviar Black WD2002FAEX, хоть и поддерживает интерфейс SATA 3.0, но оказался немного медленнее своих не столь «продвинутых» коллег. Недостаток у всех этих моделей один — высокое энергопотребление, и дело не столько в счетах за «свет», сколько в том, что быстрый и горячий винчестер нельзя устанавливать в тесные корпуса компактных компьютеров — будет перегреваться. Да и акустические характеристики дисков, по субъективной оценке, оставляют желать лучшего — внутренние механизмы накопителей громко шуршат и хрустят при интенсивной нагрузке.

Xорошее впечатление произвел экономичный винчестер Samsung HD204UI из серии EcoGreen F4EG. Этот «зеленый» привод не сильно отстает по производительности от иных семитысячников. И буфер объемом 32 Мбайт ему, похоже, совсем не «жмет». Высокие результаты продемонстрировал и диск Seagate ST2000DL003 из серии Barracuda Green (если закрыть глаза на парадоксально низкую скорость копирования мелких файлов). А вот накопитель ST32000541AS из серии Barracuda XT в большинстве заданий недалеко ушел от своего теоретически более медленного родственника и нередко даже уступал ему первенство.

Команда этого производителя задержалась на пути в нашу тестовую лабораторию и не успела на соревнование с жесткими дисками других компаний. Но мы не станем засчитывать им техническое поражение, а посмотрим, как выступят опоздавшие бойцы на фоне победителей группового теста и смогут ли изменить расстановку сил.

Дуэт Hitachi состоит из энергоэкономичного привода HDS5C3020ALA632 со скоростью вращения шпинделя 5400 об./мин и «семитысячника» HDS723020BLA642. В отличие от конкурентов в лице Western Digital WD20EARS, Seagate ST2000DL003 и Samsung HD204UI, обе модели Hitachi обладают 512-битными секторами, то есть не соответствуют стандарту Advanced Format. Это значит, что они не будут испытывать снижения скорости при записи блоков меньше 4 Кбайт, как это происходит с ранее протестированными «зелеными» AF-приводами. Работа с невыровненными разделами им также ничем не грозит. Заметим, что Hitachi пока вообще не использует Advanced Format в десктопных винчестерах, ограничивая область его применения мобильными накопителями.

Что касается HDS723020BLA642, то эта модель примечательна большим буфером — его объем составляет 64 Мбайт. Оба жестких диска оснащены интерфейсом SATA 3.0.

Hitachi HDS5C3020ALA632

Hitachi HDS723020BLA642

⇡#Результаты тестирования

В тесте линейного доступа HD Tune «зеленый» привод Hitachi сумел обогнать лишь аутсайдера соревнования — WD20EARS. А вот его напарник вклинился аккурат между дисками WD из серии Caviar Black, и это заметное достижение.

Линейное чтение и запись с глубиной очереди в четыре запроса с помощью Iometer подтверждают результаты HD Tune. HDS723020BLA642 столь же быстр, как и топовые десктопные «винты» Western Digital, а HDS5C3020ALA632 — середнячок среди «зеленых».

При произвольном доступе ситуация изменилась. Hitachi HDS723020BLA642 читает данные медленнее всех семитысячников, а по скорости записи опережает лишь Seagate ST32000641AS, да и то лишь потому, что привод Seagate оказался столь неудачным.

HDS5C3020ALA632 тоже немного отстает от прочих зеленых дисков при чтении, зато оказался лидером в своей категории при записи блоков благодаря «классическим» 512-байтовым секторам.

Отсутствие Advanced Format также помогло HDS5C3020ALA632 удержать приемлемое время отклика при произвольной записи. Если же не брать в расчет это ограничение конкурентов, то у диска довольно неповоротливые головки. HDS723020BLA642 также не блещет в сравнении с серией Caviar Black от WD.

Появление дополнительных потоков при чтении данных существенно снижает производительность дисков Hitachi. Многопоточная запись происходит несколько более эффективно.

Напоследок оценим быстродействие в реальных задачах. HDS723020BLA642 прекрасно справился с копированием крупных и средних файлов и, несмотря на посредственные результаты в синтетических тестах произвольного доступа, стал лидером по работе с файлами мелкого размера. Точно так же выступил HDS5C3020ALA632 в группе энергоэкономичных приводов.

Тест с помощью WinRAR стал звездным часом для дисков Hitachi — благодаря эффективной работе с мелкими файлами им удалось занять первые места по скорости распаковки архива.

⇡#Выводы

Двухтерабайтные жесткие диски Hitachi если и не смогли свергнуть лидеров группового теста, то составили им серьезную конкуренцию. HDS723020BLA642, модель со скоростью вращения шпинделя 7200 об./мин, можно рассматривать как прямого конкурента современным винчестерам WD серии Caviar Black. Он уступает соперникам лишь в синтетических тестах на скорость произвольного доступа, а в реальных задачах может оказаться даже быстрее.

Из энергоэкономичных приводов мы по-прежнему рекомендуем Samsung HD204UI либо Seagate ST2000DL003, но и Hitachi HDS5C3020ALA632 может стать неплохой альтернативой. Кроме того, он использует 512-байтовые секторы, а значит, на него можно установить ОС без выравнивания разделов или поместить диск в NAS, не знакомый с Advanced Format.