Групповое тестирование жестких дисков объемом 10 Тбайт

Сегодня все самое интересное в сфере устройств хранения информации происходит с твердотельными накопителями. SSD эволюционируют настолько быстро, насколько это позволяют полупроводниковые компоненты, из которых они состоят. Пропускная способность Flash-памяти, производительность микроконтроллеров — все это пока что удается масштабировать ударными темпами. В то же время нет возможности столь же эффективно наращивать плотность записи магнитных пластин и скорость перемещения головок — параметры, которые определяют скорость передачи данных в механическом накопителе. Тем не менее HDD сохраняют неоспоримое преимущество перед SSD в удельной стоимости объема информации, а средняя емкость диска за годы существования данной технологии (а это уже ни много ни мало 60 лет) увеличивалась и продолжает увеличиваться практически линейно, невзирая на все более сложные препятствия, встающие перед инженерами.

В данный момент максимальный объем жесткого диска в форм-факторе 3,5 дюйма составляет 12 Тбайт. Но такими параметрами могут похвастаться только избранные модели для ЦОД, где ценится максимальная плотность данных в серверной стойке. С другой стороны, предыдущую планку — 10 Тбайт — уже взяли и потребительские HDD различного назначения, причем без применения так называемой черепичной записи (SMR), которая ранее рассматривалась как перспективный способ увеличения объемов, но в результате так и осталась нишевой технологией из-за связанного с ней падения скорости записи. Сегодня перед нами стоит задача выбрать те модели современных 10-терабайтников, которые лучше всего подходят для определенных сценариев использования — будь то серверное хранилище класса nearline, домашний NAS или диск настольного ПК.

⇡#Участники тестирования

В соревновании приняли участие семь накопителей, выпущенных под марками Seagate, Western Digital и HGST. Все соперники поставляются в герметичных корпусах, заполненных гелием, и содержат по семь пластин полезной емкостью 1492 Гбайт каждая. На этот раз в список не попала продукция Toshiba, которая хорошо зарекомендовала себя по результатам предыдущих сравнительных тестирований, но Toshiba не применяет гелий и поэтому не может производить HDD объемом более 8 Тбайт.

Так что список участников выглядит следующим образом:

• HGST Ultrastar He10 10 Тбайт (HUH721010ALE604);
• Seagate BarraCuda Pro 10 Тбайт (ST10000DM0004);
• Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD (Helium) 10 Тбайт (ST10000NM0086);
• Seagate IronWolf 10 Тбайт (ST10000VN0004);
• Seagate IronWolf Pro 10 Тбайт (ST10000NE0004);
• WD Gold 10 Тбайт (WD101KRYZ);
• WD Red 10 Тбайт (WD100EFAX).

HGST и WD входят в холдинг, который движется к окончательному слиянию структур двух ранее самостоятельных компаний, и антимонопольные организации уже разрешили обмен технологиями между ними. Как следствие, новейшие продукты HGST и WD производятся на базе общей аппаратной платформы HelioSeal третьего поколения, однако различаются по многим другим параметрам: скорости вращения шпинделя, поддерживаемым интерфейсам, настройкам прошивки и набору вспомогательных функций.

Для Seagate 10 Тбайт — первый рубеж, который компания покорила при помощи гелия, при этом она уже успела распространить данную технологию на свой ассортимент корпоративных и потребительских HDD. С общими свойствами этих дисков мы когда-то познакомились на примере Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD (Helium) и обнаружили, что гелиевая платформа Segate по своим конструктивным особенностям производит впечатление более современной и надежной, нежели корпуса компании HGST, которая была пионером в коммерческом применении герметичных жестких дисков. Но это еще не означает, что большеобъемные накопители HGST и WD изначально уступают конкурентам в потребительских качествах и отказоустойчивости.

В отличие от WD, Seagate давно не выпускает 3,5-дюймовых HDD со скоростью вращения шпинделя меньше 7200 об/мин, поэтому технические различия между участниками теста, представленными этой фирмой, сводятся к функциям работы в массивах и показателям отказоустойчивости.

⇡#HGST и Western Digital

HGST Ultrastar He10 и WD Gold — практически одинаковые устройства с конструктивной точки зрения. Обе модели демонстрируют чрезвычайно высокие скорости последовательного чтения/записи в своем классе (249 Мбайт/с), ранее доступные только серверным 2,5-дюймовым HDD со скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин. Заметим, что в спецификациях всех участников тестирования пустует графа «время поиска» и не заполнены прочие параметры, связанные со скоростью произвольного доступа: производители уже несколько лет как перестали раскрывать такую информацию. Помимо высокого быстродействия, два диска-близнеца характеризуются высокой отказоустойчивостью (вдвое лучше, чем у дисков потребительской категории) и подготовлены к работе в стойке, наполненной жесткими дисками, благодаря механизму, компенсирующему вращательную вибрацию.

HGST Ultrastar He10 10 Тбайт (HUH721010ALE604)

Несмотря на общие с WD Gold черты, диск HGST Ultrastar He10 предлагает системным администраторам более широкие возможности. Среди технологий, указанных в спецификациях WD Gold, можно выделить только динамический контроль высоты полета каждой головки над поверхностью шпинделя и TLER (Time-Limited Error Recovery) — отложенное восстановление дефектных данных при ошибках доступа, которое в других случаях приводит к вылету накопителя из массива, как это происходит со стандартными десктопными HDD, включенными в RAID. Но диск HGST наверняка умеет и то, и другое. Кроме того, HGST Ultrastar He10, помимо базового варианта с портом SATA 6 Гбит/с, поставляется в конфигурации SAS 12 Гбит/с и опционально — нативным доступом к разметке 4 Кбайт и настраиваемым размером сектора, который может быть расширен с 4096 до 4224 (или с 512 до 528 байт в случае эмуляции «старой» разметки) для хранения метаданных и кодов коррекции ошибок. Также отметим, что избранные модификации HGST Ultrastar He10 поддерживают полнодисковое шифрование и мгновенную очистку данных (Secure Erase).

В серверных накопителях HGST применяет так называемый media cache. Группы секторов, распределенные по поверхности пластин, используются как зоны для временного хранения. Вместо того чтобы всегда производить запись в затребованные хост-контроллером сектора, media cache позволяет сбросить данные в кеширующую зону, которая в данный моментнаходится ближе всего к головке — подобно тому, как работает динамическая адресация логических блоков в SSD. Наконец, в He10 есть функция Rebuild Assist, которая ускоряет перестройку массива за счет того, что с диска, подлежащего замене, считываются сохранные участки данных. В результате удается избежать длительной процедуры восстановления всей емкости HDD по записям четности.

WD Gold 10 Тбайт (WD101KRYZ)

В тестировании участвуют базовые модели HGST Ultrastar He10 и WD Gold, обладающие интерфейсом SATA и эмулирующие стандартную 512-байтовую разметку. Продукт HGST заметно (в полтора раза в рублевом выражении) дешевле, чем WD Gold.

Другой накопитель Western Digital, WD Red, также построен на основе HGST Ultrastar He10, но относится к потребительской категории, а это означает упрощение по множеству параметров. В WD Red (в отличие от серии Red Pro) скорость вращения шпинделя снижена с 7200 до 5400 об/мин и отсутствуют датчики вибрации, поэтому нормальную работу производитель гарантирует только в условиях компактного NAS на 1-8 отсеков (а не в забитой до предела серверной стойке). Кроме того, диск имеет меньший срок наработки на отказ и сокращенную 3-летнюю гарантию, в то время как срок бесплатного обслуживания остальных продуктов WD и HGST, выбранных для данного теста, составляет 5 лет.

WD Red 10 Тбайт (WD100EFAX)

Тем не менее WD Red отличается от десктопных HDD возможностью работы в режиме 24 × 7 и настроен таким образом, что в во время простоя по умолчанию никогда не происходит остановка шпинделя и парковка головок. Есть и вышеупомянутая функция TLER. Невзирая на все меры экономии, WD Red объемом 10 Тбайт — довольно дорогой диск, который стоит меньше, чем WD Gold, но больше, чем HGST Ultrastar He10. В защиту WD Red можно было бы сказать, что сниженная скорость вращения означает меньшее тепловыделение, но гелиевые накопители в любом случае не требуют столь интенсивного охлаждения, как их собратья в вентилируемом корпусе.

⇡#Seagate

Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD объемом 10 Тбайт по данным быстродействия и отказоустойчивости аналогичен HGST Ultrastar He10 и WD Gold. Однако с формальной точки зрения это устройство можно отнести к категории гибридных накопителей из-за небольшого буфера Flash-памяти, который ускоряет операции записи данных и предотвращает их потерю при внезапном прекращении питания.

Enterprise Capacity 3.5 HDD оснащен функцией активной компенсации вращательной вибрации, технологией RAID Rebuild (аналогичной Rebuild Assist у HGST), а также PowerChoice (изменение тайм-аутов перехода в энергосберегающие режимы или ручное управление соответствующими функциями) и PowerBalance. Смысл последней опции в том, что Seagate по запросу поставляет диски с повышенным соотношением производительности и потребляемой мощности, которое достигается за счет снижения собственно производительности.

Существуют модификации диска с интерфейсом SATA 6 Гбит/с либо SAS 12 Гбит/с, с аппаратным доступом к 4К-секторам либо эмуляцией 512-байтовых секторов, со встроенным шифрованием или без него. Среди участников тестирования даже в базовой модификации Enterprise Capacity 3.5 HDD (Helium) в рознице дороже остальных.

Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD (Helium) 10 Тбайт (ST10000NM0086)

Другие диски Seagate (BarraCuda Pro, IronWolf и IronWolf Pro) в 10-терабайтном семействе получены путем упрощения Enterprise Capacity 3.5 HDD. По плотности записи, количеству пластин и скорости вращения шпинделя все четыре модели идентичны, но в спецификациях потребительских HDD почему-то указана существенно меньшая скорость последовательного чтения/записи: 210­­-220 Мбайт/с против 254 Мбайт/с у Enterprise Capacity 3.5 HDD. Seagate BarraCuda Pro, будучи типичным десктопным HDD, обладает наименьшей отказоустойчивостью среди участвующих в тесте моделей Seagate и не имеет никаких фукнций для работы в массивах, однако все равно сопровождается 5-летней гарантией. После регистрации покупки владелец получает подписку на услугу восстановления данных в сервис-центре (план Rescue Data Recovery), которая действует в течение двух лет.

Seagate BarraCuda Pro 10 Тбайт (ST10000DM0004)

Диски марки IronWolf, в отличие от BarraCuda, рассчитаны на эксплуатацию в режиме 24/7. Есть функция компенсации вращательной вибрации, а пластины на шпинделе сбалансированы в двух плоскостях (последнее не заявлено в спецификациях, но наверняка относится и к Enterprise Capacity 3.5 HDD). Прошивка контроллера обеспечивает стандартную для NAS-овских дисков функцию — отложенную коррекцию ошибок, а также программный интерфейс для мониторинга параметров работы (IronWolf Health Management), который поддерживается хранилищами известных производителей (ASUS, Synology).

Seagate IronWolf 10 Тбайт (ST10000VN0004)

Различия между IronWolf и IronWolf Pro сводятся к гарантийному сроку (3 и 5 лет соответственно) и показателям отказоустойчивости. Кроме того, IronWolf предназначен для 8-дисковых NAS, в то время как IronWolf Pro способен работать в «полках» по 16 дисков. На IronWolf Pro, аналогично BarraCuda Pro, распространяется двухлетняя программа Rescue Data Recovery.

Seagate IronWolf Pro 10 Тбайт (ST10000NE0004)