Счет пошел на три порядка выше: обзор терабайтных жестких дисков

Мой Компьютер, №11, 10.03.2008

Для тех, кто не очень внимательно следит за развитием событий на рынке накопителей, напомню, что еще в начале второго квартала прошлого года на японский рынок поступили накопители объемом в один терабайт. Справедливости ради стоит отметить, что анонсировали первый «терабайтник» еще на CES-2007, и первопроходцем числится Hitachi. Вслед за ним Seagate (аж в третьем квартале), потом Samsung и спустя некоторое время к финишу добрался винт от Western Digital. Так уж сложилось, что практически все новинки (по крайней мере, из числа накопителей) «выбрасывают» именно на японский рынок, где цены нередко занижены по сравнению с Европой.

Все накопители, имеющие объем 1 Тб, построены с применением пластин, использующих перпендикулярный метод записи (PMR), при такой плотности записи продольный метод просто недопустим в силу его ограничений. В ходе сегодняшнего тестирования нам предстоит посмотреть на производительность двух экземпляров из великолепной четверки. Благодаря солидному «покровителю» мы имеем честь держать в руках Seagate ST 31000340AS и Western Digital WDC WD 1000FYPS-01ZKB0. Давайте посмотрим на деле, чем же интересным выделяются эти гиганты на фоне жестких дисков с заметно меньшим объемом.

Дабы не услышать упреков со стороны людей, знающих толк в железе, мы подобрали довольно производительную систему. Хотя большая часть перечисленных ниже компонентов вообще не способна хоть как-то повлиять на производительность дисковой подсистемы, но всё же:

• Core2Duo E6750 (2.66 GHz 4 Mb L2).
• Asus P5K (P35)
• DDR2 800 2×1024 Dual Cannel
• Samsung HD401/403LJ 400 Gb/7200 rpm/16 Mb Cache.
• PCX XFX 8800 GTS 320 Mb
• OS Windows Vista Ultimate

Данная конфигурация была оценена встроенным в Windows Vista бенчмарком в 5.5 баллов. Что характерно, помимо процессора E6750 слабым звеном, по мнению Висты, нужно считать системный жесткий диск, но к его производительности мы еще вернемся. Забегая наперед, я бы хотел оговориться, что во время установки Висты для большей объективности режим контроллеров AHCI не активировался. На контроллеры были установлены драйверы из свежего пакета Intel Matrix Storage. Замеры производительности выполнялись последней версией бенчмарка HD-Tune Pro 3.0. Поскольку параметры чтения и записи НЖМД находятся практически на одинаковом уровне, я не стал проводить тестирование записи в отдельности, а привожу только результаты чтения, так и скриншотов меньше, и текста. Все способности файловой системы были оставлены как есть, никакие твики не производились. Как на системном жестком диске, так и на испытуемых, создавалась ФС NTFS со стандартным размером кластера (4 Кб). Испытуемые диски делились напополам стандартными средствами Windows, такие меры были приняты для практических тестов копирования с раздела на раздел. Тестирование проводилось на открытом стенде, где испытуемый жесткий диск был вынесен за пределы корпуса, что весьма объективно отражало его акустические характеристики и сделало несколько необъективным термальные, но к этому вопросу мы еще вернемся.

Ловись, рыбка, большая и маленькая

Первым отстаивать честь «терабайтников» у нас будет винчестер Seagate. С виду самый обычный накопитель, если не обращать внимание на надпись «1000 Gbytes». Данная модель принадлежит к серии Barracuda 7200.11, в которую входят три модели емкостью 500, 750 и 1000 гигабайт. Из этого следует, что рассматриваемая нами модель собрана на базе четырех пластин емкостью 250 Гб. Если посмотреть на диск со стороны подключения разъемов, то мы сможем увидеть старые добрые джамперы переключения режимов и подробную инструкцию. Джамперная колодка имеет два режима: 1.5 Gb/s и 3.0 Gb/s. Если контроллер вашей материнской платы не поддерживает режим SATA II, то колодка придется в самый раз, в нашем же случае джампер был снят, что дает зеленый свет для SATA II режима. Наклейка на корпусе гласит, что жесткий диск создает нагрузку 0.65 А по цепи +5 V и 0.6 А по цепи +12 V, что в сумме дает 10.45 Ватт энергопотребления. Так что не стоит опасаться большого объема накопителя, это никак не сказывается на его энергопотреблении :-).

В проводнике жесткий диск объемом один терабайт смотрится довольно внушительно. Огорчает лишь одно, а именно честно украденные 70 гигабайт. Обидно, когда пространство размером с винчестер трехлетней давности попросту «не доложили». А дело даже не в MFT, которая резервирует 12.5 процентов раздела (она это делает не сразу) — все проблемы происходят от исчисления, которым производитель замеряет дисковое пространство. По их мнению, один килобайт равен не 1024 байтам, а 1000, таким образом, когда речь заходит о миллиардах неправильно посчитанных байт, мы остаемся с носом, и чем больше накопитель, тем длинней наш нос :-).

По мнению утилиты HD-Tune, подопытный Seagate обладает такими характеристиками. Не очень понятно, как топовый накопитель может быть лишен системы акустического управления и трех энергоуправляющих функций, среди которых Power Up In Standby, выводящая винт из спящего режима по одной из стандартных ATA-команд. Объем накопителя составляет 931.5 гигабайт. Интересно, что 32-х метровый буфер остался неопознанным, но это, скорей всего, вина бенчмарка (в таких тонкостях HD Tune действительно ошибается, если устройство отсутствует в его базе, в то время как Everest, например, пытается сообщить, что данную железяку не поддерживает, хотя это тоже не мешает ему врать о частотах неизвестных видеочипов, например. — Прим. ред.), буфер действительно имеет объем 32 Mб.

Тест SMART показал, что жесткий диск имеет 6 ошибок по вине накопителя, 20 циклов включения/выключения, 36 переназначенных секторов и 30 ошибок позиционирования магнитных головок, а так все в норме. По крайней мере, для накопителя с такой огромной плотностью записи показатели не выходят за рамки приличия. Теперь что касается собственно производительности, замеренной бенчмарком. Максимальная скорость чтения/записи составляет 108.4 мегабайта в секунду, минимальная 49 мегабайт в секунду и, наконец, средняя скорость чтения/записи составила 84.4 мегабайта в секунду. Время доступа 12.8 миллисекунд, при такой плотности записи и скорости вращения шпинделя это обычный показатель. Нагрузка на интерфейс во время операций (передача из буфера диска в RAM) была оценена в 127 Мб/сек, что еще раз доказывает ненужность 300 Мб/сек SATA II в режиме, отличном от RAID (да, но в RAID уже при двух винчестерах такая пропускная способность понадобится. — Прим. ред.). Жесткий диск во время работы нагружает процессор на 3.5 процента, что является рядовым случаем и особо не удивляет. Удивило только одно, из огромного количества протестированных мной накопителей, HD-Tune Pro лишь в данном случае, во время тестов произвольного доступа, не смогла «заглянуть» дальше 65 процентов дискового пространства. Даже затрудняюсь ответить, что могло стать этому виной. Возможно, тут причина в сырой прошивке накопителя.

От «синтетики» переходим к практическим замерам производительности дисковой подсистемы. Недолго думая, я скопировал каталог System32 на второй раздел испытуемого жесткого диска и, взяв в руки электронный секундомер, приготовился к замерам. Я недаром выбрал именно System32 и метод копирования с второго раздела на первый. Дело в том, что этот каталог содержит очень большое количество мелких файлов (если быть точным, 2 459 элементов) и имеет размер 902 мегабайта. Исходный раздел также был выбран не зря. В этом случае данные размещаются ровно в центре пластин и копируются в самую быструю зону HDD, таким образом упор был сделан в первую очередь на чтение с пластин, запись в этом случае однозначно производится быстрей. Копирование тестового каталога с раздела на раздел я провел трижды, средний результат составил 44 секунды. В ходе тестирования в фоновом режиме запускался монитор дисковой загрузки, который отображает реальную скорость дисковых операций. (Здесь поле Speed отражает текущую скорость передачи данных, а поле Maximum — максимальную скорость передачи с момента запуска монитора). Исходя из полученных результатов, делаем вывод, что копирование в пределах одного диска находится на весьма приличном уровне.

А вот с копированием этого же каталога с Seagate на системный Samsung дела пошли намного хуже. Хоть системный накопитель «дохликом» и не назовешь, копирование происходило 1 минуту 15 секунд, что на 31 секунду дольше, нежели копирование в пределах одного винта. Учитывая то, что системный диск имел всего лишь один раздел и о фрагментации не может идти и речи, приходится признать, что для производительной системы предпочтительней один жесткий диск, подобный Seagate ST 31000340AS, нежели два накопителя, подобных системному. Разумеется, два HDD класса нашего системного Самсунга, организованные в RAID 0, покажут большую производительность, но это уже другая история.

Говоря об акустических характеристиках терабайтного Seagate, могу только восхищаться. Во время тестов произвольного доступа, когда БМГ перемещается от начала в конец и в центр по определенному алгоритму, заложенному в бенчмарк, его вообще не было слышно (теперь понятно, почему накопитель лишен системы акустического управления, она ему попросту не нужна). Системный Samsung во время этого же теста не просто стрекотал, а гремел, подобно всей линейке Hitachi T7K250. Температурный режим, который показал данный накопитель на открытом стенде, находился в пределах 38-40°С, однако закрытый корпус, да еще и без активного охлаждения, несомненно скажется на температуре жесткого диска, и она запросто может подняться до уровня 50-55°С. Единственное, чего я так и не нашел на сайте производителя, это где именно установлены датчики температуры — например, у накопителей компании Hitachi многие модели снабжены сразу двумя датчиками, один в гермокамере, другой — вне ее пределов, температура при этом отличается на 5-6 градусов.

Лесная братва

Следующий экземпляр, побывавший в наших руках, в первую очередь приковывает внимание своей «зеленой» направленностью, которая призвана спасти мир от парникового эффекта, вызванного активным тепловыделением. Но тепловыделение не от самого жестокого диска, а от электростанций, которые производят электричество. А что, как говорится, «с миру по нитке — голому штаны». Внешний вид девайса тоже в зеленых тонах и, что интересно, абсолютно все крепежные винты заклеены специальными стикерами. С торца, непосредственно рядом с портами питания и данных, присутствует колодка джамперов, но в отличие от Seagate, она предназначена не только для менеджмента пропускной способности контроллеров, а еще и для регулировки энергопотребления накопителя. Три группы, среди которых Spread Spectrum Clocking — для включения режима пониженного электромагнитного излучения; Power Up In Standby — выводит накопитель из спящего режима; 1.5 GB PHY — принудительный перевод накопителя из режима SATA II в режим SATA I. Данный накопитель потребляет 7.4 Ватта в режиме чтения/записи, обладает 16-мегабайтным буфером (у всех конкурентов он в два раза больше). Самый интересный параметр, который выделяет его на фоне конкурентов, — это плавающая скорость вращения шпинделя. Особо не вдаваясь в технические характеристики устройства гермокамеры и аэродинамических характеристик БМГ, производитель обещает сразу два режима работы накопителя — 5400 rpm и 7200 rpm. В момент активной передачи данных шпиндель двигателя вращается со скоростью 7200 rpm, а в момент простоя (не путать со спящим режимом) его обороты снижаются до 5400 rpm. Это несомненно сказывается на производительности, ведь механическая часть накопителя — это не CPU с плавающим множителем, и набрать 7200 rpm мгновенно накопитель просто не в состоянии. Также неясно и то, что логика накопителя считает «простоем», а что — активной передачей данных. Вдвое урезанный буфер также призван снизить энергопотребление, ведь чем объемней буфер, тем больше элементов имеет сама микросхема памяти. Благодаря всем этим «примочкам» рассматриваемый нами накопитель входит в серию Green Power, которую сам производитель позиционирует не на рынок высокопроизводительных систем, а на рынок медиацентров и развлекательных устройств. Там-то в основном идет линейное чтение или запись крупных файлов, а вот низкое энергопотребление лишним не будет.

Подопытный Western Digital WDC WD 1000FYPS также построен на четырех пластинах объемом 250 Гб, но учитывая меньший объем буфера, можно наперед спрогнозировать более низкую производительность, плюс функции энергосбережения. Но чего гадать, давайте переходить к тестированию, условия те же.

Информация, которую предоставила утилита HD-Tune, выглядит немного оптимистичней: шестнадцатимегабайтный буфер опознался, как тому и положено, а из основных функций не поддерживаются лишь две — APM и IPM. Емкость накопителя также была опознана как 931.5 Гб, что тоже очень далеко от обещанного терабайта. SMART нового винчестера показал 51 ошибку по вине накопителя, 140 переназначенных секторов и ноль (!) старт/стоп циклов (скорей всего, в ходе заводских тестирований SMART отключается, дабы не вводить покупателя в заблуждение). Запускаем бенчмарк и любуемся результатами. Да, как и ожидалось, максимальная скорость чтения/записи составляет 75.8 мегабайт в секунду, а минимальная — 35.8 мегабайт в секунду. Средний показатель находится на уровне 58.8 мегабайт в секунду, что не так уж и плохо, учитывая «зеленую» направленность данного устройства. Время произвольного доступа велико и составляет 15 миллисекунд, это при том, что во вкладке AAM ползунок стоит в положении High Performance. Тут поди угадай, с какой скоростью в этот момент вращался шпиндель двигателя, ведь плотность записи одинаковая с Seagate, а результат, как видите, иной (или компания лукавит насчет 7200 rpm?). Параметр Burst Rate (нагрузка на интерфейс) находится на уровне 122 Мб/сек, загрузка процессора не превышает 3.6 процента. Если говорить о шумности этого накопителя, то этот показатель не хуже чем у Seagate, то есть во время произвольного обращения БМГ его вообще не слышно. Нагрев накопителя во время сорокаминутной муштры не превысил 29 градусов, что весьма радует. Еще бы, ведь недаром инженеры Western Digital колдовали над системой энергосбережения.

От синтетических тестов плавно переходим к реальным задачам. Условия те же.

Тестовый каталог переместился с начала второго раздела в начало первого за 46 секунд, что всего лишь на две секунды медленней, чем Seagate. Этот тест отражает отличную скорость копирования данных в пределах накопителя, причем не сильно отличающуюся от более скоростных конкурентов. При копировании этого же каталога с одного накопителя на другой «бутылочным горлышком» также оказался системный винчестер Samsung, время копирования при таком тандеме составило 1 минуту 22 секунды, что тоже недалеко от конкурентов. Как говорится, бенчмарки бенчмарками, а выполнение реальных задач говорит само за себя.

Я не стану спорить с теми пользователями, которые возразят, что, мол, в том случае, если испытуемые жесткие диски сделать системными, дождаться их заполнения и фрагментации, то они покажут совершенно иные результаты. Напротив, я сам так рассуждаю. И самое главное, что при этом разрыв в производительности (скорости чтения/записи и произвольного доступа) окажется гораздо большим, нежели в тестовых условиях. Но как человек, не один год работающий с жесткими дисками, я могу сказать, что производительность протестированных винчестеров находится на вполне достаточном для рядового пользователя уровне. Хотя тем, кто собирает машину пошустрей, я бы, конечно, посоветовал присмотреться к Seagate.

В итоге

В итоге мы имеем два накопителя, чьи характеристики так или иначе схожи, если говорить о реальных повседневных задачах, которые не выходят за рамки копирования файлов с раздела на раздел или, скажем, записи дисков в Nero. Если говорить о задачах, в которых дисковая подсистема начинает работать на полную катушку, здесь победит тот, кто смог показать максимум в бенчмарке, а именно Seagate. Если кратко перечислить такие задачи, то среди них будут одновременная запись DVD со множеством мелких файлов, одновременная работа виртуальной машины (а может, и нескольких), серфинг Интернет и, возможно, работающий в фоне WinAmp, которые нагрузят дисковую подсистему, что называется, под завязку и выявят все слабые места накопителя. А если брать в целом, то я остался очень доволен общением с терабайтными накопителями. При своем сногсшибательном объеме (по крайней мере, на сегодняшний день) они имеют отличные скоростные показатели и при этом издают настолько мало шума, что более старые модели с аналогичными показателями Access Time и рядом не стоят. Единственное, о чем стоит позаботиться будущему владельцу терабайтного накопителя, так это о хорошем охлаждении. Проще говоря, покупая терабайтник, сразу покупайте и малошумную систему охлаждения, иначе при сильной нагрузке в закрытом корпусе на HDD можно будет поджарить омлет. На сегодняшний день у терабайтных накопителей есть один неоспоримый недостаток — это их цена. Так, за «зелененького» сегодня просят примерно 2300 гривен, а за Seagate — 2000 гривен. А никто и не обещал, что будет дешево, ведь если вспомнить первые накопители объемом в 250 гигабайт, то они тоже не росли на деревьях и их не давали на сдачу в сигаретных киосках. Может, через годик-другой терабайтники и станут стандартом, как это сейчас происходит с моделями объемом 250-400 Гб.

Если к нам доберутся еще два накопителя гигантского объема, мы их обязательно протестируем и представим результаты на суд читателей, ведь среди них фаворит скорости трехпластинный Samsung F1 и пятипластинный горячий первопроходец Hitachi. Будем надеяться на поддержку тех, кто предоставил нам Seagate и WD.

За оказанную помощь и предоставленное оборудование выражаю благодарность Харьковскому ТК «Дом электроники МКС» (http://mks.ua) и лично директору Владимиру Анатольевичу Стоноге, и старшему менеджеру компьютерного отдела Александру Омелаенко.

Максим ДЕРКАЧ aka Astra