Для хранения данных большого объема пользователи сегодня все реже используют локально подключенные к компьютеру винчестеры. Во-первых, продолжается тенденция по переходу на мобильные устройства, в которые нельзя поставить традиционные накопители формата 3,5″, обеспечивающие сегодня наиболее выгодное соотношение объема и стоимости. Во-вторых, растет интерес к сетевому, включая удаленный, доступу к файлам. В этой ситуации востребованными являются облачные сервисы и сетевые накопители. В характеристики первого варианта входят объем, стоимость, надежность и удобство использования и от оборудования пользователя работа с ним практически не зависит. Однако, несмотря на его простоту и удобство, не все готовы отдавать свою информацию в чужие руки, и, кроме того, у него есть вполне понятные ограничения как по объему, так и по скорости доступа.
В то же время, рынок массовых сетевых накопителей продолжает развиваться. Сегодня на нем представлены продукты разного уровня, многие из которых имеют существенно более широкие возможности, чем просто хранение данных. Большинство устройств продается без жестких дисков и право выбора их отдается пользователю. Несмотря на то, что производителей винчестеров сегодня осталось не так уж и много, моделей накопителей здесь немало.
Прежде всего, стоит обратить внимание на специальные линейки жестких дисков для сетевых накопителей, которые отличаются от «обычных» винчестеров для настольных компьютеров по некоторым характеристикам и технологиями, включая специальные оптимизации прошивки для работы в составе дисковых массивов, возможностью работы в режиме 24/7 и повышение надежности. Конечно, многие из них носят скорее маркетинговый характер и мы не имеем возможности оценить их в отрыве от законченного продукта.
Использование жестких дисков в составе сетевых накопителей имеет свои особенности, в том числе и по оценке их производительности. Для домашних устройств и моделей SOHO/SMB характерно наличие гигабитных сетевых портов, что, с учетом характеристики современных винчестеров, является явным ограничителем скорости доступа к данным. Мы уже видели в тестах, что даже NAS среднего уровня с одним диском без особых проблем способны показать около 100 МБ/с на операциях потокового чтения и записи и даже SSD почти не давал выигрыша. Так что в некотором смысле, производительность самих винчестеров в этих сценариях не играет существенной роли. В то же время, рассчитывать, что в начальном или среднем сегменте пользователь будет использовать соединение 10 Гбит/с, было бы странно, учитывая стоимость подобных адаптеров. Да и одновременная работа с двумя гигабитными соединениями ему мало что даст в большинстве случаев. Тем не менее, при возможности мы постараемся рассмотреть и варианты с сетевыми адаптерами на 10 Гбит/с.
Но поскольку определенное разнообразие жестких дисков на рынке есть, попробуем оценить их возможности. К сожалению, собрать одновременно большое количество дисков разных производителей и провести большое сравнительное тестирование очень сложно с организационной точки зрения. Поэтому мы решили провести серию независимых тестов с теми комплектами винчестеров, которым нам удалось найти.
Сразу отметим, что один из наиболее важных параметров — надежность — адекватно оценить в тестах невозможно. Так что нам остается только скорость, энергопотребление и температура. Еще одна важная характеристика — уровень шума. В случае работы с NAS она существенно зависит от реализации системы охлаждения самого сетевого накопителя, и мы пока не определились с вариантом ее оценки. Что касается объема и стоимости, то они не требуют специальных тестов.
Первой компанией, которая решила предложить специализированные решения для данного сегмента рынка была Western Digital со своей серией WD Red, представленной три года назад. С тех пор серия претерпела несколько обновлений, а также на рынок была выпущена серия WD Red Pro для более емких хранилищ бизнес-класса с числом отсеков до 16 включительно. Основные характеристики продуктов этой серии представлены в таблице ниже.
| 6 ТБ | 5 ТБ | 4 ТБ | 3 ТБ | 2 ТБ | |
| Название модели | WD6001FFSX | WD5001FFSX | WD4001FFSX | WD3001FFSX | WD2001FFSX |
| Интерфейс | SATA 6 Гбит/с | ||||
| Скорость вращения | 7200 об/мин | ||||
| Объем буфера | 128 МБ | 64 МБ | |||
| Скорость чтения с поверхности | 214 МБ/с | 194 МБ/с | 171 МБ/с | 168 МБ/с | 164 МБ/с |
| MTBF | 1 000 000 часов | ||||
| Число циклов парковок головок | 600 000 | ||||
| Ошибок чтения | <10 на 1015 бит | ||||
| Диапазон рабочих температур | 5–60 °C | ||||
| Уровень шума | 31/34 дБА (idle/seek) | ||||
| Энергопотребление (sleep/idle/read-write) | 1,6/7,4/10,6 Вт | 0,6/6,5/8,6 Вт | 0,4/4,9/6,5 Вт | ||
| Гарантия | 5 лет | ||||
Отметим здесь наличие в модельном ряду дисков с объемом 6 ТБ, более высокие скоростные характеристики серии Red Pro сравнению с Red и увеличенный срок гарантии. В то же время диапазон рабочих температур у них немного меньше. В этом тестировании принимали участия три модели на 4 ТБ (WD4001FFSX).
Конструкция жестких дисков Red Pro вполне традиционна — массивный корпус (750 г для модели на 4 ТБ) со стандартными для формата 3,5″ полной высоты размерами, металлическая крышка и печатная плата со всей электроникой (по площади она больше, чем у наших стандартных Red на 1 ТБ). Подключение осуществляется через интерфейс SATA 6 Гбит/с (отметим, что некоторые модели NAS обеспечивают только 3 Гбит/с, что, впрочем, несущественно с точки зрения скорости).
Тестирование в составе NAS
Для тестирования винчестеров использовался сетевой накопитель Synology DS415+, о котором мы уже писали в начале года. Это современное высокопроизводительное устройство позиционируется в сегмент малого и среднего бизнеса. Оно основано на процессоре Intel Atom C2538, имеет 2 ГБ оперативной памяти, два гигабитных сетевых интерфейса, а также порты eSATA и USB 3.0. На устройстве использовалась прошивка DSM 5.2-5592 Update 3. В накопителе настраивались только конфигурация дискового тома, общие папки и пользователь для теста, все остальные параметры оставались в заводских значениях.
На тестирование было предоставлено три жестких диска WD Red Pro объемом 4 ТБ (модель WD4001FFSX). Мы исследовали производительность четырех конфигураций: одиночный диск, два в массиве RAID1, три в массиве RAID5 и три в массиве RAID0. Использовались наши стандартные шаблоны для бенчмарка Intel NASPT.
Как и ожидалось, максимальные показатели производительности ограничиваются гигабитным сетевым соединением и составляют около 110 МБ/с для всех конфигураций на потоковых операциях. Отличия в работе дисковых массивов видны только при случайном доступе. На чтении немного выходит вперед зеркало, а на записи — массив с чередованием. Более затратная запись на зеркало и массив с четностью приводят к снижению их показателей.
Если говорить о практической стороне, то подобные результаты позволяют свободно использовать сетевой накопитель одновременно нескольким пользователям в большинстве популярных сценариев, включая работу с документами, резервное копирование и мультимедиа.
Кроме скорости, мы проверили также энергопотребление и температурный режим устройства. Обе характеристики существенно зависят не только от винчестеров, но и самого сетевого накопителя, его платформы, системы охлаждения и программного обеспечения.
Synоlogy имеет возможность получения информации о температуре системы и жестких дисков программным способом. А для оценки энергопотребления «из розетки» использовался мультиметр с подключением к ПК для снятия показаний. Проверялись два сценария: бездействие и работа Intel NASPT на шаблоне случайного чтения и записи. Проверять режим сна с отключенными дисками в данном случае смысла нет. В сетевой накопитель были установлены три винчестера в конфигурации массива RAID5. Система охлаждения сетевого накопителя была настроена на режим пониженного шума. Комнатная температура составляла около 22 градусов. Сначала в течение часа проверялся сценарий бездействия, а потом работы под нагрузкой. Результаты потребления получены усреднением данных за десять минут. В качестве температурных показателей мы выбрали максимум за время проведения измерений.
Общее потребление устройства составляет менее 43 Вт и мало отличается для двух проверенных режимов. Напомним, что в данном случае у нас использовалось только три винчестера, а модель сетевого накопителя имеет четыре отсека.
Температура жестких дисков не вызывает опасений. Под нагрузкой она увеличивается на 2-4 градуса, а зафиксированный максимум составляет 40 градусов.
Тестирование с локальным подключением
Дополнительно мы протестировали один из жестких дисков с локальным подключением к персональному компьютеру, работающему под управлением Windows 8.1, по интерфейсу SATA 6 Гбит/с. Это может быть интересно как с точки зрения использования модели в роли обычного жесткого диска большого объема для настольного компьютера, так и для оценки его возможностей в серверах или собранных самостоятельно сетевых накопителях. Сначала посмотрим на результаты теста Intel NASPT в сравнении с работой в сетевом накопителе.
Вполне ожидаемо, что при работе по SATA результаты могут быть выше, поскольку мы не сталкиваемся с ограничениями гигабитной сети. В частности, максимальные показатели чтения и записи в один поток превышают 150 МБ/с. Впрочем, в некоторых тестах, в том числе при последовательном чтении и записи нескольких файлов и случайной записи, сетевой вариант оказывается быстрее из-за участия в процессе кэша на стороне сервера и стороне клиента.
Также приведем здесь результаты низкоуровневого тестирования в утилите HD Tune Pro.
На специальном стенде мы более точно исследовали энергопотребление диска в нескольких сценариях — сон, бездействие, последовательное и случайное чтение и запись. Нагрузка создавалась соответствующими шаблонами Intel NASPT. Средний ток измерялся в течение 30 секунд в устоявшемся режиме. Потребляемая мощность была посчитана на основании значений тока.
Как мы видим, во всех режимах потребление диска не превышает 10 Вт, а в режиме сна снижается до 1 Вт. Отметим достаточно стабильную нагрузку на линию 12 В, не превышающую заявленных 0,63 А. А вот полученные нами цифры по линии 5 В в некоторых сценариях превышают указанные на диске 0,52 А. При этом на случайных операция потребление ниже, чем на последовательных, что может показаться странным. Однако здесь стоит вспомнить о разнице в получаемых скоростях, а что касается затрат на движение блока головок — вероятно, они относительно невелики по сравнению с другими потребителями.
На последнем графике этого раздела приведем показатели старта жесткого диска при подаче на него питания. Зеленой линией обозначено потребление по шине 12 В, а красной — по шине 5 В. Задержка включения составляла 250 мс, а общий интервал записи — 20 секунд. По горизонтальной оси — время в миллисекундах, по вертикальной — ток в миллиамперах.
Дополнение
Уже после публикации статьи у нас появилась возможность попробовать данные диски в сетевом накопителе, оборудованным 10 Гбит/с контроллером — QNAP TVS-863+. По этой модели будет и полноценный обзор, а пока хочется привести график, полученный для трех конфигураций дискового массива с клиентом, подключенным по прямому 10 Гбит/с соединению.
Как мы видим, в подобных сценариях, когда скорость не ограничивается гигабитным сетевым соединением, параметры жестких дисков и конфигурация массива существенно влияют на производительность продукта. Однако надо признать, что продукты с 10 Гбит/с сегодня существенно дороже, чем с 1 Гбит/с, и востребованы в основном в коммерческом сегменте.
Заключение
Обычно для тестов сетевых накопителей мы уже несколько лет используем винчестеры WD Red. И за это время ни разу не было ситуации, когда бы нам не хватало их производительности для оценки возможностей платформы NAS. Так что сегодня выбирать жесткие диски для сетевых накопителей, с одной стороны, просто, поскольку их производительность не играет ключевой роли, и обычно достаточно ориентироваться на марку, объем и стоимость. С другой стороны, все-таки подобные продукты рассчитаны на длительный срок эксплуатации, и важность надежности устройства нельзя недооценивать. По понятным причинам наше тестирование на последний вопрос ответить не сможет.
Что же касается производительности, энергопотребления и температуры, то диск WD Red Pro объемом 4 ТБ выступил в тестах вполне достойно. Он позволяет полностью утилизировать гигабитное сетевое соединение на потоковых операциях при работе с современными сетевыми накопителями (в том числе, и с несколькими файлами одновременно), требует для работы не более 10 Вт, а нагрев его не превысил 40 градусов с использованным в тесте сетевым накопителем Synology. При локальном подключении скорость «с поверхности» у рассмотренной модели составляет примерно от 180 до 90 МБ/с, а время доступа — порядка 12 мс. Так что устройство имеет запас производительности для эффективной работы в многодисковых сетевых накопителях и на более высоких, чем гигабитные, скоростях.
Средние розничные цены моделей WD Red Pro в Москве, актуальные на момент чтения вами данной статьи, приводятся в таблице. Моделей на 5 и 6 ТБ на момент подготовки материала на локальном рынке представлено не было.
| Средняя цена WD Red Pro по данным Яндекс.Маркет | |
| WD2001FFSX (2 ТБ) | T-11004635 |
| WD3001FFSX (3 ТБ) | T-11004636 |
| WD4001FFSX (4 ТБ) | T-11004637 |
за предоставленные для тестирования жесткие диски
Благодарим компанию SLMP PTE Ltd
за предоставленный для тестирования сетевой накопитель Synology DS415+
Благодарим компанию Intel
за предоставленное для проведения тестирования оборудование
Благодарим компанию D-Link
за предоставленный для проведения тестирования коммутатор
