SATA-винчестер Western Digital VelociRaptor

Сам по себе и в массиве RAID0


Сразу после выхода статьи о SSD-накопителе Intel X-25M некоторые читатели высказали претензии (которых я, в общем-то, вполне ожидал) к тем винчестерам, которые мы взяли для сравнения с новинкой. Особенно к настольной модели — очевидно, что массовые винчестеры имеют просто несравнимый объем (разница на порядок) и в разы меньшую цену, но и производительность их достаточно далека от максимально достижимой при использовании «обычных» технологий создания магнитных накопителей. При этом, благодаря высоким ценам на флэш-память, конкурировать с SSD по цене могут не только одиночные накопители высокого класса, но и RAID-массивы из 2-4 дисков, имеющие еще большую производительность. Что ж, посмотрим, что нам могут дать высокопроизводительные НЖМД по одиночке и попарно. Может быть, в данном случае получится серьезно говорить о конкуренции с SDD не только по цене и емкости, но и по скорости работы?

Вообще говоря самыми производительными винчестерами являются модели с частотой вращения 15000 об/мин и интерфейсом SAS, однако их применение в «обычном» компьютере — ситуация несколько притянутая за уши. Сами по себе весьма дорогие, да и невозможно их подключить непосредственно к имеющемуся дисковому контроллеру, поскольку совместимость между интерфейсами только в одном направлении: SATA-винчестеры можно подключать к SAS-контроллеру, но не наоборот. В принципе, стараниями некоторых фирм на рынке сейчас можно найти и весьма недорогие двухканальные SAS-контроллеры с интерфейсом PCI-E 1x, но насколько хорошо они справляются со своими задачами неизвестно. Может быть, как-нибудь в следующий раз мы ими займемся.

Но производительность дисковой системы можно увеличивать и не связываясь с серверным SAS, а оставаясь в рамках привычных интерфейсов. Дело в том, что, еще на заре становления SATA основным стандартом, компания Western Digital отказалась от производства SCSI-винчестеров и решила сосредоточить высвободившиеся ресурсы именно на разработке SATA-винчестеров высокой производительности. По замыслу производителя, эти накопители должны были занять промежуточное положение между «массовыми» SATA высокой емкости и высокопроизводительными SAS-накопителями как по цене, так и по скорости работы. По устройству эти винчестеры были ближе как раз к серверным моделям: всего одна или две пластины, диаметром 2,5-2,8 дюйма не позволяли получить высокую емкость, зато можно было «раскрутить» их до 10000 об/мин вместо наиболее часто встречаемых 7200 об/мин. Высокая скорость вращения и малая площадь пластин закономерно приводят к куда более низкому времени доступа, что в ряде случаев позволяет винчестерам существенно обгонять своих «настольных» собратьев. А вот уменьшение диаметра внешних дорожек ограничивает нам максимальную скорость последовательного чтения и записи. Возросшая скорость вращения это немного компенсирует, но не ждите от «высокооборотистых» винчестеров рекордов при простом копировании файлов — на внешних дорожках они могут даже отставать от своих конкурентов. Зато на внутренних их обгоняют, так что средняя скорость чтения и записи, все-таки, выше. Ну и заметный выигрыш на случайных операциях, за счет меньшего времени доступа. В результате на роль «файлопомойки» эти модели годятся лишь с оговорками, а вот в качестве системного диска — вполне.

Немного истории

Первый представитель линейки Raptor на рынок вышел чуть более пяти лет назад и имел достаточно невысокий даже по тем временам объем в 36 ГБ: увы, но площадь пластин, а значит и емкость, пропорциональна квадрату диаметра, так что уменьшение последнего на 20% (первые представители семейства использовали пластины по 2.8 дюйма) закономерно снижает емкость пластины в полтора раза. Впрочем, даже сегодня этого вполне достаточно для размещения операционной системы и кучи прикладных программ (даже Windows Vista обходится десятком гигабайт при установке, а прочие еще компактнее). SCSI-накопители с той же частотой вращения по емкости не сильно-то новинку превосходили. А через год WD удалось довести емкость накопителя до 74 ГБ и немного увеличить скорость работы.

Были и недостатки. Так сложилось ощущение, что компания изначально пыталась сделать РАТА-десятитысячник, потом пришла пора SATA осваивать, а на полную переделку устройства времени уже не оставалось. Таким образом, первое и второе поколение «Рапторов» к шине подключались через мост-сериализатор Marvell 88i8030-TBC, как и многие другие SATA-винчестеры первого поколения. Казалось бы, мост и мост, ну и что? А дело в том, что задачами управления очередью команд никто во времена РАТА не занимался, нечто в этом роде по имени TCQ появилось под конец жизни интерфейса, но практически ни одним из контроллеров не поддерживалось, так что на «серьезных» серверных нагрузках «Рапторы» закономерно проигрывали SCSI-винчестером сравнимого класса. С другой стороны, зато они не нуждались в специальных контроллерах, а собратьев с SATA-интерфейсом крыли как бог черепаху :)

Третье поколение Raptor достигло емкости в 150 ГБ — технологии магнитной записи на месте не стояли. Кроме того, в них, наконец-то, появилась непосредственная поддержка SATA-интерфейса и NCQ. И первое, и второе сделали винчестер очень привлекательным для тех, кому нужна была максимальная скорость работы. Тем более, емкости уже хватало даже для того, чтобы нередко обходиться всего одним таким винчестером.

А в этом году на рынок вышел VelociRaptor.

VelociRaptor как он есть

Новый накопитель оказался достойным продолжателем дела семейства. Скорость вращения так и осталась равной 10000 об/мин — все равно никто из конкурентов ничего подобного не выпустил: все остальные SATA-винчестеры «крутят блины» на скорости 7200 об/мин или даже меньшей. Пропускная способность интерфейса была повышена со 150 до 300 МБ/с, поддержка NCQ, разумеется, осталась на месте. Технология вертикальной записи позволила на ту же пластину вместить уже 150 ГБ информации. Первым на рынок вышел накопитель с двумя магнитными пластинами, имеющий емкость 300 ГБ (в очень многих ныне продающихся серийных компьютерах не больше, а уж в давно используемых и подавно — 200-250 ГБ часто считается вполне достаточным объемом «для всего»), позднее появилась и более «бюджетная» модификация всего с одной пластиной. Да, емкость опять всего 150 ГБ, зато в полтора раза дешевле. А в случае объединения дисков в массив, его суммарная емкость, разумеется, все равно может быть достаточно большой.

Но не это сильнее всего привлекало внимание пользователей, а очень уж непривычный внешний вид накопителя. Дело в том, что «Рапторы» первых трех поколений имели традиционный корпус — стандартный для 3.5 дюймовых винчестеров, так что о малом количестве пластин или уменьшенном диаметре последних можно было разве что прочитать в документации. А внешне — винчестер винчестером. VelociRaptor маскировку сбросил — сам по себе он сильно похож на ноутбучные модели (благо диаметр пластин тот же), но в полтора раза толще: мобильные винчестеры сильно теряют в производительности за счет компактной механики, здесь же на это идти было никак нельзя. Поэтому и пришлось сделать толщину накопителя равной 15 мм, что сделало его несовместимым с посадочными местами ни для мобильных накопителей, ни для настольных. Для решения последней проблемы компания придумала весьма оригинальное решение — специальный чехол IcePack, представляющий собой огромный металлический радиатор. Связка из VelociRaptor + IcePack имеет те же размеры а также дырки для крепежа, что и обычные настольные винчестеры. Кроме того, данная конструкция помогает обеспечить устройству качественное охлаждение. Предосторожность не лишняя — во время выполнения наиболее «тяжелых» тестов накопитель даже просто лежа на столе разогревается до весьма приличных (или неприличных) температур: порядка 50 градусов. В тесном и плохо вентилируемом корпусе ситуация может быть еще более плачевной, что приведет к преждевременному выходу накопителя из строя. А вот если вопросы охлаждение и крепления проработать, можно от IcePack и отказаться. Версия накопителя, имеющая маркировку WD3000BLFS (а не WD3000GLFS как нами протестированная), его как раз и лишена.

Единственная проблема, которую IcePack не решал, это несколько отличное от стандартного расположение разъемов SATA (интерфейсного и питания), что приводило к отстуствию совместимости с корзинами для горячей замены винчестеров, например. Сейчас эта проблема решена достаточно простым методом — WD3000GLFS снят с производства, а вместо него поставляется WD3000HLFS, проблемы лишенный. Впрочем, понятно, что при установке в обычный корпус, разницы между этими вариантами никакой, так что можно спокойно приобретать «устаревшую» версию. Тем более, что в продаже ее найти куда проще пока.

О чем еще не сказал? Винчестер снабжен кэш-памятью, объемом 16 МБ — большинство современных настольных моделей тоже имеют именно столько. Есть уже накопители с буфером 32 МБ, однако пока существенного прироста от его удвоения обнаружить не удалось никому :) Максимальная скорость чтения данных с пластин составляет 120 МБ/с, кстати. В полтора раза больше, чем у представителей третьего поколения и почти вдвое больше, чем у самых первых «Рапторов» но уже не впечатляет. Наш референсный винчестер Seagate Barracuda 7200.11 ST31000340AS, например, может похвастаться скоростью в 105 МБ/с. Причем его уже снимают с производства, а в пришедшей ему на смену модели ST31000333AS скорость потоковых операций увеличена до 115 МБ/с — почти как у VelociRaptor. О возможности такой ситуации я еще в начале статьи предупреждал ;) Впрочем, понятно, что линейные операции для этих накопителей не главное — они под другое «заточены». А насколько хорошо они справляются со своими задачами — мы сейчас и посмотрим.

Методика тестирования

Поскольку на данный момент наша методика тестирования внутренних накопителей находится все еще в стадии разработки, пришлось импровизировать. Результаты этой импровизации вы и увидите в дальнейшем. Кому-то их будет более чем достаточно, кто-то предпочел бы больший набор тестов, но тут уж ничего не поделаешь — чем богаты, тем и рады.

Тестовая платформа

Тестирование проводилось на компьютере следующей конфигурации:

  • MSI P45 Platinum (MS-7512) на чипсете Intel P45 (южный мост ICH10R)
  • Intel Core 2 Duo E6750
  • 2 ГБ РС2 6400 DDR2 SDRAM
  • видеокарта на базе NVIDIA GeForce 8600GT
  • системный винчестер Hitachi Travelstar HTS541010G9SA00
  • Windows XP + SP3

Испытуемые

Для тестирования мы получили два накопителя VelociRaptor WD3000GLFS, так что тестировался накопитель в трех вариантах. Почему в трех? Первым стал одиночный винчестер, подключенный к чипсетному дисковому контроллеру. Вторым — RAID0 из двух накопителей, благо южный мост Intel ICH10R использование RAID-массивов поддерживает. А третья дисковая конфигурация родилась на свет когда я «нашел» на упомянутой выше материнской плате двухпортовый RAID-контроллер JMicron JMB363 с интерфейсом PCI-E. Найдя же, решил собрать массив с чередованием и на нем, а потом проверить скоростные показатели. В принципе, из-за политики компании Intel многим эта информация может оказаться полезной. AMD и NVIDIA не делят пользователей своих чипсетов на «чистых» и «нечистых», так что все их дисковые контроллеры поддерживают создание RAID-массивов. У Intel не так — большинство системных плат содержат южные мосты ICH8, ICH9 или ICH10, которые не только массивы создавать не позволяют, но и AHCI-режим для них полноценно работает только под Windows Vista — для более старых ОС драйверов с соответствующей функциональностью нет. А топовые системные платы (типа нашей) содержат модификации последних мостов с буковкой «R» в конце маркировки, где все есть и все работает. Пользователям последних проще, но что делать владельцу платы с ICH10, если ему захочется увеличить производительность дисковой системы? Одиночный «Раптор», очевидно, имеет смысл подключать именно к чипсетному контроллеру, массив же на нем не соберешь. Вот и возникает соблазн установить в систему еще один недорогой дисковый RAID-контролллер. Соблазн тем более сильный, что очень часто ничего покупать и устанавливать не нужно — производитель материнской платы уже обо всем позаботился. А вот стоит ли использовать дешевые контроллеры, или вреда от них больше, чем пользы, мы и проверим.

Осталось сказать лишь, что при создании массивов я воспользовался установками по-умолчанию. В результате, что на ICH10R, что на JMB363 размер блока составил 128К байт.

А для сравнения результатов я взял протестированные в прошлый раз Seagate Barracuda 7200.11 ST31000340AS и SSD-накопитель Intel X25-M.  «Маленький» Seagate Momentus в этот раз не брал, поскольку, как говорится: «Там, где вступают в бой серв-батальоны, человеку не место» ((с) Андрей Ливадный).

Тестовые приложения

Я взял наш традиционный набор для тестирования ВЖД и несколько его расширил. Скорость выполнения буферизованных операций, а также время доступа при записи и чтении (что нам суммарно дает четыре теста) измерялись при помощи Lavalys Everest 4.5 (раз уж все равно пришлось собирать отдельный компьютер, я взял версию посвежее, нежели обычно). А линейные и случайные операции записи и чтения тестировались при помощи IOMeter. Большинство ее «стандартных» шаблонов интереса не представляют, поскольку практически всегда пропорциональны скорости случайного чтения (эти операции занимают львиную их долю), но поведение шаблона Database при разной нагрузке крайне интересно. Кроме того, я воспользовался дисковыми тестами пакета PCMark05. Официально они тестируют производительность «реальной работы». Насколько последняя в понимании FutureMark близка к реальности вопрос отдельный, но для сравнения накопителей в одинаковых условиях результаты PCMark вполне сгодятся.

Everest — низкоуровневые тесты

Выяснилась одна неприятная особенность выбранной нами тестовой методики — несложно заметить, что результаты чтения из кэш-памяти в случае дисковых массивов оказались ниже, чем для одиночного диска. Ошибки здесь нет — просто в свое время размер блока бы жестко зафиксирован на 64К. Это никак не мешает ВЖД или одиночным винчестерам, но плохо сказывается на массивах. Для проверки я переключил выбор размера блока на автоматический — RAID из «Рапторов» продемонстрировал скорость чтения данных в 445 МБ/с на блоке, размером в 1 МБ, что вполне согласуется с теорией. Разумеется, на ICH10R результат получен — PCI-E 1x столько «не прокачает». Ну а в остальном — все логично: хорошо заметная полная поддержка SATA300 VelociRaptor.

В случае записи верно сказанное выше. Правда вот смущает, что массив на JMicron не сумел «дотянуться» даже до такого заниженного потолка. Проблемы контроллера или случайность? Замечу, что ограничения интерфейса PCI-E тоже должны быть выше — все-таки 250 МБ/с в теории, а не в два раза ниже.

«Звездный час» VelociRaptor сильно «подгадил» SSD-накопитель, однако результат все равно замечательный — почти вдвое лучше, чем у «массового» терабайтника. Все закономерно — меньшая площадь пластин и более высокая скорость их вращения к такому результату и должна приводить. А вот объединение дисков в массив с чередованием результат улучшить не позволяет — он даже хуже, чем у одиночного диска.

При тестировании времени доступа на операциях записи результаты еще более фееричны: один «Раптор» быстрее массовых винчестеров вдвое, а массив позволяет и эти результаты улучшить еще в два раза. Таким образом, везде, где будет много случайных операций записи, наш сегодняшний герой будет «на коне». Даже один. А вдвоем — нет ему равных среди настольных винчестеров.

IOMeter — последовательное чтение и запись данных

Как и ожидалось, одиночный «Раптор» лишь незначительно обогнал винчестер от Seagate, благо и по ТТХ они в этом случае отличаются всего на 10%. Объединение дисков в массив удваивает результаты, после чего наш сегодняшний герой способен на равных побороться и с SSD от Intel. Блеск! А теперь «нищета» — RAID0 на контроллере от JMicron выдал лишь жалкие 100 МБ/с. Сказать, что результат плохой, значит не сказать ничего — одиночные дешевые диски быстрее. Даже WD Caviar GP, несмотря на свои 5400 об/мин и то — лишь немногим медленнее. Так что если вас волнует скорость последовательного чтения данных, с контроллером от JMicron связываться не стоит. Либо используйте одиночный диск, подключенный к чипсетному контроллеру, либо… Либо, к сожалению, придется менять материнскую плату.

При переходе от чтения к записи картина не изменилась. Только тут уже у RAID0 из VelociRaptor серьезных конкурентов просто нет (в рамках тестирования, разумеется). Но опять — только в том случае, когда массив собран на чипсетном контроллере.

IOMeter — случайные операции

О конкуренции с SSD речи все еще не идет. Впрочем, массив на ICH10R заметно быстрее одиночных дисков. И такого недоразумения, как массив на JMicron тоже.

А вот график случайной записи уже интересен. Один VelociRaptor обгоняет как одиночные диски, так и X25-M, причем заметно. Объединение же двух дисков в массив поднимает его на новую высоту. Причем уже нет большой разницы, куда массив подключен — время доступа-то при записи одинаковое. Впрочем, видно, что при росте нагрузки JMicron отстает, но это хотя бы не такой разгром, как в тестах линейных операций: одиночного диска он все равно намного быстрее.

IOMeter — шаблон Database при разной нагрузке

Я специально ограничил графики «сверху» значением 1000 IOps: на  «неприличное» поведение X25-M при небольшой доле операций записи можно полюбоваться и в предыдущей статье, а сегодня оно нам будет только картину смазывать — главный герой-то не SSD, а VelociRaptor.

«Раптор» всегда быстрее «Барракуды» — очевидный вывод предыдущих тестов, подтвержден и этим. Причем при небольшом количестве операций записи массивы и одиночный диск ведут себя одинаково, а при их увеличении более 50% дороги накопителей расходятся. Но оба массива ведут себя абсолютно одинаково. При 70% записи они обгоняют SSD, при 90% это же делает и одиночный диск.

Увеличение нагрузки картину меняет — массив на JMicron и одиночный диск ведут себя также, как и раньше (возникает подозрение, что что-то не то у дополнительного контроллера с управлением очередью команд), а вот массив на ICH10R обгоняет одиночный диск примерно вдвое на всем паттерне. И SSD он обгоняет уже при 50% запросов на запись.

При большой нагрузке массив на ICH10R прекрасно ведет себя при большом количестве операций чтения, обгоняя одиночный диск втрое. Судя по всему, мнение о том, что NCQ дает мало пользы одиночным дискам, но зело эффективно для RAID-массивов, мы подтвердили: иначе такой выигрыш не объяснишь. Да и массив на JMicron ведет себя пусть и скромнее, но тоже хорошо, причем резко увеличивая эффективность по мере увеличения количества операций записи.

Кстати, в прошлой статье я написал: «Да, разумеется, X25-M не рассчитан на такое применение, да и при большом количество операций записи будет проигрывать SAS-винчестерам» по поводу чего были вопросы. Как мы видим, может он проиграть в этих условиях не только старшим моделям SAS-винчестеров или массивам на них, но и наиболее производительным SATA-накопителям, особенно в RAID0.

PCMark05 — «реальное» быстродействие

Переходим к пользовательским тестам и… SSD вне досягаемости, однако неплохо уже то, что один VelociRaptor быстрее одного «массового» винчестера в полтора раза, а массив из них — в три. Но только на ICH10R — применение JMicron, к счастью, хотя бы не «тормозит» массив до уровня одиночного «простого» диска, но до уровня одного «Раптора» легко.

При загрузке приложений картина в чем-то сходная, в чем-то отличается. Основное отличие — выигрыш от массива с чередованием есть в обоих случаях, но даже в лучшем куда скромнее, чем в предыдущем тесте.

Сходный результат и в тесте на «типичное использование». Цифры другие, а качественная оценка та же.

Да — все-таки тест сканирования на вирусы не есть линейное чтение в чистом виде: массив не сумел догнать одиночный диск. Очень может быть, что причина та же, что и в тесте Everest — размер блока неудачный. Ну а на результаты массива на контроллере JMicron без содрогания и смотреть-то не получается.

Полуторократный выигрыш массива у одиночного диска это не двукратный в «синтетике», но результат очень хороший все равно. Разумеется, если собирать вы его будете на чипсетном контроллере — иначе (как и во многих других тестах) лучше уж одним диском ограничиться. Это, хотя бы, вдвое дешевле будет :)

Цены

В таблице ниже перечислены средние розничные цены всех протестированных сегодня накопителей в Москве, актуальные на момент чтения вами данной статьи:

Seagate ST31000340AS Intel X25-M WD3000GLFS
Н/Д(0) Н/Д(0) Н/Д(0)

Не забудьте только удвоить содержимое ячейки, если вас вдохновили результаты массива RAID0 :)

Итого

Что ж — во многих случаях «хороший» SSD по-прежнему вне конкуренции, но он вне конкуренции и по цене тоже. Так что если вы не гонитесь за абсолютным рекордом, а хотите увеличить производительность компьютера, покупка VelociRaptor может оказаться вполне разумной тратой денег. Тем более что за меньшую, чем у X25-M цену вы получите целых 300 ГБ свободного пространства, а не 80 ГБ. Или можно ограничиться 150 ГБ, но отдать всего 200 долларов. Да и купить два диска и объединить их в RAID0 (главное, не хранить на массиве важные данные — для этого лучше подойдет еще один дополнительный винчестер, ну и, в любом случае, еще и хороший ВЖД для резервного копирования информации) может оказаться соблазнительной идеей. В этом случае младшая модель еще более привлекательна — отдав за два диска всего на треть больше, чем за одиночный старший «Раптор», вы получите те же 300 ГБ свободного места, но большую скорость работы. Разумеется, рассматривать идею с массивом имеет смысл только обладателям плат с чипсетным RAID-контроллером. Хотя, может быть, отличные от JMB363 дешевые контроллеры не так уж и плохи, но этого без тестирования не скажешь. А уж на этой модели наши сегодняшние эксперименты ставят жирный крест — иногда получались весьма неплохие результаты, но чаще всего одиночный диск был не хуже. Иногда же вообще — одиночный диск «массовой» серии оказывался куда лучше. Все это не тот результат, ради которого хочется выбрасывать несколько сотен долларов, как мне кажется.

Но в целом титул «царя горы» «Рапторами» уже утрачен. Маленький, бесшумный и  энергоэффективный SSD в большинстве случаев все равно оказывается производительнее пары грохочущих и пышущих жаром винчестеров, причем разница зачастую такова, что ее и массивом из четырех дисков принципиально не уменьшить. Осталось только дождаться момента, когда это самое светлое будущее подешевеет до разумных пределов :)

 

 

Винчестеры Western Digital VelociRaptor WD3000GLFS
предоставлены на тестирование компанией «Ф-Центр»





Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.