Раундап современных жестких дисков с интерфейсом SCSI

Подводим тестовые итоги 2005 года и целого поколения накопителей


Этим материалом мы подводим черту под сравнением профессиональных жестких дисков с интерфейсом Ultra320 SCSI поколения 2004-2005 годов. Сейчас как раз тот момент, когда лучше всего это сделать — оглянуться назад и окинуть взглядом недавнее прошлое в преддверии скорого наступления профессиональных накопителей нового поколения с интерфейсом Serial Attached SCSI.

В нашем сводном обзоре принимают участие представители всех современных серий таких накопителей форм-фактора 3,5 дюйма со скоростью вращения магнитных пластин 10 000 и 15 000 об./мин. И даже несколько больше — поскольку в текущих рыночных реалиях в их спор между собой вмешиваются весьма неожиданные игроки. Я имею ввиду как «настольный» диск WD Raptor с интерфейсом SATA, но прочими характеристиками enterprise-класса (10 000 об./мин., быстрым поиском и повышенной надежностью), так и малютку Seagate Savvio 10K.1 — первый в мире SCSI-диск в форм-факторе 2,5 дюйма со скоростью вращения 10 000 об./мин. и некоторыми другими уникальными параметрами, о котором я не так давно в подробностях рассказал на сайте (см. savvio10k1.shtml и savvio10k1raid.shtml).

Напомню, что ранее мы постарались подробно рассмотреть каждого из представителей современных enterprise-серий SCSI-дисков от американцев и японцев — Fujitsu, Hitachi GST, Maxtor, Seagate и даже HP. Поэтому за деталями по каждой из этих серий (порой, весьма любопытными) я отошлю читателя к соответствующим обзорам (см. линки в таблицах 1 и 2). А в данном итоговом обзоре мы сведем воедино все ключевые данные по этим дискам, чтобы окинуть единым взглядом текущее положение в отрасли. Тем более что здесь сталкиваются несколько различных интересных подходов к конструированию подобных НЖМД.

Характеристики современных накопителей Enterprise-класса

По внешнему виду оценить героев нашего обзора можно, если взглянуть на соответствующие фотографии по линкам ниже (в таблице 3), а основные паспортные характеристики накопителей представлены в таблицах 1 и 2. В первой — диски со скоростью вращения пластин 15 000 об./мин., а во второй — десятитысячники от Fujitsu, Hitachi, Maxtor и Seagate.

Таблица 1. Основные характеристики современных Ultra320 SCSI-дисков Fujitsu, Hitachi, Maxtor и Seagate со скоростью вращения 15 000 об./мин.
Серия Fujitsu MAU3147 15K Hitachi Ultrastar 15K147 Maxtor Atlas 15K II Seagate Cheetah 15K.4

Модели

MAU3036NC/NP
MAU3073NC/NP
MAU3147NC/NP
(есть аналоги для Fibre Channel 2 Гбит/с и SAS)

HUS151437VL3800
HUS151437VL3600
HUS151473VL3800
HUS151473VL3600
HUS151414VL3800
HUS151414VL3600
(есть аналоги для SAS и Fibre Channel 2 и 4 Гбит/с)

8E036L0
8E036J0
8E073L0
8E073J0
8E147L0
8E147J0 (есть аналоги для SAS и Fibre Channel)

ST336754LW
ST336754LC
ST3733454LW
ST3733454LC
ST3146854LW
ST3146854LC
(есть аналоги для SAS и Fibre Channel)

Емкость магнитных пластин, Гбайт

37

29,4

37

37

Емкость моделей, Гбайт

36,7 /
73,5 /
147

36,7 /
73,4 /
147

36,7 /
73,5 /
147,1

36,7 /
73,4 /
146,8

Число головок/пластин

2/1, 4/2 и 8/4

3/2, 5/3 и 10/5

2/1, 4/2 и 8/4

2/1, 4/2 и 8/4

Скорость вращения шпинделя, об./мин.

15 000 (средняя латентность вращения — 2,0 мс)

Размер буфера данных, Мбайт

8

16 (2,5 Мбайт используется под firmware)

8

8

Среднее время поиска при чтении, мс

3,3

3,3 / 3,6 / 3,7

3,0 / 3,1 / 3,4

3,5

Среднее время поиска при записи, мс

3,8

3,7 / 4,0 / 4,1

3,4 / 3,5 / 3,8

4,0

Максимальное и минимальное время поиска при чтении, мс

0,2 — 8,0

0,6 — 6,7

0,3 — 8,0

0,2 — н/д

Максимальное и минимальное время поиска при записи, мс

0,4 — 9,0

0,7— 7,0

0,5 — 9,0

0,4 — н/д

Макс. устоявшаяся (sustained) скорость чтения/записи данных на пластину, Мбайт/с


(внутренняя 147)

93,3
(внутренняя 145)

98

96

Интерфейс

Ultra320 SCSI ( совместим с Ultra160, Ultra2 и UltraSCSI)

Макс. скорость интерфейса, Мбайт/с

320

Другие интерфейсы

Fibre Channel (200 Мбайт/с)

SAS (300 Мбайт/с) и Fibre Channel (212,5 и 425 Мбайт/с)

SAS (300 Мбайт/с) и Fibre Channel (200 Мбайт/с)

SAS (300 Мбайт/с) и Fibre Channel (200 Мбайт/с)

Коннекторы интерфейса SCSI

68-pin WIDE
80-pin SCA-2

Гарантированное количество старт-стоп циклов

50 000

50 000

MTTF/MTBF, часов

1,2 млн.

нет данных

1,4 млн.

1,4 млн.

Гарантия

5 лет

5 лет

5 лет

5 лет

Акустически шум вращения, дБА

36

35

32/32/34

30/32/36

Акустически шум поиска, дБА

46

Ударостойкость в работе R/W (2 мс), G

65

15 @11 мс

63/30

60

Ударостойкость при хранении (2 мс), G

250

250 (80@11 мс)

250

250

Температура, С, вкл. (выкл.)

+5…55 / макс. {T корпуса =60 C для Fujitsu и Maxtor}
(-40…+70)

Потребление, ватт, не более, при:
поиске (seek)
в покое (idle)




11,5



13,2/13,9/17
8,2/8,8/11,2




9,2/10,8/14



13,5/14,3/17,5
8,04/9,5/12,0

Вес, грамм, не более

750

758

910

771

Обзор на сайте iXBT.com

... ... ... ...

 

Таблица 2. Основные характеристики современных Ultra320 SCSI-дисков Fujitsu, Hitachi, Maxtor и Seagate со скоростью вращения 10 000 об./мин. и форм-фактором 3,5 дюйма.
Серия Hitachi Ultrastar 10K300 Fujitsu MAT3300 10K Maxtor Atlas 10K V Seagate Cheetah 10K.7 Seagate Savvio 10K.1

Модели

HUS103073FL3800
HUS103073FL3600
HUS103014FL3800
HUS103014FL3600
HUS103030FL3800
HUS103030FL3600
(есть аналоги для Fibre Channel)

MAT3073NC
MAT3073NP
MAT3147NC
MAT3147NP
MAT3300NC
MAT3300NP
(есть аналоги для Fibre Channel)

8D073L0
8D073J0
8D147L0
8D147J0
8D300L0
8D300J0
(есть аналоги для Fibre Channel и SAS)

ST373207LW
ST373207LC
ST3146707LW
ST3146707LC
ST3300007LW
ST3300007LC
(есть аналоги для Fibre Channel и SAS)

ST936701LC
ST973401LC
(есть аналоги для Fibre Channel 2Gb/s и SAS)

Емкость магнитных пластин, Гбайт

~60

до 75

до 75

до 75

36,7

Емкость моделей, Гбайт

73,4 /
147 /
300

73,5 /
147 /
300

73,5 /
147,1 /
300

73,4 /
146,8 /
300,0

36,7 /
73,4

Число головок/пластин

3/2, 5/3 и 10/5

2/1, 5/3 и 8/4

2/1, 4/2 и 8/4

2/1, 4/2 и 8/4

2/1 и 4/2

Скорость вращения шпинделя, об./мин.

10 025 (ср. лат. = 2,99 мс)

10 000 (средняя латентность вращения — 3,0 мс)

Размер буфера данных, Мбайт

8

8

8

8

8

Среднее время поиска при чтении, мс

4,3 / 4,5 / 4,7

4,5

4,5 / 4,7 / 4,9

4,7

4,1

Среднее время поиска при записи, мс

5,0

4,5 / 4,7 / 4,9

5,3

4,5

Максимальное и минимальное время поиска при чтении, мс

0,4 — 10,0

0,2 — 10,0

0,3 — 11,0

0,2 — н/д

0,4 — н/д

Максимальное и минимальное время поиска при записи, мс

0,4 — 11,0

0,5 — 12,0

0,5 — н/д

0,7 — н/д

Макс. скорость чтения/записи данных на пластину, Мбайт/с

89,3

132 (вкл. служебн. данные)

89

80

63

Интерфейс

Ultra320 SCSI (совместим с Ultra160, Ultra2 и UltraSCSI)

Макс. скорость интерфейса, Мбайт/с

320

Коннекторы интерфейса SCSI

68-pin WIDE
80-pin SCA-2

Гарантированное количество старт-стоп циклов

50 000

50 000

MTTF/MTBF, часов

1,2 млн.

1,4 млн.

1,4 млн.

1,4 млн.

Гарантия

5 лет

Акустически шум вращения, дБА

34

34

32/32/34

30/32/36

24/26

Акустически шум поиска, дБА

Ударостойкость в работе R/W (2 мс), G

15 (@11 мс)

65

63/30

60

60

Ударостойкость при хранении (2 мс), G

250 (75G@11мс)

225

250

225

275

Температура, С, вкл. (выкл.)

+5…55 / макс. {Tкорпуса=60 C для Maxtor}
(-40…+70)

Потребление, ватт, не более, при:
поиске (seek)
в покое (idle)




8,0/8,5/11,2




9,5




7,9/8,8/10,8



11,7/13,0/16,4
6,8/7,8/10,1



7,9/8,1
4,8/5,1

Вес, грамм, не более

750

750

820

726

210

Обзор на сайте iXBT.com

... ... ... ... ...

Судя по приводимым самими производителями значениям накопители одного класса (то есть с одной и той же скоростью вращения и интерфейсом) имеют в целом сходные параметры. Ёмкость моделей дружно увеличилась вдвое по сравнению с аналогичными дисками предыдущего поколения и теперь составляет 36,7, 73,4 и 147 Гбайт для пятнадцатитысячников и вдвое больше для десятитысячников, причем, старшая модель у последних достигла уже 300 Гбайт (то есть вполне сравнима по емкости со старшими SATA-моделями со скоростью вращения 7200 об./мин., хотя и в несколько раз дороже последних).

Впрочем, здесь есть один нюанс — каким образом эта емкость достигается в современном поколении SCSI-дисков. Дело в том, что у большинства производителей используется ставшая уже стандартной формула количества головок и пластин — для младших моделей здесь используется 1 пластина и 2 головки, для средней — вдвое больше, а для старшей — целых 4 пластины и 8 головок! То есть для пятнадцатитысячников используются магнитные пластины емкостью по 37 Гбайт, а для десятитысячников — по 74-75 Гбайт (кроме WD Raptor и Seagate Savvio 10K.1, у которых пластины — по 37 Гбайт). За одним лишь исключением — у нынешних SCSI-накопителей Hitachi данное правило нарушается и производитель использует пластины заметно меньшей емкости (примерно 30 и 60 Гбайт соответственно), то есть модели Hitachi Ultrastar 15K147 и 10K300 насчитывают 3/2, 5/3 и 10/5 головок/пластин соответственно. Хотя по удельной (на единицу площади) плотности записи пластины всех производителей примерно одинаковы — как правило, около 60 Гбит на кв. дюйм. Видимо, таким образом Hitachi хотела укоротить ход кронштейнов с головками и улучшить время поиска. Однако, к сожалению, это компании не очень-то удалось, поскольку паспортные значения среднего времени поиска у дисков Hitachi находятся примерно на том же уровне, что и у соперников (и даже хуже, чем у Maxtor Atlas, которые не используют укороченных таким способом пластин). Более того, по минимальному времени поиска диски Hitachi заметно уступают конкурентам, хотя по максимальному — как раз превосходят (то есть укорочение пластин отчасти оправдало себя).

По максимальной устоявшейся (линейной) скорости чтения/записи полезных данных самые быстрые пластины оказались тоже (как и поиск) — у обеих серий дисков Maxtor Atlas (10K V и 15K II), то есть «по физике» диски Maxtor лидируют среди конкурентов (но и весят при этом заметно больше остальных). Хотя в целом соперники здесь близки — пятнадцатитысячники по линейной скорости уже перевалили за 90 Мбайт/с (на внешних дорожках), но пока не дотягивают до знаковой цифры в 100 Мбайт/с, а трехдюймовые десятитысячники в массе своей осилили барьер в 80 Мбайт/с, но пока не добрались до 90 (лишь Maxtor Atlas 10K V подбирается к этой цифре вплотную).

Накопители данного класса как на подбор имеют буфер 8 Мбайт за исключением Hitachi Ultrastar 15K147, где устанавливается буфер объемом 16 Мбайт. Предвижу, что в SAS-дисках следующего поколения уже везде будут такие большие буфера. ;) Что касается интерфейсов, то помимо старого доброго Ultra320 SCSI у всех игроков есть аналогичные модели для двухгигабитного Fibre Channel (а у Hitachi — даже для 4-гигабитного FC). И большинство недавно начало оснащать данные серии также новомодным и очень перспективным интерфейсом Serial Attached SCSI (SAS — 3 Гбит/с и много других приятностей).

Ударостойкость всех современных SCSI-моделей находится примерно на одинаковом уровне, производители также повысили до 1,4 млн. часов показатели надежности своих enterprise-накопителей. Еще одним приятным моментом оказалось то, что все SCSI-диски последнего поколения стали использовать жидкостные динамические подшипники (FBD). Это не только снизило шум вращения накопителей (они перестали очень надоедливо «звенеть-пищать» при вращении, и это сразу отразилось в приводимых производителями акустических характеристиках дисков), но и положительно сказалось на надежности.
Что касается энергопотребления и тепловыделения современных SCSI-дисков, то по сравнению с предшественниками каких-то существенных изменений не наблюдается (пара исключений лишь подтверждает правило): по паспортным данным диски одного производителя могут быть заметно экономичнее других, однако на практике все не так однозначно (впрочем, этому мы посвятим отдельную статью на нашем сайте). И, следует заметить, что SCSI-модели потребляют явно меньше, чем их аналоги для интерфейсов FC и SAS.

Из других особенностей современных SCSI-дисков следует отметить то, что все производители стали применять новые, более быстрые, производительные и компактные (в плане занимаемого места на печатной плате) контроллеры дисков (см. фото накопителей). При этом предпочтение отдается решениям с высокой степенью интеграции компонентов, чтобы снизить общее количество элементов на плате. В результате, если для предшественников правилом было использование платы контроллера на всю нижнюю поверхность «банки» диска, то теперь более компактные платы контроллеров (в половину или 2/3 площади) являются хорошим тоном. Интерес вызывает и то, что уровень микросхемотехники достиг такого высокого уровня, что стало нецелесообразным разрабатывать различные контроллеры для пятнадцатитысячиков и десятитысячников (что было правилом ранее). И теперь диски одного производителя с разной скоростью вращения имеют очень похожие или даже практически идентичные платы контроллеров (например, у Maxtor и Seagate). Впрочем, некоторые «рудименты» в этом плане пока можно встретить (например, у Fujitsu и десятитысячников Hitachi).

Отдельно стоит отметить упаковку, в которой поставляются потребителю трехдюймовые диски Fujitsu и Seagate (см. фото). Это специальные пластиковые боксы: у Seagate они известны уже несколько лет (еще по настольным дискам), а вот у Fujitsu замечены не так давно. Причем, у Fujitsu коробочка — несколько более массивной, толстой (высокой) и «витиеватой» конструкции, нежели изделия конкурентов (Seagate и Samsung). На то она и предназначена исходно именно для SCSI-дисков.


Диск Fujitsu в фирменной упаковке.


Индивидуальные ударозащитные упаковки накопителей Fujitsu (слева) и Seagate.

Участники испытаний

Для сравнительных тестирований быстродействия SCSI-накопителей современных серий мы выбрали следующих характерных представителей:

Модель диска Скорость вращения, об./мин. Объем, Гбайт Вид сверху Вид снизу
Fujitsu MAU3073NP
15 000
73
Hitachi Ultrastar 15K147 HUS151473VL3800
15 000
73
Maxtor Atlas 15K II 8E073J0
15 000
73
Seagate Cheetah 15K.4 ST3146854LW
15 000
147
Fujitsu Fujitsu MAT3147NC
10 000
147
Hitachi Ultrastar 10K300 HUS103014FL3800
10 000
147
HP-Compaq BD14685A26
10 000
147
Maxtor Atlas 10K V 8D147J0
10 000
147
Seagate Cheetah 10K.7 ST3146707LW
10 000
147
Seagate Cheetah 10K.6 ST3146807LW
10 000
147
Seagate Savvio 10K.1 ST973401LC
10 000, 2,5 дюйма
74
WD Raptor WD740GD
10 000, Serial ATA
73

Как видим, серии дисков в нашем обзоре представлены в основном накопителями средней емкости — 147 Гбайт для десятитысячников и 73 Гбайт для пятнадцатитысячников. Исключение составляют лишь Seagate Cheetah 15K.4 (используется старшая модель), да два «малыша»-десятитысячника — Seagate Savvio 10K.1 и WD Raptor — представлены старшими 74-гигабайтными моделями (нет пока у них в арсенале более емких :)).

Кроме того, в наших испытаниях приняли участие и две «стареньких» модели — диски Seagate Cheetah 10K.6 (старшая модель предыдущей серии от Seagate), а также «загадочный» диск HP/Compaq BD14685A26. На поверку он оказался лишь слегка модифицированной (в основном, в плане firmware) Читой 10K6, специально выпущенной Seagate по заказу HP, но который до сих пор иногда можно встретить в продаже.

Диски Seagate в данных испытаниях работали в дефолтной Server Mode (адаптивное сегментирование кэш-памяти). А для сравнения накопители Seagate Cheetah 10K.7 и Seagate Savvio 10K.1 были оттестированы и в режиме Performance Mode (где адаптивное сегментирование кэш-памяти заменено на фиксированное в 32 сегмента см., например, seagment.shtml). В которой эти диски демонстрируют заметно более высокую производительность при выполнении простых потребительских («настольных») задач.

Методика тестирования скоростных показателей

Для тестов жестких дисков применялся стенд в составе:

  1. Процессор Intel Pentium 4 3.0C
  2. Материнская плата Gigabyte GA-8KNXP Ultra-64 на чипсете Intel E7210 (i875P с южным мостом Hance Rapids 6300ESB с шиной PCI-X)
  3. Системная память 2×256 Мбайт DDR400 (тайминги 2.5-3-3-6)
  4. Контроллер Ultra320 SCSI Adaptec AIC-7902B на шине PCI64
  5. Основной жесткий диск Maxtor 6E040L0
  6. Блок питания Zalman ZM400A-APF, 400 ватт
  7. Корпус Arbyte YY-W201BK-A

Стоит отметить, что данная материнская плата была выбрана не случайно. Во-первых, чипсет Intel E7210 предназначен для рабочих станций и однопроцессорных серверов начального уровня на Pentium 4 и Xeon (что неплохо согласуется с областью применения одиночных SCSI-дисков данного класса), хотя он хорошо соотносится и с настольными системами (поскольку в основе лежит i875P, на котором мы тестируем ATA-диски). Во-вторых, эта профессиональная система содержит полнофункциональную (хотя и с некоторыми оговорками) шину PCI-X (а также PCI64), обеспечиваемую непосредственно чипсетом (а не дополнительными мостами). В-третьих, непосредственно на этой плате расположен достаточно современный двухканальный контроллер Ultra320 SCSI — Adaptec AIC-7902B, подключенный к шине PCI64. В-четвертых, этот SCSI-контроллер гораздо лучше подходит для наших целей (тестирования собственно одиночных жестких дисков), чем какой-либо более дорогой с «набортной» памятью, поскольку Adaptec — видимо, наиболее распространенная (по крайней мере, в нашей стране) марка SCSI-контроллеров, а отсутствие дополнительной памяти у данного контроллера позволяет измерять быстродействие дисков в наиболее «чистом» виде, без оглядки на возможное кэширование контроллером и его собственные алгоритмы обработки потоков данных.

Диски жестко закреплялись на металлическом шасси корпуса системного блока и обдувались небольшим «торцевым» вентилятором для 5-дюймового отсека корпуса (без этого обдува некоторые из них начинали опасно перегреваться уже через пару часов тестов). SCSI-диски подключались к системе (по одиночке!) коротким 20-сантиметровым кабелем, чтобы минимизировать набег фазы на высокой частоте передачи интерфейса Ultra320 (а это — едва ли не главный бич современного SCSI, не позволяющий этой параллельной шине развиваться в более высокочастотную область), то есть добиться по возможности наилучшей скорости передачи данных по шине SCSI в нашей тестовой системе. Для контроллера (в не-RAID режиме) использовался драйвер Adaptec версии 3.0.0.0 за сентябрь 2004 года. Испытания проводились под управлением операционной системы MS Windows XP Professional SP2. Винчестеры тестировались как неразмеченными на разделы (в тестах Intel Iometer, H2Benchw и AIDA32), так и разбивались и форматировались штатными средствами операционной системы в зависимости от вида теста: одним NTFS-разделом максимально возможной емкости для тестов среднего времени доступа и снятия графика скорости чтения в WinBench 99 и двумя равновеликими разделами NTFS или FAT32 для остальных тестов (WinBench Disk WinMark 99, ATTO Disk Benchmark, многопотокового чтения/записи и теста в программе Adobe Photoshop CS). Разделы NTFS имели размер в половину объема диска каждый (то есть второй раздел начинался ровно со второй половины диска), а разделы FAT32 имели размер по 32768 Мбайт, причем первый начинался в начале диска (на самых «быстрых» дорожках), а второй — ровно с середины диска по объему. Размер кластеров NTFS и FAT32 выбирался по умолчанию — 4 и 16 Кбайт соответственно. Перед тестированием диски прогревались в течение 20 минут запуском программы с активным случайным доступом.

Результаты тестов физических параметров

Графики скорости линейного чтения накопителей показаны на рисунках по соответствующим линкам:

А на диаграмме приведены значения максимальной, минимальной и средней скорости, согласно измерениям в WinBench 99.

Следует отметить следующее: диски Maxtor и Fujitsu имеют лучшую в каждом из классов линейную скорость. Это достигается благодаря использованию в этих накопителях так называемого адаптивного форматирования, позволяющего «выжать» из каждой индивидуальной пластины максимум скорости при сохранении надлежащего уровня надежности — путем индивидуальной подгонки плотности форматирования для каждой используемой в диске головки. Наличие адаптивного форматирования наглядно видно, если графики скорости линейного чтения отобразить с разрешением раз в 100-1000 выше, чем это делает тест WinBench 99 (и другие) и при этом не использовать сглаживание (см. рисунок — периодические колебания скорости на графиках для дисков Maxtor и Fujitsu свидетельствуют о наличии поверхностей с разной плотностью записи). Причем плотность записи на разных пластинах в пределах одного и того же накопителя может различаться на 10-13%!


Фрагменты графиков в высоком разрешении для 15K-rpm дисков.

Из первой диаграммы также видно, что десятитысячники Seagate (в отличие от Cheetah 15K.4) заметно отстают от соперников по данному параметру. А Savvio 10K.1 так вообще существенно отстает от остальных десятитысячников и читает-пишет примерно на уровне прошлогодних семитысячников с пластинами 80 Гбайт. Что совсем не удивительно, учитывая меньший диаметр его пластин.

По скорости работы интерфейса Ultra320 SCSI наши соперники тоже имеют некоторые отличия, но на сей раз — в пользу Seagate, диски которой показывают чуть более высокие значения в различных программах.

Впрочем, при эффективно работающем буфере такие небольшие различия в скорости интерфейса не существенны.

По измеренному среднему времени доступа пятнадцатитысячники закономерно быстрее остальных дисков, а Maxtor Atlas 15K II заметно оторвался от конкурентов, которые здесь примерно равноценны. Диск Maxtor с отрывом лидирует и среди десятитысячников, обгоняя даже Savvio, у которого скорость поиска по идее должна быть такого же класса, как у 15К-дисков (пластины того же диаметра, что и у пятнадцатитысячников). Здесь неплохо выглядит и двухпластинный WD Raptor, хотя он и не выделяется на фоне SCSI-дисков. В режиме Performance Mode измеряемое под Windows среднее время доступа у дисков Seagate заметно повышается. Это подтверждают и измерения в специальном паттерне Intel IOmeter (см. диаграмму ниже), хотя оказывается, что не для всех SCSI-дисков паттерн случайного доступа минимальными блоками в IOmeter способен продемонстрировать адекватные результаты при чтении.

Дополнительную информацию дает сопоставление среднего времени доступа, измеренного под Windows отдельно для чтения и записи — по тому, как падает среднее время доступа при записи относительно чтения, можно попытаться судить, в частности, об эффективности работы алгоритмов отложенной записи и кэширования записываемых данных в буфере диска. (Разумеется, не следует думать, что average write access time в этом случае реально отражает данную физическую характеристику накопителей! Это лишь некий программно измеряемый при помощи тестов под Windows параметр, по которому можно судить об эффективности кэширования записи в буфере диска.) Мы приведем результаты, полученные при помощи двух различных тестов — H2Bench и IOmeter.

Результаты обоих тестов почти идентичны — лидируют (по кэшированию записи) все те же Maxtor Atlas, хотя накопители Seagate подбираются к Maxtor вплотную, а Savvio неожиданно (ли?) демонстрирует выдающиеся результаты — на уровне пятнадцатитысячников! Неожиданно скромные показатели здесь — у накопителей Hitachi и WD Raptor.

Объемные и весьма любопытные результаты теста ATTO Disk Benchmark мы здесь за дефицитом места опускаем, отправляя читателя к обзорам соответствующих продуктов. И переходим к тестам производительности накопителей в приложениях.

Быстродействие в приложениях

И первым делом, попробуем выяснить, как хорошо диски оптимизированы для многопотоковой работы. Для этого мы традиционно используем тесты в программе NBench 2.4, где файлы размером 100 Мбайт записываются на диск и читаются с него несколькими одновременными потоками. Здесь приведена диаграмма с усредненными показателями дисков в этом тесте, а детальные результаты тестов по паттернам показаны на отдельной странице.

Лидерство дисков Maxtor (пропустивших вперед лишь Hitachi 10K300) при записи несколькими одновременными потоками не вызывает сомнений, неплохо здесь смотрятся также Cheetah 15K.4 и WD Raptor, тогда как десятитысячник Fujitsu и пятнадцатитысячник Hitachi этот тест провалили, уступив даже Savvio. Зато при многопотоковом чтении ситуация существенно изменилась — место дисков Maxtor здесь заняли накопители Fujitsu (лидер в лице Hitachi 10K300 остался), и достойно себя показали обе новые Seagate Cheetah. Впрочем, и пятнадцатитысячник Hitachi в этот раз оказался не так плох, намного опередив основную группу игроков, среди которых — WD Raptor и оба Maxtor.

В «преклонных», но до сих пор популярных тестах Disk WinMark 99 из пакета WinBench 99, которые с определенной долей достоверности покажут нам, какова производительность этих enterprise-накопителей при выполнении задач, более характерных для настольного компьютера, лидеры тоже очевидны — накопители Fujitsu, Maxtor и WD. Остальные SCSI диски плохо оптимизированы для подобной работы — это следствие серверной направленности их firmware.

Более свежие комплексные тесты оценки «настольной» производительности дисков в пакетах PCMakr04 и C'T H2BenchW используют «проигрывание» предварительно записанных треков активности накопителей в соответствующих приложениях и измеряют скорость прохождения каждого из треков, после чего результаты усредняются.

По общим результатам дисковых подтестов PCMark04 , вновь становится очевидным, что наиболее быстрые SCSI-диски для «настольных» и других потребительских задач — это Fujitsu, хотя Maxtor и WD отстают от них совсем не намного. Seagate Cheetah 15K.4 оказался здесь тоже не на плохом счету, а вот другие диски Seagate имеют шансы бороться за место под «настольной лампой» лишь при использовании режима Performance Mode (и то при этом уступаю т хорошим ATA-семитысячникам).

Тест общей производительности C’T H2bench еще более выпячивает выделяет «настольную картину» — Fujitsu и Maxtor здесь наголову выше всех остальных SCSI-дисков, WD Raptor смог обойти всех без исключения SCSI-десятитысячников, а отрыв лидеров от аутсайдеров составляет более трех раз!

По скорости работы дисков с временным файлом программы Adobe Photoshop разрыв между фигурантами нашего обзора гораздо меньше (не более полутора раз). Бремя лидерства взвалили на себя Seagate Cheetah 15K.4, обогнав диски Fujitsu и Maxtor этого же класса, а среди десятитысячников тройку лидеров (без особых предпочтений внутри) составляют накопители Fujitsu, Maxtor и Seagate Cheetah 10K.7, если последняя использует режим Performance Mode. Аутсайдером здесь, как и во многих других «настольных» тестах, следует признать Seagate Savvio 10K.1 (хотя в режиме PM и он способен приблизиться к группе середнячков).

Тесты в Intel Iometer

Однако хватит терзать SCSI-диски задачами, которые для них не особенно характерны. Переходим к нагрузкам, более типичным для профилей использования данных накопителей. Для имитации работы дисков в различных «взрослых» приложениях мы используем специальные паттерны в программе Intel IOmeter. Сперва — традиционные распространенные паттерны, предложенные Intеl и сайтом Storagereview.com — имитация работы различных серверов (DataBase, File Server, Web Server) и рабочей станции — Workstation. Подробные результаты производительности накопителей в зависимости от глубины очереди запросов можно посмотреть на диаграммах на отдельной странице (а также на графиках с комментариями, например, в обзорах на fujitsu15k.shtml, fujitsu10k-mat.shtml и savvio10k1.shtml). А мы на диаграмме ниже приведем геометрически усредненные по трем серверным паттернам (без весовых коэффициентов) итоговые результаты, поскольку диспозиции накопителей в каждом из трех серверных паттернов, в целом, достаточно похожи и отражают общие тенденции оптимизации работы их firmware при данных физических характеристиках.

Оказывается, что среди дисков со скоростью вращения пластин 15 000 об./мин. лидер не вызывает сомнений — и это великолепный Maxtor Atlas 15K II, который также хорошо зарекомендовал себя и в «потребительских» задачах. Однако на смену другому «настольному» лидеру — диску Fujitsu — пришли Seagate Cheetah 15K.4 и Hitachi Ultrastar 15K147, оставив прежнего фаворита далеко позади. Лидер опережает здесь по быстродействию основную массу десятитысячников примерно в полтора раза, что вполне закономерно, учитываю разницу в скорости вращения и диаметре пластин.

Среди накопителей со скоростью вращения пластин 10 000 об./мин. лидирует также диск Maxtor Atlas, однако на сей раз Fujitsu дышит ему в спину, неплох оказался и Hitachi Ultrastar 10K300, а вот Seagate Cheetah 10K.7 явно не в фаворе, уступая даже своей предшественнице Cheetah 10K.6 (и ее реинкарнации от HP). Тем не менее, порадовал здесь Seagate Savvio 10K.1, неожиданно опередивший многих «полновесных» десятитысячников, даже несмотря на существенно меньшую линейную скорость и примерный паритет по среднему времени доступа — видимо, сказывается его хорошо оптимизированное для работы с подобными нагрузками firmware. Просто отметим, что WD Raptor здесь — аутсайдер: хотя применение не очень распространенного в SATA-контроллерах TCQ и способно процентов на 5-10 поднять его производительность в данных задачах, от аутсайдерства в сравнении с современными SCSI-дисками это Raptor’а в данном случае не спасет. Как не спасает и диски Seagate применение режима PM (а только ухудшает результаты).

Совсем немного измененная картинка наблюдается и в паттерне рабочей станции. Лидеры по категориям здесь те же (Maxtor Atlas, Cheetah 15K.4 и Fujitsu MAT), однако современные десятитысячники Seagate существенно сдали свои позиции и уступают даже Раптору. И лишь режим PM позволяет им немного перегнать последнего.

Теперь — наши собственные паттерны для IOmeter, также весьма показательные и для enterprise-накопителей, поскольку и в «глубоко профессиональных» системах жесткие диски львиную долю времени считывают и записывают большие и маленькие файлы, а также иногда копируют файлы. А поскольку характер обращений в данных паттернах (по случайным адресам в пределах всего объема диска) более характерен именно для систем серверного класса, то и значение этих «простых настольных» (на первый взгляд) паттернов чтения и записи файлов для исследуемых в этом обзоре дисков велико.

Подробные результаты представлены на диаграммах на отдельной странице (и на графиках в вышеупомянутых обзорах), а мы на итоговой диаграмме приведем геометрически усредненные показатели производительности накопителей.

Лидеры оказались нам хорошо известны по предыдущей главе нашего обзора — это диски от Fujitsu и Maxtor (впрочем, по каждому из отдельных паттернов ситуация менее однообразная, и эта победа далась «японцу» в основном за счет отличных показателей на чтении и записи крупных файлов, где Maxtor существенно отстал). Хорошо себя здесь ведут и старички WD Raptor с Seagate Cheetah 10K.6, опережая многих новичков-десятитысячников благодаря определенной оптимизации микропрограммы кэширования. Аутсайдеры — Seagate Cheetah 10K.7 и Savvio 10K.1, хотя режим PM здесь может оказаться весьма благоприятным для них, прибавляя до 30% скорости.

Если же говорить о деталях, то при имитации чтения крупных файлов (типа архивов, крупных баз данных, аудио, видео, больших фотографий и пр.) мы можем наблюдать великолепные показатели для дисков Fujitsu — они безоговорочно лидируют как при чтении, так и при записи крупных файлов, обгоняя и Maxtor, и Seagate. Причем, их быстродействие почти не зависит от глубины очереди команд. Это наводит на мысль о том, что данные диски Fujitsu будут хороши в серверах потоковых данных (типа «video-on-demand», видеонаблюдений и многого другого) и аналогичных задачах, когда требуется эффективно читать и писать крупные файлы и потоковые данные. Однако при имитации чтения и записи мелких файлов успехи Fujitsu менее впечатляющи (вспомним невыразительные результаты тестов времени доступа при чтении и записи), хотя на чтении они уверенно конкурируют с Seagate (уступая Maxtor'у на неединичной очереди запросов), а при записи даже немного опережает опережают прежнего лидера — Maxtor. Тоже вполне достойный показатель, как для серверной, так и для «настольной» производительности. Копирование крупных и мелких файлов лучше всего (и с огромным преимуществом) удается диску Maxtor, но Fujitsu «стоит на страже» и никого кроме Maxtor вперед уже не пропустит.

При имитации дефрагментации (подробности — на отдельной странице) снова с отрывом лидируют диски Maxtor Atlas, но накопители Fujitsu и здесь в «отличной форме», следуя за лидером и заметно опережая всех остальных.

Наконец, в паттерне потоковых чтения-записи крупными и мелкими блоками (например, для видеосерверов такие нагрузки на диски вполне характерны) диск Maxtor явно быстрее всех. Fujitsu дышит ему в спину, а разрыв с аутсайдерами просто громадный и лишь WD Raptor способен хоть как-то его заполнить, обгоняя SCSI-диски и Seagate, и Hitachi (подробности см. на отдельной странице).

Акустический шум и энергопотребление

Как я уже отмечал выше, объективно меньшему шуму вращения SCSI-дисков последнего поколения способствует использование жидкостных динамических подшипников (FDB). Разница, например, со стареньким Seagate Cheetah 10K.6 (или его HP-клоном) просто огромна (на мой «невооруженный» слух), хотя, справедливости ради стоит отметить и то, что новые диски Seagate (Cheetah 10K.7 и, особенно, Savvio 10K.1) тише всех своих современных «одногруппников». Все пятнадцатитысячники субъективно шумели примерно одинаково и при активном поиске, и без него (для более точных оценок необходимы специальные измерения). Кстати, и активный поиск у нынешних SCSI-дисков стал в среднем несколько тише, чем у их предшественников.

По энергопотреблению и тепловыделению наши герои тоже примерно одинаковы и их характеристики явно зависят от емкости моделей. Почти всем им принудительное охлаждение (обдув) в работе просто необходим, иначе они перегреваются (хотя, например, в определенных условиях «младшие» SCSI-диски Seagate способны круглосуточно и активно работать едва теплыми без специального обдува). Впрочем, более подробному исследованию энергопотребления и тепловыделения этих и ряда других профессиональных дисков мы посвятим отдельный материал.

Надежность

Это едва ли не самый главный параметр, по которому потребитель выбирает SCSI-диски (порой, в ущерб производительности и цене). Но, к сожалению, объективно оценить его мы самостоятельно, по вполне понятным причинам, не можем (к слову, все протестированные в этом обзоре накопители отработали у нас без сучка сучка, по крайней мере мере, по несколько дней непрерывных тестирований), а пользоваться чьей-то сторонней статистикой в данном случае было бы не совсем правильно. Поэтому лишь констатируем, что все современные SCSI-диски несколько улучшили свои декларируемые показатели надежности (например, MTBF возросло до 1,4 млн. часов), а 5 лет гарантии фактически покрывают почти все время, в течение которого использование таких дисков является целесообразным.

Выводы

Пришла пора подвести итоги нашему сравнению современных SCSI-дисков. Безусловно, главным их достоинством стало то, что емкость моделей возросла вдвое — до 147 Гбайт у пятнадцатитысячников и до 300 Гбайт у братьев их меньших. С такой емкостью создание высокопроизводительных профессиональных систем хранения данных не просто облегчается, но становится экономически гораздо более выгодным. Разумеется, заметно подросла и скорость дисков (линейное чтение полезных данных вплотную подобралось к заветному порогу 100 Мбайт/с). Эти диски достаточно экономичны и относительно малошумны по сравнению со своими предшественниками. Улучшилась их декларируемая надежность. А интерфейс SCSI пока что более чем жив и надежды на его ближайшую смерть сильно преувеличены, хотя профессиональные последовательные интерфейсы начинают набирать популярность, и без них линейки таких дисков уже немыслимы.

Что касается наиболее исследованного нами вопроса — производительности этих накопителей при выполнении различных задач, — то в обеих категориях безусловными лидерами являются продукты от Maxtor, демонстрируя лучшие результаты на серьезных профессиональных нагрузках и конкурируя с лидерами (от Fujitsu) при выполнении задач более потребительской направленности. И за это нам не стыдно было в свое время присудить дискам Maxtor Atlas 15K II и Maxtor Atlas 10K V наш приз «За оригинальный дизайн». Этого же приза, кстати, мы удостоили и новаторский накопитель Seagate Savvio 10K.1.

И нам будет очень жаль, если в результате недавнего слияния Maxtor и Seagate под крышей Seagate великолепные SCSI-накопители Maxtor (фактически ведущие свою историю от незабвенной Quantum) тихой сапой будут принесены в жертву SCSI- и SAS-дискам от Seagate. Ей богу, индустрия профессиональных устройств хранения данных сильно потеряет, если все те плодотворные разработки, которые сейчас хранятся в стенах Maxtor и выливаются в продукты под этой маркой, попросту просто забудутся под давлением «менеджеров по маркетингу» Seagate.

Современные SCSI-накопители от Fujitsu оказались весьма любопытными — однозначно лидируя в быстродействии при выполнении многих задач, более характерных для настольных компьютеров, нежели для серверов и «стораджей», они, тем не менее, оказались более скромными при работе с сугубо серверными нагрузками (порой уступая конкурентам от Hitachi и Seagate). Поэтому останавливать свой выбор на них нужно, четко представляя, для чего они будут использоваться. Видимо, мультимедиа-контентсерверы и рабочие станции — вполне достойное применение для них. Тем более что в последнее время Fujitsu сильно демпингует с ценами на SCSI-модели. Накопители от Hitachi и Seagate имеет смысл выбирать, только если планируется сугубо серверная активная работа, поскольку на более простых нагрузках они , в большинстве случаев , заметно «проседают», и по соотношению производительность-цена в таких случаях порой выгоднее порой оказывается использование тех же WD Raptor. Если же для подобных задач предполагается использовать десятитысячники Seagate, то рекомендую переводить их в режим Performance Mode (простым кликом мыши в утилите Seatools Enterprise).

Кстати, для применений, где критично занимаемое место (1U- и blade-серверы и 2U-стораджи) , советую обратить внимание на Seagate Savvio 10K.1 — очень недурные и перспективные диски, пара которых даже в простейшем RAID-массиве способна превзойти расходующий больше места (а также электричества и более массивный и громкий) пятнадцатитысячник (см., например, savvio10k1raid.shtml)!

И в заключение хочется особо подчеркнуть, что прошли те времена, когда превосходство того или иного профессионального накопителя в быстродействии определялось почти исключительно его «физическими» характеристиками — линейной скоростью, временем доступа, скоростью интерфейса, размером буфера… В последнее время мы все чаще убеждаемся, что продукты с примерно одинаковыми «паспортными» и измеренными параметрами могут разительно отличаться по производительности при выполнении разнообразных прикладных задач. То есть во главу угла борьбы за «попугайное» лидерство ставится не «физика», а мозги программистов, пишущих и оптимизирующих под те или иные задачи свои дисковые firmware. И спасибо за это тем, кто делает свой труд наиболее качественно и с ориентацией на разнопланового потребителя. :)



Благодарим компании «Asbis-Москва», Maxtor, Seagate и «Ultra Electronics» за предоставленные для тестирования накопители





Дополнительно

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.