RAID-контроллер для большинства пользователей является чем-то совершенно запредельным и непонятным. В то же время это самый обычный инструмент для создания надежной и производительной дисковой подсистемы, обслуживающей какой-нибудь популярный сервер или базу данных. Нагрузки, с которыми приходится сталкиваться этим решениям, радикальным образом отличаются от тех, с которыми имеет дело даже самый продвинутый энтузиаст — как по интенсивности, так и по самому характеру взаимодействия.

Все возрастающие потребности бизнеса требуют как можно больше места на дисках серверов, и желательно, чтобы и производительность была высокой, и стоимость оставалась в рамках приемлемого, и защищенность от сбоев присутствовала. Все это можно реализовать только при помощи RAID-массивов. В зависимости от задачи, выбирается тип накопителей и массива. Именно широчайшие возможности по кастомизации сделали RAID столь популярным.

Чем быстрее диски, тем более совершенный контроллер нужен, чтобы раскрыть их потенциал. Помимо аппаратной части, огромную роль играет прошивка. Именно она определяет «поведение» контроллера в зависимости от выбранного массива, используемых накопителей и характера нагрузки. Возможности контроллера и его прошивки особенно сильно влияют на работу массивов с распределенной четностью (RAID5 и производные).

Системы хранения данных, не ориентированные на высокую производительность, часто используют интерфейс SATA. Однако в целом для серверных решений больше характерно использование специальных интерфейсов. Наибольшее распространение на данный момент получили SAS, iSCSI и FibreChannel. SAS сейчас развивается быстрее всего, и многие аналитики прочат ему доминирование на серверном рынке. Пока главным препятствием к этому является относительно малая длина, на которую передается сигнал. Выбор интерфейса и соответствующей инфраструктуры определяется поставленной задачей, поэтому пока все три интерфейса относительно мирно сосуществуют.

Упаковка оформлена с любовью и вниманием к деталям

LSI Corporation сделала ставку именно на интерфейс SAS. Эта компания принимает участие в разработке новых версий этого стандарта и является участником SCSI Trade Association, которая занимается продвижением SAS. В результате LSI удалось стать одним из лидеров на рынке RAID-контроллеров. В последнее время компания начала также развивать другие направления, но контроллеры всё еще являются приоритетным направлением.

LSI MegaRAID SAS 9260-8i

Кабели нужно докупать отдельно, слишком уж много там вариантов

Для начала разберемся с названием контроллера. В нашем случае «92» в начале обозначает принадлежность контроллера к последнему поколению, а «60» — относит его к серии Value. Более «навороченная» серия Feature несет на борту цифры «80», ну а «40» достались самым простым контроллерам начального уровня, не способным к организации массивов с распределенной четностью. Осталось раскрыть «8i» — эта часть обозначения говорит нам, что контроллер имеет 8 портов, причем все они во внутреннем исполнении. Правда, на плате вы увидите лишь два разъема — каждый из портов SFF-8087 скрывает в себе по 4 порта, и соответствующие интерфейсные кабели больше всего напоминают плетки-четыреххвостки. Сделано это, конечно же, ради экономии пространства — наш контроллер низкопрофильный, формата MD2, и влезет даже в скромные по толщине серверы 2U (планок в комплекте сразу две — обычная и короткая, так что проблем с этим вопросом не будет), а значит, монтаж на его плате весьма плотный, и тут уже не до размещения портов по одному.

Слева CPU, справа модуль оперативной памяти

Кстати, по большому счету две старшие серии различаются лишь портами, по своей «начинке» они одинаковы — во всех контроллерах под пассивным алюминиевым радиатором бьется сердце в виде нового процессора LSI SAS 2108 с частотой 800 МГц. В распоряжении у него находится 512 МБ памяти DDR2 800 МГц. Еще одним радикальным отличием новой серии от предшественников стал переход на PCI-Express 2.0. Казалось бы, мелочь, но на практике удвоение пропускной способности должно во многих случаях помочь контроллеру раскрыть свой потенциал.

Такую концентрацию элементов на плате встретишь не каждый день

Как и полагается у серьезных контроллеров, модели новых серий поддерживают установку батареи питания кэша. Причем все контроллеры используют одну и ту же модель — iBBU07, до этого использовавшуюся лишь на LSI 8880EM2. В принципе, эта батарея является опциональной, но расчетливые администраторы предпочитают не рисковать и пользуются кэшированием данных в контроллере лишь тогда, когда эта батарея установлена — еще раз напомним, что в случае подобных устройств малейший сбой оборачивается просто огромными в финансовом плане потерями для компании.

Вместе с выпуском новых контроллеров LSI подготовила новую прошивку, позволяющую распознавать твердотельные диски и применять для работы с ними специальные алгоритмы. Позже для этих контроллеров были выпущены программы FastPath и CacheCade. Первая позволяет дополнительно повысить I/O производительность контроллера при использовании твердотельных дисков, а с помощью CacheCade можно использовать SSD в качестве кэш-памяти для массива из жестких дисков.

LSI, как и каждая другая крупная компания, производящая RAID-контроллеры, регулярно выпускает обновления прошивок, добавляя туда новые функции, подчищая небольшие баги и улучшая совместимость, так что всегда есть смысл заглянуть на страничку контроллера за самой новой и актуальной версией.

Тестирование

Да, к одному этому контроллеру подключается сразу 8 жестких дисков

Контроллер тестировался в IOMeter с массивами RAID0, RAID10, RAID5 и RAID6 при количестве дисков от 2 до 8 (мы использовали Seagate Cheetah 15K.7 ST3300657SS). Варианты нагрузки: последовательные и случайные операции чтения и записи при работе с блоками разного размера, а также работа в типичных сценариях. В качестве последних взяты широко распространенные сценарии базы данных, файл-сервера, веб-сервера и рабочей станции. Глубина очереди для всех тестов была равна единице, что серьезным образом ограничивало возможности контроллера. Выбор такого режима обусловлен банальным интересом — как поведет себя контроллер при столь необычной для него нагрузке? К тому же получившиеся результаты будут неплохо иллюстрировать потенциальные возможности нашей дисковой подсистемы при стандартной «десктопной» нагрузке (если допустить, что кто-то решит организовать у себя дома такую систему).

Заранее оговариваем, что все графики у нас состоят из двух диаграмм — на одной результаты для массивов RAID0 и RAID10, на второй — RAID5 и RAID6. Такое разбиение и логично (одна группа с контрольными суммами, а другая без оных), и удобно — два десятка линий на одном графике читать было бы крайне сложно.

Понеслась! Начнем с последовательного чтения.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, последовательное чтение, RAID5, RAID6

Всё равно получается немного запутанно, но основные тенденции выделить можно. Во-первых, обратите внимание, что массивам RAID5 и RAID6 удается выйти на максимальную скорость только при количестве дисков не более 5 и 6 соответственно — остальные продолжают идти плотной группой. Лидирует, что логично, массив RAID5 из 8 дисков. Получается, что при минимальной глубине очереди контроллер не успевает выжать максимум из наиболее сложных массивов даже при блоках в 1 МБ. Впрочем, в этом нет ничего удивительного.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, последовательное чтение, RAID0, RAID10

На малых блоках результаты этих массивов близки к тем, что мы видели на прошлом графике. Зато дальше RAID0 и RAID10 доходят до максимума вне зависимости от количества используемых дисков. И тут становится видно, что максимум этот не так и велик — всего порядка 700 МБ/с. Это далеко от теоретической суммарной производительности использованных дисков. Собственно говоря, начиная с четырёхдискового RAID0, производительность перестает расти. Видимо, контроллеру попросту не хватает запросов, чтобы «раскидать» их по большему количеству жестких дисков.

Отметим также некоторую нестабильность в результатах массивов RAID10 при работе с малыми блоками. Скорее всего, она обусловлена тем, что диск пытается считывать при работе информацию с обоих зеркальных массивов RAID0 для достижения наибольшей скорости.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, последовательная запись, RAID6, RAID6

Картина усугубляется: теперь на полную скорость смог выйти только массив RAID5 из трёх дисков. Интересно, что наиболее «крупные» массивы показали в итоге наименьшую скорость. Наверняка это снова связано с малой глубиной очереди, но как именно? Видимо, нагрузка оказывается недостаточно интенсивной, чтобы контроллер мог постоянно держать «занятыми» все 8 дисков. В итоге для каждого из HDD операции последовательной записи чередуются с записью случайной. Ну а при меньшем количестве дисков количество случайных обращений уменьшается. Опять же, увеличение глубины очереди всё бы исправило.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, последовательная запись, RAID0, RAID10

Эта группа массивов снова повела себя гораздо более предсказуемо. С увеличением блока скорость плавно растет, и массивы быстро разделяются на 3 группы по количеству «чередующихся дисков» — 2, 3, 4-8. Использование более 4 дисков в RAID0 снова никакого дополнительного преимущества не дает. В отличие от операций чтения, никаких флуктуаций для RAID10 не наблюдается — при записи массивы RAID0 внутри RAID10 должны работать синхронно.

При работе с малыми блоками вторая группа массивов оказалась гораздо быстрее, но на более актуальных для последовательных операций размерах такой разницы уже не наблюдается. Кстати, во второй группе результатов массивы с большим количеством чередующихся дисков показывают на малых блоках более низкие результаты. Причина та же самая, что и в прошлом случае — большая часть операций не является на самом деле последовательной.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, случайное чтение, RAID0, RAID10

Скорость случайного чтения в пике будет практически равна скорости последовательного чтения, но нам для этого снова нужно перейти к гораздо более высоким нагрузкам. Зато здесь производительность не перестает масштабироваться на 4 дисках, каждый новый накопитель немного улучшает результаты. Очень впечатлили показатели RAID10 массивов — они практически аналогичны RAID0 из того же количества дисков. Получается, что на операциях случайного чтения контроллеру удается идеально синхронизовать работу зеркальных RAID0. Обращает на себя внимание странный результат RAID0 на 8 дисков: скорость резко падает при переходе к 1 МБ блокам. Впрочем, это, как мы уже говорили, практически не встречающийся в реальности случай.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, случайное чтение, RAID5, RAID6

Теперь на 1МБ блоках заваливается результат RAID5 из 8 дисков — аналогично вел себя восьмидисковый RAID0 в прошлом тесте, так что, скорее всего, это не случайно. К тому же, если приглядеться, то результаты RAID0 из 6 дисков, равно как и результаты RAID5 из 7 дисков, оказываются на больших блоках немного ниже ожидаемого. Самым быстрым среди «сложных» массивов оказался RAID6 из 6 HDD, а RAID5 из 8 дисков показал себя едва ли не хуже всех. Здесь важно понимать, что в массивах с распределенной четностью для считывания одного полного фрагмента нужно прочитать одни и те же сектора на всех дисках, кроме одного (по возможности того, где находится контрольная сумма). При этом синхронизовать работу дисков, чтобы они постоянно были «в деле», не представляется возможным, ведь четность-то распределенная. Можно считать и контрольную сумму, но тогда результат придется высчитывать в памяти контроллера. И чем больше количество «уникальных» дисков в массиве, тем эта задача сложнее. При повышении глубины очереди алгоритм NCQ оптимизировал бы движения головок диска, зная о его будущих задачах. Однако в нашем тесте такой возможности нет.

В таком случае для контроллера было бы оптимальным всё же синхронизовать движение головок на всех дисках — тогда на RAID5 из 8 дисков мы бы могли добиться очень неплохой эффективности. Однако, судя по результатам, этого не произошло — нестандартная нагрузка сбила контроллер с толку.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, случайная запись, RAID0, RAID10

Случайная запись. Здесь всё гладко, никаких подводных камней. Все массивы расположились согласно количеству «чередующихся» дисков. После 128 КБ наблюдается резкий спад скорости, так как именно этот объем был выбран нами при создании массивов.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, случайная запись, RAID5, RAID6

Случайная запись слабое место RAID5 и RAID6, так как при этом выполняется много «лишних» операций записи, связанных с контрольной суммой. Крупные массивы, вне зависимости от типа, оказываются медленнее всего, ведь там приходится проводить более сложные расчеты. Если ваша задача подразумевает большое количество операций случайной записи, то лучше подумать о RAID10.

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, база данных

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, файловый сервер

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, рабочая станция

Результаты тестирования LSI MegaRAID SAS 9260-8i, веб-сервер

Ну и, наконец, тестирование в типичных сценариях. Здесь явными лидерами выступают массивы RAID0, и идущие следом RAID10. Первые платят низкой надежностью, вторые — объемом, но и те и другие имеют возможность не платить за надежность скоростью. Хотя на нагрузке Webserver, состоящей из запросов на чтение, их выигрыш не так уж и велик. А вот во всех остальных случаях, когда с записью приходится считаться, стоит обратить внимание на RAID10. Еще раз повторим, что в реальной ситуации расстановка сил будет иной; при высокой глубине очереди разница между результатами массивов будет уменьшаться, разве что случайная запись в любом случае дается массивам RAID5 и RAID6 с большим трудом.

Выводы

LSI MegaRAID SAS 9260-8i — мощный SAS 2.0 контроллер, оснащенный всеми функциями, присущими устройствам такого класса. Особенно нас впечатлила его работа с массивами RAID10 на операциях чтения — контроллер «выжимает максимум» из используемых дисков.

Больше того, с помощью программных пакетов FastPath и CacheCade можно расширить его возможности по использованию твердотельных дисков. Нам кажется, что в ближайшее время именно алгоритмы взаимодействия RAID-контроллеров с SSD и гибридными массивами будут представлять наибольший интерес.

Источник: LSI MegaRAID SAS 9260-8i тестируем RAID-контроллер с поддержкой SAS 2.0

На рынке накопителей происходит довольно много изменений, и одно из наиболее значимых касается перехода с вращающихся пластин на твёрдотельные накопители. Однако в сфере традиционных жёстких дисков тоже происходят изменения. Старый добрый жёсткий диск пока никуда от нас не уйдёт, поскольку его просто нечем заменить. "Самая высокая ёмкость" по-прежнему несовместима с "доступной ценой".

В нашей статье мы не будем в очередной раз обсуждать тему перехода с традиционных магнитных пластин на твёрдотельные накопители. Нет, мы рассмотрим переход с 3,5" форм-фактора на 2,5" винчестеры, а также распространение меньших по размеру жёстких дисков в корпоративном сегменте. Все крупные производители жёстких дисков сегодня предлагают, по крайней мере, одну линейку 2,5" винчестеров для корпоративного рынка, а некоторые уже объявили о прекращении поддержки высокоскоростных 3,5" винчестеров на 15 000 об/мин. SSD обеспечивают большую производительность, а менее скоростные 3,5" жёсткие диски - ёмкость до 2 Тбайт. Модели же в промежутке, похоже, переходят на 2,5" форм-фактор по причинам, которые мы постараемся выяснить в нашей статье.

Магическое слово в сфере корпоративных хранилищ - это "плотность", под которой обычно подразумевается доступная ёмкость хранения в определённых физических габаритах. Плотность начинается с уровня жёсткого диска, где под ней подразумевается плотность хранения данных на квадратном дюйме поверхности или на пластине. При переходе на системный уровень появляется плотность в расчёте на объём - сколько информации вы сможете хранить в сервере 1U, 2U, 4U или даже в стойке целиком?

Плотность хранения данных взаимосвязана с возможностью увеличения производительности подсистемы хранения данных, что тоже поднимает вопрос о переходе с 3,5" на 2,5" форм-фактор. Действительно, производительность массивов RAID масштабируется при увеличении числа используемых жёстких дисков, поэтому очевидно, что большее количество 2,5" винчестеров даст серьёзное преимущество по сравнению с небольшим массивом из 3,5" HDD. В статье мы рассмотрим производительность, энергопотребление, ёмкости и некоторые сферы применения, например, blade-серверы. Наконец, 2,5" форм-фактор является доминирующим для SSD, что открывает путь для простой и удобной модернизации. Но позвольте начать с обсуждения флэш-технологий.

Флэш повсюду?

В ближайшие годы твёрдотельные накопители появятся во многих клиентских ПК и серверах, поскольку для операционной системы и набора приложений особенно большой ёмкости не требуется. Однако текущий бум технологии SSD связан либо с low-end сегментом, где ёмкость и производительность не так важны, либо с high-end производительным сегментом.

Позвольте вкратце напомнить потенциальные преимущества технологии флэш-памяти.

Самая высокая производительность ввода/вывода: если жёсткие диски корпоративного класса могут обеспечивать несколько сотен операций ввода/вывода в секунду (IOPS), то приличные SSD могут выдавать тысячи операций. Это критично для многих корпоративных применений.

Высокая пропускная способность: жёсткие диски сегодня дают, максимум, 200 Мбайт/с, хотя SSD с лёгкостью превышают данный уровень. Флэш-накопители также дают намного более высокую и стабильную среднюю пропускную способность, чем HDD.

Снижение расходов на обслуживание: поскольку данные динамически распределяются по каналам и ячейкам флэш-памяти контроллером, дефрагментировать SSD не требуется. Дефрагментация может даже ухудшить производительность.

Эффективность энергопотребления: жёстким дискам требуется до 20 Вт энергии, а SSD обычно потребляют очень небольшое количество энергии, как правило, всего несколько ватт. В результате эффективность энергопотребления, выраженная в пропускной способности на ватт или производительности ввода/вывода на ватт, может быть весьма впечатляющей.

Хорошо продуманные SSD могут дать высокую пропускную способность, лучшую эффективность энергопотребления и производительность ввода/вывода, намного превосходящую жёсткие диски. Впрочем, жёсткие диски для массового рынка, которые используются, как минимум, в трёх четвертях всех поставляемых систем и серверов, не могут быть заменены SSD, несмотря на потенциал твёрдотельных накопителей.

Ниже мы вкратце привели список существующих проблем.

Ёмкость: современные SSD для корпоративного рынка дают от 32 до 256 Гбайт, в то время как HDD корпоративного класса имеют ёмкость до 600 Гбайт. А высокоёмкие хранилища теперь можно собирать из 2-Тбайт винчестеров, сертифицированных для корпоративного сегмента.

Цена: цены на SSD для корпоративного рынка начинаются примерно там, где заканчиваются цены на high-end жёсткие диски для этого же рынка.

Валидация: многие жёсткие диски уже валидированы для тех или иных окружений, в то время как SSD - (пока) нет. Это касается совместимости и надёжности, а также предсказуемости производительности.

Итог будет очевидным: технология SSD может действительно давать преимущества, но вам придётся начинать всё с нуля, если требуется правильная реализация.

2,5" против 3,5": примеры накопителей

Сначала хотелось бы напомнить, что 2,5" жёсткие диски корпоративного класса имеют большую высоту, чем 2,5" винчестеры для потребительского рынка. Последние доступны с высотой 9,5 мм (ноутбуки) или 12,5 мм (портативные накопители), но все HDD корпоративного класса имеют высоту 15 мм. Это связано с тем, что им обычно требуется вмещать три физические пластины. То же самое верно и для 12,5-мм 2,5" винчестеров, но увеличение скорости вращения шпинделя до 10 000 об/мин или даже до 15 000 об/мин накладывает свои ограничения. Да и следует помнить, что пластины внутри 2,5" и 3,5" жёстких дисков корпоративного класса на самом деле имеют одинаковый диаметр, то есть основным преимуществом 3,5" винчестера по сравнению с 2,5" является возможность вмещать четыре или даже большее количество пластин. Как видим, это касается максимальной ёмкости, которая, как мы уже упоминали выше, не является приоритетом для данных жёстких дисков корпоративного класса.

3,5" Fujitsu MBA3147RC (15 000 об/мин, 147 Гбайт)

Для сравнения производительности разных форм-факторов мы взяли жёсткий диск Fujitsu MBA3147RC. Этот накопитель является хорошим примером 3,5" высокопроизводительного жёсткого диска корпоративного класса. Он оснащён буфером 16 Мбайт, интерфейсом SAS на 3 Гбит/с и имеет время наработки на отказ (MTBF) 1,4 миллиона часов. Toshiba, купившая Fujitsu в прошлом году, не планирует выпускать 600-Гбайт 3,5" жёсткий диск, в результате чего линейка MBA заканчивается на отметке 300 Гбайт. Другие популярные продукты - это линейки Hitachi Ultrastar 15K и Seagate Cheetah 15K. Следует отметить, что другие, более новые 3,5" жёсткие диски на 15 000 об/мин дают намного более высокую пропускную способность, но производительность ввода/вывода остаётся на одинаковом уровне, поскольку головки чтения и записи нельзя ускорять бесконечно. Всё же физические ограничения существуют. Более скоростные 3,5" жёсткие диски будут давать от 150 до 200 Мбайт/с.

2,5" Toshiba MBF2600RC (10 025 об/мин, 600 Гбайт)

Перед нами один из новейших 2,5" жёстких дисков корпоративного класса. Линейка MBF от Toshiba предлагает ёмкость до 600 Гбайт в 2,5" форм-факторе. Это один из первых жёстких дисков SAS с интерфейсом 6 Гбит/с, который даёт в два раза более высокую пропускную способность, чем у предшественника. Впрочем, в реальности это не так и важно, поскольку производительность передачи данных с пластин не превышает 147 Мбайт/с. Накопитель даёт большую пропускную способность, чем наш 3,5" винчестер Fujitsu, взятый для сравнения, но уступает новейшим жёстким дискам на 15 000 об/мин. Производительность ввода/вывода во многом определяется скоростью вращения шпинделя, от которой зависит задержка на вращение. Схожие продукты доступны от Hitachi (C10K300) и Seagate (NS.2), но только Seagate и Toshiba сегодня поставляют модели с ёмкостью 600 Гбайт.

2,5" против 3.5": производительность и энергопотребление

Довольно важно сравнить производительность и энергопотребление у 2,5" и 3,5" накопителей. Индекс корпоративной производительности, приведённый выше, базируется на результатах проведённых нами тестов, в нём пропускная способность и производительность ввода/вывода имеют вес 40%, а производительность PCMark Vantage - 20 процентов. Вы можете перейти к разделу тестов, чтобы сравнить отдельные результаты, но картина общей производительности вполне чёткая: новое поколение 600-Гбайт моделей в 2,5" форм-факторе со скоростью вращения шпинделя 10 000 об/мин даёт вполне приличную пропускную способность до, примерно, 150 Мбайт/с, но оно не может обойти 3,5" жёсткие диски на 15 000 об/мин по производительности ввода/вывода. Впрочем, небольшое падение производительности вполне приемлемо, учитывая преимущества 2,5" форм-фактора по сравнению с 3,5", которые мы рассмотрим чуть ниже.

Не менее интересно взглянуть на энергопотребление в сценарии нагрузки ввода/вывода рабочей станции. Если жёстким дискам на 15 000 об/мин требуется от 7,8 Вт в режиме бездействия до 12,4 Вт при максимальной активности ввода/вывода, то 600-Гбайт 2,5" жёсткий диск Toshiba MBF2600RC урезает это энергопотребление наполовину. Во время интенсивной нагрузки ввода/вывода он потребляет всего 7,1 Вт, что впечатляет. А в режиме бездействия - всего 3,5 Вт.

Наконец, поговорим об эффективности. Энергопотребление снижается намного сильнее, чем производительность, поэтому мы вправе ожидать от 2,5" жёстких дисков большую производительность в расчёте на ватт.

2,5" против 3,5": ёмкость и цена

Нужно учитывать и некоторые другие факторы, прежде чем говорить о ёмкости и плотности. Как правило, производители жёстких дисков пытаются создавать модели с разумным числом вращающихся пластин. Накопители на одной пластине наиболее интересны для потребительского и клиентского рынков, где важны минимальные расходы.

Множество пластин используются для получения более высоких ёмкостей или для достижения нужной ёмкости на проверенной временем технологии и плотности записи. Впрочем, быстрые 3,5" жёсткие диски с большим количеством пластин пытаются сочетать высокую производительность с высокой ёмкостью, что часто сопровождается повышением цены. 3,5" жёсткий диск на 7200 об/мин дёт в три раза большую ёмкость примерно за треть себестоимости, а SSD завоёвывают производительный сегмент.

Остаётся средний уровень ёмкости - его как раз дают продукты для корпоративного массового рынка. И здесь лучше всего себя показывает 2,5" форм-фактор. Да, придётся смириться с небольшим падением производительности, но энергопотребление, эффективность и цена хорошо сбалансированы. Кроме того, один продуктовый цикл часто бывает достаточным, чтобы компенсировать падение производительности. Существующие плотности записи позволяют выпускать 2,5" жёсткие диски на 10 000 об/мин с 200 Гбайт ёмкости на пластину. В итоге Seagate и Toshiba смогли представить модели с ёмкостью 300, 450 и 600 Гбайт. Как мы ожидаем, вскоре за ними последует и Hitachi.

С точки зрения ёмкости

Учитывая, что в одном и том же стоечном пространстве можно уместить намного больше 2,5" винчестеров, чем 3,5", то мы получаем намного более высокую плотность хранения и эффективность энергопотребления на гигабайт. Два 2,5" 300-Гбайт жёстких диска корпоративного класса на 10 000 об/мин в правильном массиве RAID обойдут один 600-Гбайт 3,5" винчестер на 15 000 об/мин. В то же время цена и энергопотребление останутся примерно сравнимыми.

С точки зрения производительности

Если мы посмотрим на сценарий 3,5" против 3,5", то для повышения производительности, ёмкости или эффективности необходимо использовать несколько винчестеров. В крупных корпоративных хранилищах используются не только отдельные жёсткие диски, но и HDD, объединённые в разделы JBOD. Позвольте привести простой пример.

Подсистема хранения должна обеспечивать минимум 1000 операций ввода/вывода в секунду для файлового сервера и должна иметь ёмкость не меньше 3 Тбайт. Идеальным вариантом можно считать хранилище 1U с четырьмя 3,5" винчестерами. Если брать 600-Гбайт жёсткие диски на 15 000 об/мин, то мы получим требуемую производительность, но не добьёмся требуемой ёмкости. Система 2U могла бы увеличить чисто дисков, но и расходы при этом тоже возрастут. Альтернативой можно считать хранилище 1U, которое может вместить десять 2,5" винчестеров. В нашем примере вы можете установить шесть 2,5" 600-Гбайт жёстких дисков на 10 000 об/мин. В массиве RAID 5 они обеспечат требуемую ёмкость и производительность при меньших суммарных затратах, меньшем энергопотреблении и намного более высокой эффективности энергопотребления по сравнению с 3,5" решением.

Наконец, давайте рассмотрим разницу в цене, если вы захотите установить SSD. Один накопитель, скорее всего, даст требуемую производительность, но нам придётся использовать не меньше 24 SSD по 128 Гбайт каждый, чтобы получить желаемую ёмкость. При этом мы даже не обеспечим избыточность хранения, да и получающееся решение будет массивным. Нам придётся продумать массив RAID, найти подходящие RAID-контроллеры и оснастки, чтобы использовать 24 (или более) SSD.

Стоечные серверы

Давайте поговорим о том, сколько накопителей могут работать в серверах типичных стоечных форм-факторов. Следующие цифры базируются на моделях с передней загрузкой устройств. Впрочем, конечно, бывают и стоечные серверы, в которых используется загрузка накопителей сзади. Кроме того, бывают и другие опции, например, две системы внутри одного blade-корпуса, добавление или исключение оптического привода, более функциональная панель с интерфейсами ввода/вывода и так далее. Таким образом, в зависимости от конкретного продукта, у него может быть и меньше отсеков, чем приведено в списке.

Серверы 2U могут вместить 20 2,5" жёстких дисков при их горизонтальной установке, либо 24 накопителя, если они установлены вертикально. Кроме того, оснастки и отсеки для 2,5" жёстких дисков требуют намного меньше места, чем для сравнимых 3,5" решений, поскольку накопители меньше по всем трём измерениям.

Решения 3U обычно поддерживают 16 3,5" жёстких дисков. Честно говоря, мы не встречали решений 3U и более крупных, в которых работает ещё большее количество 2,5" жёстких дисков, поскольку даже в сервер 2U можно установить 24 накопителя.

Специальные решения

Некоторые специальные решения позволяют вместить большую вычислительную мощность в очень ограниченное пространство. Хорошим примером можно считать Supermicro SC809T-1200B, сдвоенную систему 1U, которая обеспечивает четыре 2,5" отсека для каждого внутреннего сервера. Поскольку на передней панели необходимы элементы управления, в подобную систему нельзя вместить максимум из десяти 2,5" жёстких дисков.

Blade-серверы

На фотографии выше показана небольшая стойка 12U, вмещающая три устройства: систему 4U снизу, blade-шасси 7U с 10 модулями посередине и сервер 2U сверху. Как правило, blade-серверы устанавливаются в шасси 7U, причём допускается установка до 10 blade-серверов и разнообразных модулей. Если обычные стоечные серверы включают блоки питания и поддержку сети, то у blade-серверов общее питания и сеть. Конечно, blade-серверы являются наиболее эффективным способом увеличения плотности вычислений в серверном окружении.

И здесь проявляется серьёзное преимущество 2,5" жёстких дисков по сравнению с 3,5" моделями: последние просто не уместятся в отдельные blade-серверы, то есть все blade-серверы должны оснащаться 2,5" винчестерами. Это экономит не только место, но и энергию. Действительно, в полное шасси с 10 blade-серверами можно установить до 60 2,5" жёстких дисков. Умножьте 60 на потребление 7,1 Вт у Toshiba MBF2600RC под интенсивной нагрузкой ввода/вывода, и вы получите типичное энергопотребление 426 Вт. Напротив, то же количество 3,5" винчестеров потребует шасси не меньше 9U и 744 Вт питания.

Многие blade-серверы поддерживают три или шесть 2,5" винчестеров (для сдвоенных blade), что позволяет настроить массив с избыточностью и приличной производительностью.

Тестовая конфигурация

Диаграммы передачи данных

Пропускная способность и производительность интерфейса

Производительность ввода/вывода и время доступа

Производительность приложений PCMark

Помните, что PCMark Vantage - это не серверный тест. Однако он полезен для выявления разницы между жёсткими дисками для разных сегментов рынка. Результаты теста больше зависят от пропускной способности, чем от производительности ввода/вывода.

Температура, энергопотребление и эффективность

Температура поверхности дисков не очень отличается, поскольку 3,5" винчестер способен рассеивать своё тепло по намного большей поверхности.

Энергопотребление в режиме бездействия 3,5 Вт по сравнению с 7,8 Вт является существенным преимуществом.

Да и при нагрузке пиковой пропускной способностью 6,1 Вт у 2,5" накопителя - это существенно лучше 11,3 Вт.

Энергопотребление 2,5" винчестера Toshiba MBF2600RC под небольшой ограниченной нагрузкой весьма близко к режиму бездействия. 3,5" Fujitsu MBA3147RC на 15 000 об/мин при данной нагрузке находится ближе к пиковому энергопотреблению.

Пришла пора посчитать эффективность? 2,5" жёсткий диск даёт в два раза больше производительности на ватт при нагрузке максимальным потоковым чтением, чем скоростной 3,5" винчестер.

В сценарии нагрузки ввода/вывода разница по эффективности не такая существенная, но результаты у 2,5" жёсткого диска Toshiba почти удваиваются.

Заключение

Наверное, было бы слишком банально сказать, что 2,5" жёсткие диски лучше, чем 3,5" винчестеры. Форм-фактор 2,5" нельзя назвать превосходным во всех отношениях, следует всё же учитывать разницу в плотности хранения данных, да и в скорости вращения шпинделя. В целом, 3,5" жёсткие диски на 7200 об/мин останутся весьма важными для систем с высокой ёмкостью, а 2,5" производительные жёсткие диски найдут в ближайшие годы широкое применение в серверах. SSD тоже становятся всё более интересными, но пока, в основном, это касается окружений с высокой производительностью или модернизации накопителей на 15 000 об/мин.

Без сомнения, высокая скорость вращения шпинделя и самые современные технологии дают очень высокую пропускную способность. Но производительность ввода/вывода всё равно ограничена физической производительностью головок чтения/записи. Поскольку ускорять их работу до бесконечности не получится, они естественным образом ограничивают производительность ввода/вывода. Диаметр пластин 3,5" и 2,5" винчестеров для корпоративного сегмента остаётся постоянным, поэтому и производительность ввода/вывода меняется слабо. В нашем тестировании 3,5" жёсткий диск Fujitsu на 15 000 об/мин оказался быстрее 2,5" модели Toshiba на 10 000 об/мин только по той причине, что он имеет более высокую скорость вращения шпинделя, которая приводит к уменьшению задержки вращения.

Пару слов об интерфейсе: выбор SAS 6 Гбит/с или 3 Гбит/с может быть важен для подключения оснасток и систем JBOD к контроллеру или host-адаптеру, но для отдельных накопителей это не имеет значения.

Что касается корпоративных окружений, то легко увидеть, что, как правило, вы можете уместить в два раза больше 2,5" жёстких дисков в стоечное пространство для 3,5" винчестеров. Blade-серверы не поддерживают 3,5" винчестеры вообще из-за их физических габаритов. Поскольку ёмкость и производительность ввода/вывода почти идентичны между 3,5" и 2,5" жёсткими дисками корпоративного уровня, но энергопотребление и габариты у 2,5" моделей намного меньше, в итоге мы получаем удвоение эффективности и плотности хранения данных при переходе на 2,5" винчестеры.

По материалам: www.thg.ru

Введение

Следующим важным этапом для индустрии жёстких дисков можно назвать ёмкость 2 Тбайт у моделей со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Samsung прислала нам первый образец для тестов, а WD уже поставляет два разных 2-Тбайт настольных жёстких диска, которые обеспечивают оптимальную производительность. Мы ждём поступления моделей от Hitachi и Seagate, но пока что решили протестировать три первых имеющихся накопителя, чтобы сравнить их друг с другом.

Больше скорость, выше эффективность

Поскольку большая часть компаний решила приблизиться к ёмкости 2 Тбайт с экономичными и эффективными жёсткими дисками, теперь настало время перейти с экономии энергии на чистую производительность. Все четыре ключевых игрока, а именно Hitachi, Samsung, Seagate и Western Digital, всё ещё считают данный рынок очень важным, пусть даже со стороны SSD конкуренция только увеличивается.

Причина простая: ёмкости жёстких дисков будут продолжать увеличиваться с хорошей динамикой. То же самое можно сказать и про твёрдотельные накопители, но цены на жёсткие диски остаются сравнительно низкими. Конечно, топовые винчестеры будут продолжать продаваться в диапазоне $150-$200, но новейшие и ёмкие SSD даже и близко не подходят к такому уровню цен.

Кроме того, ёмкие жёсткие диски с приличной производительностью становятся всё более важными для серверов и центров хранения данных. Для хранения больших объёмов данных с высокими скоростями просто нет другой альтернативы старым добрым жёстким дискам. Да и разница между "зелёными" жёсткими дисками со скоростью 110 Мбайт/с и производительными моделями со скоростью 140 Мбайт/с всё ещё существенна. Накопитель WD RE4 (RAID Edition), который мы рассмотрели в статье, является прекрасным примером. Hitachi вскоре представит свою модель A7K2000, а Seagate - Constellation ES.

Больше ёмкости?

Конечно, можно ожидать, что плотность записи данных на пластину вскоре "прыгнет" с 500 Гбайт до 640 или 750 Гбайт, что позволит производителям создавать модели на 1,5 и 2 Тбайт с меньшим числом пластин. А модели начального уровня автоматически увеличат свою ёмкость. Впрочем, сегодня жёсткие диски с ёмкостью больше 2 Тбайт имеют смысл только для корпоративного и бизнес-окружения, где системы могут работать с загружаемыми разделами крупнее 2 Тбайт. Для этого требуются компьютеры Mac на платформе Intel, современные RAID-контроллеры и host-адаптеры, способные работать с GPT (GUID Partition Table) вместо традиционной Master Boot Record (MBR). Но на большинстве нынешних платформ ПК с такого ёмкого раздела загрузиться не получится, поскольку GPT требует EFI, а не традиционного BIOS. К сожалению, большинство платформ, напичканных полезными и часто бесполезными функциями, не имеют поддержки EFI и GPT, которая позволила бы в полной мере использовать будущие жёсткие диски объёмом больше 2 Тбайт.

Так что барьер ёмкости 2 Тбайт сохранится некоторое время. В данной статье мы рассмотрим два новых жёстких диска от WD, а также первый винчестер Samsung, использующий плотность записи 500 Гбайт на пластину.

Samsung Spinpoint F3 500GB (HD502HJ)

Spinpoint F - 3,5" линейка Samsung для настольных ПК. Предыдущие жёсткие диски Spinpoint именовались через ёмкость, которую Samsung могла достичь на одной пластине, например, Spinpoint P102 или T166. После представления первого 1-Тбайт жёсткого диска Spinpoint F1 система именования была изменена. Модели второго поколения Spinpoint F2 пока что были представлены только версией EcoGreen (F2EG) со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин. Новая линейка Spinpoint F3 знаменует выход производительного жёсткого диска нового поколения со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин и ёмкостью 500 Гбайт на пластину.

Первый продукт, который мы получили - это 500-Гбайт HD502HJ, при этом мы знаем, что в продаже появились и 1-Тбайт модели Samsung. Однако до появления на рынке моделей с большей ёмкостью может пройти ещё несколько недель. Конечно, HD502HJ может хранить только 500 Гбайт, но данную ёмкость можно считать "золотой серединой" для массовых продаж, поскольку производитель снижает у этой модели себестоимость до минимума благодаря дизайну с одной пластиной. В то же время использование передовых технологий записи данных позволяет получить значимый прирост производительности. Spinpoint F3 на 500 Гбайт показал максимальную пропускную способность чтения 136 Мбайт/с, а среднюю - 110,4 Мбайт/с. Совсем неплохо! Впрочем, два жёстких диска WD смогли обойти F3 по максимальной пропускной способности.

Дизайн Samsung с одной пластиной даёт ещё одно менее очевидное преимущество: это один из самых холодных жёстких дисков, который мы когда-либо тестировали. Самая низкая рабочая температура, измеренная нами, наблюдалась у жёсткого диска WD Caviar Green (WD20EADS) - 39°C, но у него скорость вращения шпинделя составляет 5400 об/мин, а Samsung всё же даёт прирост производительности из-за скорости вращения 7200 об/мин. Уровень шума в режиме бездействия Samsung тоже вполне приемлемый, поскольку меньшее число пластин обычно приводит к меньшему уровню шума. Это касается как уровня шума в режиме бездействия, так и уровня шума во время интенсивной активности ввода/вывода.

Время доступа Samsung 13,5 мс не впечатляет. Оно достаточно хорошее для повседневного использования, но время доступа всё же влияет на производительность ввода/вывода, негативно на ней сказываясь.

В данном отношении важно принять во внимание энергопотребление. Samsung могла оптимизировать жёсткий диск для низкого энергопотребления, а не для максимальной производительности, что мы и обнаружили на практике. Максимальное энергопотребление во время выполнения сценария рабочей станции с интенсивной нагрузкой ввода/вывода составило всего 5,7 Вт - Samsung побеждает любой другой жёсткий диск в этом тесте, включая все "зелёные" модели. Энергопотребление во время воспроизведения HD-видео тоже составило всего 4,4 Вт. Только тесты потокового чтения с максимальной пропускной способностью оказались более интенсивными - энергопотребление увеличилось до 6,8 Вт. В итоге Spinpoint F3 всё равно даёт лучшую эффективность (производительность на ватт) по пропускной способности.

Western Digital Caviar Black 2TB (WD2001FASS)

Western Digital Caviar уже многие годы является основной маркой 3,5" жёстких дисков компании, причём недавно марка была разделена на три линейки: Caviar Blue, Green и Black. Blue соответствует жёстким дискам для массового рынка, Green - моделям с повышенной эффективностью энергопотребления, а в линейку Caviar Black входят производительные модели. Данный накопитель является новейшей моделью в линейке Caviar Black, при этом он достигает ёмкости 2 Тбайт. По сравнению с предыдущими жёсткими дисками Caviar Black, это первый жёсткий диск WD, оснащённый кэш-памятью 64 Мбайт.

WD в данном случае использует четыре пластины по 500 Гбайт. Это также первый накопитель Black Edition, построенный на технологии двух независимых приводов, что должно улучшить точность позиционирования головок. Первый привод является электромагнитным, а второй - пьезоэлектрическим. По информации Western Digital, именно последний даёт улучшение точности. Наконец, WD по-прежнему предоставляет пятилетнюю гарантию на Caviar Black, а также выпускает модели RE (чуть ниже).

Высокая температура поверхности 46°C была вполне ожидаема, поскольку внутри используются четыре пластины со скоростью вращения 7200 об/мин. Конечно, это влияет и на энергопотребление. Мы измерили 6,4 Вт в режиме бездействия - немало по сравнению с другими жёсткими дисками. Энергопотребление при чтении/записи увеличивается до 10,3 Вт, а при интенсивных операциях ввода/вывода мы получили максимум 11,3 Вт. При воспроизведении HD-видео энергопотребление ограничивается 8,2 Вт, что не очень сильно превышает уровень режима бездействия.

Не будем забывать про производительность. Перед нами самый быстрый настольный жёсткий диск. Время доступа 11,9 мс и максимальная пропускная способность 141 Мбайт/с просто лучшие в своём классе. Кроме того, WD2001FASS также обеспечивает самую высокую производительность ввода/вывода в наших тестах, а также доминирует в тесте приложений PCMark Vantage. Как вы обнаружите, он даже обгоняет собственный WD VelociRaptor на 10 000 об/мин за исключением времени доступа и минимальной пропускной способности - то есть перед нами лучший вариант по производительности и ёмкости для энтузиастов. Поскольку на рынке сегодня нет других моделей жёстких дисков, способных сравниться с Caviar Black, эта модель получает нашу награду "Recommended Buy/Рекомендованная покупка".

Western Digital RE4 (RAID Edition 4, WD2003FYYS)

Как и предполагалось, 2-Тбайт жёсткий диск из линейки RE4 построен на такой же технической основе, что и 2-Тбайт Caviar Black. Но RE4, вместе с тем, был модифицирован и валидирован для интенсивной нагрузки в режиме 24x7, отсюда и название “RAID Edition”.

Чтобы лучше защитить окружающую систему от вибрации жёсткого диска, RE4 использует специальные крепления для шпинделя двигателя. Есть также и электронная система противодействия вибрации, которую WD описывает как существенно улучшающую производительность в окружениях с сильной вибрацией. Встроенный многоосный датчик удара позволяет накопителю принимать какие-либо экстренные действия в случае удара для лучшей сохранности данных. Спецификации накопителя по большей части такие же, что и у 2-Тбайт Caviar Black: 7200 об/мин, четыре пластины по 500 Гбайт, кэш-память 64 Мбайт и такое же энергопотребление.

Мы смогли замерить небольшие, но заметные результаты, демонстрирующие усилия WD по улучшению надёжности накопителя. Различия по времени доступа мизерные, но RE4 всё же даёт более высокую максимальную, среднюю и минимальную пропускную способность, а также заметно лучшие результаты в тесте приложений PCMark Vantage.

Впрочем, RE4 требует чуть больше энергии. Данную модель стоит выбирать, если вам нужна максимальная производительность и надёжность. Иначе же можно вполне довольствоваться Caviar Black.

Сравнительная таблица

Тестовая конфигурация

Заключение

Жёсткие диски Samsung Spinpoint F3 и Western Digital Caviar Black выводят на рынок новый уровень производительности для 3,5" настольных накопителей, увеличивая пропускную способность с уровня 100-120 Мбайт/с до 140 Мбайт/с. Оба жёстких диска способны дать более высокую максимальную пропускную способность, чем WD VelociRaptor, а 2-Тбайт WD Caviar Black и RE4 даже смогли обогнать его в PCMark Vantage, который является тестом, основанным на популярных приложениях.

Впрочем, не будем забывать о перспективе. Ни один жёсткий диск не может сравниться с последними твёрдотельными накопителями SSD по производительности приложений. Если вам действительно нужен самый быстрый накопитель для системы, то будьте готовы потратить несколько сотен долларов на SSD. Или выберите прекрасный и менее дорогой компромисс в виде новейшего 3,5" винчестера.

Новый 500-Гбайт Samsung Spinpoint F3 даёт такую же пропускную способность, что и жёсткий диск WD, но отстаёт по времени доступа и производительности приложений. Впрочем, его реальными преимуществами являются низкое энергопотребление, низкая температура поверхности и замечательная эффективность (производительность на ватт). Конечно, ёмкость 500 Гбайт звучит далеко не рекордной, однако перед нами один из лучших недорогих жёстких дисков, обеспечивающих высокую производительности при приемлемой ёмкости. В ближайшие недели Samsung представит модели на 1 и 1,5 Тбайт.

Western Digital всё сделала правильно. Компания первой представила 2-Тбайт жёсткие диски со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин, получив корону производительности на сегменте настольных винчестеров. Как показали наши тесты, 2-Тбайт Caviar Black даёт самую высокую пропускную способность самое низкое время доступа и самую лучшую производительность ввода/вывода среди 3,5" жёстких дисков для массового рынка. Кроме того, мы протестировали и RE4 - более надёжную версию Black, рассчитанную на интенсивную нагрузку в режиме 24x7.

Конечно, энергопотребление пары винчестеров WD не такое низкое, как у более эффективных жёстких дисков, но наши измерения показали, что новейшему 2-Тбайт Black Edition требуется не больше энергии, чем его 1-Тбайт предшественнику, но при этом мы получаем большую ёмкость и производительность. Поэтому 2-Тбайт WD Caviar Black получает нашу награду "Рекомендованная покупка" ("Recommended Buy"). Но помните, что мы награждаем 2-Тбайт версию, поскольку характеристики на других уровнях ёмкости могут отличаться.

Источник: www.thg.ru