В этой статье мы рассмотрим современные модели серверных накопителей с точки зрения производительности и оптимальных областей применения.
На данный момент в серверах в основном используются устройства хранения данных двух типов — жесткие магнитные диски (HDD, hard disk drive) и твердотельные накопители (SSD, solid-state drive). Кроме того, используются также и такие устройства, как eUSB Flash Module и SATA DOM. Рассмотрим все эти типы более подробно.
Современные жесткие магнитные диски могут использовать один из двух интерфейсов — SATA (Serial Advanced Technology Attachment) и SAS (Serial Attached SCSI). Текущая версия интерфейса SATA обеспечивает пропускную способность 6 Гбит/с.
Диски с этим интерфейсом преимущественно используются в сегменте настольных персональных компьютеров, но могут применяться и в серверах. В серверном сегменте такие диски имеют скорость вращения шпинделя 7'200 об/мин. В нашем тестировании из дисков этого типа будут принимать участие модели Seagate Constellation.
2 ST91000640NS (SATA 7'200, 2.5″) и Seagate Constellation ES ST1000NM0011 (SATA 7'200, 3.5″).
Более надежный и производительный дисковый SAS-интерфейс предназначен для серверных решений и рабочих станций. Он также имеет пропускную способность до 6 Гбит/с, но уже в режиме полного дуплекса (Full Duplex), что означает возможность одновременной передачи данных в обеих направлениях со скоростью 6 Гбит/c.
Диски с этим интерфейсом имеют больший показатель MTBF (Mean Time Between Failures, среднее время наработки на отказ).
Более того, интерфейс SAS, в отличие от SATA, использует другой набор команд с поддержкой большей глубины очереди запросов (64 против 32, чем больше глубина очереди, тем лучше оптимизация очередности выполнения запросов) и двухпортовое подключение для возможного обеспечения отказоустойчивости.
Важной особенностью SAS является более адаптированное подключение дисков с интерфейсом SAS к различным бэкплэйнам, корзинам, экспандерам, RAID и HBA контроллерам, системам хранения данных и другим устройствам как по внутренним, так и по внешним портам. В настоящее время в серверах применяются SAS-диски со скоростью вращения шпинделя 7’200, 10’000 и 15’000 об/мин.
Скорость 7'200 об/мин. поначалу была нетипична для серверного сегмента, однако производители жестких дисков в какой-то момент решили выпускать диски со скоростью вращения 7'200 об/мин не только с интерфейсом SATA, но и с интерфейсом SAS. В своей «механической» части эти диски совершенно одинаковы, они отличаются только способом подключения.
Этот шаг повысил ценовую доступность SAS-дисков и предоставил серверному сегменту диски SAS большего объема. Основная область применения таких дисков — малобюджетные рабочие станции и сервера начального уровня. Тестируемые диски этого типа — Seagate Constellation.2 ST91000640NS (SAS 7'200, 2.5″) и Seagate Constellation ES.3 ST1000NM0023 (SAS 7'200, 3.
5″).
SAS-диски со скоростью вращения шпинделя 10'000 об/мин — хорошее решение для мощных рабочих станций и недорогих серверных решений корпоративного класса. Тестируемый диск — Seagate Savvio 10K5 ST9900805SS (SAS 10000 2.5″).
SAS-диски со скоростью вращения шпинделя 15.000 об/мин — лучший выбор для серверов корпоративного сектора, центров обработки данных (ЦОД) и систем хранения данных (СХД). Тестируемый диск — Seagate Cheetah 15K7 ST3300657SS (SAS 15000 3.5″).
Производительность вышеперечисленных дисков на операциях последовательного и случайного чтения/записи приведена на следующей диаграмме.
При одинаковых скорости вращения шпинделя и физическом размере пластин диски SAS быстрее дисков SATA, что объясняется большей линейной плотностью данных у дисков SAS по сравнению с дисками SATA.
С другой стороны, диск SAS 7’200, 3.5” и SAS 10’000, 2.5” показывают практически одинаковые результаты. Это объясняется тем, что преимущество в скорости вращения компенсируется меньшим физическим размером пластин диска 2.5”, в результате чего при одинаковой линейной плотности данных линейная скорость головок относительно пластин примерно одинакова.
В тесте на случайное чтение, который измеряет количество операций ввода/вывода в секунду (IOPS), результаты дисков 2.5” 7’200 об/мин лучше, чем у дисков форм-фактора 3.5” той же скорости, поскольку у «маленьких» дисков время перемещения головки к нужному сектору меньше.
Диски SAS здесь показывают опять более высокий результат по сравнению с дисками SATA, теперь уже за счет лучшей оптимизации очередности выполнения случайных запросов благодаря поддержке большей глубины очереди (64 у SAS против 32 у SATA).
Преимущество дисков SAS 10’000 и 15’000 об/мин обеспечивается не только высокой скоростью вращения шпинделя, но и тем, что они имеют более совершенный механизм позиционирования головок с меньшим временем доступа.
На операциях случайной записи SAS диски имеют такое же преимущество перед дисками SATA, как и на операциях чтения.
Твердотельные накопители, использующие энергонезависимую память NAND-Flash, обладают в сотни раз большей скоростью чтения и записи на случайных операциях, чем жесткие диски, поскольку в твердотельных накопителях не нужно перемещать магнитную головку.
Кроме того, у SSD меньше энергопотребление и отсутствует шум при работе. Но у них есть и недостатки, а именно: высокая стоимость и сравнительно с HDD относительно маленький объем.
В сегменте настольных ПК такие накопители используются совместно с HDD по схеме, когда на SSD устанавливаются операционная система и самые необходимые программы, а на HDD хранятся все остальные данные. Такой подход заметно повышает скорость работы компьютера, не сильно увеличивая его стоимость.
Для тестирования мы выбрали накопитель Intel 520 Series 240GB. Данный накопитель рекомендован для использования в настольных компьютерах, ноутбуках и рабочих станциях.
В серверном сегменте ситуация с SSD значительно отличается. Размещать значительные по объему массивы данных на SSD довольно дорого.
Зато их с успехом можно использовать для кэширования, когда SSD-кэш используется для размещения «горячих» данных, то есть данных, обращение к которым происходит наиболее часто.
Это даёт огромный прирост в производительности дисковой подсистемы сервера, особенно на операциях случайного доступа. Тестируемый серверный SSD-накопитель — Intel DC S3700 100GB.
При последовательном чтении десктопный и серверный накопители показывают почти одинаковые результаты, а вот при последовательной записи серверный тип SSD заметно проигрывает. Это связано с тем, что в серверном накопителе используется память, которая допускает на порядок большее число циклов перезаписи, однако сами операции записи выполняются медленнее.
На операциях случайной записи отставание тоже значительно, но это вызвано необходимостью обеспечения гораздо большего ресурса на запись для серверных накопителей.
Накопители eUSB, как и SSD-накопители, тоже используют для хранения данных Flash-модули, но они устанавливаются непосредственно в USB-разъем на серверной системной плате. Такие накопители имеют ряд функциональных и других ограничений, обусловленных как раз использованием в качестве интерфейса порта USB.
C такого накопителя не работает загрузка полноценной версии ОС Windows, а скорость интерфейса (480 Мбит/с) значительно ниже, чем у SATA (6 Гбит/с). Наиболее оптимальной областью их применения в серверах является использование в качестве загрузчика операционной системы небольшого размера, например, гипервизора VMware ESXi.
В тонких клиентах такие накопители используются для хранения образа операционной системы Windows Embedded. Тестируемый накопитель — eUSB Transcend 4GB.
Накопители SATA DOM более функциональны, чем eUSB-накопители. Подключаются они так же, как и SSD-накопители, к разъему SATA, но при этом «выглядят» более похожими ни USB-накопитель, нежели на жесткий диск. Устанавливаются они непосредственно в разъемы SATA на материнской плате компьютера или сервера.
Удобно, когда такой разъем имеет встроенное питание, иначе его приходится обеспечивать через дополнительный кабель. Учитывая, что эти накопители подключаются к стандартным SATA разъёмам, BIOS материнской платы работает с ними как с обычными накопителями HDD или SSD, что делает возможным установку на SATA DOM полноценной загрузочной версии операционной системы Windows.
В сервере это освобождает место в корзине дисковой подсистемы, позволяя использовать его для диска RAID-массива. К тому же накопитель SATA DOM находится внутри серверной платформы, что исключает случайное изъятие диска с установленной ОС.
Применять такие накопители можно в десктопном и серверном сегментах, а также в тонких клиентах, устанавливая любую операционную систему или гипервизор для виртуализации. Тестируемый накопитель — SATA DOM Innodisk 8 GB.
Результаты тестирования накопителей eUSB-Flash и SATA DOM соответствуют производительности их интерфейсов. По спецификации USB 2.0 регламентирована скорость 25 — 480 Мбит/с, а для SATA 3.
0 — 6'000 Мбит/с, что уже склоняет выбор в пользу устройств с интерфейсом SATA.
На графике мы видим превосходство в 2,5 раза при операциях последовательного чтении и записи SATA DOM Innodisk над eUSB-Flash.
В тесте операций случайного чтения ситуация не меняется, SATA DOM также лидирует. Случайная запись у обоих накопителей одинаково на очень низком уровне, но для этих операций они и не предназначены.
Данные производительности лучших представителей каждого типа накопителей из нашего тестирования приведены на следующих диаграммах. Явным лидером себя показывает твердотельный накопитель от Intel.
Мы надеемся, что наша статья поможет определиться с выбором того или иного накопителя. А выбрать действительно есть из чего. Очень большое количество разнообразных накопителей предлагается производителями, но для достижения наилучших результатов нужно правильно планировать свои потребности и ожидания от подсистем хранения данных.
Измерения для HDD и SSD проводились на одном и том же контроллере Intel RS25DB080.
Тестирование выполнялось при помощи программы IOmeter со следующими параметрами: кэш-память контроллера и дисков отключена, глубина очереди команд — 256, параметр Strip Size — 256KB, размер блока данных — 256KB для последовательных операций и 4KB для случайных операций. Скорость последовательных операций измерялась в MB/s, случайных — в IOPS (количество операций ввода/вывода в секунду).
Инженер отдела серверного оборудования Андрей Леонтьев03.06.13
Названы самые ломкие жесткие диски в мире
Техника
05 Августа 2021 09:23 05 Авг 2021 09:23 |
Компания Backblaze, работающая в сфере облачного хранилища, подготовила статистику самых ненадежных и, наоборот, живучих жестких дисков по количеству вышедших из строя за II квартал 2021 г. С большим отрывом в этой категории «победили» накопители Seagate. При этом один HDD данной марки попал в рейтинг самых отказоустойчивых.
Компания Backblaze назвала марки и модели, в наибольшей степени подверженные риску выхода из строя, и одновременно самые надежные. Как пишет портал TechSpot, самыми ненадежными специалисты компании признали накопители компании Seagate. Основанная в 2007 г. Backblaze сдает в аренду облачные хранилища и занимается резервным копированием данных.
Backblaze на собственном опыте отслеживает работоспособность жестких дисков на протяжении нескольких лет. Последний на момент публикации материала ее отчет характеризует положение дел во II квартале 2021 г. завершившемся 30 июня. На этот момент под наблюдением ее специалистов было почти 181,5 тыс. жестких дисков.
Способность жесткого диска бесперебойно работать годами напрямую зависит от производителя
Что примечательно, HDD компании Seagate оказались одновременно и самыми ненадежными и, наоборот, самыми отказоустойчивыми. Однако во второй категории их заметно меньше.
Антилидеры рейтинга
Во II квартале 2021 г. специалисты Backblaze выявили 439 вышедших из строя жестких дисков. 91 из них – это Seagate модели SD4000DM000 объемом 4 ТБ.
Результаты за II квартал 2021 года
На втором месте оказался 14-терабайтный MG07ACA14TA марки Toshiba – за три месяца «умерло» 55 таких винчестеров. Замыкает топ-3 самых ненадежных накопителей еще один HDD марки Seagate, ST12000NM0008 на 12 ТБ (46 шт.).
Четвертое и пятое место в этом рейтинге тоже удерживает Seagate со своими ST8000NM0055 (8 ТБ, 45 шт.) и ST12000NM0008 (12 ТБ, 41 шт.). Всего в таблице Backblaze представлено 23 модели, 11 из которых произведены Seagate. В общей сложности из общего количества сломавшихся накопителей (439 шт.) на HDD этой марки приходится 333 шт. или около 75,9%.
Самые надежные винчестеры
За период с 1 марта по 30 июня 2021 г. специалисты Backblaze выявили три модели HDD, ни разу не вышедшие из строя. Это в первую очередь 6-терабайтный Seagate ST6000DX000, а за ним следует Western Digital со своим WUH721816ALE6L0 на 16 ТБ. Аналогичный результат показал винчестер HUH721212ALE600 (12 ТБ) марки HGST, с 2012 г. и по настоящее время принадлежащей Western Digital.
Метод анализа надежности
Backblaze измеряет надежность HDD с использованием годовой частоты отказов (annualized failure rate, AFR). Чем ниже этот показатель, тем выше надежность жесткого диска.
Как пишет портал ZDnet, самая большая трудность в измерении надежности HDD заключается в том, что это можно сделать только ретроспективно. Чем старше привод, тем ненадежнее он становится.
4 проблемы ИТ в филиалах и способы их решения
Интернет 
К примеру, упомянутые накопители Seagate ST6000DX000, которые использует Backblaze (у компании 886 действующих), имеют средний возраст более шести лет, но при этом лишь один из них вышел из строя за последний год.
В то же время из более чем 151,2 тыс. жестких дисков Seagate ST14000NM0138 на 14 ТБ, установленных в серверы Dell не позднее шести месяцев назад, 23 вышли из строя, в результате чего AFR этой модели достиг колоссальных 5,55%. Причины «вымирания» этих HDD пока не выявлены.
Средний показатель AFR для жестких дисков за II квартал 2021 г. составил 1,01%, по сравнению с 0,85% в I квартале 2021 г. и 0,81% во II квартале 2020 г.
Результаты за восемь лет
Опубликовав итоги замеров надежности HDD за вторую четверть 2021 г., компания Backblaze также поделилась своими наблюдениями за последние восемь лет. В период с 20 апреля 2013 г. по 30 июня 2021 г.
ее специалисты зафиксировали выход из строя 8793 жестких дисков. Почти половина их них – это все те же Seagate SD4000DM000, победившие в новом антирейтинге. За ним следуют Seagate ST12000NM0007 (12 ТБ, 1905 шт.
) и Seagate ST8000NM0055 (8 ТБ, 699 шт.).
Backblaze не везет с накопителями Seagate
Притом нельзя сказать, что дело в наработке часов. Средний возраст SD4000DM000 составляет около 68 месяцев или около 5,6 года, а ST12000NM0007 – меньше 32 месяцев или 2,64 года. Для сравнения, винчестеры HGST HM55C4040BLE640, коих за тот же промежуток времени «умерло» 295 шт., имеют средний возраст 56,4 месяца или 4,7 года.
Seagate все равно на коне
Несмотря на неутешительные показатели надежности, согласно отчету Backblaze, винчестеры Seagate остаются самыми популярными в мире, и доля компании на мировом рынке продолжает расти.
Профильный портал Block & Files опубликовал статистику за I квартал 2021 г. на основе данных аналитических компаний IDC, Coughlin и TrendForce.
В ней сказано, что Seagate удерживает 43% глобального рынка жестких дисков в натуральном выражении против 36% у Western Digital и 21% у Toshiba.
С продажами на мировом рынке у Seagate полный порядок
Годом ранее на долю Seagate приходилось 42% рынка, у Western Digital было 37%, у Toshiba – 21%. В I квартале 2019 г. доли составляли 40,9%, 45,8% и 13,3% соответственно, то есть всего два года назад лидером была Western Digital.
Эльяс Касми
Подписаться на новости Короткая ссылка
Seagate Exos 10E2400 против Savvio 10k.6 — тестируем SFF диски enterprise класса
Многие аналитики считали, что 2.5-дюймовые жёсткие диски в перспективе вообще должны были исчезнуть, так как в корпоративном сегменте им не нашлось бы места между объёмными 3.5-дюймовыми дисками и сверхбыстрыми твердотельными накопителями разного типа (NVMe, SSD).
Источник: hwp.ru
В 2017 году компания Seagate провела ребрендинг своих жёстких дисков, объединив и корпоративные модели объединены в серию Exos, включающую и 3.5-дюймовые и 2.5-дюймовые HDD с разным объёмом и различной скоростью вращения шпинделя.
Ключевые особенности Exos 10e2400 (Enterprise Performance 10k v9)
Объем — 2.4 ТбИнтерфейс — SAS-12 Нативная поддержка 4K сектораЧастота вращения шпинделя — 10500 RPMТипичное время доступа — 2.9 мсБуфер — 256 МбNVC-кэш — 8 МбФлэш-буфер чтения — 16 ГбТипоразмер — 2.5 дюйма4 пластины, 8 головокТип записи — PMR
Конфигурация тестового стенда:
Процессор — Intel Xeon E5-2603 v4Материнская плата Asrock Rack EPC612D4U-2T8R32 Гб ОЗУDebian 9 stretch (VDBench)
Одной из отличительных особенностей 9-го поколения дисков серии 10K является поддержка форматов 512E (Advanced Format) и 4Kn. На физическом уровне объём сектора составляет 4 Кб, но по умолчанию диск презентует операционной системе сектор объёмом 512 байт за счёт простой эмуляции.
Начиная с серии Seagate Enterprise Performance v8, жёсткие диски имеют защиту небольшой области буфера записи от отключения питания.
При внезапном отключении питания используется остаточная энергия вращения пластин, моторчик переключается в режим генератора и подпитывает электронику HDD для записи буфера в NVC-область, где данные могут храниться в течение 90 дней, а при включении диска автоматически содержимое NVC-кэша переносится на магнитный носитель.
Если диск работает с параметром WCE=1, объём буфера не ограничен 8 мегабайтами, и можно ожидать более высокой производительности записи, хотя далеко не каждый тест покажет эту разницу.
Теперь можно сказать, что кэширование записи в дисках Exos 10E2400 используется всегда, просто при WCE=1 буфер может превышать 8 Мб, а при WCE=0 — нет.
Наши тесты показывают, что буферизация записи даёт сколько-нибудь заметное увеличение производительности только в системах видеонаблюдения, при последовательной многопоточной записи, а в старом диске Savvio 10K.6 вообще приводит к снижению показателей.
Технология TurboBoost
В каждом диске Exos 7E2400 имеется 16-гигабайтный NAND-кэш на чипах eMLC, используемый для ускорения чтения горячих данных.
Важно понимать, что TurboBoost не используется для операций записи и последовательного чтения, но в RAID-массивах объём кэша будет суммироваться, так как каждый диск читает что-то своё.
Конечно, в массивах на 30 дисков, общий объём области TurboBoost уже сопоставим с одним дешёвеньким SSD на 480 Гб, но всё равно с практической точки зрения — не впечатляет.
Тут есть интересный момент: во всех дисках Enterprise Performance 10K v9 объём NAND-области одинаковый, так что горячие данные можно переносить на Exos 10E2400 любого размера, учитывая суммарный объём кэша TurboBoost в массиве.
Компания Seagate всячески обходит стороной вопрос ресурса чипа, используемого для технологии TurboBoost, лишь упоминая что память eMLC работает в таком режиме, что её ресурс кратно превышает показатели MLC чипов в обычных SSD-дисках и рассчитан на весь срок эксплуатации диска.
В операциях случайного чтения, в общем-то, против физики не пойдёшь: больший объём диска даёт преимущество только в области выше 512 Кб, то есть в области работы VMware ESXi, которая по умолчанию размечает файловую систему VMFS6 с размером сектора 1 Мб. В операциях случайного чтения, в общем-то, против физики не пойдёшь: больший объём диска даёт преимущество только в области выше 512 Кб, то есть в области работы VMware ESXi, которая по умолчанию размечает файловую систему VMFS6 с размером сектора 1 Мб.
Посмотрим на последовательный доступ.
Очень хорошо, но куда лучше посмотреть, как последовательный и случайный доступ сочетаются в реальных задачах.
Очень хорошо, но куда лучше посмотреть, как последовательный и случайный доступ сочетаются в реальных задачах.
По результатам тестирования Exos 10E2400, можно сделать следующие выводы: диск показывает великолепные для HDD результаты случайного чтения с размером транзакции 4K и случайной записи с размером транзакции 1Мб. Но паттерны реальных задач не подтверждают данное предположение, и единственное серьёзное преимущество по скорости перед своим далёким предком Exos 10E2400 показал в импорте 4K видео.
Есть ещё один момент, на который я не могу не обратить внимания: в серии Enterprise Performance 10K v8 диски объёмом 0.9-1.8 Тб имели 32 Гб NAND кэша, а в 10K V9 почему-то кэш сократили до 16 Гб, поэтому при выборе моделей объёмом от 900 до 1.8 Тб под транзакционную нагрузку, имеет смысл смотреть на предыдущее, восьмое поколение.
Источник: hwp.ru
Новости
МОСКВА, Россия — 15 февраля 2010 года — Компания Seagate объявляет о начале глобальных продаж жёсткого диска Savvio 10K.4, самого ёмкого и надёжного среди жёстких дисков малого форм-фактор для корпоративных систем хранения данных. Созданный специально для нужд корпоративных серверов и для построения новых внешних хранилищ с высокой плотностью записи, Savvio 10K.4 имеет ёмкость до 600 Гб, что в два раза превышает ёмкость аналогичного решения от конкурентов. Он также является первым жёстким диском, обеспечивающим 2 млн часов наработки на отказ.
Единственное в индустрии испытанное решение четвёртого поколения малого форм-фактора, 2.5-дюймовый жёсткий диск Savvio 10K.4 имеет функцию защиты входных данных, опцию аппаратного самошифрования (SED) для высококлассной защиты данных, хранящихся в СХД, и функцию PowerChoice™, которая позволяет Savvio 10K.4 обеспечивать экономию энергии в состоянии покоя.
«Наши заказчики сталкиваются в растущими потребностями хранения данных, включающими в себя более эффективное использование пространства и электроэнергии при возможности наиболее высокой производительности, — утверждает Говард Шуб (Howard Shoobe), старший менеджер подразделения продуктов для хранения данных в Dell. – Новый жёсткий диск форм-фактора 2,5 дюйма со скоростью вращения шпинделя 10 000 об/мин и ёмкостью 600 Гб позволяет нам удвоить ёмкость хранилищ в пределах пространства, занимаемого решениями той же ёмкости форм-фактора 3,5 дюйма, при этом увеличивая производительность системы и уменьшая энергозатраты».
Комбинация свойств Savvio 10K.4 обеспечивает большую ценность СХД и способна помочь IT-организациям оптимизировать энергоэффективность и производительность ЦОДов. Благодаря малому форм-фактору Savvio 10K.4 является неотъемлемой частью хранилищ данных, во многом оставляя позади 3,5-дюймовые решения.
«Миграция сборщиков серверов и СХД на 2,5-дюймовые жёсткие диски корпоративного класса набирает обороты, — считает Джон Риднинг (John Rydning), директор отдела исследований рынка жёстких дисков в IDC.
– Мы наблюдаем растущий спрос на доступ к цифровому контенту посредством бесчисленных приложений и устройств.
В свою очередь, контент всё чаще хранится на СХД, снабжённых ёмкими жёсткими дисками корпоративного класса, такими, как Seagate Savvio® 10K.4».
- Для более подробной информации о Savvio 10K.4 посетите следующие ресурсы:
- seagate.com/www/en-us/products/servers/
Seagate Exos 10E2400 — тестируем гибридный SFF диск расширенной методикой
Многие аналитики считали, что 2.5-дюймовые жёсткие диски в перспективе вообще должны были исчезнуть, так как в корпоративном сегменте им не нашлось бы места между объёмными 3.5-дюймовыми дисками и сверхбыстрыми твердотельными накопителями разного типа (NVMe, SSD).
Но если внимательно изучить модельный ряд той же SuperMicro, то видно что больше половины моделей стоечных серверов имеют 2.5-дюймовые слоты для HDD, а платформы для GPU-вычислений вообще поставляются только с 2.5-дюймовыми отсеками, занимающими меньше места.
На данном этапе прогнозы аналитиков не оправдались — у заказчиков сохраняется спрос на большой объём именно локальных данных на сервере, для чего нужны накопители большого объёма.
В прошлом году компания Seagate провела ребрендинг своих жёстких дисков, объединив и корпоративные модели объединены в серию Exos, включающую и 3.5-дюймовые и 2.5-дюймовые HDD с разным объёмом и различной скоростью вращения шпинделя. Рассматриваемый нами 2.4-терабайтный 2.
5-дюймовый жесткий диск Exos E102400 (P/N ST2400MM0129) ранее назывался Enterprise Performance 10K v9, но смена имени не отразилась ни на технических характеристиках ни даже на прошивке, даже номер SKU остался неизменным.
Как можно понять из прежнего названия, мы имеем дело с девятым поколением накопителей, из которых первые шесть относились к серии Savvio 10K-10K.6, седьмое и восьмое — к Enterprise Performance 10K, а девятое — и к Enterprise Performance 10k и к Exos.
Начиная с восьмого поколения, в эти диски был добавлен NAND-кэш чтения (технология TurboBoost), поэтому правильнее называть данные накопители гибридными.
Ключевые особенности Exos 10e2400 (Enterprise Performance 10k v9)
- Объем — 2.4 Тб
- Интерфейс — SAS-12
- Нативная поддержка 4K сектора
- Частота вращения шпинделя — 10500 RPM
- Типичное время доступа — 2.9 мс
- Буфер — 256 Мб
- NVC-кэш — 8 Мб
- Флэш-буфер чтения — 16 Гб
- Типоразмер — 2.5 дюйма
- 4 пластины, 8 головок
- Тип записи — PMR
Конфигурация тестового стенда:
Отличительные особенности Exos 10E2400
Одной из отличительных особенностей 9-го поколения дисков серии 10K является поддержка форматов 512E (Advanced Format) и 4Kn. На физическом уровне объём сектора составляет 4 Кб, но по умолчанию диск презентует операционной системе сектор объёмом 512 байт за счёт простой эмуляции.
На сегодняшний день не каждая операционная система и не каждая программа поддерживает 4-килобайтный логический сектор. Например, даже в VMware ESXi поддержка 4-килобайтных блоков появилась только в версии 6.
7, вышедшей в середине 2018 года, и всё равно 4-килобайтные диски не могут пробрасываться в гостевую ОС через RDM. Так вот, когда вы убедитесь, что все ваши программы нормально работают с 4-килобайтными секторами, вам нужно будет просто переформатировать жёсткий диск под новый размер блока.
Seagate обещает, что если программа разбиения на разделы поддерживает функцию Fast Format, то конвертация займёт считанные секунды.
Если же вы устанавливаете винчестер в СХД, то система хранения сама должна знать о поддержке Fast Format, то есть данные диски должны быть в списке совместимости. Ну и конечно же, по умолчанию диски поставляются с размером сектора 512 Кб в режиме эмуляции (режим 512E).
NVC-кэш объёмом 8 Мб
Начиная с серии Seagate Enterprise Performance v8, жёсткие диски имеют защиту небольшой области буфера записи от отключения питания. Это небольшой NVC-кэш (non-volatile cache) объёмом 8 Мб, состоящий из eMLC-ячеек памяти, как в корпоративных SSD.
В случае если вы подключаете винчестер с параметром Write Cache Enable = 0 (WCE=0), у вас всё равно используется буферизация записи, но объём кэша ограничивается указанными 8 мегабайтами.
При внезапном отключении питания используется остаточная энергия вращения пластин, моторчик переключается в режим генератора и подпитывает электронику HDD для записи буфера в NVC-область, где данные могут храниться в течение 90 дней, а при включении диска автоматически содержимое NVC-кэша переносится на магнитный носитель.
Если диск работает с параметром WCE=1, объём буфера не ограничен 8 мегабайтами, и можно ожидать более высокой производительности записи, хотя далеко не каждый тест покажет эту разницу.
Фактически, NVC-кэш решает извечную проблему отсутствия буферизации записи на уровне накопителя в системах хранения данных, которые почти всегда используют SAS-контроллер с энергонезависимой памятью.
Теперь можно сказать, что кэширование записи в дисках Exos 10E2400 используется всегда, просто при WCE=1 буфер может превышать 8 Мб, а при WCE=0 — нет. Давайте посмотрим, имеет ли смысл вообще говорить о буферизации записи в реальных задачах.
Наши тесты показывают, что буферизация записи даёт сколько-нибудь заметное увеличение производительности только в системах видеонаблюдения, при последовательной многопоточной записи, а в старом диске Savvio 10K.
6 вообще приводит к снижению показателей.
Не думаю, что кто-то в здравом уме станет использовать такой дорогой диск для VMS-софта, поэтому с нашей точки зрения, про NVC-кэш и встроенную буферизацию записи можно забыть и в дальнейших тестах не использовать.
Технология TurboBoost
В каждом диске Exos 7E2400 имеется 16-гигабайтный NAND-кэш на чипах eMLC, используемый для ускорения чтения горячих данных.
Эта технология выглядит достаточно просто и понятно: самые часто запрашиваемые в режиме случайного чтения блоки контроллер помещает в NAND-область, откуда данные могут считываться с минимальной задержкой по сравнению с чтением с магнитных пластин.
Важно понимать, что TurboBoost не используется для операций записи и последовательного чтения, но в RAID-массивах объём кэша будет суммироваться, так как каждый диск читает что-то своё. Естественно, эта технология полностью аппаратная, и никаких драйверов или софта для её работы не нужно.
Здесь надо четко понимать, что в современном мире виртуализации и Big Data, 16 Гб — это капля в море, и современные СХД и серверы прекрасно умеют кэшировать и чтение, и запись — и на SSD, и в ОЗУ.
Конечно, в массивах на 30 дисков, общий объём области TurboBoost уже сопоставим с одним дешёвеньким SSD на 480 Гб, но всё равно с практической точки зрения — не впечатляет.
Однако, подумайте, а какой объём данных в общем распределении действительно является «горячим»? В типичных базах данных — около 10%, или даже меньше, так что практическая значимость TurboBoost целиком и полностью зависит от топологии инфраструктуры и характера запросов.
Конечно же если у вас используются современные СХД типа QNAP TDS-16489U, в которых многослойное хранение и SSD кэш предлагаются бесплатно, то TurboBoost от Seagate смысла не имеет.
А вот если СХД не поддерживает Tiering и SSD кэш, или вы устанавливаете винчестеры в машину под Windows Server или VMware ESXi, то здесь конечно TurboBoost может стать единственной возможностью вынести часто запрашиваемые данные на NAND память, причём совершенно прозрачно для операционки, без дополнительных лицензий, программ и ключей активации.
Чтобы протестировать Turbo Boost, мы ограничили размер тестовой области до значений в 16, 32 и 96 Гб.
Результаты случайного доступа впечатляют. Вот вам и недостижимые для обычных жёстких дисков скорости, но давайте увеличим объём тестовой области до 32 Гб и посмотрим, что будет. Не забываем в перерыве между тестами проводить забивку кэша 3-часовым случайным чтением области в 500 Гб.
Картина меняется, и появляются ярко выраженные пики и провалы. Снова забиваем кэш мусором и разворачиваем тест в 96-гигабайтной области.
Как и следовало ожидать, с ростом объёма горячих данных, эффект от TurboBoost сходит на нет. Тут есть интересный момент: во всех дисках Enterprise Performance 10K v9 объём NAND-области одинаковый, так что горячие данные можно переносить на Exos 10E2400 любого размера, учитывая суммарный объём кэша TurboBoost в массиве.
Энергопотребление
Винчестеры серии Exos 10E2400 имеют 4 градации энергопотребления. В зависимости от загрузки, накопитель может находиться в одном из 4 состояний:
- Головки над диском, энергопотребление контроллера снижено (4.9 Вт, время перехода в состояние — 100 мс)
- Головки запаркованы, диски вращаются с максимальной скоростью (3.78 Вт)
- Головки запаркованы, диски вращаются с пониженной скоростью (2.13 Вт)
- Головки запаркованы, мотор остановлен (1.24 Вт)
При операциях чтения и записи, энергопотребление диска варьируется от 6.98 до 8.75 Вт.
Надёжность и температурные показатели
Жёсткие диски Seagate Exos 10E2400 рассчитаны на круглосуточную работу при температуре окружающего воздуха ниже 26 градусов Цельсия. Заявленный ресурс HDD составляет 2 миллиона часов (228 лет) и не менее 600 000 операций парковки головок.
В документации к диску сказано, что показатели надёжности рассчитываются для температуры самого HDD ниже 50 градусов Цельсия, то есть для Exos 10E2400, 49 градусов и ниже — это норма, а предельный нагрев, судя по SMART-у, составляет 60 градусов Цельсия.
Для некоторых своих винчестеров, например для серии Ironwolf Pro, производитель указывает нормальную нагрузку в терабайтах в год, включающую операции чтения и записи.
Для серии Enterprise Performance HDD такого параметра нет, и особенно интересно, как будет стареть NAND-часть винчестера.
Компания Seagate всячески обходит стороной вопрос ресурса чипа, используемого для технологии TurboBoost, лишь упоминая что память eMLC работает в таком режиме, что её ресурс кратно превышает показатели MLC чипов в обычных SSD-дисках и рассчитан на весь срок эксплуатации диска.
Как бы то ни было, на винчестеры серии Exos 10E2400 предоставляется 5-летняя гарантия без каких-либо ограничений по нагрузке.
Тестирование
Как вы убедились, результаты скорости гибридного винчестера будут сильно зависеть от размера активной области, в которой происходит чтение. В наших основных тестах мы используем весь объём диска, чтобы показать общую производительность Exos 7E2400. Начнём с традиционного теста случайного доступа.
Посмотрим, как изменяется производительность в зависимости от числа потоков.
Интересно, как новый диск значительно проигрывает старому по числу операций ввода/вывода, но на таком количестве потоков значение задержки времени доступа имеет более важное значение, смотрим диаграммы.
В операциях случайной записи Exos 7E2400 лучше сбалансирован по соотношению IOPS/ms. Проверим, как меняется производительность случайного доступа в зависимости от размера транзакции.
Огромный спад производительности записи при росте транзакции выше 4Кб можно объяснить именно собственным 4-килобайтным размером сектора диска. Это преимущество держится на транзакциях величиной до 64 Кб, а затем сходит на нет.
В операциях случайного чтения, в общем-то, против физики не пойдёшь: больший объём диска даёт преимущество только в области выше 512 Кб, то есть в области работы VMware ESXi, которая по умолчанию размечает файловую систему VMFS6 с размером сектора 1 Мб.
- Посмотрим на последовательный доступ.
- Очень хорошо, но куда лучше посмотреть, как последовательный и случайный доступ сочетаются в реальных задачах.
- Операции случайной записи — слабая сторона рассматриваемого винчестера, поэтому по всем трём параметрам (скорость, пропускная способность, задержка) он проигрывает своему древнему коллеге.
Как я уже упоминал выше по тексту, никто в здравом уме не будет покупать 2.
4-терабайтные жёсткие диски для нужд видеонаблюдения, но в крупной инсталляции часть массива может быть выделена для сохранения VMS данных и первоначального анализа записей средствами ИИ.
Мы увидели, что в тесте Macroscop новинка даёт примерно 88 мегабайт в секунду, что соответствует 100 потокам с 1080p камер. Проверим задержку при различном количестве камер.
Как видно по диаграмме, в районе 100 камер, Exos 10E2400 даёт примерно двукратное превосходство по задержке доступа. Говоря простым языком, там где на старых жёстких дисках VMS-софт начнёт ругаться на ошибку доступа к дисковой системе, новые жёсткие диски будут работать гладко.
Плотность ёмкости и цена вопроса
В стандартных корпусах высотой 2U, рассчитанных на 24 накопителя, диски Exos 7E2400 позволяют добиться плотности 28.8 Тб raw-ёмкости на 1 юнит. В том же JBOD-корпусе на 12 LFF дисков, 3.5-дюймовый Exos X12 объёмом 12 Тб даст в три раза большую плотность — 72 Тб на 1 юнит.
Один жёсткий диск Exos 7E2400 (p/n ST2400MM0129) имеет стоимость 460$, а 12-терабайтный 3.
5-дюймовый Exos X12 ST12000NM0027 — 450$, так что при прямом сравнении разница в цене за терабайт просто вопиющая, но давайте посмотрим, как изменится ситуация в массиве, для чего возьмём 2U полку и заполним её жесткими дисками.
Для 24-дисковой SFF полки у нас будет следующая конфигурация: RAID 6 на 22 винчестера + 2 диска горячей подмены. Это даст нам 48 Тб raw-емкости на магнитном носителе плюс 352 Гб кэша в SSD области общей стоимостью 11040$.
В 16-дисковую LFF полку для того же объёма нам нужно установить 8 винчестеров Exos X12, из которых 6 будут в RAID 6 и 2 в Hot Spare. Для добавления NAND-кэша на чтение, нам потребуется установить SAS SSD, такой как Seagate Nytro ST400FM0233 ёмкостью 400 Гб и ценой 743$. Стоимость данного решения составит 4342$.
C точки зрения объёма 2.5-дюймовые гибридные 10K жёсткие диски в 2.5 раза проигрывают конфигурациям из 3.5-дюймовых HDD и SSD.
Выводы
Помимо объёма, который неуклонно увеличивается с каждым годом, нам предлагают и новые технологии, которые потихоньку проникают в жёсткие диски.
По результатам тестирования Exos 10E2400, можно сделать следующие выводы: диск показывает великолепные для HDD результаты случайного чтения с размером транзакции 4K и случайной записи с размером транзакции 1Мб.
Но паттерны реальных задач не подтверждают данное предположение, и единственное серьёзное преимущество по скорости перед своим далёким предком Exos 10E2400 показал в импорте 4K видео.
Однако всё меняется, если меняется характер нагрузки.
В реальной жизни едва ли вы будете держать на одном винчестере базу объёмом 2 Тб, а как только число дисков в массиве увеличится, а часто запрашиваемые данные будут проиндексированы и закэшированы в NAND-области, в дело вступит TurboBost, что может дать увеличение скорости в 1.5-2 раза в смешанных операциях и в 4-5 раз в операциях чтения, на любой операционной системе и с любым контроллером.
Так же стоит обратить внимание, что уже на 8 дисках в RAID 10 можно достичь скорости в 1 Гб/с, что позволит работать с 4K видео без сжатия в реальном времени на объёме в 9.6 Тб. В машинах, работающих с ИИ-приложениями по анализу видео и в медиа-студиях это один из тех случаев, где можно собрать сравнительно недорогой массив с сумасшедшей линейной скоростью.
Есть ещё один момент, на который я не могу не обратить внимания: в серии Enterprise Performance 10K v8 диски объёмом 0.9-1.8 Тб имели 32 Гб NAND кэша, а в 10K V9 почему-то кэш сократили до 16 Гб, поэтому при выборе моделей объёмом от 900 до 1.8 Тб под транзакционную нагрузку, имеет смысл смотреть на предыдущее, восьмое поколение.
Загрузка...
