Обзор жесткого диска HGST Ultrastar He8 8 Тбайт (HUH728080ALE600)

К тому моменту, когда HGST в 2013 году выпустила накопители серии He6 с рекордным на то время объемом 6 Тбайт, создатели жестких дисков уже давно питали интерес к проекту HDD как герметичного сосуда, наполненного легким газом – гелием. Однако до сих пор только HGST сочла целесообразным и смогла запустить массовое производство таких устройств на основе технологии HelioSeal. Диски He6 нам в то время не удалось получить на тестирование, зато теперь мы имеем возможность познакомиться с продуктом второго поколения, который поднял планку до 8 Тбайт в отдельно взятом винчестере.

Но для начала пара слов о том, откуда вообще возникла идея «гелиевых» HDD. Вопреки распространенному заблуждению, корпус стандартного жесткого диска не герметичен. Более того, газ определенной плотности необходим для работы, поскольку считывающие и записывающие головки парят над поверхностью пластины, поддерживаемые специальным «крылом» (slider) на высоте 5-10 нм. В то же время при тех скоростях, с которыми вращается шпиндель HDD, воздух создает достаточно большое сопротивление, нагревающее пластины и расходующее энергию двигателя. Кроме того, турбулентность раскачивает пластины, из-за чего их приходится делать достаточно толстыми. По этим причинам жесткий диск стандартной толщины 26 мм, как правило, содержит не более пяти пластин, а попытки разместить больше сопряжены с немалыми трудностями.

Все эти проблемы отступают, если заполнить пространство внутри HDD менее плотным газом, чем воздух. Гелий (1/7 плотности воздуха) был выбран благодаря сочетанию безопасности и цены изготовления герметичного корпуса, хотя само по себе это довольно дорогое вещество. Ближайшая альтернатива – водород отвергнут из-за того, что легко воспламеняется и более химически активен. Не подходит и просто разреженный воздух, ибо в таком случае было бы труднее поддерживать герметичность из-за разницы давлений внутри и снаружи корпуса.

⇡#Технические характеристики, цены

Жесткие диски серии Ultrastar He8 достигли объема 8 Тбайт при использовании семи пластин в корпусе за счет более высокой плотности записи по сравнению с прошлым поколением. Полезный объем пластины составляет 1,142 Тбайт. В сочетании со скоростью вращения 7200 об/мин достигается скорость линейного чтения/записи, приближающаяся к показателям передовых серверных накопителей форм-фактора 2,5 дюйма. Впрочем, вторая модель в линейке с полным объемом 6 Тбайт, вероятно, немного отличается по плотности записи, поскольку имеет чуть худшие характеристики: 195 против 205 Мбайт/с при линейном чтении/записи.

Однако достоинства линейки He8 не ограничиваются объемом и высокой производительностью. Пиковое энергопотребление (7,4 Вт) диска ниже, чем у накопителей «воздушной» серии Ultrastar 7K6000 (9,1 Вт). Меньше вес – 650 против 715 г. Показатели отказоустойчивости (2,5 млн часов наработки на отказ) лучше, чем у любых других известных нам жестких дисков корпоративного класса (2 млн часов).

Диски поставляются в конфигурации с интерфейсом SATA 6 Гбит/с либо SAS 12 Гбит/с. Есть варианты с эмуляцией 512-битных секторов или нативным доступом к 4К-секторам.

Основной потребитель таких HDD – это все-таки организации, но и в розницу они тоже поступают. С ценами ситуация следующая. В США Ultrastar He8 объемом 6 Тбайт продается практически за те же деньги, что и «воздушный» Ultrastar 7K6000. В российских интернет-магазина удалось найти только старшую модификацию He8, и стоит она совершенно неадекватных денег при текущем курсе валют.

* По данным «Яндекс.Маркет» на 18.06.2015.

** На newegg.com (без налога) 18.06.2015.

⇡#Конструкция

Крышка корпуса Ultrastar He8 прикреплена лазерной сваркой, чтобы удержать газ внутри. Собственно, технология герметизации HelioSeal, задействующая оборудование для автоматизированной лазерной сварки, – это и есть ноу-хау HGST, позволившее наладить массовый выпуск «гелиевых» винчестеров. В теории диск допускает даже погружение в охлаждающую жидкость (разумеется, электрически нейтральную, т.к. плата контроллера по-прежнему открыта).

Монтажные отверстия на днище корпуса размещены по-другому, нежели у большинства других HDD: центральный ряд отверстий перенесен в сторону, противоположную от разъемов. Поэтому He8 не сочетается с корзинками в некоторых серверах и NAS.

⇡#Методика тестирования

Изолированные тесты производительности

Выполняются с помощью Iometer 1.1.0. Объем и скорость передачи данных указывается в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт). Границы блоков выровнены относительно разметки по 4 Кбайт.

1. Последовательное чтение/запись данных блоков размером 128 Кбайт с глубиной очереди запросов 256.
2. Произвольное чтение/запись блоков от 512 байт до 2 Мбайт с глубиной очереди запросов 256.
3. Смешанное чтение/запись блоков размером 128 Кбайт с глубиной очереди запросов 256. Доля операций чтения и записи варьирует от 0 до 100% с шагом 10%.
4. Зависимость пропускной способности от длины очереди команд. Выполняется чтение блоков размером 4 Кбайт, глубина очереди запросов варьирует от 1 до 256 с шагом степени двойки. Аналогичный тест на запись блоков не проводится, т.к. по этому параметру жесткие диски не различаются.
5. Устоявшееся время отклика. Выполняется произвольное чтение/запись блоков размером 512 байт с глубиной очереди запросов 1. Тест продолжается в течение 10 мин.
6. Постоянство времени отклика. Выполняется произвольное чтение/запись блоков размером 4 Кбайт с глубиной очереди запросов 256. Для каждого отрезка теста продолжительностью 1 с записывается среднее и максимальное значение времени отклика, на основании которых вычисляются: а) средние значения обоих показателей; б) стандартное отклонение среднего времени отклика.
7. Многопоточное чтение/запись. Создаются четыре потока, выполняющие последовательное чтение/запись блоков размером 64 Кбайт с глубиной очереди запросов 1. Потоки имеют доступ к непересекающимся адресным пространствам объемом 100 Гбайт, которые расположены в объеме диска вплотную друг к другу, начиная с нулевого сектора. Измеряется совокупная пропускная способность всех потоков, а также каждого из них в отдельности.

Тесты с эмулированной нагрузкой

1. Iometer 1.1.0. Объем и скорость передачи данных указывается в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт). Границы блоков выровнены относительно разметки по 4 Кбайт. Глубина очереди команд – 256.

2. PCMark 7 (Secondary Storage). На тестируемом накопителе создается единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объем. В результатах учитывается а) итоговый балл теста; б) пропускная способность в отдельных субтестах.

⇡#Тестовый стенд

Тестируемый накопитель подключается к контроллеру, встроенному в чипсет материнской платы, и работает в режиме AHCI.

⇡#Участники тестирования

Из линейки He8 мы получили старшую модель объемом 8 Тбайт. Для сравнения взяты несколько дисков корпоративного класса форм-фактора 3,5 дюйма со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Все соперники имеют максимальный объем в своих семействах, за исключением WD Re. У нас не оказалось под рукой версии Re объемом 4 Тбайт, пришлось взять чуть менее быструю 2-терабайтную.

• HGST Ultrastar He8 8 Тбайт (HUH728080ALE600)
• Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD 6 Тбайт (ST6000NM0024)
• Seagate Enterprise NAS HDD 6 Тбайт (ST6000VN0001)
• WD Re 2 Тбайт (WD2000FYYZ)
• WD Red Pro 4 Тбайт (WD4001FFSX)

⇡#Производительность, основные тесты

Последовательное чтение/запись

• Ultrastar He8 демонстрирует производительность немногим меньше, чем у передовых дисков Seagate – последние обладают слегка более высокой плотностью записи при равной с He8 скорости вращения шпинделя.

Произвольное чтение/запись

• По скорости произвольного чтения He8 уступает соперникам, хотя разброс данных между ними невелик.
• При записи He8 обладает солидным преимуществом, которое распространяется на широкий диапазон размера блоков.

Устоявшееся время отклика

• Диски проранжированы по скорости записи, т.к. при схожей механике соперников скорость чтения предсказуема и варьирует слабо.
• Заметно, что Ultrastar He8 наиболее эффективно задействует буфер среди дисков, близких по объему.

⇡#Производительность, расширенный анализ

Смешанное чтение/запись

• Особых различий между дисками в этом тесте не наблюдается. Только WD Re 2 Тбайт среди соперников лучше справляется с нагрузкой, в которой преобладают операции чтения.

Зависимость пропускной способности от длины очереди команд

• Все участники тестирования способны извлечь пользу из большой очереди команд: скорость произвольного доступа в ответ на удлинение очереди возрастает практически линейно.

Многопоточное чтение/запись

• Ultrastar He8 относится к тем HDD, которые при чтении в несколько потоков распределяют ресурсы равномерно. Таким образом, достигается более предсказуемая производительность любого потока ценой снижения общей пропускной способности.
• Однако He8 умудряется поддерживать более высокую пропускную способность по сравнению с другими «честными» винчестерами.
• При записи многое зависит от эффективного использования буфера. В этом плане He8 не столь хорош, как, например, Seagate Enterprise NAS HDD. Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD еще лучше по общей производительности четырех потоков, но он хитрит, отдавая приоритет одному потоку.

Постоянство времени отклика – чтение

• Ultrastar He8 показал крепкий результат по максимальным показателям лага при произвольном чтении, хотя разброс времени доступа похуже, чем у большинства.

Постоянство времени отклика – запись

• С записью дела обстоят отлично: наименьшее максимальное время отклика среди участников теста, наименьший разброс.

Производительность, эмулированная нагрузка

В большинстве сценариев Ultrastar He8 занимает второе после лидера место по быстродействию, и только в тесте «Рабочая станция» – второе с конца.

PCMark 7

Для применения в десктопе Ultrastar He8 – не самый подходящий вариант, хотя с каждым годом победного шествия SSD разница между жесткими дисками в этой роли имеет все меньшее значение.

⇡#Выводы

Старшая версия Ultrastar He8 – продукт, не имеющий аналогов. Seagate также предлагает жесткие диски Archive HDD объемом 8 Тбайт, но это уже специфические устройства с «черепичной» записью данных (Shingled Magnetic Recording), от которой страдает собственно скорость записи – настолько, что диски с SRM непригодны для приложений, более-менее часто вызывающих перезапись ранее внесенной информации. Диски Ultrastar He8, напротив, вполне универсальны и принадлежат к высшей категории производительности в своем классе. В то же время «гелиевые» накопители выигрывают у стандартных по энергопотреблению и тепловыделению, что обеспечивает преимущество и модели He8 с объемом 6 Тбайт, доступным и стандартным HDD.

Серия Ultrastar He8 предназначена в первую очередь для серверов и корпоративных NAS, но частный пользователь вполне может воспользоваться ее достоинствами, получив емкий и холодный диск для домашнего NAS или DAS. Благо HGST отпускает их за вполне разумные деньги (только российская розница, как обычно, подкачала).