...
...

Hitachi Ultrastar 15K300 — проверенные временем технологии для серверных задач

Почему жесткий диск, несмотря на все свои врожденные недостатки, благополучно дожил до наших дней? И не просто дожил, но и не имеет конкурентов в целом ряде областей, таких, как системы хранения данных серверного назначения? Потому что он обеспечивает высокое быстродействие и достаточно хорошую надежность при сравнительно невысокой стоимости производства. Да, у него имеются движущиеся механические части, которые шумят, нагреваются, быстро изнашиваются. Но именно движение обеспечивает винчестеру его быстродействие.

Круглые пластины, вращаясь на оси шпиндельного двигателя, организуют "доставку" огромного количества данных в кэш-буфер винчестера за счет энергии своего движения. Считывающая головка перемещается только по одной оси — вдоль радиуса пластин, остальную работу выполняют сами пластины. Пожалуй, именно от пластин — скорости их вращения и плотности записи (объема данных на каждой дорожке) — более всего зависит быстродействие винчестера. С самого начала разработчики этого типа устройств памяти стремились любыми способами повысить обороты пластин. Максимальный результат, которого им удалось достичь на сегодняшний день, составляет 15 тыс. об/мин, или 250 об/с. Винчестеры-"пятнадцатитысячники" сегодня применяются на самых ответственных участках работы — в рабочих станциях, серверах, сетевых устройствах хранения данных (NAS, SAN).

Повышение оборотов шпинделя неизбежно приводит к ухудшению всех характеристик винчестера, кроме быстродействия. И прежде всего — надежности, а это очень важно для серверных систем. Поэтому производителю приходится использовать компоненты более высокого качества, проводить тщательный отбор готовых винчестеров, что сказывается на стоимости. А емкость таких моделей намного ниже, так как по целому ряду причин в них применяются пластины уменьшенной площади. Поэтому винчестеры с оборотами 15 000 в настольных системах не используются — невыгодно: стоимость в несколько раз выше, а объем, наоборот, ниже.

В нашем обзоре мы рассмотрим один из популярных жестких дисков для серверных систем, выпускающийся в широком диапазоне емкостей и интерфейсов. Hitachi Ultrastar 15K300 появился на рынке в начале 2007 года, то есть более года назад, но и по сей день является весьма конкурентоспособным продуктом.

Характеристики

Модель Ultrastar 15K300 относится к самой дорогостоящей и производительной серии жестких дисков японского производителя. Что интересно, в этих винчестерах не применяется популярная ныне технология перпендикулярной записи (PMR). Приняв во внимание риск потерять в качестве из-за не до конца отработанной технологии, разработчики приняли решение использовать прежнюю технологию продольной записи. В результате плотность записи оказалась не самой высокой — всего 113 Гбит/кв.дюйм (у новых настольных моделей она выше 200), а максимальный объем не превышает 300 Гб. Сегодня Hitachi предлагает более емкие винчестеры для серверов в рамках серии Ultrastar 15K450. В них уже применяется технология PMR, за счет чего и удалось повысить емкость в полтора раза. Однако далеко не все заказчики готовы платить за такой большой объем. Тем более что в серверных задачах жесткие диски обычно объединяются в RAID-массивы, где емкость конкретного диска имеет не первостепенное значение. В рамках серии Ultrastar 15K300 предлагаются модели в трех базовых емкостях — 73, 146 и 300 Гб.

Первая модель — самая экономичная и производительная, содержит всего одну пластину. У последней — четыре пластины, она работает несколько медленнее, больше шумит и потребляет больше энергии. Что касается интерфейса, то у Hitachi есть модели с любым их трех используемых в серверной среде — старым Ultra320 SCSI, новым Serial Attached SCSI 3 Гбит/с и по-прежнему самым скоростным FC-AL 4 Гбит/с. Следует заметить, что в новых семействах винчестеров обычно не применяют традиционный SCSI. Модели Hitachi — приятное исключение, их можно использовать для модернизации старых серверов и рабочих станций. Немного о технологиях, которые Hitachi использовала в жестких дисках серии 15K300. Во-первых, это парковка головок на рампе, а не на поверхности пластин, — именно Hitachi первой начала применять этот метод во всех разновидностях винчестеров. Во-вторых, это тепловая коррекция размеров головки (TFC), что гарантирует строго фиксированное расстояние между головкой и поверхностью. В-третьих, использование головок TMR (туннельная магниторезистивность), наиболее совершенных на сегодняшний день. И конечно, фирменная технология RVS, корректирующая поведение механизма позиционирования с учетом повторяющихся внешних воздействий (в частности вибрации соседних дисков).

Жесткие диски семейства Ultrastar 15K300 по большинству характеристик не уступают своим конкурентам. Собственно, конкурентов набралось всего два — это серии Cheetah 15K.5 у Seagate и MBA3xxx у Fujitsu. Важно, что по скорости позиционирования модели Hitachi немного выигрывают, а это очень важно для серверной среды. Единственный параметр, по которому Ultrastar 15K300 несколько отстает, — это по устойчивости к ударам, но для серверов это не всегда критично, так как собираются они квалифицированными людьми и впоследствии работают в благоприятных условиях, без доступа посторонних.


ПроизводительHitachi GSTSeagateFujitsu
СерияUltrastar 15K300Cheetah 15K.5MBA3xxx
Диапазон емкостей, Гб300, 147, 73300, 146, 73300, 147, 73
Скорость вращения шпинделя, об/мин150001500015000
Кол-во головок 8, 4, 28, 4, 28, 4, 2
Кол-во пластин4, 2, 14, 2, 14, 2, 1
Плотность записи, Гбит/кв.дюйм113110112.8
Внутренняя скорость чтения (max), Мбит/с144116071432
Скорость позиционирования, мс:
- средняя (чтение)3,6 - 3,43.53.4
- средняя (запись)4,1 - 3,84.03.9
- с трека на трекн/д0,2/0,40,2/0,4
- полный радиус6,6 - 7,16,8 - 7,58,0 - 9,0
Объем кэш-буфера, Мб161616
ИнтерфейсSAS/300, Ultra320 SCSI, FC/AL 4Gb/sSAS/300, Ultra320 SCSI, FC/AL 4Gb/sSAS/300, Ultra320 SCSI, FC/AL 4Gb/s
Удароустойчивость (рабочая), G306065
Потребляемая мощность, Ватт:
- чтение/запись18,5 - 13,717,4 - 13,7н/д
- активное ожидание13,6 - 8,613,2 - 8,412.8
Шум (ожидание), дБ353636
Шум (позиционирование), дБ43н/дн/д


Тестирование

К сожалению, пока мы не можем предложить вашему вниманию сравнительные тесты серверных жестких дисков того же класса, к которому принадлежит герой этого обзора. К этой теме мы вернемся в последующих обзорах, а пока сопоставим два жестких диска с противоположных сторон серверной линейки Hitachi. C одной стороны у нас будет Ultrastar 15K300 — один из самых скоростных дисков этого производителя. Мы выбрали среднюю модель в линейке, объемом 147 Гб, как наиболее востребованную для всевозможных ответственных задач (базы данных, веб-серверы, системы принятия бизнес-решений и пр.). Интерфейс данной модели — двухпортовый SAS, наиболее современный и востребованный. Мы подключали жесткий диск к 8-канальному контроллеру Intel SRCSASRB, включая единственный диск в RAID-массив уровня 0. Все оптимизации, которые предлагает контроллер — а это отложенная запись, полное кэширование чтения и предупреждающее чтение, — в целях чистоты эксперимента были отключены.

С другой стороны — винчестер Hitachi из самой "младшей" серии линейки Ultrastar, A7K1000. Это модель максимальной емкости (1 Тб), но минимальной производительности (всего 7200 RPM). Подключалась она к контроллеру Serial ATA моста Intel ICH9R, встроенного в материнскую плату. Конечно, эти два винчестера ни в коем случае не конкуренты, это решения совершенно разного уровня. Однако они помогут нам ощутить разницу в характеристиках между жесткими дисками серверного класса.

Пропускная способность интерфейса в нашем случае будет одинаковой, так как Serial ATA и SAS не только делят общий физический и электрический протокол, но и являются частично совместимыми (контроллер SAS поддерживает винчестеры SATA). Тест HDTach подтвердил это. Задержки произвольного доступа у винчестера с 15 тыс. оборотов почти вдвое выше даже по заявленным характеристикам. По данным того же HDTach, его преимущество даже больше: всего 5,7 мс против 12,6 мс у Hitachi A7K1000. Тут сказывается и меньший диаметр пластин у 15K300, и более мощный электромагнитный привод головок, и вдвое более высокая скорость вращения пластин.

Последний параметр оказывает существенное влияние и на скорость последовательного доступа. У Hitachi 15K300 средняя скорость чтения и записи достигает отметки 100 Мб/с, а максимальная устоявшаяся (не пиковая) находится у отметки 120 Мб/с. И пусть это не рекорд на сегодня, но винчестеры младшего серверного класса он обходит почти на 45%.

Перейдем к тесту, имитирующему нагрузку на винчестер в условиях серверной среды — IOMeter. Мы выбрали три шаблона, составленные компанией Intel для тестирования серверов: File Server (80% чтения, 20% записи, основной блок — 4 Кб), Web Server (только чтения, блоки различного размера) и Workstation (80% чтения, 20% записи, блоки 8 Кб). Дополнительно изменялась длина очереди запросов на доступ к винчестеру. Во всех тестах результаты винчестера старшего класса выше более чем в два раза, чем у винчестера младшего класса. Особенно хорошо проявил себя Hitachi Ultrastar 15K300 в шаблоне рабочей станции — его преимущество доходит до 3.5х. Результат вполне предсказуемый, учитывая двукратное превосходство этого жесткого диска по скорости произвольного доступа.


ПроизводительHitachi GST
СерияUltrastar 15K300Ultrastar A7K1000
Пропускная способность интерфейса, Мб/с282.8264.5
Средняя скорость чтения, Мб/с99.969.4
Средняя скорость записи Мб/с99.775.3
Скорость произвольного доступа, мс5.712.6
IOMeter, шаблон Workstation:
- без очереди188.293.7
- очередь 2 запроса237.994.4
- очередь 4 запроса317.199.0
- очередь 8 запросов360.6105.8
- очередь 16 запросов365.2112.9
IOMeter, шаблон File Server:
- без очереди168.679.4
- очередь 2 запроса189.979.9
- очередь 4 запроса227.889.9
- очередь 8 запросов267.599.2
- очередь 16 запросов310.7107.8
IOMeter, шаблон Web Server:
- без очереди166.173.4
- очередь 2 запроса192.268.7
- очередь 4 запроса223.186.4
- очередь 8 запросов257.397.6
- очередь 16 запросов300.9111.5


Заключение

Пусть и не самый передовой с точки зрения примененных технологий, винчестер Hitachi 15K300 демонстрирует высокие скоростные показатели, превосходя модели младшего класса минимум вдвое. Объединение нескольких таких винчестеров в RAID-массив позволит существенно увеличить производительность, надежность или и то и другое сразу — в зависимости от типа массива (и предъявляемых требований). Немаловажным является и тот факт, что эти винчестеры доступны с любым из трех интерфейсов. К сожалению, максимальный объем данной серии ограничен скромной цифрой 300 Гб, однако у Hitachi уже доступна новинка на 450 Гб, хотя и другой, более дорогостоящей серии. Тем не менее и серия 15K300 не потеряла своей актуальности: по характеристикам она на высоком уровне, а по стоимости даже несколько дешевле некоторых аналогов, прежде всего Seagate.

Макс Курмаз, max@gigamark.com

© Компьютерная газета

полезные ссылки
Ремонт ноутбуков в центре Минска
Аренда ноутбуков