Жесткие диски для NAS: тестируем подключение 10 Гбит/с
Seagate Desktop HDD и Enterprise Capacity 3.5 HDD в QNAP TVS-863+
Как мы уже говорили, распространение сетевых накопителей привело к появлению специальных моделей жестких дисков для работы с ними. Конечно, часть указываемых производителем их ключевых особенностей вызывает определенные вопросы, однако в данном случае, пожалуй, лучше перестраховаться и использовать именно рекомендованные модели из списков совместимости.
Ранее мы видели (см. статьи про WD Red Pro, HGST Deskstar NAS, Seagate Enterprise NAS HDD), что с точки зрения производительности найти какие-то существенные отличия между дисками в данном сценарии непросто. Дело в том, что сетевые накопители начального и среднего уровня оборудованы гигабитными сетевыми портами, которые ограничивают скорость передачи данных на уровне 120 МБ/с, что вполне сравнимо с возможностями современных дисков.
В данном тестировании мы решили попробовать рассмотреть вариант работы с моделью корпоративного уровня, которая имеет возможность установки сетевой карты с интерфейсом 10 Гбит/с. А в качестве накопителей использовались относящиеся к разным сегментам винчестеры Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD и Desktop HDD. Это не самые свежие модели, однако и сегодня они широко представлены на рынке.
Сетевой накопитель QNAP TVS-863+
Компания QNAP является одним из признанных лидеров рынка сетевых накопителей. В ее арсенале присутствуют устройства от начального уровня для домашних пользователей до корпоративных моделей на 24 отсеков с возможностью расширения.
QNAP TVS-863+ был представлен весной этого года на выставке CeBit в Германии. Эта модель интересна использованием платформы AMD с четырехъядерным процессором и графическим контроллером Radeon, чего мы давно не видели в этом сегменте. Объем оперативной памяти составляет от 2 до 16 ГБ.
Штатно в комплектации присутствуют два гигабитных сетевых интерфейса, а наличие слота расширения позволяет добавить дополнительную сетевую карту. В модификации устройства с »+» в комплекте идет сетевой контроллер 10 Гбит/с. Модель оборудована восемью отсеками для жестких дисков SATA и поддерживает подключение внешних блоков расширения через интерфейс USB 3.0. Добавление буквы «V» в название устройства отражает возможность использования сервиса виртуальных машин. Отметим также наличие порта HDMI и необычный золотой цвет корпуса.
Жесткие диски Seagate Desktop HDD
Как следует из названия, данные модели ориентированы на работу в настольных компьютерах пользователей. Эта серия представляется наиболее «обычной» из всех винчестеров компании. В ней присутствуют модели объемом от 500 ГБ до 6 ТБ. В данном тестировании использовались четыре диска ST4000DM000 по 4 ТБ.
Они относятся к поколению Desktop HDD.15, имеют буфер объемом 64 МБ, интерфейс SATA 6 Гбит/с, четыре пластины и восемь головок, среднюю скорость передачи данных 146 МБ/с. О скорости вращения разработчик умалчивает. Также им заявлен диапазон рабочих температур от 0 до 60 градусов Цельсия, а энергопотребление оценивается в 4 Вт в простое и 5,6 Вт во время работы. Такого параметра, как MTBF, разработчик в документации не указывает. Но можно найти данные о числе парковок магнитных головок, которое составляет 300 000, а также о лимите нагрузки в 55 ТБ/год. Отметим, что в спецификациях указано время работы в год, составляющее 2400 часов, что составляет примерно треть от круглосуточной работы. Гарантия на данную модель составляет два года.
Жесткие диски Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD
У данной модели производитель указывает применение для «систем хранения данных быстрого доступа». Устройства позиционируются как накопители высокой емкости с сохранением высокой скорости. В линейке присутствуют модели от 1 ТБ до 8 ТБ. Кроме того, есть возможность выбора интерфейса — SATA или SAS. В этой статье были использованы четыре устройства с артикулом ST4000NM0033. Они имеют объем 4 ТБ и интерфейс SATA.
Данная модификация представляет собой поколение ES.3. Диски имеют буфер объемом 128 МБ, пять пластин и десять головок, максимальная скорость передачи данных оценивается производителем в 175 МБ/с. Диапазон рабочих температур составляет от 5 до 60 градусов Цельсия. Энергопотребление данной модели ожидаемо выше — 6,73 Вт в простое и 11,27 Вт во время работы. Среднее время наработки на отказ — 2 миллиона часов. При этом данный диск рассчитан на круглосуточную эксплуатацию в режиме 24/7, а допустимая годовая нагрузка в десять раз выше — 550 ТБ в год. Срок гарантийного обслуживания — пять лет.
Не очень понятно, почему для данных моделей винчестеров компания использует несовпадающие списки параметров в технических характеристиках, что затрудняет их сравнение. Впрочем, некоторые из них мы проверим в тестах.
Тестирование с локальным подключением
Сначала оценим работу одиночных винчестеров при подключении к порту SATA тестового компьютера. Для этого используем наш стандартный набор шаблонов Intel NASPT. На диаграммах диски обозначены по буквенной части своих артикулов — DM для ST4000DM000 и NM для ST4000NM0033. Перед тестированием на винчестерах создавался один раздел максимального объема с файловой системой NTFS. Отметим, что, несмотря на достаточно большой объем рабочих файлов, оценки на последовательных операциях относятся к началу поверхности дисков. Компьютер на базе платформы Intel работал под управлением 64-битной версии Windows 8.1 со всеми обновлениями.
Как видим, Enterprise Capacity 3.5 HDD имеет здесь стабильное преимущество, которое составляет примерно от 10% до 30% в зависимости от шаблона. Максимальная разница наблюдается на операциях с использованием случайной записи, что обеспечивается меньшим временем доступа у этой модели.
Благодаря специальному стенду, мы имеем возможность подробно измерить энергопотребление жестких дисков в разных сценариях. Он позволяет измерять потребление по шинам питания 5 В и 12 В, строить графики и рассчитывать средние значения. Для проверки мы выбрали следующие режимы: сон, бездействие, случайное и последовательное чтение и запись. Измерения проводились в течение 30 секунд. Потребление в ваттах было посчитано через значения токов.
Вполне ожидаемо, модель Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD более требовательна, чем Desktop HDD — в рабочих сценариях она потребляет на 45–60% больше. При этом разница в режиме сна составляет 10%, а вот режим бездействия существенно менее экономичный: плюс почти 140%.
Интересно сравнить полученные данные с официально заявленными. Режим простоя у Desktop HDD совпадает с указанными в спецификации, а вот при наличии нагрузки только случайное чтение укладывается в приведенный показатель. У Enterprise Capacity 3.5 HDD ситуация противоположная — заметное превышение при бездействии и меньшие значения в работе.
В заключение этого раздела приведем графики запуска жестких дисков, полученные при повышенной частоте опроса в нашем стенде. Для отображения данные были сглажены.
Формальные значения пиков в данном случае сложно считать существенными, поскольку они зависят слишком от многих параметров. Заметим, что Seagate приводит в документации следующие значения для максимального потребления по шине 12 В в момент старта — 2 А для Desktop HDD и 2,6 А для Enterprise Capacity 3.5 HDD. Второе значение может быть снижено до 2 А специальной настройкой параметров работы диска.
Тестирование в сетевом накопителе
Большинство доступных систем хранения данных с сетевым подключением используют традиционные гигабитные сетевые контроллеры. Эта технология сегодня является вполне доступной, а вот следующий шаг на 10 Гбит/с уже требует существенных финансовых затрат. Некоторым компромиссом может быть работа с несколькими гигабитными интерфейсами, но эта технология повышает производительность только в определенных сценариях.
Для тестирования производительности винчестеров использовалось по три конфигурации для каждого комплекта: одиночный диск, а также массивы RAID0 и RAID5 из четырех дисков. Результаты, полученные с гигабитным сетевым подключением, приводятся на следующей группе графиков.
Из-за ограничений интерфейса на операциях последовательного чтения разницы между дисками нет. На последовательной записи мы видим преимущество Enterprise Capacity 3.5 HDD в многопоточном режиме с одним диском и в массиве с чередованием. А вот запись в один поток этому винчестеру дается сложнее. Впрочем, маловероятно, что рассматриваемое оборудование будет работать с однодисковыми томами. Случайные операции Enterprise Capacity 3.5 HDD выполняет заметно быстрее своего десктопного брата — преимущество составляет примерно от 10% до 50%.
Для тестирования режима 10 Гбит/с на стороне клиента использовался адаптер Intel X540-T1. При этом соединение компьютера и сетевого накопителя осуществлялось напрямую патч-кабелем Cat 6a.
Конфигурации для дисков здесь те же самые. В сетевых настройках дополнительно включалась технология Jumbo Frames.
Прежде всего, отметим существенный рост максимальной скорости обмена данными с сетевым накопителем — на однопоточном чтении здесь можно получить 430–450 МБ/с. У нас мало опыта общения с подобными сетями, так что сказать, насколько это хороший абсолютный результат для данного типа подключения, сложно.
Переход на более быстрый интерфейс сделал график более интересным. В частности, теперь мы видим снижение скорости при многопоточном чтении, но и она для массивов превышает 300 МБ/с. Что касается записи, то наибольшую производительность мы получили в масс
Полный текст статьи читайте на iXBT
