В прошлый раз мы с вами подробно изучали производительность представителя одного из энергоэффективных семейств винчестеров, а именно Seagate Barracuda LP. Впрочем, очевидно, что вся модная ныне «энергоэффективность» на самом деле является лишь некоторым шагом назад с точки зрения технического прогресса и достигается всего лишь уменьшением скорости вращения пакета жестких дисков. Таким образом, ничего нового в «новых» веяниях нет — в свое время модели со скоростью 5400 об/мин вообще доминировали на рынке. Потом исчезли, поскольку магистральным направлением прогресса являлось увеличение производительности. И вот появились снова, как только стало модным рассуждать об экологии и прочих философских вопросах. Впрочем, записывать «зеленые» серии винчестеров в чисто-маркетинговые изобретения, пожалуй, было бы не верно — они действительно имеют более низкое тепловыделение, да и шумят меньше, чем их «стандартные» собратья, так что приобретение именно таких НЖМД нередко вполне оправдано. Особенно когда выбирается не единственный винчестер для настольного компьютера, а нечто более специфическое — дополнительный носитель для хранения больших объемов данных, диск для медиаплеера, начинка ВЖД и т.п. Да и в качестве основного и единственного иногда есть смысл использовать такой накопитель — если сам по себе компьютер специфичен. Например, моноблок, где тепловыделение критичнее, нежели десяток процентов производительности.
В общем, как бы то ни было, но подобные винчестеры имеют полное право на существование, так что вопрос, насколько хорошо они работают, праздным не является. Поэтому мы сегодня продолжим их изучение, но обратившись в сторону продукции компании, которая в свое время и вдохнула новую жизнь в низкооборотистые модели — Western Digital. Тем более, что, если низкопотребляющие винчестеры Seagate и Samsung являются всего лишь замедленными базовыми моделями, то серия Caviar GP куда более интересна для исследования.
Western Digital Caviar Green WD10EADS
С винчестерами этого семейства мы не раз сталкивались при тестировании внешних жестких дисков, так что для наших постоянных читателей не является тайной, что это уже представитель второго поколения «зеленых» винчестеров WD. В первом терабайтная модель была всего одна — EACS. На четырех пластинах по 250 ГБ каждая и с кэш-памятью 16 МБ. Позднее уже к ней добавились еще две модели такой емкости, построенные уже на трех пластинах. EAVS с уменьшенным до 8 МБ кэш-буфером распространялась только по ОЕМ-каналам, а вот EADS, где кэша 32 МБ (как и во «взрослых» линейках) быстро стала популярной. Настолько, что компания не стала менять название и при переходе на пластины по 500 ГБ. Очевидно, что терабайтный накопитель на двух таких лучше, чем «старый» на трех, однако первое время отличить в прайс-листах один от другого было сложно: только по коду модели, который пишут не все продавцы. В общем, совершенно непонятна политика WD нам в последнее время — разобраться в модельном ряду не всегда просто. Вообще-то в латинском алфавите аж 26 букв, так что причины такой экономии непонятны, равно как и ее избирательность (при разной емкости кэша ж названия моделей разные, а при разных пластинах — одинаковые). Позднее энтропия еще более увеличилась, поскольку к двум существующим добавилась третья модификация, где скорость вращения была уменьшена с 5400 до 5000 оборотов в минуту. Таким образом, под одним и тем же названием в продаже существовали аж три модификации: наиболее предпочтительная WD10EADS-00M2B0 (две пластины по 500 ГБ, скорость вращения 5400 об/мин), тестируемая нами «исходная» WD10EADS-65L5B1 (три пластины по 333 ГБ, скорость вращения 5400 об/мин) и совсем новая WD10EADS-00P8B0 (две пластины по 500 ГБ, скорость вращения 5000 об/мин). Первая — самая быстрая, третья — самая экономичная, вторая — самая распространенная ввиду того, что появилась первой :) Понятно, что такой бардак (а другим словом и не назовешь) мало кому нравился, однако сами по себе винчестеры всех вариантов оказались достаточно удачным решением, почему и популярны до сих пор.
Western Digital Caviar Green WD10EARS
Более новая модель компании, позиционирующаяся на тот же сегмент рынка. Из однозначно положительных особенностей — в этом семействе всегда используются пластины по 500 ГБ, а емкость кэш-памяти увеличена аж до 64 МБ. Однако одними лишь экстенсивными улучшениями нововведения не ограничились — 10EARS оказалась первой серией винчестеров компании, где была применена так называемая «технология Advanced Format». Суть ее достаточно проста — вместо традиционных секторов по 512 байт применяются длинные – по 4096 байт. Зачем? Во-первых, каждому сектору данных соответствует «бесполезный» блок синхронизации — при таком подходе их количество можно сократить в восемь раз. Во-вторых, убираются также и столь же бесполезные межсекторные промежутки. В-третьих, кроме пользовательских данных, каждый сектор содержит и блок ECC для исправления ошибок. При увеличении размера сектора его необязательно увеличивать пропорционально, так что получим и экономию места (пусть и не столь существенную, как на служебных областях), и улучшение исправления этих самых ошибок за счет увеличения блока. Сама компания утверждает, что получилось добиться улучшения на 50% — не так уж и мало с учетом того, что ошибки при работе современных жестких дисков случаются не так уж и редко, а если ошибку не удается исправить при помощи ЕСС, сектор приходится считывать заново.
В общем и целом получаем улучшение исправления ошибок и увеличение емкости диска с точки зрения полезных данных — на 7-11% по данным Western Digital. Вроде бы, все хорошо, однако, как нам кажется, шума по поводу новых винчестеров было непропорционально много (что и привело к тому, что многие пользователи в них разочаровались). Во-первых, указанной экономией места производитель фактически распорядился «в свой карман», т.е. никакого снижения цены на те самые 7-11% не произошло. Соответственно, к экономии места многие отнеслись скептически — что это за экономия, если ее пощупать нельзя? Во-вторых, что более важно Advanced Format не является какой-то оригинальной разработкой — это всего лишь технология Long Data Sector, стандартизованная еще в 2007 году (причем первые работы над ней начались еще в конце прошлого тысячелетия). Тем более, что для полной утилизации ее преимуществ, ее надо... использовать полностью, чего на данный момент в винчестерах Western Digital нет. Фактически длинные секторы поддерживаются только начиная с Windows Vista (да и в среде альтернативных систем ситуация не лучше), но одного лишь перехода на новые ОС недостаточно. Несмотря на то, что еще во времена DOS робкие упоминания о том, что сектор может иметь разные размеры появились, на практике всегда применялись секторы по 512 байт. В общем, за прошедшие года появилась масса криво-написанного ПО, уверенного в том, что никакой другой размер секторы иметь не могут. Таким образом, проблемы возможны даже в окружении современных систем. Ну а про Windows XP, до сих пор занимающей 2/3 рынка, и более старые, и говорить не приходится. Именно поэтому в компании пошли на шаг, весьма сомнительный с точки зрения производительности, но обеспечивающий совместимость новых винчестеров со старым программным обеспечением — на практике firmware винчестеров с Advanced Format эмулирует работу с «короткими» секторами, так что о том, что они на самом деле «длинные», программно узнать невозможно (если только специально постараться). В общем-то, подход понятен — в противном случае винчестеры работали бы только на современных компьютерах с современными системами и современным ПО, а так они работают везде. Другой вопрос, что без эмуляции сфера применения была бы уже, зато и проблем бы не было, а любые хитрые схемы однозначно приводят к их появлению.
Первая же не заставила себя долго ждать — неизвестно, чем в Microsoft руководствовались 10 лет назад (и вряд ли мы когда-то это узнаем), однако разделы NTFS в Windows 2000/XP создаются со смещением в 63 «коротких» сектора, что не кратно размеру «длинных» секторов. Размер же кластера по-умолчанию как раз им и равен — 4К байт, так что кластеры файловой системы стабильно начинают располагаться каждый сразу в двух физических секторах данных. Можно использовать меньшие размеры кластера, однако это влечет сильную деградацию производительности на любых дисках и не позволяет использовать некоторые возможности NTFS (такие, как сжатие или шифрование «на лету»), больших последнее тоже касается, да и по вполне понятным причинам они эту проблему вообще не решают, а, разве что, усугубляют. Отсюда и рождается пресловутая «проблема выравнивания», которой бы просто не было без эмуляции! Впрочем, не стоит за это винить Western Digital — ее не было бы и не будь когда-то в Microsoft принято решение сдвигать разделы. А что можно сделать для ее решения? В WD предлагают два способа. Если на диске планируется создать всего один раздел, можно установить специальную перемычку, которая циклически сдвинет адресацию секторов на один «короткий» вперед, после чего кластеры начнут совпадать с «длинными» секторами. Если же разделов создается несколько, то после создания их следует выровнять при помощи специальной утилиты WD Align. Желательно это сделать действительно сразу после создания — в этом случае операция займет буквально пять минут, включая время записи специального загрузочного диска и пару перезагрузок. Если на разделе данных много, то работа утилиты может растянуться на часы. И хорошо еще, если в это время не выключится свет или какой-нибудь сбой не произойдет. Либо радикальный метод — не использовать для разбиения дисков Windows XP: встроенные утилиты Vista или Seven работают без смещения. Еще более радикальный метод — использовать FAT32 или exFAT, но он применим далеко не всегда (хотя если винчестер используется только для как дополнительный для хранения данных, вторая система может оказаться более предпочтительной, нежели NTFS).
В общем, новые винчестеры поставили перед пользователями массу вопросов. Причем непривычных вопросов — если ранее все было просто и понятно: оценил низкоуровневые характеристики, прикинул, на что можно рассчитывать, открыл системный блок, установил новый винчестер, разметил и забыл, то сейчас вдруг начали всплывать такие вещи, о которых ранее никто не задумывался. Точнее, задумывались, но пользователи RAID-массивов (там сдвиг файловой системы и ранее иногда мешал) или покупатели SSD, но совсем не обычных массовых винчестеров. А оправданы опасения или нет — мы и попробуем проверить. Сравнив напрямую представителей старой и новой волны в «зеленом» семействе Western Digital и добавив к ним уже изученный ранее энергоэффективный винчестер Seagate Barracuda LP.
Технические характеристики
| Western Digital WD10EADS-65L5B1 | Western Digital WD10EARS-00Y5B1 | Seagate Barracuda LP ST32000542AS | |
| Форм-фактор | 3,5" | 3,5" | 3,5" |
| Емкость, ТБ | 1 | 1 | 2 |
| Скорость вращения шпинделя, об/мин | 5400 | 5400 | 5900 |
| Объем буфера, МБ | 32 | 64 | 32 |
| Количество головок | 6 | 4 | 8 |
| Количество дисков | 3 | 2 | 4 |
| Интерфейс | SATA300 | SATA300 | SATA300 |
| Энергопотребление (+12), А | 0,55 | 0,55 | 0,295 |
| Энергопотребление (+5), А | 0,7 | 0,7 | 0,215 |
Некоторое удивление вызывает, разве что, заявленный уровень потребления энергии — он не просто выше, чем у Barracuda LP, но и вообще аналогичен моделям Seagate со скоростью вращения 7200 об/мин. Впрочем, внимательное изучение вопроса показывает, что и не только им — несмотря на то, что серия Green Power позиционируется компанией как экономичное решение, заявленные характеристики у этих моделей аналогичны продукции с более высокой скоростью вращения. В общем, очередное подтверждение того, что написанному можно верить далеко не всегда, особенно когда оно противоречит законам физики :) В ближайшее время мы надеемся доработать таки методику измерения реального энергопотребления винчестеров и расставить все точки над «ё» в данном вопросе.
Методика тестирования
Подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться и с конфигурацией испытательного стенда, и с используемым программным обеспечением. Единственное внесенное изменение – поскольку часть используемых тестовых приложений работает поверх файловой системы, винчестер с Advanced Format с их помощью был протестирован два раза: с выравниванием и без оного.
Lavalys Everest 5.0
Время доступа при чтении у всех трех продуктах примерно одинаковое, а вот на операциях записи 10EARS всем проигрывает. И много проигрывает. Фактически связано это с невыровненностью запросов: Everest работает с блоками по 64К, но на винчестере с Advanced Format в тех случаях, когда адрес попадает не на начало сектора приходится записывать «лишнюю» информацию в количестве одного «длинного» сектора. Причем еще и приходится вычислять, с какого места начинать и каким заканчивать. Все это требует времени и приводит к такому вот радикальному снижению быстродействия.
Электроника в обоих моделях в том, что касается взаимодействия с шиной, практически не изменилась. Результат не рекордный, но вполне нормальный.
IOMeter
Тесты последовательных операций хороши своей предсказуемостью :) Самым быстрым винчестером должен был оказаться и оказался Seagate Barracuda LP — максимальная плотность записи и скорость вращения 5900 оборотов в минуту. У 10EARS аналогичные пластины, но меньшая скорость вращения, а 10EADS (тестируемая нами его модификация) построен на дисках предыдущего поколения — с меньшей плотностью.
На случайном чтении все неплохо для 10EARS — разумеется, тестовые блоки редко совпадают с секторами, но вычисление адресов происходит достаточно быстро и без большого количества лишних операций. Тем более, при большой нагрузке и увеличенный размер кэш-буфера может сказаться положительным образом.
А вот при записи данных «новая продвинутая технология» с позором проваливается. Причина — невыровненность запросов относительно физических секторов. Мы могли бы, конечно, доработать шаблон с тем, чтобы он всегда «попадал» на начало секторов, однако не считаем это правильным — раз уж компания решила эмулировать «короткие» секторы для обеспечения 100% совместимости с любым ПО, есть смысл эту самую совместимость и проверить.
При таком разрыве между производительностью случайного чтения и записи нет ничего удивительного в том, что на шаблонах БД 10EARS проваливается по мере увеличения количества операций записи. Вид графика аналогичен получаемым на «классических» SSD-накопителях первого поколения. Справедливости ради — при большом количестве операций записи они еще хуже. Правда это компенсируется чтением, с чем у винчестеров все менее красиво.
PCMark05
Переходим к тестам поверх реальной файловой системы и убеждаемся, что выравнивать разделы нужно обязательно. С точки зрения PCMark выровненные разделы позволяют получить производительность, аналогичную винчестерам без Advanced Format, а вот типичное для Windows XP смещение на 63 сектора отбрасывает винчестер куда-то на уровень начала века (во всяком случае, винчестеры пятилетней давности оказываются куда быстрее нашего героя).
Примечательно, что выравнивание сказывается положительно и на таких операциях, как имитация сканирования на вирусы (хотя мы уже пришли к выводу, что в первую очередь производительность на этой трассе зависит от скорости буферизованного чтения) или записи большого файла. Впрочем, в этих случаях потери уже не столь катастрофичны, как в первых трех тестах. В целом же, подводя итог, с точки зрения PCMark винчестеры серии EARS пригодны для полноценной конкуренции с «обычными» накопителями, но... исключительно при использовании выровненных разделов. Без выравнивания все слишком уж плохо, так что не стоит им пренебрегать.
Intel NAS Performance Toolkit
Тесты воспроизведения видео оперируют блоками по 256К байт и являются чистым чтением данных, так что ничего удивительного, что на одном потоке данных зависимости от выравнивания нет. Да и вообще — невыровненный раздел не сильно-то хуже выровненного, а на четырех потоках данных (вследствие того, что NASPT эту операцию сильно распараллеливает) даже лучше его. Но это чтение.
При записи, несмотря на большой размер блоков, картина резко меняется. Особенно при «чистой» записи — почти двукратная разница. Таким образом, если не пренебрегать выравниванием и работать с файлами большого размера, Advanced Format в общем и целом «жить не мешает».
Вот непосредственная обработка данных уже подобна тому, что нам демонстрировал PCMark, причем польза от выравнивания выделяется еще более рельефно. С его использованием имеем вполне полноценный винчестер, без — лучше сразу застрелиться, чтобы не мучаться.
При копировании с винчестера отсутствие выравнивания не мешает — 10EARS лучше «трехблинового» 10EADS. Скорее всего, и «двухблинового» на 5000 об/мин он тоже оказался бы не хуже. В общем, опять же, констатируем факт, что это вполне нормальный накопитель.
А вот при записи все очень интересно. То, что выравнивание даст хороший прирост на больших файлах, мы уже знали — еще по PCMark. Но крайне неприятно (если не сказать грубее) поведение винчестера при копировании большой кучи мелочи. Заметим, что это действительно мелочь, не так уж часто в таких количествах встречающаяся в реальной жизни — 2833 файла в 44 каталогах общим размером менее 250 МБ (т.е. каждый файл в среднем не превышает по размерам и сотни килобайт) куда-либо копировать приходится далеко не каждый день. Однако из песни слов не выкинешь — подобные операции винчестерам с Advanced Format в принципе противопоказаны: на них они падают до уровня быстродействия средней флэшки.
Общий средний балл
| Western Digital WD10EADS | Western Digital WD10EARS | Western Digital WD10EARS (no align) | Seagate Barracuda LP ST32000542AS |
| 804 | 560 | 491 | 961 |
Итого
В принципе, как мы убедились, бояться винчестеров с Advanced Format не стоит — в большинстве случаев они демонстрируют вполне адекватные показатели быстродействия. Но не стоит забывать и о том, что некоторые операции им в принципе противопоказаны. Впрочем, очевидно, что в сервер баз данных вряд ли кто в здравом уме будет устанавливать любые «зеленые» модели, да и покупатели ВЖД редко приобретают их для регулярного переноса тысяч мелких файлов, однако пренебрегать этими результатами тоже не стоит — это просто показатель несколько меньшей универсальности подобных винчестеров по сравнению с их «классическими» предшественниками. Есть сильное ощущение, что виноваты в ней, скорее, не винчестеры, а их окружение, для совместимости с которым компании приходится идти на эмуляцию «коротких» секторов, которая не является корректной на 100% — могла бы быть таковой, если бы рабочие блоки данных были бы равны 512 байт, но, поскольку это никогда не выполняется, и возникают такие коллизии. Так что Western Digital просто достались все те грабли, которые поджидают первопроходцев. С другой стороны, кто-то всегда должен быть первым ;) Так что есть надежды на то, что в течение ближайшего времени основная масса ПО будет доработана настолько, что от эмуляции можно будет безболезненно отказаться (как уже сделано в ультрапортативных винчестерах, например). И вот тогда-то использование «длинных» секторов вообще перестанет вызывать какие-либо претензии.
