Счастье для сетевого накопителя — обзор жесткого диска Seagate NAS HDD ST4000VN000

Часто при покупке сетевого хранилища появляется очевидная и одновременно распространённая проблема: какие же диски купить для своего нового NAS? Разумеется, приобрести хочется то, что будет мало шуметь, слабо греться и работать без проблем. Вот только найти такие модели раньше было довольно сложно. Хочется верить, что когда-нибудь для таких целей можно будет купить несколько SSD. Вот только в ближайшем будущем о таком можно и не мечтать, поэтому выбирать приходится из обычных жестких дисков. Хорошо, если на сайте производителя или в инструкции к устройству есть список совместимых винчестеров. И они продаются в магазинах по хорошей цене. В таком случае проблема выбора частично решена.

А вот если совместимых дисков нет в продаже или они дорогие, то пользователю приходится покупать «на удачу». Обычно в таких случаях приобретаются модели WD Green или аналогичные «зелёные» винчестеры. Сперва кажется, что они подходят по всем параметрам: электричества потребляют мало, греются и шумят слабо. Вот только иногда бывает так, что RAID-массив, собранный из таких дисков, начинает «сыпаться» сам по себе. Часто дело оказывается в том, что эти накопители не предназначены для работы 24 часа в сутки и семь дней в неделю.

Иногда — например при длительном бездействии — контроллер диска отправляет накопитель в сон, что может оказаться фатальным для массива с данными. Или же контроллер может «не отвечать» во время выполнения какой-либо сложной команды или при попытке прочитать битый сектор. Для ПК это не представляет совершенно никакой опасности, операционная система просто дождётся, пока диск проснётся или завершит выполняемую операцию, — она к таким фокусам приучена ещё на этапе разработки и реагирует на них спокойно. А вот NAS в таком случае может решить, что диск сломался, и начнёт перестраивать RAID-массив (если мы имеем дело с RAID-5) или просто перестанет работать до вмешательства пользователя.

Конечно, описанные выше проблемы встречаются не очень часто. Производители NAS давно учли их в своих прошивках и подготовились к такому развитию событий. Хотя, конечно, случаются и неприятности, о которых мы уже писали. Одной из первых эту проблему заметила компания Western Digital, которая выпустила диски серии WD Red, предназначенные специально сетевых накопителей. Теперь по этому же пути пошла компания Seagate, выпустившая свои NAS HDD, которые специально подготовлены для бесперебойной работы в режиме 24 часа и семь дней в неделю.

⇡#Внешний вид и конструкция

Отличить Seagate NAS HDD от другой серии 3,5-дюймовых дисков от Seagate можно только по названию, которое указано на информационной наклейке. В остальном многие винчестеры похожи друг на друга. Даже если они от разных производителей.

На плате контроллера Seagate NAS ST4000VN000 тоже нет ничего необычного — выглядит она точно так же, как и многие другие печатные платы контроллеров жестких дисков.

⇡#Технические характеристики

О том, чем Seagate NAS ST4000VN000 отличается от обычных жестких дисков, мы уже написали. Теперь пришло время узнать, чем же он отличается от своих прямых конкурентов — накопителей серии WD Red.

Без специальной прошивки в современном компьютерном мире — почти никуда. Поэтому в Seagate как следует поработали над прошивкой дисков Seagate NAS.

• Защита от ошибок. Если обычный винчестер обнаружит битый сектор, он будет упорно пытаться его прочитать. В таком случае «хард» может зависнуть надолго — от нескольких секунд до минуты. Привычная к таким фокусам операционная система NAS помечает любой диск «битым», если он не отзывается в течение семи секунд. Не стоит говорить, что случится, если в RAID-массиве сломается один диск. RAID-5 просто-напросто будет перестроен, на что уйдёт дополнительное время, а более простые массивы и вовсе могут прекратить работу. Поэтому, если Seagate NAS обнаружит битый сектор, то «сражаться» с ним он будет не более семи секунд. У WD Red всё сделано точно так же.
• Парковка головок и остановка мотора. Обычные десктопные диски при длительном бездействии паркуют блок своих головок и останавливают мотор. Такой шаг позволяет экономить электроэнергию, но увеличивает скорость реакции диска во время обращения к нему. Для настольных систем такое поведение вполне обычно, а вот в сетевом накопителе хотелось бы избежать ненужных задержек. У WD Red двигатель работает без тормозов (если диск включен, разумеется), а головки паркуются только при отключении «харда». В Seagate решили пойти немного другим путём и сделали четыре режима работы диска: активный, режим простоя, режим ожидания и сон. В первых двух режимах принудительно отключена парковка головок и остановка мотора, а во вторых двух режимах головки паркуются и, соответственно, останавливается мотор. За переключение режимов отвечает хост-контроллер, а это значит, что диск сам по себе не уснёт и задержки при старте мотора и головок сведутся к минимуму.

Правильная прошивка, разумеется, очень важный элемент в жёстком диске, но только с её помощью специальный накопитель для NAS не создать. Поэтому у Seagate NAS есть несколько «чисто железячных» улучшений.

• Балансировка пластин. Пластины Seagate NAS сбалансированы в двух плоскостях. По словам производителя, такая балансировка снизит вибрацию как одного диска, так и систем из нескольких «хардов». Правда, для Seagate NAS есть ограничение — компенсация вибраций гарантируется при одновременном использовании не более пяти накопителей. Конечно, если построить RAID из шести Seagate NAS HDD, то работать он будет нормально, вот только дополнительную защиту от вибраций производитель не гарантирует. Кстати, в жестких дисках Seagate для корпоративного сегмента (в том числе с интерфейсом SATA) защита от вибраций устроена лучше. У них есть датчик вращательной вибрации, а их мотор может крепиться к верхней крышке «банки», в то время как у большинства дисков он крепится к нижней. И конечно, у них нет таких жестких ограничений на количество «хардов» в системе или корзине. А что же у WD Red? У этих моделей пластины откалиброваны в трёх плоскостях, да и ограничений на количество одновременно используемых дисков нет.
• Защита от высокой температуры и шума. Чем медленнее вращаются пластины накопителя, тем он меньше греется и шумит. Скорость вращения пластин у дисков Seagate NAS составляет 5900 об/мин. В Seagate уверяют, что нашли компромисс между скоростью и быстродействием. Так это или нет — мы узнаем в следующем разделе, посвящённом тестированию. Что касается скорости вращения пластин WD Red, то точная её величина неизвестна. Кроме того, скорость вращения пластин подбирается для каждого «красного» накопителя индивидуально и, вероятно, держится около 5400 об/мин.
• Надёжность. Тут всё просто. Время наработки на отказ у Seagate NAS HDD составляет около 1 миллиона часов. У WD Red — то же самое. Конечно, это вовсе не значит, что оба диска проработают примерно 114 лет. Просто за год из 114 дисков, работающих в одинаковых условиях, выйдет из строя один.

По своим техническим характеристикам, Seagate NAS похожи на обычные десктопные «харды». Размер их кластера составляет 4 килобайта, а размер кеш-памяти — 64 Мбайт. Что касается количества пластин, то модели объёмом 2 и 4 терабайта оснащены пластинами по 1 терабайту, что вполне нормально по сегодняшним меркам. А вот диск объёмом в 3 Тбайт оснащён четырьмя пластинами объёмом по 750 Гбайт каждая. Вероятно, это сделано для упрощения производства. Раз в линейке отсутствует накопитель с тремя терабайтными пластинами, то не надо тратиться на балансировку его пластин во время производства. Таким образом, пластины дисков ST3000VN000 и ST4000VN000 балансируются одинаковым образом, что, вероятно, позволило сэкономить на разработке и производстве.

Об окончательных ценах на диски из серии Seagate NAS говорить пока рано — на момент написания данной статьи эти накопители встречаются в продаже редко, что позволяет магазинам немного «поиграть» с ценами.

• Ориентировочная цена на Seagate NAS HDD объёмом 2 терабайта составляет четыре тысячи рублей. Однако в московских интернет-магазинах этот диск можно встретить примерно за 3 700 рублей. В то же время цены на WD Red WD20EFRX такого же объёма начинаются от 3 200 рублей.
• За Seagate NAS HDD ST3000VN000 объёмом 3 терабайта сейчас придётся заплатить от 4 900 рублей при рекомендованной цене диска в пять тысяч. Накопитель WD Red WD30EFRX аналогичного объёма стоит в московских интернет-магазинах от 4 200 рублей.
• Самый интересный диск — Seagate NAS ST4000VN000 объёмом 4 терабайта — получился и самым дорогим. Цены на этот накопитель начинаются от 6 700 рублей, да и в продаже на момент выхода статьи он встречается довольно редко. Зато конкурентов у него пока ещё нет: модельный ряд WD Red заканчивается на модели объёмом 3 терабайта. Поэтому, если требуется собрать NAS c большим RAID-массивом, то стоит присматриваться именно к этому диску из линейки Seagate NAS HDD.

⇡#Тестирование

⇡#Методика тестирования

Iometer 1.1.0 RC1

Последовательное чтение/запись данных блоками от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов 4 (типичная глубина для десктопных задач). Проба теста с блоками каждого размера продолжается в течение 30 с. В результате получается график зависимости скорости передачи данных от размера блока.

Произвольное чтение/запись данных во всем объеме диска блоками от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов 4. Проба теста с блоками каждого размера продолжается в течение 30 секунд. Границы блоков выравниваются относительно линейки с шагом 4 Кбайт. Так как SSD-накопители считывают и записывают информацию в виде так называемых страниц по 4 Кбайт или кратного размера, выравнивание нагрузки исключает ситуации, когда логический блок занимает нечетное число страниц, и скорость записи снижается.

Время отклика. Выполняется произвольное чтение/запись данных во всем объеме диска блоками по 512 байт и глубиной очереди запросов 4. Так как тест идет в течение 10 минут, дисковый буфер заполняется, что дает возможность оценить устоявшееся время отклика накопителя. Блоки данных также выровнены относительно 4-килобайтной разметки.

Многопоточная нагрузка. С диском одновременно работают от одной до четырех копий утилиты, генерирующей нагрузку (workers, в терминологии Iometer). Каждый worker выполняет последовательное чтение/запись блоков по 64 Кбайт с глубиной очереди запросов 1. Worker’ы имеют доступ к непересекающимся адресным пространствам объемом по 16 Гбайт, которые расположены в объеме диска вплотную друг к другу, начиная с нулевого сектора. Измеряется совокупная производительность всех worker’ов.

PCMark 7

Синтетический тест, эмулирующий нагрузку реальных приложений и различные паттерны использования ресурсов ПК. Бенчмарк установлен на основном накопителе стенда. На тестируемом накопителе создается единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объем, и в PCMark 7 проводится тест Secondary Storage. В качестве результатов теста учитывается как итоговый балл, так и скорость выполнения отдельных субтестов.

Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой MSI 890GXM-G65, процессором AMD Phenom II X2 560 Black Edition и 4 Гбайт RAM DDR3 1600 МГц. Диск подключается к контроллеру, встроенному в чипсет материнской платы, и работает в режиме AHCI. Операционная система — Windows 7 Ultimate X64.

Объем и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).

Участники тестирования

• Seagate NAS 4 Тбайт (ST4000VN000)
• WD Red 3 Тбайт (WD30EFRX)
• Hitachi Deskstar 5K4000 4 Тбайт (HDS5C4040ALE630)
• Hitachi Deskstar 7K4000 4 Тбайт (HDS724040ALE640)
• Seagate Barracuda 3 Тбайт (ST3000DM001)

Мы решили сравнить Seagate NAS HDD (ST4000VN000) с диском WD Red (WD30EFRX). Оба винчестера оптимизированы для работы с NAS, и будет очень интересно узнать, кто окажется быстрее.

Конечно, сравнивать Seagate NAS HDD только с одним конкурентом будет не интересно. Поэтому в тестирование попали два диска Hitachi объёмом 4 Тбайт с частотой вращения шпинделя 5400 и 7200 об/мин. Кроме них, в тестах участвует диск Seagate Barracuda ST3000DM001 — такой же обычный 3,5-дюймовый жесткий накопитель.

⇡#Производительность, Iometer

Последовательное чтение и запись

В тесте на многопоточное чтение результаты у Seagate NAS и WD Red получились практически одинаковыми. Разница заключается в незначительном спаде производительности Seagate NAS на секторах размером в 512 Кбайт.

А вот диски Hitachi Deskstar 7K4000 HDS724040ALE640 и Seagate Barracuda ST3000DM001 оказались быстрее всех остальных. Впрочем, это и не удивительно, ведь скорость вращения шпинделя у них одинакова — 7200 об/мин.

В тесте на последовательную запись мы видим похожие результаты. Кстати, по результатам NAS ST4000VN000 и WD Red WD30EFRX можно сделать вывод, что скорость вращения шпинделя у WD Red составляет почти те же 5900 об/мин, что и у Seagate NAS.

Многопоточное чтение и запись

Seagate NAS в тесте на многопоточное чтение выделиться не смог, а вот у WD Red скорость чтения не упала после двух потоков, как у других участников.

С многопоточной записью ситуация развивается немного по-другому. Разрыв в производительности между WD Red и Seagate NAS уменьшился, но диску Seagate так и не удалось догнать и перегнать своего конкурента.

Из графика видно, что при двух одновременных потоках записи сдают все диски, кроме Seagate Barracuda ST3000DM001. Он, напротив, начинает наращивать скорость многопоточной записи.

Устоявшееся время отклика

В этом субтесте Seagate NAS ST4000VN000 показал практически самые худшие результаты. Если с откликом при чтении дела у диска идут нормально, то с откликом при записи всё получилось совсем плохо.

Произвольное чтение и запись

В тесте на произвольное чтение и запись «рулят» диски с быстровращающимся шпинделем. Поэтому Seagate NAS ST4000VN000 оказался где-то в серединке, а Hitachi Deskstar 7K4000 HDS724040ALE640 и Seagate Barracuda ST3000DM001 показали здесь лучший результат.

Любопытно, что в субтесте WD Red WD30EFRX занял последнее место.

В тесте на произвольную запись мы видим похожую ситуацию. Sagate NAS HDD оказался середнячком, а WD Red — аутсайдером. Диски Hitachi HDS724040ALE640 и Seagate ST3000DM001 показали лучшую динамику, что, впрочем, было ожидаемо.

⇡#PCMark 7

В финском бенчмарке PCMark 7 Seagate NAS HDD снова показал средние результаты — собственно, мы к этому уже привыкли. Что касается диска WD Red, то от нашего главного подопытного он отстал совсем немного, всего на 34 «попугая».

Если посмотреть на каждый субтест PCMark, то становится ясно, что Seagate NAS HDD показал средние результаты во всех субтестах, а WD Red проиграл ему лишь в одном тесте, посвящённом импорту картинок

⇡#Выводы

Накопитель Seagate NAS ST4000VN000 сочетает в себе «фишки» обычных и корпоративных жестких дисков. И при этом стоит гораздо дешевле последних. В общем, именно его так долго ждали многие владельцы сетевых хранилищ, вот только компания Seagate приходит на этот рынок второй — первой уже была Western Digital, а значит, за место под солнцем Seagate придется побороться.

О том, что в тестировании Seagate NAS ST4000VN000 показал средние результаты, не стоит сильно беспокоиться. Все «фишки» этого диска заключаются в оптимизации прошивки и его конструкции. А это, к сожалению, нельзя измерить в IOMeter или PCMark.

Пока линейка Seagate NAS обгоняет WD Red только по объёму винчестеров. Предназначенный для сетевых накопителей диск объёмом 4 терабайта есть лишь у Seagate. Вот только в продаже встретить его трудно, да и стоить в первое время он будет изрядно. Если же Seagate в будущем удастся снизить цены на свои диски до уровня WD Red (а лучше — ниже), то у Seagate NAS все будет хорошо. В целом для «набивки» сетевых накопителей SOHO-класса практически одинаково хорошо подходят обе линейки накопителей — как производства WD, так и Seagate.