Обзор и тестирование жестких дисков WD Purple 2, 4 и 6 Тбайт: мы следим за вами

Western Digital здорово придумала, разделив все многообразие своих HDD потребительской направленности на несколько хорошо запоминающихся «цветных» сортов. Этот подход не только облегчает выбор жесткого диска по назначению, но и гарантирует повышенное внимание к новым цветам, которые добавляются к базовой тройке Black-Green-Blue, существовавшей еще в те времена, когда диски WD назывались словом «икра». Итак, что за зверь такой — WD Purple?

Серия жестких дисков Western Digital для систем видеонаблюдения появилась не на пустом месте. Ранее эти же функции выполняли накопители WD-AV GP. Теперь старую линейку упразднили, а преемники выступают под новой броской маркой, что сигнализирует о сдвиге устройств этого назначения из корпоративного в потребительский сектор.

Однако отчего вообще возникла нужда выделять накопители для столь специфического приложения в отдельное семейство? Казалось бы, производительности любого современного HDD более чем достаточно, чтобы одновременно вести запись нескольких видеопотоков, пусть даже в разрешении 1080p. К примеру, битрейт 3 000 Кбит/с приемлем даже для фильмов в высоком качестве, а это всего лишь 375 Кбайт/с — пустяк на фоне скорости последовательной записи в 150-200 Мбайт/с, доступной 3,5-дюймовым HDD.

Задача усложняется, когда потоков по-настоящему много, к тому же периодически жесткому диску требуется отвлекаться на чтение уже записанных данных. Кроме того, нельзя исключить спорадические провалы производительности, обусловленные коррекцией ошибок. Как следствие, в долговременной перспективе возникает ненулевой риск потери кадра, что может быть неприемлемо для наблюдения за серьезными объектами.

⇡#ATA Streaming Feature Set

Лучшая защита от потерь информации — кеширование потоков в DRAM сервера видеонаблюдения, но и опустошение кеша нельзя исключить полностью. По крайней мере эта проблема достаточно значима, чтобы, несмотря на низкие — по дилетантским меркам — вероятности сбоя, пришлось принять меры на уровне HDD, сделав последнее звено в цепочке передачи данных более осведомленным о том, что происходит на предыдущих этапах.

В наборе команд ATA/ATAPI существует опциональный раздел — Streaming Feature Set, который направлен на то, чтобы обеспечить изохронное (с постоянным временем) исполнение команд чтения/записи, пусть даже в некоторых условиях для этого приходится жертвовать их целостностью.

CONFIGURE STREAM — с помощью этой команды хост-контроллер сообщает диску, с каким количеством потоков ему придется иметь дело, какие у потоков ограничения по времени выполнения команды чтения/записи и прочее. Благодаря этой информации микропрограмма оптимизирует стратегию использования кеша. Всего может быть создано восемь потоков.

Чтение и запись данных из потоков выполняется группой команд READ/WRITE (DMA) STREAM EXT, которые имеют следующие дополнительные параметры:

• READ/WRITE CONTINUOUS. Выполнение команды продолжается, несмотря на возникающие ошибки. Если в процессе записи контроллер не успевает скорректировать ошибку за время, отведенное на выполнение команды, на пластину будут записаны поврежденные данные. В дополнение к этому диск ведет журнал ошибок чтения/записи потоков.
• FLUSH. Данные, отправленные вместе с командой записи, должны быть сброшены на магнитную пластину из DRAM-кеша.
• NOT SEQUENTIAL. Этот параметр относится только к командам чтения и сообщает, что следующая операция чтения того же потока произойдет не в ближайшем LBA (логическом блоке). Таким образом, контроллер может не беспокоиться о том, чтобы на всякий случай заранее считывать следующие на дорожке блоки (pre-fetching).

Это интерфейс, который все жесткие диски с поддержкой Streaming Feature Set предоставляют хост-контроллеру. А вот как диск распорядится полученными параметрами — вопрос к микропрограмме. Набор алгоритмов AllFrame, разработанных WD для дисков Purple, пришел на смену «технологии» SilkStream, которая применялась в дисках WD-RE GP. Разница в первую очередь выражается в количестве поддерживаемых потоков HD-видео: 12 для SilkStream и 32 — для AllFrame. Последнее число, видимо, относится к установкам с 8 дисками.

Нужно отметить, что диски WD Red и Red Pro также поддерживают ATA Streaming Feature Set, но у них в прошивке нет AllFrame. А вот диски серверного класса — WD Se и Re, как это ни странно, с ATA Sreaming Feature Set вовсе не совместимы.

⇡#Технические характеристики, цены

За основу для WD Purple взяты HDD серии WD Red, спроектированные с расчетом на работу в массиве из нескольких дисков в режиме 24/7. Непонятно только, используется ли в WD Purple балансировка блока магнитных пластин, как это делается в Red (по крайней мере на официальном сайте среди достоинств Purple эта технология не указана).

От своего прообраза WD Purple унаследовал функцию TLER (Time-Limited Error Recovery), которая устанавливает лимит на время коррекции ошибок с тем, чтобы RAID-контроллер не исключил призадумавшийся диск из массива. Но, как и Red, WD Purple не имеют RAFF (Rotary Accelerated Feed Forward) — технологии, которая помогает дискам справляться с вибрациями в rackmount-корпусах.

В линейку входят диски объемом от 1 до 6 Тбайт. Все имеют скорость вращения шпинделя около 5400 об/мин и, если судить по родству с WD Red, должны использовать пластины емкостью 1 Тбайт (при объеме от 2 до 4 Тбайт) или 1,2 Тбайт (5-6 Тбайт). Только модель объемом 1 Тбайт под вопросом — уж больно низкая у нее скорость последовательного чтения/записи. Судя по весу, WD Purple на 2 и 3 Тбайт, а также на 5 и 6 Тбайт имеют одинаковое число пластин, только у менее емких дисков урезано адресное пространство (short-stroked).

В спецификациях Purple и Red можно найти разницу в количестве циклов парковки головок (300 000 у Purple и 600 000 у Red), но это не критично для диска, занимающегося непрерывной записью.

На всю линейку дается трехлетняя гарантия. По ценам Purple и Red аналогичны.

* По данным «Яндекс.Маркета» на 21.02.2015.

WD Purple 2 Тбайт (WD20PURX)
WD Purple 4 Тбайт (WD40PURX)
WD Purple 6 Тбайт (WD60PURX)

Сразу оговоримся по поводу тестирования WD Purple: в идеале следовало бы проверить на практике, насколько эффективно эти диски работают с потоковым чтением/записью, а также взять для сравнения WD Re/Se в такой же задаче, только без использования команд ATA Streaming Feature Set. Увы, для этого понадобилось бы специфическое ПО и/или оборудование, а открытых бенчмарков, которые могли бы все это заменить, не существует. По этой причине мы ограничимся принятой в 3DNews методикой тестирования жестких дисков, которая сфокусирована на изолированных параметрах быстродействия HDD. В конце концов, никто не запрещает использовать WD Purple как аналог WD Red, только со специфическим дополнением (особенно при равной цене), а значит, широкая оценка производительности этих накопителей отнюдь не лишена смысла.

⇡#Методика тестирования

Iometer 1.1.0 RC1

1. 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. Тест с блоками каждого размера продолжается в течение одной минуты, поэтому полученные результаты справедливы лишь для доступа к данным в «начале» диска.
2. 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.
3. 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.
4. 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 100 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

Тестируемый накопитель 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

• WD Purple 2 Тбайт (WD20PURX);
• WD Purple 4 Тбайт (WD40PURX);
• WD Purple 6 Тбайт (WD60PURX);
• WD Red 6 Тбайт (WD60EFRX);
• WD Red 4 Тбайт (WD40EFRX);
• WD Se 4 Тбайт (WD4000F9YZ);
• Seagate NAS HDD 2 Тбайт (ST2000VN001);
• Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD 6 Тбайт (ST6000NM0024).

⇡#Производительность, Iometer

Последовательное чтение и запись

• От моделей Purple объемом 2-4 Тбайт не стоит ждать рекордов в этой дисциплине, хотя они все-таки быстрее, чем аналогичный по конфигурации Seagate NAS HDD.
• А вот Purple 6 Тбайт (как и его брат-близнец WD Red) благодаря пластинам нового поколения показал весьма достойную производительность для пятитысячника — на уровне WD Se, по-прежнему оснащенного пластинами по 800 Гбайт.

Устоявшееся время отклика

• По показателям латентности WD Purple соответствует своему классу. Более серьезные HDD для серверных хранилищ, конечно, шустрее двигают головками, но при узкой специализации Purple это не является решающим фактором.
• 6-терабайтная модель Purple и в этом тесте имеет небольшое преимущество перед младшими представителями линейки.

Произвольное чтение

• В этом тесте правят бал диски корпоративного класса — Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD и WD Se. Но в своей категории WD Purple 6 Тбайт занимает лидирующее место на пару с Seagate NAS HDD.
• Бросается в глаза разница между WD Purple 6 Тбайт и WD Red такого же объема. При общей аппаратной базе преимущество Purple, вероятно, обеспечивает другая версия прошивки.

Произвольная запись

• В тесте произвольной записи, напротив, 6-терабайтный WD Red превосходит аналогичный WD Purple.
• Варианты Purple объемом 2 и 4 Тбайт уступили дорогу Seagate NAS HDD.
• Корпоративные накопители по-прежнему вне досягаемости для дисков-пятитысячников.

Многопоточное чтение

• Диски Purple и Red — единственные, которым под силу многопоточная нагрузка на чтение. Остальные участники теста катастрофически теряют в скорости при появлении уже второго потока.

Многопоточная запись

• Все участники с достоинством прошли через тест многопоточной записи.
• Если сравнивать с продукцией конкурентов, то диски WD Purple, конечно, не повторили блестящий результат Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD, но обладают более устойчивой производительностью по сравнению с Seagate NAS HDD.

PCMark 7

• Бенчмарк с десктопной на 100% нагрузкой, конечно, не соответствует предназначению WD Purple и не может задействовать его уникальные возможности, но как мерило совокупной производительности может быть использован для любых накопителей.
• Здесь WD Purple объемом 2-4 Тбайт не столь хорош, как можно было предполагать на основании тестов в Iometer, и уступает Segate NAS HDD. 6-терабайтный Purple по общему баллу идет с ним примерно на одном уровне.
• Корпоративные HDD держат диски для NAS на расстоянии, но, в отличие от Seagate Enterprise Capacity HDD, WD Se не так уж далеко ушел от WD Purple.

⇡#Выводы

Серии WD Purple и WD Red разделяет тонкая грань. С аппаратной точки зрения, насколько мы можем судить, между ними либо почти нет, либо вообще нет разницы. Ключевые особенности микропрограммы также по большей части пересекаются. Например в том, что WD Red и WD Red Pro ничуть не менее совместимы с ATA Streaming Feature Set, который необходим для систем видеонаблюдения и доставки мультимедийного контента. Единственное различие, которое бросается в глаза, — это поддержка алгоритмов AllFrame, которые, по заверению производителя, позволяют WD Purple более эффективно работать с записью потоковых данных. За неимением специфического оборудования и ПО для видеонаблюдения мы не можем проверить, насколько это важно на практике. Но коль скоро по цене WD Red и WD Purple одинаковы, нет никаких причин пренебрегать дополнительной функциональностью, если система видеонаблюдения — это именно то, для чего будут использоваться диски.

Преимущества WD Purple более выражены в сравнении с корпоративными винчестерами Western Digital серий Re и Se. WD Re и Se не совместимы с ATA Streaming Feature Set и в задаче исполнения команд чтения/записи с предсказуемым временем полагаются на чистую производительность. Между тем в отношении производительности Re и Se уже давно сдали былые позиции, застряв на отметке плотности записи, соответствующей пластинам по 600-800 Гбайт. WD Purple с более современной конфигурацией (пластины по 1000-1200 Гбайт), несмотря на низкую скорость вращения шпинделя, уже дышат в затылок своим серверным коллегам, а стоят при этом заметно меньше. Единственное, чего нет у WD Purple, — это технологии компенсации вибраций RAFF, которая ограничивает их применение в серверных стойках.