Групповое тестирование жестких дисков для NAS 2015 г.

⇡#Методика тестирования

Изолированные тесты производительности

Выполняются с помощью Iometer 1.1.0. Объем и скорость передачи данных указывается в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт). Границы блоков выровнены относительно разметки по 4 Кбайт.

1. Последовательное чтение/запись данных блоков размером 128 Кбайт с глубиной очереди запросов 256.
2. Произвольное чтение/запись блоков от 512 байт до 2 Мбайт с глубиной очереди запросов 256.
3. Смешанное чтение/запись блоков размером 128 Кбайт с глубиной очереди запросов 256. Доля операций чтения и записи варьируется от 0 до 100 % с шагом 10 %.
4. Зависимость пропускной способности от длины очереди команд. Выполняется чтение блоков размером 4 Кбайт, глубина очереди запросов варьирует от 1 до 256 с шагом степени двойки. Аналогичный тест на запись блоков не проводится, так как по этому параметру жесткие диски не различаются.
5. Устоявшееся время отклика. Выполняется произвольное чтение/запись блоков размером 512 байт с глубиной очереди запросов 1. Тест продолжается в течение 10 мин.
6. Постоянство времени отклика. Выполняется произвольное чтение/запись блоков размером 4 Кбайт с глубиной очереди запросов 256. Для каждого отрезка теста продолжительностью 1 с записывается среднее и максимальное значение времени отклика, на основании которых вычисляются: а) средние значения обоих показателей; б) стандартное отклонение среднего времени отклика.
7. Многопоточное чтение/запись. Создаются четыре потока, выполняющие последовательное чтение/запись блоков размером 64 Кбайт с глубиной очереди запросов 1. Потоки имеют доступ к непересекающимся адресным пространствам объемом 100 Гбайт, которые расположены в объеме диска вплотную друг к другу, начиная с нулевого сектора. Измеряется совокупная пропускная способность всех потоков, а также каждого из них в отдельности.

Тесты с эмулированной нагрузкой

1. В Iometer 1.1.0. Объем и скорость передачи данных указывается в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт). Границы блоков выровнены относительно разметки по 4 Кбайт. Глубина очереди команд – 256.

2. PCMark 7 (Secondary Storage). На тестируемом накопителе создается единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объем. В результатах учитывается а) итоговый балл теста; б) пропускная способность в отдельных субтестах.

⇡#Тестовый стенд

Тестируемый накопитель подключается к контроллеру, встроенному в чипсет материнской платы, и работает в режиме AHCI.

⇡#Производительность, основные тесты

Последовательное чтение/запись

• Seagate Enterprise NAS HDD, как единственный диск, сочетающий терабайтные пластины со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин, намного превосходит остальных участников тестирования по скорости произвольного чтения/записи.
• WD Red Pro, WD Red и HGST Deskstar NAS мало различаются по этому параметру.
• Seagate NAS HDD – заметно более медлительный диск, чем все остальные.

Произвольное чтение/запись

• Seagate NAS HDD и WD Red демонстрируют посредственную скорость произвольного чтения и записи по сравнению с семитысячниками, которыми являются остальные участники теста, — чего и следовало ожидать.

⇡#Производительность, расширенный анализ

Устоявшееся время отклика

• Произвольное чтение мелких блоков с минимальной длиной очереди команд позволяет оценить механику жесткого диска – как быстро актуатор с магнитными головками находит запрошенный сектор. Второй фактор, сокращающий время доступа, – скорость вращения шпинделя.
• WD Red Pro выделяется в лучшую сторону по этому параметру, хотя в абсолютном масштабе большой разницы между дисками тут нет.
• Скорость доступа при записи блоков не столь информативна в этом тесте, так как накопитель стремится сначала записать блок в буфер и отрапортовать об этом контроллеру, а потом уже произвести отложенную запись на магнитный носитель в удобный момент. Чтобы компенсировать этот фактор, тест продолжается в течение 10 минут, но результаты некоторых дисков все равно могут отклоняться как в лучшую, так и, как ни странно, в худшую сторону от полученных в тесте на чтение. Именно последнее произошло с Seagate NAS HDD и WD Red.

Смешанное чтение/запись

• Хотя Seagate Enterprise NAS HDD обладает наилучшими характеристиками отдельно по чтению или записи, преимущество теряется при выполнении операций двух типов в равной пропорции.

Зависимость пропускной способности от длины очереди команд

• Все участники теста набирают быстродействие вследствие увеличения очереди команд.

Многопоточное чтение

• Диски WD увеличивают суммарную пропускную способность, отдавая приоритет нескольким потокам в ущерб другим. Но судя по тому, что между потоками все-таки нет откровенно сильного дисбаланса (что особенно заметно в случае WD Red), играет роль какой-то другой фактор: например, операции в потоке группируются для последовательного исполнения.
• Остальные диски выполняют операции четырех потоков с равной скоростью, из-за чего все это происходит чрезвычайно медленно.

Многопоточная запись

• За счет буфера жесткий диск может в равной степени обслуживать несколько потоков записи. Seagate Enterprise NAS HDD быстрее справляется с этой задачей.
• Seagate NAS HDD и HGST Deskstar NAS, напротив, заметно отстают.

Постоянство времени отклика: среднее/максимальное

• В целом если диск имеет преимущество в среднем времени отклика, то и максимально зарегистрированное также будет меньше. Явных отклонений от этой закономерности ни один участник тестирования не продемонстрировал.

Постоянство времени отклика: разброс

• При чтении блоков консистентность производительности дисков примерно одинакова, за исключением нестабильного WD Red.
• При записи диски в целом соотносятся так же, как в тесте на саму скорость произвольного чтения. Более быстрые диски отличаются и более стабильной производительностью.

Производительность, эмулированная нагрузка

• Результаты всех тестов примерно одинаковы: Seagate Enterprise NAS HDD лидирует в группе семитысячников, WD Red и Seagate NAS HDD сравнимы по быстродействию и сильно уступают своим более высокооборотным коллегам.

PCMark 7

• Десктопный бенчмарк расположил соперников немного в другом порядке. Seagate Enterprise NAS HDD по-прежнему впереди, но его преимущество уже не столь выражено.

⇡#Выводы

Среди пяти дисков, участвующих в тестировании, три (HGST Deskstar NAS, Segate Enterprise NAS HDD, WD Red Pro) обладают скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Оставшиеся два крутят шпиндель на скорости 5400-5900 об/мин (Seagate NAS HDD, WD Red).

При прочих равных условиях более высокая скорость вращения гарантирует более высокую производительность HDD. Однако скорость линейного чтения/записи в HDD определяется еще и плотностью магнитной записи. Поэтому, скажем, пятитысячники WD Red и Seagate NAS HDD на терабайтных пластинах мало уступают семитысячнику WD Red Pro с плотностью записи 800 Гбайт на пластину. А вот Seagate Enterprise NAS HDD, благодаря сочетанию терабайтных пластин и скорости вращения шпинделя 7200 об/мин, здесь абсолютно вне конкуренции.

Однако реализовать это преимущество на практике возможно только в специальных условиях. Для домашнего ПК потребуется прямое подключение к накопителю по шине USB 3.0 или Thunderbolt, так как пропускная способность сети Gigabit Ethernet или IEEE 802.11ac заведомо ниже, чем у самого завалящего из современных жестких дисков. Альтернативный вариант – если и шасси NAS, и клиентский компьютер поддерживают агрегацию портов Gigabit Ethernet либо работают в 10-гигабитной сети. Это уже прерогатива корпоративного оборудования.

Конечно, семитысячники обеспечивают меньшее время отклика безотносительно к плотности записи, что выражается в высоких скоростях произвольного чтения/записи, но реальное значение это имеет только для высоконагруженных хранилищ корпоративного класса.

А теперь несколько слов об отдельных устройствах в каждом из двух классов HDD для NAS.

От моделей любого объема в линейке Seagate Enterprise NAS HDD стоит ожидать великолепной производительности благодаря пластинам емкостью 1 Тбайт. WD Red Pro в объеме вплоть до 4 Тбайт комплектуется пластинами по 600/800 Гбайт, поэтому скорость линейного чтения/записи у данного образца куда ниже, чем у предыдущего участника обзора (к новым пяти- и шеститерабайтным моделям это, естественно, не относится). В пользу Red Pro играет высокая скорость произвольного чтения/записи, но так ли это важно, зависит от сценария использования NAS (см. выше).

HGST Deskstar NAS в объеме 5 и 6 Тбайт комплектуется пластинами по 1 и 1,2 Тбайт соответственно, но вместо этих моделей нам пришлось взять на тестирование 4-терабайтный HDD, собранный на пластинах по 800 Гбайт. Диск не отличается от WD Red Pro по скорости последовательного доступа, но не столь хорош в произвольном чтении/записи.

К жестким дискам для домашних и мелкоофисных NAS относятся линейки Seagate NAS HDD и WD Red. Последняя предлагает диски вплоть до 6 Тбайт, в то время как Seagate NAS HDD ограничен объемом 4 Тбайт. Кроме того, старшие модели WD Red, благодаря плотности записи 1,2 Тбайт на пластину, еще и быстрее, чем Seagate NAS HDD при строго линейном чтении/записи блоков (хотя опять-таки даже на Gigabit Ethernet вы этого не почувствуете).

Про WD Red объемом 6 Тбайт, к сожалению, придется сказать и нелестное слово. Сначала у нас было несколько экземпляров этой модели с прошивкой версии 68MYMN0, и все они отличились аномально низкой скоростью произвольного чтения/записи. Как выяснилось, проблема была связана с тем, что контроллер по какой-то причине не может использовать длинную очередь команд для увеличения производительности. Диск с прошивкой 68MYMN1, присланный на замену, уже работал без проблем. Так что, если вам понравилась эта модель, не поленитесь посмотреть на маркировку при покупке.