Компания HGST (Western Digital) представляет Ultrastar He6 – первый в мире герметичный накопитель, заполненный гелием, для крупных горизонтально масштабируемых систем. В чем заключается смысл применения гелия в герметичной зоне накопителя? Гелий в семь раз легче воздуха. Использование гелия вместо воздуха в герметичной зоне позволяет значительно уменьшить турбулентность, вызванную вращением пластин, сократить энергопотребление и снизить температуру внутри накопителя.
Снижение турбулентности, вызываемой вращением пластин, позволило HGST использовать семь пластин в традиционном 3,5-дюймовом форм-факторе, а также обеспечить скорость в 177 МБ / с для операций линейного считывания / записи. Помимо того, что разработанный HGST накопитель Ultrastar Не6 является первым в мире жестким диском, заполненным гелием, это также первый на рынке жесткий диск емкостью 6 ТБ. Его конструкция обеспечивает прирост мощности на 50% и по-прежнему снижает необходимое для запуска диска количество энергии до 23%.
В этой статье мы проведем подробный анализ производительности данного жесткого диска и рассмотрим возможные сферы его применения.
Основные характеристики:
— самый емкий HDD-диск на рынке (6 ТБ, конструкция из семи пластин, обеспечивающая лучшую совокупную стоимость хранения);
— минимальное потребление энергии с лучшим показателем Вт/ТБ (на 23% меньше потребление электроэнергии в режиме бездействия для каждого диска, на 49% лучше показатель Вт/ТБ);
— лучшая плотность записи в стандартном 3,5-дюймовом форм-факторе (на 50% увеличенная емкость);
— вес меньше, чем у стандартного 3,5-дюймового жесткого диска с пятью пластинами (на 50 г легче даже с двумя дополнительными пластинами, обладая при этом на 50% большей емкостью, на 38% ниже показатель вес/ТБ).
Среда применения:
— центры обработки данных с высокой плотностью (единственное экономически выгодное решение при применении иммерсионного охлаждения в минеральном масле или флюиде, так как диск полностью герметичен и обеспечивает максимальную плотность данных);
— крупные горизонтально масштабируемые центры обработки данных;
— контейнерные центры обработки данных;
— полуоперативные системы хранения данных;
— организация зеркальных уровней массивов данных;
— предприятия и ЦОДы, где плотность данных и емкость накопителей имеют первостепенное значение.
Для предприятий, которые не спешат модернизировать свою инфраструктуру, Ultrastar Не6 также является значительным скачком — не меняя платформ можно увеличить плотность хранения данных в 2-3 раза, при этом появится возможность значительно экономить на электроэнергии.
6ТБ гелиевые диски поставляются c интерфейсами SATA либо SAS, в этом обзоре будут рассмотрены оба типа.
Модели:
SAS: HUS726060ALS640 / 0F18370, HUS726060ALS641 / 0F20577
SATA: HUS726060ALA640 / 0F18335, HUS726060ALA641 / 0F20572
Интерфейс: SAS 6Gb/s, SATA 6Gb/s
Емкость (GB): 6TB
Размер секотора (переменный, байт/сектор): 512 / 520 / 528 (SAS), 512n (SATA)
Максимальная плотность данных (гигабит/квадратный дюйм): 544
Форм-фактор: 3,5-дюймовый HDD
Производительность:
— размер буфера (MB): 64
— скорость вращения шпинделя (RPM):7200
— максимальная пропускная способность интерфейса (MB/сек): 600
— линейная скорость (MB/сек): 177
— время поиска (чтение, миллисекунды): 8.5
Надежность:
— ошибки (с невозможностью восстановления, битов при чтении): 1 из 10^15
— MTBF (среднее время между ошибками, часы): 2.0
— количество циклов перезаписи: 600 000
— гарантия (лет): 5
Уровень шума (Бел): 2.0
Питание:
— требования: +5 VDC (±5%), +12VDC (±5%)
— начальный ток (A, максимальный): 1,2 (+5V), 2,0 (+12V)
— чтение/запись (Вт, в среднем): 8,8 (SAS), 7,3 (SATA)
— активная работа (Вт в среднем): 5.7 (SAS), 5.3 (SATA)
— режим ожидания (Вт): 4.1 (SAS), 3.7 (SATA)
Физические характеристики:
— Z-высота (мм): 26.1
— измерения (ширина x глубина, мм): 101,6(±0,25)x147
— вес (грамм, максимальный): 640
Требования к окружающей среде во время работы:
— температура окружающей среды: от 5º до 60ºC
— уровень ударов (половина синусоиды): 70
— вибрации (от 5 до 500Hz): 0,67 (XYZ)
Требования к окружающей среде во время хранения:
— температура окружающей среды: от -40º до 70ºC
— уровень ударов (половина синусоиды): 300
— вибрации (от 5 до 500Hz): 1,04 (XYZ)
Как уже упоминалось выше, HGST создала первый герметичный диск, заполненный гелием, благодаря чему удалось в значительной мере снизить потребление энергии, обеспечить большую плотность и надежность хранения данных. На передней части диска расположена наклейка с информацией о диске, включая название продукта, емкость и логотип HGST. Так как диск заполнен гелием, его сборка несколько отличается — компоненты диска слиты вместе, чтоб удержать гелий внутри.
Ultrastar Не6 гораздо тише дисков, заполненных воздухом, в то время, как уровень шума тех же Ultrastar 7K4000 составляет 2,9 Бел, уровень шума для Не6 составляет всего лишь 2 Бела. Кроме этого диск потребляет гораздо меньше энергии, проведенные тесты в реальных условиях дают значение на уровне 5,56 Вт, в то время, как для дисков, заполненных воздухом, это значение находится на уровне 7,68 Вт.
HGST была не в состоянии обеспечить необходимое количество жестких дисков для тестирования производительности приложений. Если ситуация изменится в будущем — эти результаты будут добавлены здесь.
SAS Enterprise HDD сравнивали с:
Seagate Constallation ES.3 4TB
Seagate Constallation ES.2 3TB
Toshiba 4TB SAS
Toshiba 3TB SAS
Hitachi 7K4000 4TB SAS
SATA Enterprise HDD сравнивали с:
Western Digital RE4 4TB
Seagate Constellation ES.2 3TB
Seagate Constellation CS 3TB
Western Digital Se 4TB
Тестирование проводилось при загрузке до 16 потоков и 16 очередей на каждый из потоков, чем обеспечивали уровни легкой и тяжелой нагрузки. Поскольку жесткие диски достигают своего скорректированного уровня производительности очень быстро, мы приводим график только из основных разделов каждого теста.
Основные тесты включали тестирование:
— пропускной способности (чтение + запись, IOPS усредненные);
— средняя задержка (чтение + запись, усредненная общая задержка);
— максимальная задержка (при чтении и при записи);
— стандартное отклонение задержки (усредненное для чтения и записи).
Производительность тестировалась блоками разного размера — 4к на чтение и запись, и 8K 70/30 на чтение и запись, что является общепринятым тестом для дисков Enterprise класса:
— 4K (100% чтение или 100% запись, 100% 4K);
— 8K 70/30 (70% чтение, 30% запись, 100% 8K);
— 128K последовательный (100% чтение или 100% запись, 100% 128K).
В первом из тестов была измерена случайная производительность при использовании блоков размером 4k на чтение и запись, чтоб бы получить устойчивое пиковое значение ввода/вывода (I/O), Ultrastar He6 SAS получил средний результат чтения, чуть опередив Seagate Constellation (4TB), в то время, как по показателю записи он оказался последним.
В случае интерфейса SATA, Ultrastar Не6 занял второе место по скорости чтения, но оказался практически последним по производительности записи, едва опередив Seagate Constellation 3TB.
При большой нагрузке очередью в 256 в нашем 4K тесте случайного чтения и записи, Ultrastar He6 SAS показал средние значения задержки чтения и записи на уровне 1107,73 мс и 1442,20 мс соответственно.
Для SATA-интерфейса Ultrastar He6 были получены значения отклика в 1850,92 мс на чтение и 1443,61 мс на запись соответственно.
Проводя сравнения пиковых времен отклика SAS-дисков, He6 SAS показал средние значения при чтении и занял последнее место по времени ожидания при записи с огромным отрывом.
He6 с интерфейсом SATA по времени ожидания при чтении практически оказывается на первом месте, но на последнем по отклику при записи.
Рассматривая задержки вместе с измерениями стандартного отклонения, мы получаем результат, при котором He6 SAS оказывается на последнем месте.
В то время, как He6 с SATA-интерфейсом занимает уверенное второе место по результатах при чтении, но оказывается практически последним по результатах при операциях записи.
Теперь рассмотрим результаты тестов с переменной нагрузкой, где нагрузка изменялась от 2 потоков / 2 очередей до 16 потоков / 16 очередей. В развернутом 8k 70/30 тесте He6 SAS оказался практически последним, но гораздо выше Seagate Constellation 3TB, производительность которого оказалась неизменно низкой с самого начала, но стабильной, что на графике отображено в виде прямой линии.
He6 с SATA-интерфейсом показал практически лучший результат, заняв уверенно первое место при нагрузке в 16 потоков / 16 очередей, показав значение в 168 IOPS.
При измерении среднего времени ожидания для Не6 SAS, мы получили время отклика от 33,65 мс для 2 потоков / 2 очередей до 1266,53 мс для 16 потоков / 16 очередей.
Диск с SATA-интерфейсом продемонстрировал лучший результат среднего отклика в 1516,51 мс для 16 потоков / 16 очередей.
В 8k 70/30 тестах максимального отклика He6 SAS показал почти худший результат, достингув значения 3898,8 мс в конце теста.
Для диска с SATA-интерфейсом дела обстоят значительно лучше, так как минимальное время отклика составило 4236,21 мс, что едва опережает значение от Seagate Constellation 3TB.
В тесте стандартного отклонения He6 SAS показал неизменно худший результат в 629, 87 мс для 16 потоков / 16 очередей.
В то время, как He6 SATA показывает лучшие значения, занимая первое место для теста при нагрузке в 16 потоков / 16 очередей и демонстрируя значение в 441,4 мс.
В 128K последовательном тесте He6 SAS показал поразительные результаты по скорости чтения (184015 KB / сек) и записи (183766 KB / сек), уверено заняв первое место.
В то время, как He6 SATA оказался незначительно хуже, показав практически теже результаты в 182131 KB / сек при чтении и 182203 KB / сек при записи.
HGST Ultrastar Не6 диски с SAS и SATA интерфейсами — значительный шаг в сторону увелчиения плотности хранения данных и идеально подходят для предприятий, которые сталкиваются с экспоненциальным ростом объема данных, поскольку они обеспечивают возможность хранения на 50% большего количества данных в пределах уже существующей инфраструктуры (в случае, если ранее использовались 4ТБ-диски), обеспечивают возможность применения систем охлаждения в жидкости, так как являются герметичными, практически бесшумны и очень енергоэкономичны.
— большая плотность хранения данных;
— практически лучшая производительность при последовательном чтении и записи;
— низкое энергопотребление в сравнении с традиционными 7k 4TB дисками.
— новая технология, которая пока что не имеет обширного «послужного списка»;
— высокий начальный ценник, который достигал 850 долларов до момента оглашения новой серии.
Конечно они уступают в показателях производительности при случайном чтении и записи в сравнении с другими дисками, но не смотря на это трудно не рекомендовать эти диски тем, для кого более важным является плотность хранения данных и энергосбережение.
Снижение турбулентности, вызываемой вращением пластин, позволило HGST использовать семь пластин в традиционном 3,5-дюймовом форм-факторе, а также обеспечить скорость в 177 МБ / с для операций линейного считывания / записи. Помимо того, что разработанный HGST накопитель Ultrastar Не6 является первым в мире жестким диском, заполненным гелием, это также первый на рынке жесткий диск емкостью 6 ТБ. Его конструкция обеспечивает прирост мощности на 50% и по-прежнему снижает необходимое для запуска диска количество энергии до 23%.
В этой статье мы проведем подробный анализ производительности данного жесткого диска и рассмотрим возможные сферы его применения.
Основные характеристики:
— самый емкий HDD-диск на рынке (6 ТБ, конструкция из семи пластин, обеспечивающая лучшую совокупную стоимость хранения);
— минимальное потребление энергии с лучшим показателем Вт/ТБ (на 23% меньше потребление электроэнергии в режиме бездействия для каждого диска, на 49% лучше показатель Вт/ТБ);
— лучшая плотность записи в стандартном 3,5-дюймовом форм-факторе (на 50% увеличенная емкость);
— вес меньше, чем у стандартного 3,5-дюймового жесткого диска с пятью пластинами (на 50 г легче даже с двумя дополнительными пластинами, обладая при этом на 50% большей емкостью, на 38% ниже показатель вес/ТБ).
Среда применения:
— центры обработки данных с высокой плотностью (единственное экономически выгодное решение при применении иммерсионного охлаждения в минеральном масле или флюиде, так как диск полностью герметичен и обеспечивает максимальную плотность данных);
— крупные горизонтально масштабируемые центры обработки данных;
— контейнерные центры обработки данных;
— полуоперативные системы хранения данных;
— организация зеркальных уровней массивов данных;
— предприятия и ЦОДы, где плотность данных и емкость накопителей имеют первостепенное значение.
Для предприятий, которые не спешат модернизировать свою инфраструктуру, Ultrastar Не6 также является значительным скачком — не меняя платформ можно увеличить плотность хранения данных в 2-3 раза, при этом появится возможность значительно экономить на электроэнергии.
6ТБ гелиевые диски поставляются c интерфейсами SATA либо SAS, в этом обзоре будут рассмотрены оба типа.
Подробные характеристики
Модели:
SAS: HUS726060ALS640 / 0F18370, HUS726060ALS641 / 0F20577
SATA: HUS726060ALA640 / 0F18335, HUS726060ALA641 / 0F20572
Интерфейс: SAS 6Gb/s, SATA 6Gb/s
Емкость (GB): 6TB
Размер секотора (переменный, байт/сектор): 512 / 520 / 528 (SAS), 512n (SATA)
Максимальная плотность данных (гигабит/квадратный дюйм): 544
Форм-фактор: 3,5-дюймовый HDD
Производительность:
— размер буфера (MB): 64
— скорость вращения шпинделя (RPM):7200
— максимальная пропускная способность интерфейса (MB/сек): 600
— линейная скорость (MB/сек): 177
— время поиска (чтение, миллисекунды): 8.5
Надежность:
— ошибки (с невозможностью восстановления, битов при чтении): 1 из 10^15
— MTBF (среднее время между ошибками, часы): 2.0
— количество циклов перезаписи: 600 000
— гарантия (лет): 5
Уровень шума (Бел): 2.0
Питание:
— требования: +5 VDC (±5%), +12VDC (±5%)
— начальный ток (A, максимальный): 1,2 (+5V), 2,0 (+12V)
— чтение/запись (Вт, в среднем): 8,8 (SAS), 7,3 (SATA)
— активная работа (Вт в среднем): 5.7 (SAS), 5.3 (SATA)
— режим ожидания (Вт): 4.1 (SAS), 3.7 (SATA)
Физические характеристики:
— Z-высота (мм): 26.1
— измерения (ширина x глубина, мм): 101,6(±0,25)x147
— вес (грамм, максимальный): 640
Требования к окружающей среде во время работы:
— температура окружающей среды: от 5º до 60ºC
— уровень ударов (половина синусоиды): 70
— вибрации (от 5 до 500Hz): 0,67 (XYZ)
Требования к окружающей среде во время хранения:
— температура окружающей среды: от -40º до 70ºC
— уровень ударов (половина синусоиды): 300
— вибрации (от 5 до 500Hz): 1,04 (XYZ)
Дизайн и конструкция
Как уже упоминалось выше, HGST создала первый герметичный диск, заполненный гелием, благодаря чему удалось в значительной мере снизить потребление энергии, обеспечить большую плотность и надежность хранения данных. На передней части диска расположена наклейка с информацией о диске, включая название продукта, емкость и логотип HGST. Так как диск заполнен гелием, его сборка несколько отличается — компоненты диска слиты вместе, чтоб удержать гелий внутри.
Ultrastar Не6 гораздо тише дисков, заполненных воздухом, в то время, как уровень шума тех же Ultrastar 7K4000 составляет 2,9 Бел, уровень шума для Не6 составляет всего лишь 2 Бела. Кроме этого диск потребляет гораздо меньше энергии, проведенные тесты в реальных условиях дают значение на уровне 5,56 Вт, в то время, как для дисков, заполненных воздухом, это значение находится на уровне 7,68 Вт.
Анализ производительности приложений
HGST была не в состоянии обеспечить необходимое количество жестких дисков для тестирования производительности приложений. Если ситуация изменится в будущем — эти результаты будут добавлены здесь.
Тестирование и сравнение
SAS Enterprise HDD сравнивали с:
Seagate Constallation ES.3 4TB
Seagate Constallation ES.2 3TB
Toshiba 4TB SAS
Toshiba 3TB SAS
Hitachi 7K4000 4TB SAS
SATA Enterprise HDD сравнивали с:
Western Digital RE4 4TB
Seagate Constellation ES.2 3TB
Seagate Constellation CS 3TB
Western Digital Se 4TB
Тестирование проводилось при загрузке до 16 потоков и 16 очередей на каждый из потоков, чем обеспечивали уровни легкой и тяжелой нагрузки. Поскольку жесткие диски достигают своего скорректированного уровня производительности очень быстро, мы приводим график только из основных разделов каждого теста.
Основные тесты включали тестирование:
— пропускной способности (чтение + запись, IOPS усредненные);
— средняя задержка (чтение + запись, усредненная общая задержка);
— максимальная задержка (при чтении и при записи);
— стандартное отклонение задержки (усредненное для чтения и записи).
Производительность тестировалась блоками разного размера — 4к на чтение и запись, и 8K 70/30 на чтение и запись, что является общепринятым тестом для дисков Enterprise класса:
— 4K (100% чтение или 100% запись, 100% 4K);
— 8K 70/30 (70% чтение, 30% запись, 100% 8K);
— 128K последовательный (100% чтение или 100% запись, 100% 128K).
В первом из тестов была измерена случайная производительность при использовании блоков размером 4k на чтение и запись, чтоб бы получить устойчивое пиковое значение ввода/вывода (I/O), Ultrastar He6 SAS получил средний результат чтения, чуть опередив Seagate Constellation (4TB), в то время, как по показателю записи он оказался последним.
В случае интерфейса SATA, Ultrastar Не6 занял второе место по скорости чтения, но оказался практически последним по производительности записи, едва опередив Seagate Constellation 3TB.
При большой нагрузке очередью в 256 в нашем 4K тесте случайного чтения и записи, Ultrastar He6 SAS показал средние значения задержки чтения и записи на уровне 1107,73 мс и 1442,20 мс соответственно.
Для SATA-интерфейса Ultrastar He6 были получены значения отклика в 1850,92 мс на чтение и 1443,61 мс на запись соответственно.
Проводя сравнения пиковых времен отклика SAS-дисков, He6 SAS показал средние значения при чтении и занял последнее место по времени ожидания при записи с огромным отрывом.
He6 с интерфейсом SATA по времени ожидания при чтении практически оказывается на первом месте, но на последнем по отклику при записи.
Рассматривая задержки вместе с измерениями стандартного отклонения, мы получаем результат, при котором He6 SAS оказывается на последнем месте.
В то время, как He6 с SATA-интерфейсом занимает уверенное второе место по результатах при чтении, но оказывается практически последним по результатах при операциях записи.
Теперь рассмотрим результаты тестов с переменной нагрузкой, где нагрузка изменялась от 2 потоков / 2 очередей до 16 потоков / 16 очередей. В развернутом 8k 70/30 тесте He6 SAS оказался практически последним, но гораздо выше Seagate Constellation 3TB, производительность которого оказалась неизменно низкой с самого начала, но стабильной, что на графике отображено в виде прямой линии.
He6 с SATA-интерфейсом показал практически лучший результат, заняв уверенно первое место при нагрузке в 16 потоков / 16 очередей, показав значение в 168 IOPS.
При измерении среднего времени ожидания для Не6 SAS, мы получили время отклика от 33,65 мс для 2 потоков / 2 очередей до 1266,53 мс для 16 потоков / 16 очередей.
Диск с SATA-интерфейсом продемонстрировал лучший результат среднего отклика в 1516,51 мс для 16 потоков / 16 очередей.
В 8k 70/30 тестах максимального отклика He6 SAS показал почти худший результат, достингув значения 3898,8 мс в конце теста.
Для диска с SATA-интерфейсом дела обстоят значительно лучше, так как минимальное время отклика составило 4236,21 мс, что едва опережает значение от Seagate Constellation 3TB.
В тесте стандартного отклонения He6 SAS показал неизменно худший результат в 629, 87 мс для 16 потоков / 16 очередей.
В то время, как He6 SATA показывает лучшие значения, занимая первое место для теста при нагрузке в 16 потоков / 16 очередей и демонстрируя значение в 441,4 мс.
В 128K последовательном тесте He6 SAS показал поразительные результаты по скорости чтения (184015 KB / сек) и записи (183766 KB / сек), уверено заняв первое место.
В то время, как He6 SATA оказался незначительно хуже, показав практически теже результаты в 182131 KB / сек при чтении и 182203 KB / сек при записи.
Выводы
HGST Ultrastar Не6 диски с SAS и SATA интерфейсами — значительный шаг в сторону увелчиения плотности хранения данных и идеально подходят для предприятий, которые сталкиваются с экспоненциальным ростом объема данных, поскольку они обеспечивают возможность хранения на 50% большего количества данных в пределах уже существующей инфраструктуры (в случае, если ранее использовались 4ТБ-диски), обеспечивают возможность применения систем охлаждения в жидкости, так как являются герметичными, практически бесшумны и очень енергоэкономичны.
Плюсы
— большая плотность хранения данных;
— практически лучшая производительность при последовательном чтении и записи;
— низкое энергопотребление в сравнении с традиционными 7k 4TB дисками.
Минусы
— новая технология, которая пока что не имеет обширного «послужного списка»;
— высокий начальный ценник, который достигал 850 долларов до момента оглашения новой серии.
Конечно они уступают в показателях производительности при случайном чтении и записи в сравнении с другими дисками, но не смотря на это трудно не рекомендовать эти диски тем, для кого более важным является плотность хранения данных и энергосбережение.