С момента появления трехтерабайтных жестких дисков прошло более полугода. Многие интернет-издания уже давно выпустили обзоры данной модели. В такой ситуации мне приходится быть в роли догоняющего, но в этом есть и свой плюс: можно уделить особое внимание тем моментам, которые слабо освещены другими авторами. В статье будет сделан акцент на преодолении рубежа в 2 ТБайта и особенностях работы диска на разных платформах.
WD30EZRS
Вот, собственно, диск. Он относится к экономичной линейке «Green», собран из четырех пластин (750 Гбайт на пластину), обладает скоростью вращения 5400 об/мин и кэшем 64 Мбайт. Дополнительный номер модели 00J99B0, версия прошивки 80.00A80.
Накопитель использует технологию Advanced Format, но особенности работы с секторами 4 Кбайта лежат несколько в другой плоскости, к проблеме границы в 2 ТБайта это не относится. В настоящее время во всех аналогичных моделях применяется неотключаемая эмуляция 512-байтовых секторов, так что подобные диски могут работать на любых системах наравне со своими классическими собратьями. Но, как и всем винчестерам с AF, WD30EZRS может потребоваться выравнивание раздела.
Недавно состоялся тихий анонс новой модели WD30EZRX с интерфейсом SATA-III. К сожалению, взять ее на тестирование не удалось.
WD20EАRS
Тестировать лишь один жесткий диск не так интересно, поэтому для понимания того, как далеко ушел прогресс, был взят двухтерабайтный диск из той же линейки. Его основные характеристики аналогичны: скорость вращения 5400 об/мин, кэш 64 Мбайт и технология Advanced Format. Дополнительный номер модели 00MVWB0 говорит о том, что это трехпластинная версия. Старые «четырехблинники» вмещали по 500 Гбайт на пластину и обладали более низкой скоростью линейного доступа, а 667-Гбайтные пластины позволяют не так сильно отставать от флагмана.
Тут необходимо пояснить, что емкость записи пластины формируется из плотности записи треков и плотности секторов. Последний параметр влияет на скорость линейного доступа и скоростью вращения, в то время как более плотные треки фактически ничего не дают. К сожалению, производители «взяли привычку» увеличивают емкость дисков в первую очередь за счет трековой плотности, но эмпирическое правило всё еще действует: более вместительные пластины позволяют рассчитывать на более высокие линейные скорости
Чтобы выяснить характер поведения трехтерабайтного диска, использовалось несколько систем. Полная конфигурация указана для первого стенда, для прочих – лишь отличия от него.
Платформа Intel Sandy Bridge (LGA 1155):
Используемое ПО:
Платформа AMD K10.5 (Socket AM3):
Используемое ПО:
Платформа Intel Penryn (LGA 775):
Помимо стандартных комплектующих, использовались следующие компоненты:
Western Digital поставляет эту малютку с каждым диском WD30EZRS, поскольку драйверы чипсетов большинства материнских плат не поддерживали накопители больше 2 ТБайт. В нем прошит BIOS Rocket 620 v1.1 и, в отличие от более дорогого RocketRAID, отсутствует поддержка массивов. Windows 7 опознает его самостоятельно, без дополнительных драйверов.
Не лишним будет озвучить интересный факт: этот контроллер в теории должен поддерживать SATA-III, я собирался использовать его для этой статьи, но накопители с таким интерфейсом вообще не определялись, а переключить их принудительно в режим SATA-II не было никакой возможности. Либо я один такой неудачник, либо данный экземпляр является неполноценным Rocket 620.
Контроллер Silicon Image SIL-3114
Лучший из худших SATA контроллеров
Внешний контейнер Agestar 3CB3AH1T
С виду добротный внешний бокс для SATA винчестера 3,5”. Поддерживает USB 3.0 и eSATA, наделен хорошим охлаждением и термодатчиком. Приобретен мной для своих собственных нужд, но первое его применение будет именно в этой статье.
В итоге для испытаний WD30EZRS использовались девять платформ. Далее они всегда будут следовать именно в этом порядке:WD20EАRS тестировался только на первой из них.
Прочие режимы контроллеров будут проверены на возможность преодоления барьера 2 Тбайта. Запускать бенчмарки на них не планируется, информации и так много. 32-битный Windows 7 не тестировался, его основное отличие лишь в том, что он не может загружаться с подобного диска даже при использовании UEFI вместо BIOS. Надеюсь, такой накопитель никто и не будет использовать как системный, для этого существуют менее емкие, но более скоростные модели.
Глобальные настройки:
Из набора тестовых приложений на этот раз исключены прикладные программы, поскольку на разных платформах результаты были бы искажены процессорозависимостью.
В эту тему можно углубляться сколь угодно далеко, но я постараюсь не залезать в дебри. Для достижения успеха нужно сложить «слоеный пирог» из различных технологий. Невыполнение хотя бы одного условия лишает возможности нормально работать с подобным диском.
Материнская плата: BIOS / UEFI
Для загрузки с накопителей объемом более двух терабайт вместо классического BIOS необходим UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), это связано с поддержкой GPT и MBR форматов. Для загрузки ОС BIOS всегда использует MBR, а загружать систему с GPT диска может только UEFI. Новые материнские платы теперь часто оснащаются этой системой, а вот старые почти поголовно лишены этой прелести. UEFI не всегда означает цветастый интерфейс и поддержку мышки, так что лучше всего обратиться к описанию на сайте производителя платы.
Если необходимости в загрузке с больших дисков нет, то можно обойтись и без UEFI.
Адресация: 48-bit LBA
Эта проблема была актуальна в 2003-2004 годах. Раньше повсеместно использовалась адресация 24-bit LBA, которая позволяла адресовать 2^24*512=128 Гбайт. Или 137 «десятичных» гигабайт, к которым уже все привыкли. Стандарт ATA-6 принес миру 48-bit LBA, что позволяет адресовать 128 Петабайт (или 144 в другой системе счисления). Windows 2000 SP2 и XP без обновлений не умели с ним работать, но с более поздними системами проблем нет. Актуальные на сегодняшний день контроллеры поддерживают этот стандарт, причем некоторые из них дошли уже до 64-bit LBA.
Прошивка и драйвер контроллера
Даже если с 48-bit LBA всё хорошо, возможны и другие ограничения. Обобщить их сложно, но за примерами далеко ходить не надо: чипсетные SATA контроллеры Intel научились распознавать диски более 2 ТБайт лишь после выхода последнего драйвера RST 10.1, хотя возможность собирать аналогичные RAID массивы была давно. Дешевые дискретные контроллеры, USB контейнеры, устройства типа медиаплееров и видеорегистраторов зачастую спотыкались и о более низкий порог без видимых причин.
Формат диска: GPT
Самая острая проблема, о которой все говорят. Новый формат размещения таблиц разделов GPT (или GUID) пришел на смену MBR – глобальное изменение с момента появления архитектуры IBM PC 30 лет назад. MBR не в состоянии адресовать раздел за пределами двухтерабайтной отметки при использовании 512-байтовых секторов. Теоретически размер сектора можно увеличить, технология Advanced Format с ее эмуляцией это промежуточный этап. Но к родным 4-Кбайтовым секторам индустрия еще не готова. В частности, Microsoft пока не поддерживает такие диски даже в Windows 7 SP1, но работа в данном направлении ведется. Вот официальная статья на эту тему. Кстати, в ней же сказано, что использовать диски с Advanced Format на Windows XP настоятельно не рекомендуется.
Созданием разных разделов тут не обойтись, так как загвоздка на более низком уровне. Использовать MBR может только отдельное устройство, видимое в загрузочном меню. В RAID массиве можно создать несколько LUN’ов (Logical Unit Number) – виртуальных дисков, которые определяются в BIOS как физические – в этом случае большой объем можно «порубить» на области менее 2 Тбайт и использовать MBR. Но с одиночным диском такой номер не пройдет.
GPT диски поддерживаются Windows XP x64, Vista обоих разрядностей и более поздними. Объем, адресуемый новым форматом, исчисляется зеттабайтами (миллиарды терабайт). Самый популярный 32-битный XP в этом плане безнадежно устарел.
Файловая система
Если вы выполнили все вышеперечисленные условия и даже успешно разобрались с GPT, то получили большой пустой контейнер, в котором еще предстоит разместить логические разделы, то есть файловую систему. С FAT32 при использовании самых больших кластеров теоретически возможно создать том до 8 ТБайт, хотя далеко не каждая программа для форматирования способна это реализовать. NTFS в (Windows 2000 и старше) со стандартными 4-Кбайтными кластерами поддерживает тома до 16 ТБайт, при использовании максимальных – 256 ТБайт. Предел для линуксовых ext2/ext3 – 32 ТБайта. Как видите, запас еще есть, хотя исчерпание этих возможностей не за горами.
Платформа Intel Sandy Bridge (LGA 1155):
В режимах IDE и AHCI под Windows 7 проблем не было. Диск корректно определяется и после преобразования в GPT нормально работает. А с RAID режимом не все ладно. При такой конфигурации в Intel RST тот порт, к которому подключен трёхтерабайтник, стал определяться как свободный, а другие свободные порты вообще исчезли.
Официального подтверждения этой проблемы я не нашел, но в этой новости у иностранных коллег сказано, что Intel и не обещал такой поддержки. Если вы собирались использовать RAID массив, например, для системы совместно с большим диском для хранения, вы будете вынуждены подключать их к разным контроллерам, либо ждать выхода версии RST старше 10.1.
Платформа AMD K10.5 (Socket AM3):
C AMD не возникло вообще никаких проблем. WD30EZRS нормально определился и в AHCI, и в RAID режимах контроллера.
Всё было идентично Sandy Bridge, в режимах IDE и AHCI всё хорошо. RAID я проверить не мог, поскольку южный мост на плате всего лишь ICH10, без R. На форумах встречаются жалобы, что из трех терабайт может быть доступно только 750 Гбайт – первые 2 (честных) терабайта исчезают. Надеюсь, Intel в скором времени изменит ситуацию к лучшему.
Контроллер HighPoint Rocket 620
На этапе загрузки BIOS нормально видит большой диск, драйвер Windows 7 его успешно подхватывает.
Контроллер Silicon Image SIL-3114
«Чип» c прошивкой 2007 года на удивление легко справился с поставленной задачей. В системе всё определилось корректно.
Внешний контейнер Agestar 3CB3AH1T
Производитель ничего не говорит о поддержке больших дисков, тем не менее, накопитель WD успешно завёлся в этом боксе.
Два этих новых приложения позволяют обойти некоторые ограничения, которые есть на Windows XP. Давайте познакомимся с ними поближе.
Paragon GPT Loader
Компания Paragon создала одну из версий утилиты WD Align, а этот продукт позволяет Windows XP полноценно работать с GPT дисками! Выглядит это так:
Первое, что предлагается, это конвертировать диск в GPT формат. На следующем шаге вы просто выбираете, какой именно (заметьте, полный объем уже сразу виден):
После конвертации можно приступить к созданию разделов:
В очередной раз нужно выбрать, с каким диском вы будете работать:
На следующем шаге задать объем раздела:
Назначить букву и метку тома:
И вуаля, получаем 3 ТБайта на Windows XP! Дальнейшие тесты на ней стали возможны именно благодаря этому инструменту.
Скажу больше. GPT работает по всем правилам. Диск, преобразованный в этот формат, корректно распознается в Windows 7. Обратная совместимость тоже есть: созданный в «Семерке» том нормально работает на XP с GPT loader’ом.
Разделами на таком накопителе можно управлять из стандартной консоли, но учтите, что Advanced Format никто не отменял: XP требует последующего выравнивания разделов.
Форматирование через GPT loader избавляет от подобной нужды, но если вы по привычке создали раздел стандартными средствами и забыли про WD Align, то получите существенное падение производительности. Вот результат краткого теста в Crystal Disk Mark:
Выровненный | Не выровненныйНа случайной записи невооруженным глазом видно падение производительности в разы.
Теперь о грустном. Во-первых, производитель заявляет, что этот инструмент позволяет обойти ограничение драйвера Intel даже на Windows 7. У меня ничего не вышло, так как пока контроллер работает в режиме RAID, диск просто отсутствует в системе как устройство.
Во-вторых, GPT loader официально работает только с внутренними одиночными дисками, никаких массивов или внешних контейнеров. Это действительно так:
Если диск работает в USB контейнере, пространство за границей 2 ТБайт не определяется.
В-третьих, GPT диск уже нельзя конвертировать обратно в MBR без сторонних утилит. А в-четвертых, GPT loader стоит $20. Бесплатная бета версия (вышедшая в конце 2010 года) уже не доступна.
Наверняка кто-то из вас захочет обойти ограничение с MBR при помощи динамических дисков, ведь с их помощью можно было собирать большие RAID массивы. Можете сразу оставить эту идею, попытка преобразования приводит к ошибке:
Asus Disk Unlocker
Asus предлагает свое решение проблемы: волшебную утилиту Disk Unlocker, работающую по неизвестному принципу.
Буквально в один клик накопитель «раскалывается» на два: «реальные» 2 терабайта и виртуальный остаток.
В управлении дисками получается такая картина:
Да, большого единого пространства вы не получите, зато нет нужды использовать GPT. Интересно, что получится, когда выйдут диски объемом более 4 Тбайт?
Последняя хорошая новость заключается в том, что удалось «взломать» внешний USB диск. Paragon GPT loader с этим не справился:
Теперь по традиции о плохом. WD Align не распознает виртуальный «хвост» как Advanced Format диск и не дает выровнять раздел на нем:
Из-за этого производительность оказывается, мягко говоря, скромной. Даже линейные скорости будут не высоки, поскольку раздел находится в конце диска:
Вдобавок учтите, что Unlocker вообще не видит диск, если он использует GPT формат.
И на десерт. Данный продукт принадлежит компании Asus и работает только на материнских платах её производства. Попытка инсталлировать его на другой стенд (с Gigabyte GA-EP43-UD3L) заканчивается следующим:
Intel H67 AHCI
Чтение | ЗаписьAMD SB850 AHCI
Чтение | ЗаписьIntel H67 AHCI (WinXP)
Чтение | ЗаписьIntel ICH10 AHCI
Чтение | ЗаписьIntel H67 IDE
Чтение | ЗаписьPCIe Rocket 620
Чтение | ЗаписьPCI Sil3114
Чтение | ЗаписьUSB 3.0
Чтение | ЗаписьUSB 2.0
Чтение | ЗаписьWD20EARS (H67 AHCI)
Чтение | ЗаписьПри чтении через PCIe контроллер и USB 3.0 верхушка оказалась немного срезана, в результате чего максимальная скорость оказалась чуть ниже. PCI и USB 2.0 ограничивают скорость еще больше, причем контроллер SIL-3114 отметил преодоление рубежа 2 Тбайта падением скорости. На Windows XP HD Tune вообще не видит пространство за этой границей, минимальная скорость получилась высокой, а максимальная низкой. Остальные стенды дали вполне классические графики.
На записи USB 3.0 ужасен. Была проведена короткая проверка, с парой других внешних дисков 2,5” материнская плата работала нормально, так что это явно вина Agestar. USB 2.0 и оба дискретных контроллера тоже стали медленнее. Другие платформы поддерживают те же скорости, что и на чтении.
Обобщенные диаграммы выглядят следующим образом.
Скорость линейного чтения (мин | сред | макс), Мбайт/сВсе системы, кроме USB 2.0 и PCI контроллера, показали себя достойно. Сам WD30EZRS в этой дисциплине оказался примерно на 10% быстрее своего двухтерабайтного предшественника.
Скорость линейной записи (мин | сред | макс), Мбайт/сОт средней скорости USB 3.0 просто плакать хочется, она даже ниже чем у версии 2.0! PCI контроллер тоже мог бы работать и побыстрее. И обратите внимание: теоретически самая сильная система (H67 в режиме AHCI с Windows 7) оказалась самой медленной среди других полноценных платформ.
Время случайного доступа (чтение | запись), мсСтенд с Windows XP показывает наилучшее время доступа; напомню, что HD Tune не видит конца диска, и он функционирует в режиме короткого рабочего хода. Платформа AMD демонстрирует худшее время доступа на чтение, в остальном все участники почти равны.
Подключение по USB 2.0 и через PCI контроллер ограничивают скорость, а другие способы нет. Отличия между двух- и трехтерабайтными дисками минимальны.
Скорость линейной записи, Мбайт/сК медленным системам добавился USB 3.0. Очень надеюсь, что другие контейнеры работают лучше.
Скорость случайного чтения (блок 512 Кбайт), Мбайт/сНедостатки USB 2.0 и PCI прослеживаются и здесь, хотя величина всех результатов уже не так велика. PCI шина уж точно может передавать более 40 Мбайт/сек, но она этого не делает.
Скорость случайной записи (блок 512 Кбайт), Мбайт/сОчень интересно. Ни один из способов подключения не помог трёхтерабайтнику обойти своего старого коллегу. Примечательно, что наиболее близка к успеху была платформа с Windows XP.
Скорость случайного чтения (блок 4 Кбайт), Мбайт/сНа маленьких блоках разницы фактически никакой, всё определяется самим диском.
Скорость случайной записи (блок 4 Кбайт), Мбайт/сWD20EARS снова в лидерах.
Скорость случайного чтения (блок 4 Кбайт, длина очереди 32), Мбайт/сНа длинной очереди прекрасно видно, у кого работает NCQ, а у кого нет. В аутсайдерах закономерно оказались оба USB подключения, PCI контроллер и IDE режим.
Скорость случайной записи (блок 4 Кбайт, длина очереди 32), Мбайт/сС этим типом нагрузки более-менее нормально справляются только чипсетные контроллеры в режиме AHCI. И в который раз WD30EZRS проиграл во всех режимах.
Проигрывание видео это фактически линейное чтение, результаты очень похожи на те, что были получены в Crystal Disk Mark.
2x HD Playback, Мбайт/сДва потока почти ничего не меняют. Забавно, что платформа с Windows XP немного ускорилась, а остальные замедлились.
4x HD Playback, Мбайт/сНа четырех потоках XP занимает свое место позади, USB 3.0 довольно сильно сдает в процентном соотношении.
HD Video Record, Мбайт/сНа этой операции записи можно отчетливо видеть, кому помогает кэширование Windows 7. С USB всё понятно, они оптимизированы для безопасного отключения, с XP тоже, он не настолько эффективно работал с памятью. Но почему PCI контроллер работает в «сыром виде», а H67 даже в режиме IDE выдает больше максимальной скорости диска?
HD Video Playback and Record, Мбайт/сСовмещенное чтение и запись во многом повторяет картину на предыдущем шаге.
Content Creation, Мбайт/сСложный шаблон Content Creation поставил USB буквально на колени. И это при том, что пиковая пропускная способность шины на порядок больше.
Office Productivity, Мбайт/сВ этом тесте всегда происходят чудеса. У платформы AMD получился неадекватно низкий результат, а PCIe контроллер неожиданно показал себя одним из лучших.
File Copy To NAS, Мбайт/сРезультаты почти полностью повторяют полученные в шаблоне HD Video Record.
File Copy From NAS, Мбайт/сА эти мало отличаются от HD Video Playback.
Directory Copy To NAS, Мбайт/сКэш Windows отработал по полной программе. Странно, что WD30EZRS лучше всего чувствует себя в режиме IDE.
Directory Copy from NAS, Мбайт/сДанный тест содержит только операции чтения, в нем кэшировать нечего, но платформа с Windows XP определенно жульничает. Может быть, нужно благодарить Paragon GPT Loader?
Photo Album, Мбайт/сРезультаты воспроизведения трассы фотоальбома не менее странные, чем в Office Productivity. В чем логика, непонятно.
Read
ISO, Мбайт/сНа больших файлах тип платформы дает минимальное влияние на диск (кроме USB 2.0 и PCI конечно). На мелких приятный сюрприз преподносят «глупые» Windows XP и IDE режим.
Copy Near
ISO, Мбайт/сВо время копирования в тот же раздел на удивление хорошо работает контроллер Rocket 620.
Copy far
ISO, Мбайт/сНа дальнем копировании средних и мелких файлов победителем становится H67 в режиме IDE, а оба USB плетутся в конце, несмотря на то, что интерфейс позволяет работать быстрее.
Выношу на ваш суд несколько вариантов измерения нагрузки, они не претендуют на полноту и идеальную реалистичность, но результаты всё равно интересные.
Первый вариант - запись транзакций работы реального Torrent клиента и их воспроизведение с помощью Intel NASPT. В течение десяти минут раздавались четыре файла общим объемом 115 Гбайт. Средняя скорость составляла около 1 Мбайта/с, было подключено примерно 19 пиров, в общей сложности к диску было выполнено порядка 8000 транзакций. В скором будущем выйдет отдельная статья о том, как создавать свои собственные шаблоны для NASPT, пока же воспринимайте этот тест «как есть».
Torrent, Мбайт/сРазница получилась минимальной, но это и хорошо. Диск-то один и тот же. Теоретически можно раздавать файлы со скоростью, превышающей возможности 100-Мбитной сети.
Вы можете сравнить результаты со своими, скачав этот файл и положив его в папку \NASPT\app_traces. Учтите, что придется подождать, пока будет происходить наполнение файлов содержимым. Требования к свободному пространству соответствующее - 115 Гбайт.
Недостаток у этого теста в том, что 115 Гбайт слишком мало для трехтерабайтного накопителя, он будет работать в режиме короткого рабочего хода. Самое худшее - 100% случайное чтение по всему диску. uTorrent читает блоками 128 Кбайт и не умеет создавать длинную очередь – это всё, что нужно знать. Для моделирования такой нагрузки использовался IOMeter. К сожалению, он не распознал диск в формате GPT, поэтому пришлось использовать MBR и пространство 2 Тбайта, но это не должно сильно повлиять на результаты.
Случайное чтение блоками 128 Кбайт, Мбайт/сДаже без кэширования и прочих оптимизаций диск может отдавать 7 Мбайт/сек. Скорость подключения к Интернету у большинства пользователей существенно меньше. Но ведь диск не будет использоваться исключительно для торрентов. Что если захочется посмотреть фильм в формате Blu-ray, не останавливая раздачу? Для этого в IOMeter дополнительно к случайному доступу был добавлен worker с последовательным чтением блоками 64 Кбайта. Результаты работы обеих задач перед вами:
Последовательное чтение блоками 64 Кбайт, Мбайт/сЗанятно, не правда ли? Системы с AHCI полностью сосредоточились на линейном чтении, а IDE аналоги, не долго думая, выделили каждой задаче равное число IOps, в итоге скорость последовательного чтения упала до катастрофического уровня. Это означает, что USB контейнеры и контроллеры без AHCI не предназначены для сложной многопоточной нагрузки. Весьма вероятно, что просмотр Blu-ray фильма при работающих торрентах будет невозможен.
Трехтерабайтный винчестер требует осмысленного подхода. Основные проблемы возникают при попытке связать компоненты из разных эпох. Если же у вас актуальное «железо», свежие драйверы и современная ОС, то и с новейшими накопителями не будет проблем. Надеюсь, статья содержит исчерпывающую информацию обо всем необходимом для нормальной работы.
Проведенное исследование производительности показало сильную зависимость от различных платформ. Порой она была просто огромной, как будто тестировались разные модели. Особенно выделился внешний контейнер. Не стоит думать, что раз USB 2.0 способен передавать около 35 Мбайт/сек, то интерфейс не станет узким местом при тяжелой нагрузке, когда скорость самого диска снижается ниже этой отметки. Производительность с этим интерфейсом очень часто была ниже в разы, и даже USB 3.0 не сильно улучшил ситуацию.
Что же касается самого диска WD30EZRS, то это вполне рядовой винчестер, который не бьет скоростных рекордов, особенно в режиме случайной записи, и предназначен исключительно для роли хранилища. От WD20EARS он отличается незначительно, в некоторых тестах старая модель даже оказывается впереди.
Выражаем благодарность:
