Порівняння продуктивності різних типів серверних накопичувачів (hdd, ssd, sata dom, eusb), тім

На комп'ютери, сервери і робочі станції ми надаємо безкоштовну трирічну гарантію з обслуговуванням на місці експлуатації (див. Карту меж обслуговування) з виїздом інженера протягом 24 годин з моменту звернення.

Для клієнтів, розташованих в межах МКАД і найближчому Підмосков'ї (не більше 15 км від МКАД), ми забезпечуємо безкоштовну оперативну доставку купленого у нас устаткування засобами власного автопарку.

У цій статті ми розглянемо сучасні моделі серверних накопичувачів з точки зору продуктивності і оптимальних областей застосування.

На даний момент в серверах в основному використовуються пристрої зберігання даних двох типів - жорсткі магнітні диски (HDD, hard disk drive) і твердотільні накопичувачі (SSD, solid-state drive). Крім того, використовуються також і такі пристрої, як eUSB Flash Module і SATA DOM. Розглянемо всі ці типи більш докладно.

Жорсткі диски - HDD

Сучасні жорсткі магнітні диски можуть використовувати один з двох інтерфейсів - SATA (Serial Advanced Technology Attachment) і SAS (Serial Attached SCSI). Поточна версія інтерфейсу SATA забезпечує пропускну здатність 6 Гбіт / с. Диски з цим інтерфейсом переважно використовуються в сегменті настільних персональних комп'ютерів, але можуть застосовуватися і в серверах. У серверному сегменті такі диски мають швидкість обертання шпинделя 7'200 об / хв. У нашому тестуванні з дисків цього типу будуть брати участь моделі Seagate Constellation.2 ST91000640NS (SATA 7'200, 2.5 ") і Seagate Constellation ES ST1000NM0011 (SATA 7'200, 3.5").

Більш надійний і продуктивний дисковий SAS-інтерфейс призначений для серверних рішень і робочих станцій. Він також має пропускну здатність до 6 Гбіт / с, але вже в режимі повного дуплексу (Full Duplex), що означає можливість одночасної передачі даних в обох напрямках зі швидкістю 6 Гбіт / c. Диски з цим інтерфейсом мають більший показник MTBF (Mean Time Between Failures, середній час напрацювання на відмову). Більш того, інтерфейс SAS, на відміну від SATA, використовує інший набір команд з підтримкою більшої глибини черги запитів (64 проти 32, чим більше глибина черги, тим краще оптимізація черговості виконання запитів) і Двопортовий підключення для можливого забезпечення відмовостійкості. Важливою особливістю SAS є більш адаптоване підключення дисків з інтерфейсом SAS до різних бекплейнам, кошиках, експандери, RAID і HBA контролерів, систем зберігання даних і інших пристроїв як по внутрішнім, так і по зовнішніх портів. В даний час в серверах застосовуються SAS-диски зі швидкістю обертання шпинделя 7'200, 10'000 і 15'000 об / хв.

Швидкість 7'200 об / хв. спочатку була нетипова для серверного сегмента, однак виробники жорстких дисків в якийсь момент вирішили випускати диски зі швидкістю обертання 7'200 об / хв не тільки з інтерфейсом SATA, але і з інтерфейсом SAS. У своїй "механічної" частини ці диски абсолютно однакові, вони відрізняються тільки способом підключення. Цей крок підвищив цінову доступність SAS-дисків і надав серверного сегменту диски SAS більшого обсягу. Основна область застосування таких дисків - малобюджетні робочі станції і сервери початкового рівня. Тестовані диски цього типу - Seagate Constellation.2 ST91000640NS (SAS 7'200, 2.5 ") і Seagate Constellation ES.3 ST1000NM0023 (SAS 7'200, 3.5").

SAS-диски зі швидкістю обертання шпинделя 10'000 об / хв - гарне рішення для потужних робочих станцій і недорогих серверних рішень корпоративного класу. Тестований диск - Seagate Savvio 10K5 ST9900805SS (SAS 10000 2.5 ").

SAS-диски зі швидкістю обертання шпинделя 15.000 об / хв - кращий вибір для серверів корпоративного сектора, центрів обробки даних (ЦОД) і систем зберігання даних (СЗД). Тестований диск - Seagate Cheetah 15K7 ST3300657SS (SAS 15000 3.5 ").

Продуктивність вищеперелічених дисків на операціях послідовного і випадкового читання / запису наведена на наступній діаграмі.

При однакових швидкості обертання шпинделя і фізичному розмірі пластин диски SAS швидше дисків SATA, що пояснюється більшою лінійної щільністю даних у дисків SAS в порівнянні з дисками SATA.

З іншого боку, диск SAS 7'200, 3.5 "і SAS 10'000, 2.5" показують практично однакові результати. Це пояснюється тим, що перевага в швидкості обертання компенсується меншим фізичним розміром пластин диска 2.5 ", в результаті чого при однаковій лінійній щільності даних лінійна швидкість головок щодо пластин приблизно однакова.

У тесті на випадкове читання, який вимірює кількість операцій введення / виводу в секунду (IOPS), результати дисків 2.5 "7'200 об / хв краще, ніж у дисків форм-фактора 3.5" тієї ж швидкості, оскільки у «маленьких» дисків час переміщення головки до потрібного сектору менше. Диски SAS тут показують знову вищий результат у порівнянні з дисками SATA, тепер уже за рахунок кращої оптимізації черговості виконання випадкових запитів завдяки підтримці більшої глибини черги (64 у SAS проти 32 у SATA). Перевага дисків SAS 10'000 і 15'000 об / хв забезпечується не тільки високою швидкістю обертання шпинделя, а й тим, що вони мають більш досконалий механізм позиціонування головок з меншим часом доступу.

На операціях випадкового запису SAS диски мають таке ж перевага перед дисками SATA, як і на операціях читання.

Твердотільні накопичувачі - SSD

Твердотільні накопичувачі, що використовують незалежну пам'ять NAND-Flash, мають в сотні разів більшою швидкістю читання і запису на випадкових операціях, ніж жорсткі диски, оскільки в твердотільних накопичувачах не потрібно переміщати магнітну головку. Крім того, у SSD менше енергоспоживання і відсутній шум при роботі. Але у них є і недоліки, а саме: висока вартість і порівняно з HDD щодо маленький обсяг. У сегменті настільних ПК такі накопичувачі використовуються спільно з HDD по схемі, коли на SSD встановлюються операційна система і найнеобхідніші програми, а на HDD зберігаються всі інші дані. Такий підхід помітно підвищує швидкість роботи комп'ютера, не сильно збільшуючи його вартість. Для тестування ми вибрали накопичувач Intel 520 Series 240GB. Даний накопичувач рекомендований для використання в настільних комп'ютерах, ноутбуках і робочих станціях.

У серверному сегменті ситуація з SSD значно відрізняється. Розміщувати значні за обсягом масиви даних на SSD досить дорого. Зате їх з успіхом можна використовувати для кешування, коли SSD-кеш використовується для розміщення "гарячих" даних, тобто даних, звернення до яких відбувається найчастіше. Це дає величезний приріст в продуктивності дискової підсистеми сервера, особливо на операціях випадкового доступу. Тестований серверний SSD-накопичувач - Intel DC S3700 100GB.

При послідовному читанні десктопний і серверний накопичувачі показують майже однакові результати, а ось при послідовній запису серверний тип SSD помітно програє. Це пов'язано з тим, що в серверному накопичувачі використовується пам'ять, яка допускає на порядок більше число циклів перезапису, однак самі операції записи виконуються повільніше.

На операціях випадкового запису відставання теж значно, але це викликано необхідністю забезпечення набагато більшого ресурсу на запис для серверних накопичувачів.

Накопичувачі eUSB, як і SSD-накопичувачі, теж використовують для зберігання даних Flash-модулі, але вони встановлюються безпосередньо в USB-роз'єм на серверної системної платі. Такі накопичувачі мають ряд функціональних і інших обмежень, обумовлених якраз використанням в якості інтерфейсу порту USB. C такого накопичувача не працює завантаження повноцінної версії ОС Windows, а швидкість інтерфейсу (480 Мбіт / с) значно нижче, ніж у SATA (6 Гбіт / с). Найбільш оптимальною областю їх застосування в серверах є використання в якості завантажувача операційної системи невеликого розміру, наприклад, гипервизора VMware ESXi. В тонких клієнтів такі накопичувачі використовуються для зберігання образу операційної системи Windows Embedded. Тестований накопичувач - eUSB Transcend 4GB.

Накопичувачі SATA DOM

Накопичувачі SATA DOM більш функціональні, ніж eUSB-накопичувачі. Підключаються вони так само, як і SSD-накопичувачі, до роз'єму SATA, але при цьому "виглядають" більш схожими ні USB-накопичувач, ніж на жорсткий диск. Встановлюються вони безпосередньо в роз'єми SATA на материнській платі комп'ютера або сервера. Зручно, коли такий роз'єм має вбудоване харчування, інакше його доводиться забезпечувати через додатковий кабель. З огляду на, що ці накопичувачі підключаються до стандартних SATA роз'ємів, BIOS материнської плати працює з ними як зі звичайними накопичувачами HDD або SSD, що робить можливим установку на SATA DOM повноцінної завантажувального версії операційної системи Windows. У сервері це звільняє місце в кошику дискової підсистеми, дозволяючи використовувати його для диска RAID-масиву. До того ж накопичувач SATA DOM знаходиться всередині серверної платформи, що виключає випадкове вилучення диска зі встановленою ОС. Застосовувати такі накопичувачі можна в десктопном і серверному сегментах, а також в тонких клієнтах, встановлюючи будь-яку операційну систему або гипервизор для віртуалізації. Тестований накопичувач - SATA DOM Innodisk 8 GB.

Результати тестування накопичувачів eUSB-Flash і SATA DOM відповідають продуктивності їх інтерфейсів. За специфікації USB 2.0 регламентована швидкість 25 - 480 Мбіт / с, а для SATA 3.0 - 6'000 Мбіт / с, що вже схиляє вибір на користь пристроїв з інтерфейсом SATA. На графіку ми бачимо перевагу в 2,5 рази при операціях послідовного читанні і запису SATA DOM Innodisk над eUSB-Flash.

У тесті операцій випадкового читання ситуація не змінюється, SATA DOM також лідирує. Випадковий запис у обох накопичувачів однаково на дуже низькому рівні, але для цих операцій вони і не призначені.

Дані продуктивності кращих представників кожного типу накопичувачів з нашого тестування наведені на наступних діаграмах. Явним лідером себе показує твердотільний накопичувач від Intel.

Вимірювання для HDD і SSD проводилися на одному і тому ж контролері Intel RS25DB080. Тестування виконувалося за допомогою програми IOmeter з наступними параметрами: кеш-пам'ять контролера і дисків відключена, глибина черги команд - 256, параметр Strip Size - 256KB, розмір блоку даних - 256KB для послідовних операцій і 4KB для випадкових операцій. Швидкість послідовних операцій вимірювалася в MB / s, випадкових - в IOPS (кількість операцій введення / виводу в секунду).

Інженер відділу серверного обладнання Андрій Леонтьєв
03.06.13