В нашей статье мы не будем в очередной раз обсуждать тему перехода с традиционных магнитных пластин на твёрдотельные накопители. Нет, мы рассмотрим переход с 3,5" форм-фактора на 2,5" винчестеры, а также распространение меньших по размеру жёстких дисков в корпоративном сегменте. Все крупные производители жёстких дисков сегодня предлагают, по крайней мере, одну линейку 2,5" винчестеров для корпоративного рынка, а некоторые уже объявили о прекращении поддержки высокоскоростных 3,5" винчестеров на 15 000 об/мин. SSD обеспечивают большую производительность, а менее скоростные 3,5" жёсткие диски - ёмкость до 2 Тбайт. Модели же в промежутке, похоже, переходят на 2,5" форм-фактор по причинам, которые мы постараемся выяснить в нашей статье.
Магическое слово в сфере корпоративных хранилищ - это "плотность", под которой обычно подразумевается доступная ёмкость хранения в определённых физических габаритах. Плотность начинается с уровня жёсткого диска, где под ней подразумевается плотность хранения данных на квадратном дюйме поверхности или на пластине. При переходе на системный уровень появляется плотность в расчёте на объём - сколько информации вы сможете хранить в сервере 1U, 2U, 4U или даже в стойке целиком?
Плотность хранения данных взаимосвязана с возможностью увеличения производительности подсистемы хранения данных, что тоже поднимает вопрос о переходе с 3,5" на 2,5" форм-фактор. Действительно, производительность массивов RAID масштабируется при увеличении числа используемых жёстких дисков, поэтому очевидно, что большее количество 2,5" винчестеров даст серьёзное преимущество по сравнению с небольшим массивом из 3,5" HDD. В статье мы рассмотрим производительность, энергопотребление, ёмкости и некоторые сферы применения, например, blade-серверы. Наконец, 2,5" форм-фактор является доминирующим для SSD, что открывает путь для простой и удобной модернизации. Но позвольте начать с обсуждения флэш-технологий.
Флэш повсюду?
В ближайшие годы твёрдотельные накопители появятся во многих клиентских ПК и серверах, поскольку для операционной системы и набора приложений особенно большой ёмкости не требуется. Однако текущий бум технологии SSD связан либо с low-end сегментом, где ёмкость и производительность не так важны, либо с high-end производительным сегментом.
Позвольте вкратце напомнить потенциальные преимущества технологии флэш-памяти.
Самая высокая производительность ввода/вывода : если жёсткие диски корпоративного класса могут обеспечивать несколько сотен операций ввода/вывода в секунду (IOPS), то приличные SSD могут выдавать тысячи операций. Это критично для многих корпоративных применений.
Высокая пропускная способность : жёсткие диски сегодня дают, максимум, 200 Мбайт/с, хотя SSD с лёгкостью превышают данный уровень. Флэш-накопители также дают намного более высокую и стабильную среднюю пропускную способность, чем HDD.
Снижение расходов на обслуживание : поскольку данные динамически распределяются по каналам и ячейкам флэш-памяти контроллером, дефрагментировать SSD не требуется. Дефрагментация может даже ухудшить производительность.
Эффективность энергопотребления : жёстким дискам требуется до 20 Вт энергии, а SSD обычно потребляют очень небольшое количество энергии, как правило, всего несколько ватт. В результате эффективность энергопотребления, выраженная в пропускной способности на ватт или производительности ввода/вывода на ватт, может быть весьма впечатляющей.
Хорошо продуманные SSD могут дать высокую пропускную способность, лучшую эффективность энергопотребления и производительность ввода/вывода, намного превосходящую жёсткие диски. Впрочем, жёсткие диски для массового рынка, которые используются, как минимум, в трёх четвертях всех поставляемых систем и серверов, не могут быть заменены SSD, несмотря на потенциал твёрдотельных накопителей.
Ниже мы вкратце привели список существующих проблем.
Ёмкость : современные SSD для корпоративного рынка дают от 32 до 256 Гбайт, в то время как HDD корпоративного класса имеют ёмкость до 600 Гбайт. А высокоёмкие хранилища теперь можно собирать из 2-Тбайт винчестеров, сертифицированных для корпоративного сегмента.
Цена : цены на SSD для корпоративного рынка начинаются примерно там, где заканчиваются цены на high-end жёсткие диски для этого же рынка.
Валидация : многие жёсткие диски уже валидированы для тех или иных окружений, в то время как SSD - (пока) нет. Это касается совместимости и надёжности, а также предсказуемости производительности.
Итог будет очевидным: технология SSD может действительно давать преимущества, но вам придётся начинать всё с нуля, если требуется правильная реализация.
2,5" против 3,5": примеры накопителей
Сначала хотелось бы напомнить, что 2,5" жёсткие диски корпоративного класса имеют большую высоту, чем 2,5" винчестеры для потребительского рынка. Последние доступны с высотой 9,5 мм (ноутбуки) или 12,5 мм (портативные накопители), но все HDD корпоративного класса имеют высоту 15 мм. Это связано с тем, что им обычно требуется вмещать три физические пластины. То же самое верно и для 12,5-мм 2,5" винчестеров, но увеличение скорости вращения шпинделя до 10 000 об/мин или даже до 15 000 об/мин накладывает свои ограничения. Да и следует помнить, что пластины внутри 2,5" и 3,5" жёстких дисков корпоративного класса на самом деле имеют одинаковый диаметр, то есть основным преимуществом 3,5" винчестера по сравнению с 2,5" является возможность вмещать четыре или даже большее количество пластин. Как видим, это касается максимальной ёмкости, которая, как мы уже упоминали выше, не является приоритетом для данных жёстких дисков корпоративного класса.
3,5" Fujitsu MBA3147RC (15 000 об/мин, 147 Гбайт)
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Для сравнения производительности разных форм-факторов мы взяли жёсткий диск Fujitsu MBA3147RC. Этот накопитель является хорошим примером 3,5" высокопроизводительного жёсткого диска корпоративного класса. Он оснащён буфером 16 Мбайт, интерфейсом SAS на 3 Гбит/с и имеет время наработки на отказ (MTBF) 1,4 миллиона часов. Toshiba, купившая Fujitsu в прошлом году, не планирует выпускать 600-Гбайт 3,5" жёсткий диск, в результате чего линейка MBA заканчивается на отметке 300 Гбайт. Другие популярные продукты - это линейки Hitachi Ultrastar 15K и Seagate Cheetah 15K. Следует отметить, что другие, более новые 3,5" жёсткие диски на 15 000 об/мин дают намного более высокую пропускную способность, но производительность ввода/вывода остаётся на одинаковом уровне, поскольку головки чтения и записи нельзя ускорять бесконечно. Всё же физические ограничения существуют. Более скоростные 3,5" жёсткие диски будут давать от 150 до 200 Мбайт/с.
Нажмите на картинку для увеличения.
2,5" Toshiba MBF2600RC (10 025 об/мин, 600 Гбайт)
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Перед нами один из новейших 2,5" жёстких дисков корпоративного класса. Линейка MBF от Toshiba предлагает ёмкость до 600 Гбайт в 2,5" форм-факторе. Это один из первых жёстких дисков SAS с интерфейсом 6 Гбит/с, который даёт в два раза более высокую пропускную способность, чем у предшественника. Впрочем, в реальности это не так и важно, поскольку производительность передачи данных с пластин не превышает 147 Мбайт/с. Накопитель даёт большую пропускную способность, чем наш 3,5" винчестер Fujitsu, взятый для сравнения, но уступает новейшим жёстким дискам на 15 000 об/мин. Производительность ввода/вывода во многом определяется скоростью вращения шпинделя, от которой зависит задержка на вращение. Схожие продукты доступны от Hitachi (C10K300) и Seagate (NS.2), но только Seagate и Toshiba сегодня поставляют модели с ёмкостью 600 Гбайт.
Нажмите на картинку для увеличения.
2,5" против 3.5": производительность и энергопотребление
Довольно важно сравнить производительность и энергопотребление у 2,5" и 3,5" накопителей. Индекс корпоративной производительности, приведённый выше, базируется на результатах проведённых нами тестов, в нём пропускная способность и производительность ввода/вывода имеют вес 40%, а производительность PCMark Vantage - 20 процентов. Вы можете перейти к разделу тестов, чтобы сравнить отдельные результаты, но картина общей производительности вполне чёткая: новое поколение 600-Гбайт моделей в 2,5" форм-факторе со скоростью вращения шпинделя 10 000 об/мин даёт вполне приличную пропускную способность до, примерно, 150 Мбайт/с, но оно не может обойти 3,5" жёсткие диски на 15 000 об/мин по производительности ввода/вывода. Впрочем, небольшое падение производительности вполне приемлемо, учитывая преимущества 2,5" форм-фактора по сравнению с 3,5", которые мы рассмотрим чуть ниже.
Не менее интересно взглянуть на энергопотребление в сценарии нагрузки ввода/вывода рабочей станции. Если жёстким дискам на 15 000 об/мин требуется от 7,8 Вт в режиме бездействия до 12,4 Вт при максимальной активности ввода/вывода, то 600-Гбайт 2,5" жёсткий диск Toshiba MBF2600RC урезает это энергопотребление наполовину. Во время интенсивной нагрузки ввода/вывода он потребляет всего 7,1 Вт, что впечатляет. А в режиме бездействия - всего 3,5 Вт.
Наконец, поговорим об эффективности. Энергопотребление снижается намного сильнее, чем производительность, поэтому мы вправе ожидать от 2,5" жёстких дисков большую производительность в расчёте на ватт.
2,5" против 3,5": ёмкость и цена
Нужно учитывать и некоторые другие факторы, прежде чем говорить о ёмкости и плотности. Как правило, производители жёстких дисков пытаются создавать модели с разумным числом вращающихся пластин. Накопители на одной пластине наиболее интересны для потребительского и клиентского рынков, где важны минимальные расходы.
Множество пластин используются для получения более высоких ёмкостей или для достижения нужной ёмкости на проверенной временем технологии и плотности записи. Впрочем, быстрые 3,5" жёсткие диски с большим количеством пластин пытаются сочетать высокую производительность с высокой ёмкостью, что часто сопровождается повышением цены. 3,5" жёсткий диск на 7200 об/мин дёт в три раза большую ёмкость примерно за треть себестоимости, а SSD завоёвывают производительный сегмент.
Остаётся средний уровень ёмкости - его как раз дают продукты для корпоративного массового рынка. И здесь лучше всего себя показывает 2,5" форм-фактор. Да, придётся смириться с небольшим падением производительности, но энергопотребление, эффективность и цена хорошо сбалансированы. Кроме того, один продуктовый цикл часто бывает достаточным, чтобы компенсировать падение производительности. Существующие плотности записи позволяют выпускать 2,5" жёсткие диски на 10 000 об/мин с 200 Гбайт ёмкости на пластину. В итоге Seagate и Toshiba смогли представить модели с ёмкостью 300, 450 и 600 Гбайт. Как мы ожидаем, вскоре за ними последует и Hitachi.
С точки зрения ёмкости
Учитывая, что в одном и том же стоечном пространстве можно уместить намного больше 2,5" винчестеров, чем 3,5", то мы получаем намного более высокую плотность хранения и эффективность энергопотребления на гигабайт. Два 2,5" 300-Гбайт жёстких диска корпоративного класса на 10 000 об/мин в правильном массиве RAID обойдут один 600-Гбайт 3,5" винчестер на 15 000 об/мин. В то же время цена и энергопотребление останутся примерно сравнимыми.
С точки зрения производительности
Если мы посмотрим на сценарий 3,5" против 3,5", то для повышения производительности, ёмкости или эффективности необходимо использовать несколько винчестеров. В крупных корпоративных хранилищах используются не только отдельные жёсткие диски, но и HDD, объединённые в разделы JBOD. Позвольте привести простой пример.
Подсистема хранения должна обеспечивать минимум 1000 операций ввода/вывода в секунду для файлового сервера и должна иметь ёмкость не меньше 3 Тбайт. Идеальным вариантом можно считать хранилище 1U с четырьмя 3,5" винчестерами. Если брать 600-Гбайт жёсткие диски на 15 000 об/мин, то мы получим требуемую производительность, но не добьёмся требуемой ёмкости. Система 2U могла бы увеличить чисто дисков, но и расходы при этом тоже возрастут. Альтернативой можно считать хранилище 1U, которое может вместить десять 2,5" винчестеров. В нашем примере вы можете установить шесть 2,5" 600-Гбайт жёстких дисков на 10 000 об/мин. В массиве RAID 5 они обеспечат требуемую ёмкость и производительность при меньших суммарных затратах, меньшем энергопотреблении и намного более высокой эффективности энергопотребления по сравнению с 3,5" решением.
Наконец, давайте рассмотрим разницу в цене, если вы захотите установить SSD. Один накопитель, скорее всего, даст требуемую производительность, но нам придётся использовать не меньше 24 SSD по 128 Гбайт каждый, чтобы получить желаемую ёмкость. При этом мы даже не обеспечим избыточность хранения, да и получающееся решение будет массивным. Нам придётся продумать массив RAID, найти подходящие RAID-контроллеры и оснастки, чтобы использовать 24 (или более) SSD.
Давайте поговорим о том, сколько накопителей могут работать в серверах типичных стоечных форм-факторов. Следующие цифры базируются на моделях с передней загрузкой устройств. Впрочем, конечно, бывают и стоечные серверы, в которых используется . Кроме того, бывают и другие опции, например, две системы внутри одного blade-корпуса, добавление или исключение оптического привода, более функциональная панель с интерфейсами ввода/вывода и так далее. Таким образом, в зависимости от конкретного продукта, у него может быть и меньше отсеков, чем приведено в списке.
| Стоечный сервер | 3,5" отсеки для приводов | 2,5" отсеки для приводов |
| 1U | 4 | 10 |
| 2U | 12 | 24 |
| 3U | 16 | - |
| 4U | 36 | - |
Серверы 2U могут вместить 20 2,5" жёстких дисков при их горизонтальной установке, либо 24 накопителя, если они установлены вертикально. Кроме того, оснастки и отсеки для 2,5" жёстких дисков требуют намного меньше места, чем для сравнимых 3,5" решений, поскольку накопители меньше по всем трём измерениям.
Решения 3U обычно поддерживают 16 3,5" жёстких дисков. Честно говоря, мы не встречали решений 3U и более крупных, в которых работает ещё большее количество 2,5" жёстких дисков, поскольку даже в сервер 2U можно установить 24 накопителя.
Некоторые специальные решения позволяют вместить большую вычислительную мощность в очень ограниченное пространство. Хорошим примером можно считать Supermicro SC809T-1200B , сдвоенную систему 1U, которая обеспечивает четыре 2,5" отсека для каждого внутреннего сервера. Поскольку на передней панели необходимы элементы управления, в подобную систему нельзя вместить максимум из десяти 2,5" жёстких дисков.
Blade-серверы
Нажмите на картинку для увеличения.
На фотографии выше показана небольшая стойка 12U, вмещающая три устройства: систему 4U снизу, blade-шасси 7U с 10 модулями посередине и сервер 2U сверху. Как правило, blade-серверы устанавливаются в шасси 7U, причём допускается установка до 10 blade-серверов и разнообразных модулей. Если обычные стоечные серверы включают блоки питания и поддержку сети, то у blade-серверов общее питания и сеть. Конечно, blade-серверы являются наиболее эффективным способом увеличения плотности вычислений в серверном окружении.
И здесь проявляется серьёзное преимущество 2,5" жёстких дисков по сравнению с 3,5" моделями: последние просто не уместятся в отдельные blade-серверы, то есть все blade-серверы должны оснащаться 2,5" винчестерами. Это экономит не только место, но и энергию. Действительно, в полное шасси с 10 blade-серверами можно установить до 60 2,5" жёстких дисков. Умножьте 60 на потребление 7,1 Вт у Toshiba MBF2600RC под интенсивной нагрузкой ввода/вывода, и вы получите типичное энергопотребление 426 Вт. Напротив, то же количество 3,5" винчестеров потребует шасси не меньше 9U и 744 Вт питания.
Многие blade-серверы поддерживают три или шесть 2,5" винчестеров (для сдвоенных blade), что позволяет настроить массив с избыточностью и приличной производительностью.
Тестовая конфигурация
| Системное аппаратное обеспечение | |
| CPU | Intel Core i7-920 (45 нм, 2,66 ГГц, кэш L2 8 Мбайт) |
| Материнская плата (Socket 1366) | Supermicro X8SAX, Revision: 1.1, чипсет: Intel X58 + ICH10R, BIOS: 1.0B |
| Память | 3 Гбайт DDR3-1333 Corsair CM3X1024-1333C9DHX |
| Системный HDD | Seagate NL35 400 Гбайт, ST3400832NS, 7200 об/мин, SATA/150, кэш 8 Мбайт |
| Блок питания | OCZ EliteXstream 800 Вт, OCZ800EXS-EU |
| Тесты | |
| Измерение производительности | h2benchw 3.12 PCMark Vantage 1.0 |
| Производительность ввода/вывода | IOMeter 2006.07.27 Fileserver-Benchmark Webserver-Benchmark Database-Benchmark Workstation-Benchmark Streaming Reads Streaming Writes |
| Системное ПО и драйверы | |
| Операционная система | Windows Vista Ultimate SP1 |
| Драйверы чипсета Intel | INF Chipset Installation Utility 9.1.0.1007 |
| Графические драйверы AMD | Catalyst 8.12 |
| Intel Matrix Storage Drivers | 8.7.0.1007 |
Диаграммы передачи данных
Помните, что PCMark Vantage - это не серверный тест. Однако он полезен для выявления разницы между жёсткими дисками для разных сегментов рынка. Результаты теста больше зависят от пропускной способности, чем от производительности ввода/вывода.
Температура поверхности дисков не очень отличается, поскольку 3,5" винчестер способен рассеивать своё тепло по намного большей поверхности.
Энергопотребление в режиме бездействия 3,5 Вт по сравнению с 7,8 Вт является существенным преимуществом.
Да и при нагрузке пиковой пропускной способностью 6,1 Вт у 2,5" накопителя - это существенно лучше 11,3 Вт.
Энергопотребление 2,5" винчестера Toshiba MBF2600RC под небольшой ограниченной нагрузкой весьма близко к режиму бездействия. 3,5" Fujitsu MBA3147RC на 15 000 об/мин при данной нагрузке находится ближе к пиковому энергопотреблению.
В сценарии нагрузки ввода/вывода разница по эффективности не такая существенная, но результаты у 2,5" жёсткого диска Toshiba почти удваиваются.
Заключение
Наверное, было бы слишком банально сказать, что 2,5" жёсткие диски лучше, чем 3,5" винчестеры. Форм-фактор 2,5" нельзя назвать превосходным во всех отношениях, следует всё же учитывать разницу в плотности хранения данных, да и в скорости вращения шпинделя. В целом, 3,5" жёсткие диски на 7200 об/мин останутся весьма важными для систем с высокой ёмкостью, а 2,5" производительные жёсткие диски найдут в ближайшие годы широкое применение в серверах. SSD тоже становятся всё более интересными, но пока, в основном, это касается окружений с высокой производительностью или модернизации накопителей на 15 000 об/мин.
Без сомнения, высокая скорость вращения шпинделя и самые современные технологии дают очень высокую пропускную способность. Но производительность ввода/вывода всё равно ограничена физической производительностью головок чтения/записи. Поскольку ускорять их работу до бесконечности не получится, они естественным образом ограничивают производительность ввода/вывода. Диаметр пластин 3,5" и 2,5" винчестеров для корпоративного сегмента остаётся постоянным, поэтому и производительность ввода/вывода меняется слабо. В нашем тестировании 3,5" жёсткий диск Fujitsu на 15 000 об/мин оказался быстрее 2,5" модели Toshiba на 10 000 об/мин только по той причине, что он имеет более высокую скорость вращения шпинделя, которая приводит к уменьшению задержки вращения.
Пару слов об интерфейсе: выбор SAS 6 Гбит/с или 3 Гбит/с может быть важен для подключения оснасток и систем JBOD к контроллеру или host-адаптеру, но для отдельных накопителей это не имеет значения.
Что касается корпоративных окружений, то легко увидеть, что, как правило, вы можете уместить в два раза больше 2,5" жёстких дисков в стоечное пространство для 3,5" винчестеров. Blade-серверы не поддерживают 3,5" винчестеры вообще из-за их физических габаритов. Поскольку ёмкость и производительность ввода/вывода почти идентичны между 3,5" и 2,5" жёсткими дисками корпоративного уровня, но энергопотребление и габариты у 2,5" моделей намного меньше, в итоге мы получаем удвоение эффективности и плотности хранения данных при переходе на 2,5" винчестеры.
Более года назад компания HP прекратила выпуск серверов с дисками SCSI и начала производство серверов с дисками SAS и SATA форм-фактора 2,5” и 3,5”. В настоящем обзоре мы рассмотрим все особенности этих дисков и произведен сравнительный анализ различных моделей. В данный момент в серверах и системах хранения HP используются следующие диски:
Таблица 1: Жесткие диски форм-фактора 2,5” (SFF)
| Форм-фактор | Объем, Gb | Скорость, об/мин | Интерфейс | Количество портов |
| 2,5” | 36 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 2,5” | 36 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 2,5” | 72 | 10000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 2,5” | 72 | 10000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 2,5” | 72 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 2,5” | 72 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 2,5” | 146 | 10000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 2,5” | 146 | 10000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 2,5” | 120 | 5400 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
Таблица 2: Жесткие диски форм-фактора 3,5” (LFF)
| Форм-фактор | Объем, Gb | Скорость, об/мин | Интерфейс | Количество портов |
| 3,5” | 72 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 72 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 146 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 146 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 300 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 300 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 450 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 750 | 7200 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 1000 | 7200 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 160 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 250 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 500 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 750 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 1000 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 80 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 160 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 250 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 500 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 750 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
Таким образом, существуют следующие специфические отличия в дисках:
1. Форм фактор: 2,5” либо 3,5”
2. Скорость интерфейса: 3Gbit/sec либо 1,5Gbit/sec
3. Количество портов в контроллере диска: 1 или 2
Теперь более подробно рассмотрим эти особенности.
Форм-фактор
Давайте разберемся, какие диски в данный момент наиболее востребованы, какое соотношение цена\объем\производительность.
Диски формата 2,5” принято называть SFF (Small Form Factor), а диски формата 3,5” принято называть LFF (Large Form Factor).
Итак, где же в данный момент, какие диски используются:
Диски LFF используются в серверах: HP Proliant DL160G5, DL165G5, DL180G5, DL185G5, DL320G5p, DL320s, ML150G5, ML310G5, ML350G5, proliant dl380 g6, и в системах хранения: HP StorageWorks 1200r, MSA 60, MSA 2000, а так же в линейке Storage Server.
Диски SFF используются во всех серверах серии BL, во всех серверах 3xx, 5xx, 7xx серий, в системах хранения HP StorageWorks 1200r, MSA 50, MSA 70, а так же в линейке Storage Server.
Как мы видим из списка применимости, решения на дисках SFF предполагается использовать в серверах среднего и высокого уровня, а так же в компактных системах хранения, а решения на дисках LFF подходят для серверов начального уровня и для систем хранения, где необходимо хранение больших объемов данных. Установка дисков LFF в сервера начального уровня, кончено же, оправдана из-за низкой стоимости диска.
Стоимость самых распространенных дисков SAS:
Диски 72Gb SAS SFF SP 15K предлагаются по $495, в то время как диски 72Gb SAS LFF SP 15K предлагаются по 240$. Как мы видим, одинаковые по характеристикам диски, но разные по форм-фактору, отличаются в стоимости в разы. Хочется подчеркнуть, что максимальный объем на данный момент для SFF это 146Gb, а для дисков LFF 1Tb.
Сравним энергопотребление тех же дисков:
| Наименование | Форм-фактор | Потребление в рабочем режиме, Вт | Потребление в режиме ожидания, Вт |
| 72Gb 10K SCSI | 3,5 | 12,9 | 8,0 |
| 72Gb 10K SAS | 3,5 | 13,4 | 8,1 |
| 72Gb 10K SAS | 2,5 | 8,4 | 5,3 |
| 72Gb 15K SCSI | 3,5 | 13,2 | 8,2 |
| 72Gb 15K SAS | 3,5 | 13,7 | 8,6 |
| 72Gb 15K SAS | 2,5 | 9,5 | 6,6 |
В глаза бросается низкое энергопотребление дисков форм-фактора 2,5”. Для того чтобы понять получат ли пользователи серверов экономию электроэнергии, надо рассмотреть типичную файловую систему:
Файловая система на 1Tb с использованием Raid 5:
8*146Gb 10K SAS SFF максимальная потребляемая мощность данной системы 8*9W=72W
4*300Gb 15K SAS LFF максимальная потребляемая мощность данной системы 4*18,5W=74W
15*72GB 15K SAS SFF максимальная потребляемая мощность данной системы 15*9,5W=142,5W
На самом деле, экономия электроэнергии на дисках SFF при построении больших рейдов не наблюдается, т.к. при этом увеличивается число дисков. Диски SFF в плане экономии электроэнергии выгодны при использовании в качестве системных дисков, когда не требуется большие объемы, а требуется установка 2-4 дисков в рейд. Во всех остальных случаях требуется тщательный расчет электроэнергии с учетом уменьшения электропотребления диска при простое. В среднем, диск SFF аналогичный по объему и скорости вращения диску LFF потребляет на 40% меньше электроэнергии. Из этого легко понять, что если число дисков в рейде при переходе с форм-фактора LFF на форм-фактор SFF удваивается, то такой переход увеличит энергопотребление всей файловой системы.
Скорость интерфейса
На данный момент широко используется два интерфейса SAS и SATA. Интерфейс SAS имеет максимальную пропускную способность 3Gb/s, в то время контролеры SATA совсем не давно стали поддерживать эту способность. Раньше все сервера HP имели контроллеры SATA с пропускной способностью 1,5Gb/s, хотя диски уже давно использовались SATA-II с пропускной способностью 3Gb/s. HP анонсировало, что при обновлении BIOS контроллера, большинство контроллеров смогут поддерживать 3Gb/s.
Количество портов контроллера диска
Многие из Вас уже встречались с обозначениями SP и DP. Сейчас разберемся в том, что это значит и зачем это нужно. SP это сокращение от single port (1 порт), DP это сокращение от dual port (2 порта). Зачем и главное где используются диски с поддержкой DP?
Диски с поддержкой DP имеют 2 порта для передачи данных, они являются более универсальным решением, чем диски SP. На данный момент функция DP реализуется лишь в системе хранения StorageWorks MSA 70, если в ней установлен контроллер HP StorageWorks Dual Domain I/O Module Option (AG779A) и все диски в системе хранения DP. В данном случае появится возможность использовать технологию Dual Domain, которая увеличит производительность массива данных до 30%.
Заключение:
В целом, полезность перехода на новый форм-фактор дисков сложно оценить. Т.к. у этого перехода есть ряд плюсов и минусов. В заключении перечислим основные плюсы и минусы каждого из фактора:
Форм-фактор 2,5”
Форм-фактор 3,5"
Сергей Панин, ООО Энстор
www.nstor.ru
16/09.2008
Как ни крути, основным отличием жестких дисков с форм-фактором 2,5 и 3,5, соответственно, является сам размер, а только потом уж их технические особенности. Жесткий диск с меньшим форм-фактором имеет высоту всего 15 мм, что, по сути, очень удобно в момент построения компактного, но производительного сервера. Почему именно 2,5, а не 3,5 немного позже!
Помимо компактных и привлекательных габаритов hdd 2,5, которые используются в каждом ноутбуке, стоит отметить их износостойкость в отношении вибраций и тряски, чего нельзя сказать о тех же 3,5. Последние предполагают исключительно стационарное использование. Кто-то скажет, что построение стабильной и объемной системы возможно только на 3,5, так как за счет большей высоты корпуса внутрь устанавливается до 5-ти накопительных пластин. В форм-факторе 2,5 таковых всего 3
. Такое утверждение вполне имеет право на существование, но стоит обратить внимание на области применения каждого из них.
Так, например, позиционирование в отношении домашнего ПК не является целесообразным, так как зачастую производитель просто устанавливает внутрь жесткого диска 3,5 те же накопительные пластины от 2,5, тем самым приближая естественный переход производства на форм-фактор 2,5. Потенциальный потребитель не ощутит практически никакой разницы.
Ощутимым отличием между вышеупомянутыми HDD, которое реально можно выводить на ступень полноценного сравнения, – принцип построения современного сервера и, как результат, получения общего количества вычислительных операций.
Форм-фактор 2,5 / 3,5 и высота сервера 43,7 мм (1U)
Основным отличием в данном случае является количество возможных отсеков. Если, например, за точку отсчета взять сервер со слотами 3,5, то тут таковых отсеков всего 4 шт .
При аналогичной высоте сервера 1U, но наличием слотов под hdd 2,5, предоставляется возможность установки до 8 накопителей. При таком раскладе общий объем сервера можно увеличить вдвое. Соответственно возрастет и количество вычислительных операций.
Даже если исходить из принципа ценообразования на оба вида дисков, то форм-фактор 2,5 всегда оставляет за собой преимущество модернизации, установки твердотельных накопителей SSD. Потенциальное промышленное использование hdd 2,5 позволит значительно снизить габариты самого сервера.
Вышеупомянутые накопители и высота сервера 2U / 3U / 4U
Типичным примером может стать тот же сервер промышленного назначения высотой 88,1 мм (2U). При условии наличия слотов под накопители 3,5, потенциальный потребитель получит 12 расширительных отсеков. Если все же речь идет об сервере с отсеками под форм-фактор 2,5, то тут таковых можно насчитать аж 24 шт.
Таким же образом можно просчитать и количество отсеков других серверов, например, 3U / 4U. При высоте 3U и отсеках под 3,5 диски, владельцу предоставляется возможность установки 16 шт накопителей, против возможных 32 шт, в случае с отсеками под накопители 2,5. Последний же является более распространенном вариантом, так как количество отсеков в вышеупомянутой последовательности может достигать 24 шт и 48 шт, соответственно.
Таким образом, разница между hdd 2,5 и 3,5, в пропорции промышленного серверного использования заключается в:
- Максимальном объеме памяти.
- Количестве вычислительных операций в отношении каждого накопителя (в случае с hdd 2,5 их будет в 2 раза больше).
- Габаритах сервера и его весе.
- Возможности модернизации под SSD (в случае с форм-фактором 2,5).
- Эффективности монтажа.
- Возможности построения серверов модульного и блейд типов; (все те же 2,5).
- Увеличение операций ввода и вывода в расчете на одну секунду.
Самым неопровержимым преимущество жестких дисков 2,5 перед 3,5, при все том же строении сервера, является количество RAID-групп самой подсистемы и их производительность, которые обязательно возрастает по мере подключения большего количества накопителей. В данном случае преимущество на стороне менее габаритных носителей информации и файловых систем. Количество устанавливаемых рассчитывается исходя из высоты сервера, что уже разбиралось немного выше.
Домашний ПК: разница между рассматриваемыми дисками
Исходя из потребностей и, конечно же ценового сегмента, разницу между производительностью обычный пользователь ПК может заметить если заменить стандартный накопитель 3,5 на два 2,5, но при условии хороших RAID-контроллеров. Таким образом, габаритный 3,5 с 15 000 rpm, например, на 500 GB, уступит перед двумя 2,5 250 GB, но уже по 10 000 rpm. Заметьте! Конечная стоимость останется неизменной.
Оформление запроса
Плюсы и минусы перехода с дисков 3,5” на диски 2,5” в серверах и системах хранения HP.
Сергей Панин, Nstor
Более года назад компания HP прекратила выпуск серверов с дисками SCSI и начала производство серверов с дисками SAS и SATA форм-фактора 2,5” и 3,5”. В настоящем обзоре мы рассмотрим все особенности этих дисков и произведен сравнительный анализ различных моделей. В данный момент в серверах и системах хранения HP используются следующие диски:
Таблица 1: Жесткие диски форм-фактора 2,5” (SFF)
| Форм-фактор | Объем, Gb | Скорость, об/мин | Интерфейс | Количество портов |
| 2,5” | 36 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 2,5” | 36 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 2,5” | 72 | 10000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 2,5” | 72 | 10000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 2,5” | 72 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 2,5” | 72 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 2,5” | 146 | 10000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 2,5” | 146 | 10000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 2,5” | 120 | 5400 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
Таблица 2: Жесткие диски форм-фактора 3,5” (LFF)
| Форм-фактор | Объем, Gb | Скорость, об/мин | Интерфейс | Количество портов |
| 3,5” | 72 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 72 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 146 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 146 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 300 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 300 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 450 | 15000 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 750 | 7200 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 1000 | 7200 | SAS 3Gbit/s | 2 |
| 3,5” | 160 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 250 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 500 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 750 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 1000 | 7200 | SATA 3Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 80 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 160 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 250 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 500 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
| 3,5” | 750 | 7200 | SATA 1,5Gbit/s | 1 |
Таким образом, существуют следующие специфические отличия в дисках:
1. Форм фактор: 2,5” либо 3,5”
2. Скорость интерфейса: 3Gbit/sec либо 1,5Gbit/sec
3. Количество портов в контроллере диска: 1 или 2
Теперь более подробно рассмотрим эти особенности.
Форм-фактор.
Давайте разберемся, какие диски в данный момент наиболее востребованы, какое соотношение цена\объем\производительность.
Диски формата 2,5” принято называть SFF (Small Form Factor), а диски формата 3,5” принято называть LFF (Large Form Factor).
Итак, где же в данный момент, какие диски используются:
Диски LFF используются в серверах: HP Proliant DL160G5, DL165G5, DL180G5, DL185G5, DL320G5p, DL320s, ML150G5, ML310G5, ML350G5 и в системах хранения: HP StorageWorks 1200r, MSA 60, MSA 2000, а так же в линейке Storage Server.
Диски SFF используются во всех серверах серии BL, во всех серверах 3xx, 5xx, 7xx серий, в системах хранения HP StorageWorks 1200r, MSA 50, MSA 70, а так же в линейке Storage Server.
Как мы видим из списка применимости, решения на дисках SFF предполагается использовать в серверах среднего и высокого уровня, а так же в компактных системах хранения, а решения на дисках LFF подходят для серверов начального уровня и для систем хранения, где необходимо хранение больших объемов данных. Установка дисков LFF в сервера начального уровня, кончено же, оправдана из-за низкой стоимости диска.
Стоимость самых распространенных дисков SAS:
Диски 72Gb SAS SFF SP 15K предлагаются по $495, в то время как диски 72Gb SAS LFF SP 15K предлагаются по 240$. Как мы видим, одинаковые по характеристикам диски, но разные по форм-фактору, отличаются в стоимости в разы. Хочется подчеркнуть, что максимальный объем на данный момент для SFF это 146Gb, а для дисков LFF 1Tb.
Сравним энергопотребление тех же дисков:
В глаза бросается низкое энергопотребление дисков форм-фактора 2,5”. Для того чтобы понять получат ли пользователи серверов экономию электроэнергии, надо рассмотреть типичную файловую систему:
Файловая система на 1Tb с использованием Raid 5:
8*146Gb 10K SAS SFF максимальная потребляемая мощность данной системы 8*9W=72W
4*300Gb 15K SAS LFF максимальная потребляемая мощность данной системы 4*18,5W=74W
15*72GB 15K SAS SFF максимальная потребляемая мощность данной системы 15*9,5W=142,5W
На самом деле, экономия электроэнергии на дисках SFF при построении больших рейдов не наблюдается, т.к. при этом увеличивается число дисков. Диски SFF в плане экономии электроэнергии выгодны при использовании в качестве системных дисков, когда не требуется большие объемы, а требуется установка 2-4 дисков в рейд. Во всех остальных случаях требуется тщательный расчет электроэнергии с учетом уменьшения электропотребления диска при простое. В среднем, диск SFF аналогичный по объему и скорости вращения диску LFF потребляет на 40% меньше электроэнергии. Из этого легко понять, что если число дисков в рейде при переходе с форм-фактора LFF на форм-фактор SFF удваивается, то такой переход увеличит энергопотребление всей файловой системы.
Скорость интерфейса.
На данный момент широко используется два интерфейса SAS и SATA. Интерфейс SAS имеет максимальную пропускную способность 3Gb/s, в то время контролеры SATA совсем не давно стали поддерживать эту способность. Раньше все сервера HP имели контроллеры SATA с пропускной способностью 1,5Gb/s, хотя диски уже давно использовались SATA-II с пропускной способностью 3Gb/s. HP анонсировало, что при обновлении BIOS контроллера, большинство контроллеров смогут поддерживать 3Gb/s.
Количество портов контроллера диска.
Многие из Вас уже встречались с обозначениями SP и DP. Сейчас разберемся в том, что это значит и зачем это нужно. SP это сокращение от single port (1 порт), DP это сокращение от dual port (2 порта). Зачем и главное где используются диски с поддержкой DP?
Диски с поддержкой DP имеют 2 порта для передачи данных, они являются более универсальным решением, чем диски SP. На данный момент функция DP реализуется лишь в системе хранения StorageWorks MSA 70, если в ней установлен контроллер HP StorageWorks Dual Domain I/O Module Option (AG779A) и все диски в системе хранения DP. В данном случае появится возможность использовать технологию Dual Domain, которая увеличит производительность массива данных до 30%.
Заключение:
В целом, полезность перехода на новый форм-фактор дисков сложно оценить. Т.к. у этого перехода есть ряд плюсов и минусов. В заключении перечислим основные плюсы и минусы каждого из фактора:
Форм-фактор 2,5”