Test disků Western Digital Blue – CMR klasika versus SMR šindel | Kapitola 14
Seznam kapitol
Přízrak SMR rozhazuje své sítě a snaží se uchvátil nezkušené zákazníky. Nabídku počítačových obchodů nenápadně zaplňují cenově výhodné modely pevných disků s technologií šindelového magnetického záznamu SMR, které se obecně netěší zrovna dobré reputaci. Máme se jim skutečně vyhýbat, nebo se již jedná o překonaný mýtus? Na tuto otázku se pokusíme odpovědět ve srovnávacím testu, kde proti konvenčnímu 3TB CMR modelu WD Blue (WD30EZRZ) postavíme nejnovější 4TB SMR disk WD Blue (WD40EZAZ), nabízející vyšší kapacitu za nižší cenu.
Tento srovnávací test disků s rozdílnými technologiemi magnetického záznamu měl také za cíl odhalit případné slabé stránky šindelového záznamu, abychom se následně mohli vyvarovat použití SMR disku v situacích, které by nám mohly v praxi působit problémy. Testovaný disk jsem měl zapůjčený jen na určitou omezenou dobu, takže jsem jej nemohl podrobit dlouhodobějšímu provozu, který by byl pro něj nejlepší zatěžkávací zkouškou. Snažil jsem se proto najít způsob, jakým bych šindelový záznam prověřil v relativně krátkém čase.
Kopírování přes smazanou složku souborů bez formátování
Nejprve jsem zkoušel situace, kterým může být disk v praxi běžně vystaven. Již známou složku se soubory o celkové velikosti 15,2 GB jsem opakovaně kopíroval z SSD na nejmenší oddíl O testovaného disku o celkové velikosti 17 GB. Složka se soubory tak po prvním nakopírování zaplnila 90 % celkové kapacity oddílu. Na rozdíl o předchozích disciplín jsem pod dokončení kopírovaní oddíl O neformátoval, ale celou složku jsem pouze hodil do koše. Disku jsem nenechal žádný čas na případný úklid a počítač jsem okamžitě restartoval. Po opětovném spuštění systému jsem kopírování složky z SSD na nenaformátovaný oddíl O opakoval.
Popsaný cyklus jsem desetkrát zopakoval, což pro disk znamenalo stejný počet přepsání dat na oddílu O. Ve všech deseti případech kopírování trvalo 3:36 minut. Rozdíl mezi kopírováním dat na formátovaný, nebo pouze smazaný diskový oddíl SMR disku byl tedy pouhých 10 sekund ve prospěch formátování. SMR disk jsem tímto do úzkých nedostal a pouze jsem potvrdil, že kompletně smazaná data disk přepisuje prakticky plnou rychlostí bez nutnosti jejich uklízení.
Kopírování přes smazanou část souborů bez formátování
V předchozím případě jsem kopíroval data do prázdného diskového oddílu, kde jsem všechna předchozí data pouze vyhodil do koše a ten vyprázdnil. Přestože jsem oddíl před dalším zápisem neformátoval, mohl disk s celým oddílem pracovat jako se zcela prázdným a nic jej nenutilo k uklízení. Bylo tedy nutné přitvrdit a důvody pro úklid mu připravit.
Modifikoval jsem tedy předchozí disciplínu se složkou se soubory o celkové velikosti 15,2 GB, kterou jsem i v tomto případě opakovaně kopíroval z SSD na nejmenší oddíl O testovaného disku o celkové velikosti 17 GB. Na rozdíl od předchozí disciplíny jsem ale mezi jednotlivými cykly nemazal celou složku, ale poctivě jsem vyzobal a smazal všechny zip soubory (celkem 1090 souborů) a na disku ponechal pouze jejich doprovodné obrázky v úsporném jpg formátu (celkem 3344 obrázků). Při vyzobávání zip souborů jsem nepozoroval žádné trvalé vytížení SMR disku, které by naznačovalo, že disk současně uklízí roztroušená data souborů s obrázky, jež se musela nacházet po celé ploše záznamové plotny, vyhrazené oddílu O. Vymazáním zip souborů jsem si vytvořil volné místo okolo 16 GB, kam jsem opětovně kopíroval kompletní testovací složku o velikosti 15,2 GB se zip soubory a obrázky a současně měřil čas. V tomto případě bylo jasné, že disk musí zapisovat do bloků, které již byly zčásti zaplněny daty a musí se s tím nějak popasovat. Po dokončení kopírování byl oddíl O prakticky zcela zaplněný kompletní testovací složkou (15,2 GB) a současně původní vyzobanou složkou s obrázky (cca 1 GB).
Modifikovanou disciplínu jsem zopakoval pětkrát po sobě, přičemž před opakováním jsem kompletně smazal původní vyzobanou složku a nově jsem vyzobal 1090 zip souborů z naposledy kopírované kompletní složky. Nevím, zda si dovedete představit tu frustrující práci, vyzobávat tisícovku souborů vzájemně oddělených třemi až dvaceti obrázky, které musí na disku zůstat. Ale co bych neudělal pro to, abych dostal SMR disk do kolen, že?
Upřímně, čekal jsem, že SMR disk bude mít s touto disciplínou mnohem více starostí, než měl v případech, kdy se kopírovalo na oddíl s kompletně smazanými daty. Naměřené výsledky: 1) 3:31 min., 2) 3:36 min., 3) 3:33 min., 4) 3:47 min. a 5) 3:33 min., nebyly tentokrát zcela konzistentní, ale po zprůměrování všech pěti výsledků se opět dostáváme na hodnotu 3:36 minut, kterou jsem naměřil v předchozí disciplíně při kopírování na oddíl se všemi daty předem smazanými bez formátování. Fyzická přítomnost 3344 obrázků roztroušených po ploše oddílu O tak neměla prakticky žádný dopad na rychlost zápisu dalších dat. Na obrázku níže je snímek okna správce úloh zaznamenaný během této disciplíny.
Je zde vidět, že disk zpracovával data v krátkých dávkách rychlostí až na úrovni 125 MB/s, což zcela koresponduje s rychlostí, kterou disk zpracovával data při zápisu na předem formátovaný oddíl O. Určitě se nejedná o rychlost, jakou data přímo zapisoval na plotny disku, ale o rychlost, kterou disk data zpracovával za pomoci své vyrovnávací paměti. Interní způsob zpracování dat není pro nás uživatele důležitý, ale rozhodující je výsledná rychlost celé operace, která v této disciplíně nebyla citelně postižena a neliší se od možností CMR disku. Aplikace DiskBench podle objemu kopírovaných dat a celkového času vypočetla průměrnou rychlost kopírování 71,9 MB/s, což s přihlédnutím k určité nutné provozní režii skutečně odpovídá fyzickým možnostem pro zápis dat na vnitřní stopy plotnového disku, kde se nachází oddíl O. Připomeňme si, že utilita HD Tune indikovala u vnitřního okraje ploten SMR disku rychlost 75,3 MB/s.
Zajímavým zjištěním je minimální využití operační paměti v řádu desetin GB, kdy při kopírování totožných souborů na předem formátovaný disk využil operační systém vždy okolo 6 GB RAM (celkově až 10,6 GB) pro dočasné uložení dat ze zdrojového SSD. Při kopírování na zčásti zaplněný disk však operační systém prakticky žádná data do operační paměti neukládal. Podle mého názoru je to transparentnější přístup ke kopírovaným datům, kdy po ukončení operačním systémem indikovaného kopírování disk ukončuje prakticky ihned svou aktivitu a na pozadí již následně nedopisuje velký objem dat z RAM. Při částečném zaplnění ploten má disk zřejmě více práce se zápisem do volných stop, jeho hlavy musí překonávat delší vzdálenosti, prodlužuje se odezva a vytváření rezervy v RAM tak pozbývá významu. Toto chování operačního systému s využitím RAM však není přímo dáno konstrukcí disku a projevuje se shodně u SMR i CMR varianty.
Když to nešlo po dobrém, tak to půjde po zlém
Ve všech předchozích disciplínách podal SMR disk nad očekávání dobrý výkon bez měřitelného postihu, vyplývajícího z teoretických omezení daných technologií šindelového záznamu. Rozhodl jsem se tedy, že tomu SMR disku zkušebně přistřihnu křídla a v jeho zásadách zápisu jsem mu zakázal ukládání do mezipaměti.
Poté jsem opakoval klasické disciplíny kopírování složky z SSD postupně na oddíly M, N a O a zaznamenával pokles výkonu oproti původním měřením s aktivní mezipamětí. Stejný podraz jsem provedl i testovanému CMR disku. Na výkon obou disků měla absence mezipaměti samozřejmě negativní vliv.
Pro pořádek doplním, že se jedná o dynamicky přidělovanou softwarovou mezipaměť s využitím dostupné RAM počítače a nejedná se o interní diskovou cache, takže popis položky „Povolit ukládání do mezipaměti na disku“ je trochu zavádějící. Fakticky se přestanou při zápisu na disk data dočasně ukládat do RAM.
Při kopírovaní dat na oddíl M se čas kopírování u CMR disku prodloužil z 2:00 na 3:08 minut, u SMR disku z 1:40 na 4:47 minut. Kopírování na oddíl N znamenalo u CMR disku prodloužení z 2:18 na 3:10 minut, zatímco u SMR disku z 1:59 na 5:02 minut. V případě oddílu O došlo u CMR disku k propadu z 3:09 na 3:53 minut a u SMR disku z 3:26 na 6:40 minut. Výsledky ukazují, že dostupná mezipaměť hraje u SMR disku zásadní roli v jeho celkovém výkonu a po její vypnutí dochází k mnohem významnějšímu propadu výkonu, než jsem zaznamenal u CMR disku.
A teď to konečně nastane! Podařilo se mně skutečně nakonec dostat ten vzdorující SMR disk do kolen.
S vypnutým přístupem do mezipaměti jsem u obou testovaných disků pokračoval v měření propadu jejich výkonu během kopírování dat mezi vlastními oddíly. Následovala tedy disciplína kopírování složky souborů z oddílu M do oddílu N, se kterou si CMR disk poradil tak, že data překopíroval v prodlouženém čase z 5:08 na 6:13 minut. SMR disk se však hned na začátku zasekl. Jako by nevěděl, kam si má data z oddílu M při absenci mezipaměti dočasně uložit, aby je mohl následně překopírovat do oddílu vedlejšího. Ve správci úloh vypadala tato situace následovně:
SMR disk vykazoval 100% aktivitu, ale čtení a zápis dat probíhal v drobných záchvěvech do velikosti 30 MB/s s odstupem tří desítek sekund. Za 15 minut této činnosti se mu podařilo překopírovat 400 souborů z celkových více než čtyř tisíc. V tomto tempu to pro SMR disk hrubým přepočtem znamenalo propad výsledné rychlosti ze 4:36 na 166 minut! Ne, nečekal jsem celou tu dobu se stopkami v ruce, až tato procedura dospěje do konce, ale zatnul jsem ji předčasně tipec.
Zde se ukázalo, že použití mezipaměti je pro SMR disk v některých okamžicích nejen zásadní, ale doslova životně důležité. Interní 256MB cache disku zřejmě sama nemá dostatek kapacity na to, aby disk rychle mezi vlastními oddíly současně načítal a zpracovával data do potřebných bloků, a následně je maximální rychlostí sekvenčně zapisoval na plotny. Je to ale dost podivné, neboť z předchozích disciplín, v nichž jsme bez problému kopírovali, nebo přesouvali data mezi oddíly, můžeme vyčíst, že tento proces (stejně jako u CMR disku) využíval pouhých cca 400 MB RAM (využití RAM stouplo z 3,2 na cca 3,6 GB).
Za zákeřný zásah se tímto disku se SMR omlouvám. V praxi jej zřejmě nikdo nebude zbavovat přístupu do mezipaměti, takže k výše popsanému problému nedojde. Nebo snad ano? Sám Microsoft nás upozorňuje na riziko ztráty dat spojené s neočekávaným výpadkem napájení při využívání mezipaměti a nabádá tak k jejímu vypnutí za cenu snížení výkonu. Domnívám se však, že při výpadku napětí se rizika ztráty dat stejně stoprocentně nezbavíme, takže tu mezipaměť ve svém počítači nevypínám.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
