Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска

Добрый день уважаемые читатели, сегодня я хочу затронуть вот такую тему, что такое скорость вращения шпинделя жесткого диска, как ее определить, и понять какая скорость хорошая, а какая нет. Думаю это будет интересно начинающим инженерам систем хранения данных, так как от понимания данной темы будет зависеть производительность СХД систем.

Скорость вращения шпинделя

Каждый из нас хочет, чтобы все его сервисы и оборудование быстро работало, и поставить в свои системы хранения данных, не у всех есть возможность по втыкать быстрые SSD диски, и единственным решением остаются жесткие диски. При оценке производительности жестких дисков наиболее важной характеристикой является скорость передачи данных. При этом на скорость и общую производительность влияет целый ряд факторов:

  • Первый фактор это через какой интерфейс вы подключите жесткий диск, на выбор SATA/IDE/SCSI/SAS, логично, что каждый из них имеет свою скорость передачи данных. SCSI могут передавать данные до 80 мегабайт / сек, IDE последние версии могут иметь поддержку скорости передачи данных до 133 МБ/с, SATA до 6 Гбит / сек, SAS до 12 Гбит.
  • Объем кэша или буфера жесткого диска. Увеличение объема буфера позволяет увеличить скорость передачи данных.
  • Поддержка NCQ, TCQ и прочих алгоритмов повышения быстродействия
  • Объем диска, чем больше данных можно записать, тем больше времени нужно на чтение информации.
  • Плотность информации на пластинах.
  • И даже файловая система влияет на скорость обмена данных.

Но есть еще один фактор влияющий на производительность винтов и это скорость вращения шпинделя жесткого диска. Если взять два одинаковых HDD, но с разной скоростью вращения шпинделя, то вы увидите разницу в производительности, и при чем существенную

Устройство HDD

Давайте рассмотрим физическое устройство жестких дисков, чтобы понять из каких деталей он состоит.

  • Считывающая головка
  • Соленоидный привод
  • Шпиндель
  • Пластины
  • Питание
  • Интерфейс подключения

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска

  • Головка чтения/записи
  • Постоянный магнит
  • Поворотная рамка позиционера
  • Коммутатор-предусилитель блока головок

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска-3

Что такое шпиндель

Винчестер представляет собой набор из одной или нескольких герметизированных пластин в форме дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала и считывающих головок в одном корпусе. Пластины приводятся в движение при помощи шпинделя (вращающегося вала). Пластины жесткого диска закреплены на шпинделе на строго определенном расстоянии. При вращении пластин расстояние должно быть таким, чтобы считывающие головки могли читать и записывать на диск, но при этом не касались поверхности пластин.

Двигатель шпинделя должен обеспечивать стабильное вращение магнитных пластин на протяжении тысяч часов, чтобы диск нормально функционировал. Неудивительно, что иногда проблемы с диском связаны с заклиниванием шпинделя, и вовсе не являются ошибками в файловой системе.

Двигатель отвечает за вращение пластин, и это позволяет работать жесткому диску. Благодаря отсутствию контакта, жесткий диск можно перезаписать в среднем 100 тысяч раз. Также на продолжительность работы диска влияет герметический корпус (гермозона), благодаря которому внутри корпуса HDD создается пространство, очищенное от пыли и влаги.

Вот как выглядят шпиндели, у каждого производителя они немного внешне могут отличаться. Это вот шпиндели от винтов Samsung.

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска-2

или вот еще подборочка.

скорость вращения шпинделя жесткого диска-2

spindle speed или по русски скорость вращения шпинделя, определяет насколько быстро вращаются пластины в нормальном режиме работы жесткого диска. Она измеряется в RpM, то есть оборотах в минуту. От RpM скорости, будет зависеть на сколько быстро будет работать ваш компьютер, а именно как быстро компьютер может получить данные от жесткого диска.

Сколько раз я видел тормозные ноутбуки, в которых было по 4 ГБ оперативной памяти, там стоял процессор Intel core i3 или даже i5, но стоял блин hdd со скоростью вращения 5400 оборотов в минуту, и это был полный трешь, такие винты нужно сразу вытаскивать и ставить ssd иначе работать было не возможно

Время, которое требуется для блока магнитных головок, чтобы перейти к запрошенной дорожке/цилиндру называется время поиска (seek latency или задержкой). После того как считывающие головки переместятся в нужную дорожку/цилиндр, мы должны дождаться поворота пластин, чтобы нужный сектор оказался под головкой - это задержки на вращение (rotational latency time). И это является прямой функцией скорости шпинделя. То есть, чем быстрее скорость шпинделя, тем меньше задержки на вращение.

Общие задержки на время поиска и задержки на вращение и определяют скорость доступа к данным. Во многих программах для оценки скорости hdd это будет параметр access to data time. Более подробно о s.m.a.r.t показателях вы можете почитать по ссылке слева.

Влияние скорости вращения шпинделя жесткого диска

Винчестеры бывают двух форматов LFF и SFF, если рассказать в двух словах, то один имеет формат 2,5 дюйма, а второй 3,5. Формат 2,5 чаще всего идет либо в серверах или в ноутбуках, а второй так же в серверах и обычных системных блоках.

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска-5

Если посмотреть среднюю скорость стандартных 3,5 " жестких дисков, то это скорость вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту. Время совершения половины  оборота в среднем (Avg. Rotational Latency) для таких дисков 4,2 мс. Эти диски обычно имеют среднее время поиска около 8,5 мс, что дает средний доступ к времени данным около 12,7 мс.

Есть диски, которые имеют скорость вращения магнитных пластин 10000 оборотов в минуту. Это уменьшает среднее время задержки на вращение до 3 мс. У Рапторов также и пластины меньшего диаметра, что позволило сократить среднее время поиска до ~5,5 мс. Итоговое среднее время доступа к данным примерно 8,5 мс.

Есть несколько моделей SCSI (например, Seagate Cheetah), у которые скорость вращения шпинделя 15 000 оборотов в минуту, и еще меньшие пластины. Среднее время Rotational Latency  2 мс (60 сек / 15 000 RPM / 2), среднее время поиска - 3,8 мс, и среднее время доступа к данным - 5,8 мс.

Диски с высокой частотой вращения шпинделя имеют низкие значения времени поиска и Rotational Latency даже при произвольном доступе. Жесткие диски с частотой шпинделя 5600 и 7200 обладают меньшей производительностью.

При этом при последовательном доступе к данным большими блоками разница будет несущественна, так как не будет задержки на доступ к данным, поэтому для жестких дисков рекомендуется регулярно делать дефрагментацию.

У 2,5 коллег, скорость так же скачет от 5400 до 15 000 оборотов в минуту.

Определяем скорость вращения шпинделя жесткого диска

Тут я для вас америку не открою, скорость вращения шпинделя жесткого диска определить, не то что просто, а очень просто, тут два варианта. Если у вас есть возможность физически посмотреть на этикетку расположенную на диске, то вы сможете увидеть вот такой показатель RPM в данных примерах это 7200RPM.

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска-6

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска-7

Если же у вас жесткий диск стоит в устройстве или сервере, то скорость вращения шпинделя жесткого диска будем смотреть в специальных программах, коих куча, могу посоветовать

  • crystalmark
  • aida64
  • speccy

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска

Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска

Конечно, чем выше скорость вращения шпинделя, тем быстрее диск, но есть и обратная сторона медали, с увеличением скорости вращения пластин диск сильнее нагревается и становится более шумным. Это может компенсироваться технологией, WD IntelliPower, которая уменьшает энергопотребление и шум за счет снижения скорости вращения шпинделя. А потерю производительности частично компенсируют оптимизацией алгоритмов кэширования. Похожая технология у HGST с целью сокращения энергопотребления называется CoolSpin.

Выводы

Думаю вы в очередной раз убедились, что по возможности нужно переходить на твердотельные диски, так как они имеют много приимуществ

  • Не нагреваются
  • Нет механических деталей, если упадет, то ничего ему не будет
  • Скорость в разы быстрее
  • Долговечнее
  • Но к сожалению имеют меньший объем и стоят пока дороже, хотя эта грань каждый год уменьшается.

One Response to Изучаем скорость вращения шпинделя жесткого диска

  1. Ops:

    Я вообще не понимаю зачем выпускают 5400 оборотов

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

я в гугл