Nebývá zvykem v něčem jako recenze odkazovat na jinou recenzi. Jak brzy zjistíte, má to tentokrát svůj dobrý důvod. Já bych vám možná dal i odkaz na místní konkurenci, ale nikde v CZ/SK části internetu jsem ji nenašel. Myslím, že jedna celkem obšírně zpracovaná je na StorageReview.

Zjistíte tam několik zajímavých věcí. Především pak tu, že elektronika disku obsahuje 128MiB DRAM čip (ostatně to jde najít i ve specifikaci) a že burst zápisy na tento disk jsou velice rychlé. Na druhou stranu potkáte i nižší rychlost delšího souvislého zápisu, což je ale s ohledem na technologii SMR očekávatelné. Dočtete se také, že disk není vhodný do polí a další drobnosti. Co mě ale velmi překvapilo - nikdo v recenzi neřeší neuvěřitelné latence v řádech desítek až stovek sekund v některých testech. Prostě to tak vyšlo a jako by to komentoval automat, nebo recenze byla vyrobena vyplněním nějaké šablony, nikdo se nad tím zkrátka nepozastavuje. Já bych v takovém případě řekl, že někde je problém.

Když se podíváte na snímek CrystalDiskMarku, zjistíte zajímavou věc: disk mezi S.M.A.R.T. informacemi uvádí i to, kolik se na něj za jeho života zapsalo a kolik se přečetlo. Hodnota RAW odpovídá počtu 512bajtových sektorů (míněno prostě „LBA bloků“ - disk má samozřejmě sektory 4KiB a ani to bych nepovažoval za nějak směrodatný údaj, protože díky/kvůli SMR je disk dělen do podstatně větších zón, jak už bylo řečeno). Disk je v tuto chvíli nový, jen dvakrát zapnutý, a jen několikeré osahání systémem zaznamenalo čtení 22 bloků neboli 11 KiB.

Rovněž se dozvíte, že disk má 5 980 otáček za minutu (neboli bez dvaceti 6 tisíc) a hovoří se zde o 16K bufferu. Ten nás nemusí zajímat, víme, že disk má buffer značně větší.

Protože jsem docela tyran, první test, který jsem na disk pustil, byl starý dobrý…

HD Tach RW

Když se na ten graf takto podíváte, musí vám po přečtení recenze na StorageReview dojít, že je něco divně. Rychlosti čtení i zápisu jsou v podstatě identické. Přitom se jedná o souvislý zápis, kde není moc co řešit (jedná se o Full test a mimochodem běžel víc než den čistého času - půlka čtení, půlka zápis). Špičky a detaily se v takto nahuštěném grafu hledají samozřejmě špatně, vždyť jde o dost hustých 8 tera (až jsem byl lehce překvapen, že to stařičký HD Tach RW vůbec pobral). V každém případě je na burst speed vidět, že to nějak 6Gbitové SATA využívá a že disk na svém začátku čte rychlostí kolem 200 MB/s a konec padá i pod 90 MB/s. Oproti informacím v recenzi StorageReview se ale nekoná nějaká znatelně nižší rychlost zápisu oproti čtení. Ty dvě křivky, byť dost „chlupaté“, se v zásadě překrývají.

Co na to S.M.A.R.T.?

Hodnoty F1 a F2 nám pěkně narostly. Stačí vzít lepší kalkulačku a zjistíte, že zapsáno bylo 15 627 976 704 sektorů, což je přesně o 37 MiB méně, než disk má, zatímco přečteno bylo 15 629 971 891 sektorů, tj. přesně o 936 MiB víc, než je kapacita. Čtení je samozřejmě ovlivněno ještě burst speed testem a nejspíše i seek testem, plus něco málo bylo přečteno už před testem, ale ty přesné hodnoty (přesně zaokrouhlené na MiB) vypadají, že to zaokrouhluje sám disk. Těžko říci, dejme tedy tomu, že údaj je spíše orientační, než že by byl nějak přesný a aktuální. Ono je vůbec zvláštní, že pevný disk něco takového ukazuje (něco, na co jsme zvyklí u SSD, ale ne u HDD).

Kdybych udělal jen test HD Tachem, tak bych si myslel, že ten disk je vlastně super. Ono u normálního disku skoro jiný test ani dělat nemá smysl, protože se ty disky chovají předvídatelně. Disk s technologií SMR je ale všechno, jen ne normální. Doteď mě mrzí, že jsem ty testy dělal s připojením ke vzdálené ploše, protože jsem nemohl poslouchat, co vlastně disk dělá. Vzdálené testy jsem zastavil poté, co několik dalších testů vykázalo spolu se správcem úloh velmi podivnou aktivitu. Ještě před tím mě ale čekalo jiné překvapení.

HD Tune Pro - náhodný přístup

Co se náhodného přístupu při čtení týče, tady disk nedělá nic, co by se od něj nedalo čekat. Chová se prostě jako klasický pevný disk. Hodnoty se do 64 KiB pohybují lehce nad 15 ms a IOPSy jsou typicky nízké pro pevný disk.

A teď přijde lehčí šok, protože se budeme zabývat zápisem:

Tohle totiž víc než pevný disk připomíná SSD. Teď si samozřejmě můžete říkat, že za to může ta velká cache, jenže tohle by se do 128MiB bufferu vejít nemělo.

Srovnejte si hodnoty čtení a zápisu u největších 1MB bloků: 40 vs. 111 MB/s. Ten test i v té 1MB části trvá rozhodně déle než minutu. A především: výsledek testu je v zásadě stejný jak pro první, tak bezprostředně druhý a třeba i třetí test, jak ukazuje graf ze správce úloh, který sleduje práci disku:

Ujasněme si to: rychlost obnovování grafu (správce úloh) je nastavena na Normální, což odpovídá 1 sekundě. Za 1 sekundu se graf posune o nějakých 9 pixelů. To znamená, že jeden ten „kopec“ v grafu „od úpatí k úpatí“ představuje přibližně 20 sekund. Jestli vám základní počty nedělají problém, musíte nutně dojít k závěru, že 20 sekund zápisu hraničícího se 100 MB/s se prostě do 128MB bufferu nemůže vejít ani komínem. To jsou totiž řádově 2 giga. I kdybychom toleranci srazili tak, že bychom uvažovali jen 1 gigo, tak se to tam prostě pořád nevejde, i kdyby čert na koze dělal kotrmelce. A - znovu připomínám - to se jedná o zápis na náhodně vybrané bloky.

Kam to tedy ty požadavky na náhodné zápisy sype? Pokud není v elektronice skryté nějaké další úložiště v podobě kusu SSD, tak zkrátka není jiná možnost, než je to jde prostě na plotny. A tu se dostáváme k tomu, co je specifikem technologie Shingled Magnetic Recording (SMR).

Kdyby se opravdu měl disk dělit na nějaké natvrdo stanovené části (zóny, pásy - jak chcete), které se při změně jednoho bloku musí přečíst a znovu zapsat, musel by takový zápis náhodného množství dat trvat poměrně dlouho. I kdyby šlo o zhruba 128MB úseky tak, aby se jedna zóna vešla do DRAM bufferu, znamenalo by to pro změnu 4 KiB přečíst a zapsat až ~128 MB (popř. méně podle toho, jak daleko je sektor, který zapisujeme, vzdálen od začátku zóny). Ne že by to nešlo při sekvenční rychlosti zápisu od ~80 do 200 MB/s udělat rychle, nějakou sekundu až dvě by to asi zabralo (a čím víc dat za sebou potřebujeme zapsat, tím efektivnější by taková operace byla), ale to se tady zjevně neděje. A není to ani tím, že by se vícero náhodných požadavků sešlo v rámci jednoho teoreticky 128MiB pásu - při 8 TB by to byla spíše velká náhoda. Většina těch požadavků bude od dalšího nejbližšího rozhodně „vzdálená více než jednu zónu“. A to ty zóny jsou pravděpodobně spíše 256MiB.

Mně z toho logicky vyplývá jedno: zápis na náhodné bloky probíhá u SMR disků sekvenčně (potvrdily mi to další nalezené materiály, které jsem v průběhu tvorby článku posháněl). Až teprve později si disk data rozháže tam, kam skutečně patří. To už pak probíhá něco, co uživatel nevidí: disk načítá data v SMR zónách, aktualizuje v nich změněné sektory a zase to zapisuje zpátky do SMR zón.

Asi si kladete otázku, co se stane, když těch zápisů dat na náhodná místa se bude provádět opravdu hodně. Dobrá otázka. SMR disky jsou primárně určeny pro velké sekvenční zápisy, ale musí nějak zvládat i zápisy náhodné. Minimálně tedy drive-managed disky, což je i tento případ (to jsou disky, kde systém nemá páru, že jde o SMR disk, pro něj jde o běžný disk jako každý jiný). Odpověď na otázku vám dá další stránka.