Что такое жесткий диск 3.5 и 2.5. Форм-фактор HDD что это такое, как его правильно выбрать и на что обратить внимание

Технологии в IT-индустрии вот уже несколько десятков лет неуклонно развиваются стремительными темпами. Такой бурный рост приводит к быстрому изменению стандартов, быстрой смене поколений архитектур и огромному количеству продуктов на рынке. Каждый из них обладает набором уникальных параметров, разобраться в которых иногда затруднительно даже техническим специалистам - что уж говорить про обычных пользователей! Взять, к примеру, жёсткий диск (hard disk drive, HDD) - устройство, применяемое в компьютерах для хранения информации. Данный класс компонентов обладает целым рядом характеристик: вид интерфейса, ёмкость, объём кэша (буфера) и так далее. Сегодня мы остановимся на одном из них, и расскажем про форм-фактор HDD: что это такое, как этот параметр влияет на работу накопителя, и как правильно его выбрать. Какой подойдёт для ноутбуков, неттопов, какой - для десктопов. И, главное, обо всех этих компьютерных терминах мы расскажем по-русски!

Под форм-фактором понимают технический стандарт, который задаёт габариты компонента, а также описывает прочие геометрические размеры и параметры, например, диаметр отверстий для крепежа, расположение посадочных мест и так далее. Подобная унификация позволяет добиться взаимозаменяемости компонентов персонального компьютера. Это означает, что при условии совместимости стандартов, различные узлы могут быть переставлены с одной вычислительной машины на другую.

Форм-факторы жёстких дисков для стационарных ПК

Современные жёсткие диски («винчестеры») для стационарных компьютеров выпускаются в двух форм-факторах: 2,5” и 3,5”, где цифры указывают ширину устройства в дюймах (двойной штрих рядом с числом является принятым обозначением данной единицы измерения). Исторически трёхдюймовые модели появились раньше, поэтому до сих пор наиболее популярны для стационарных ПК. Их распространённости также способствует ряд технических преимуществ: большая, нежели у 2,5”, скорость вращения шпинделя (что повышает скорость доступа к данным) и возможность вмещения большего количества информации.

Преимущества 3,5”

1. Высокая производительность благодаря увеличенной скорости вращения шпинделя;
2. Возможность хранения большого объёма информации;
3. Цена: как правило, при аналогичных показателях, трёхдюймовые модели стоят дешевле;
4. Не требуется переходник при установке в стационарный ПК.
Из минусов можно отметить высокий (по сравнению с 2,5”) уровень шума, сильный нагрев, крупные габариты.

Преимущества 2,5”

1. Универсальность и малые габариты: такой «винчестер» можно инсталлировать как в стационарный системный блок (так называемый десктоп), так и в компактные и переносные ПК: лэптопы (ноутбуки), моноблоки (компьютеры, в которых системный блок и дисплей совмещены в одном корпусе), неттопы (компактные настольные ПК);
2. Пониженное электропотребление - ведь диски изначально проектировались для лэптопов - устройств, в которых потребление электроэнергии крайне критично;
3. Низкий уровень шума, который достигается пониженной скоростью вращения шпинделя.
Стоит сказать, что для в обычный системный блок, вам потребуется покупка дополнительного переходника, а также специальных салазок, если в корпусе вашего компьютера отсутствует отсек 2,5”. Поэтому универсальность, пусть она и присутствует, достигается с помощью дополнительных технических средств.

Таким образом, выбор размера «винчестера» для стационарного ПК, зависит от того, какие из характеристик имеют для вас больший приоритет: производительность и объём - 3,5”, небольшие габариты и универсальность - 2,5”.

Размеры HDD для ноутбуков

В большинстве современных ноутбуках применяются жёсткие диски формата 2,5” - что существенно облегчает поиск и выбор этого компонента. Но стоит отметить, что HDD для лэптопов могут иметь высоту в 9,5 мм и 7 мм - более тонкие модели применяются в ультра-буках. Поэтому обязательно определите высоту посадочного места перед «апгрейдом» - иначе компонент может физически не поместиться в корпус. В нетбуках также могут применяться диски 1,8”, хотя производители активно отказываются от данного формата.

Размеры внешних накопителей

Внешние накопители представляют собой обычный стационарный «винчестер», снабжённый USB-контроллером и помещённый в специальный бокс (корпус). Соответственно, и форм-факторы сохраняются типичные: 1,8”, 2,5” и 3,5”. Подавляющее большинство внешних «винчестеров» выпускается в формате 2,5”, поскольку он обеспечивает оптимальное отношение между производительностью и компактностью, являющуюся важным параметром для любой переносной электроники.

Внешние HDD, выполненные в форм-факторе 3.5”, требуют дополнительного источника питания. Такие жёсткие диски не предназначены для переноски. Они спроектированы как стационарное устройство хранения информации, применяющееся в том случае, когда установка HDD внутрь компьютера осложнена или невозможна: например, при использовании моноблоков или ноутбуков.

Размеры SSD

В настоящее время активно набирает популярность перспективный вид запоминающих устройств, названный твердотельным накопителем (англ. solid-state drive, SSD). Этот класс имеет принципиальные отличия от классических жёстких дисков: в конструкции SSD отсутствуют механические компоненты. Такое внутренне исполнение даёт несколько преимуществ: многократное повышение скорости чтения-записи, отсутствие шума при работе. Исполнения твердотельных накопителей, благодаря отказу от механических двигающихся частей, намного разнообразнее: так, существуют SSD, выполненные в виде платы расширения для шины PCIe. Однако большинство производителей выпускает твердотельные накопители в стандартных форм-факторах HDD, а именно - в 1,8-, 2,5-, а также 3,5-дюймовых форматах. Это сделано для максимальной совместимости с существующими корпусами ноутбуков и системных блоков: ведь SSD закрепляются в тех же отсеках, что и HDD.

Наиболее распространённый размер современных SSD - 2,5”. Этот формат - с точки зрения производителей - наиболее выгоден экономически, поскольку совместим и с ноутбуками, и с моноблоками, и с классическими системными блоками. Однако стоит иметь в виду, что для установки SSD в типичный настольный компьютер, вам потребуется специальный переходник (салазки) на 3,5”, поскольку отсек формата 2,5” отсутствует во многих корпусах.

На рынке также представлены внешние SSD с размерами 1,8” или 2,5”. С практической точки зрения, в портативных твердотельных накопителях этот параметр ни на что не влияет, кроме удобства эксплуатации: устройство меньших размеров, разумеется, проще переносить.

Итак, современные устройства накопления информации выпускаются в трёх основных видах форм-факторов: 1,8”, 2,5” и 3,5”. Каждый из них применяется в своей нише:
— 1,8” - внешние переносные SSD;
— 2,5” - портативные устройства, накопители для ноутбуков и настольных ПК с небольшими габаритами;
— 3,5” - стационарные «винчестеры», предназначенные для установки в системный блок десктопов.

Можно сказать так про форм-фактор HDD: что это параметр, который следует выбирать в первую очередь исходя из типа вашего персонального компьютера (нетбук, ноутбук, моноблок, неттоп, стационарный системный блок) и конструкции его корпуса.

Мы немало внимания уделяем жестким дискам. Это одна из тех составляющих системы, от которой во многом зависит комфорт работы с ПК. И если ранее мы рассматривали в основном возможности 3,5-дюймовых накопителей, то теперь не меньший интерес представляют винчестеры с диаметром пластин 2,5″ – такие HDD используются не только в мобильных устройствах, но и в моноблоках, неттопах и других компактных экономичных ПК. Имея одинаковый принцип работы, диски этих двух формфакторов заметно отличаются техническими характеристиками. Как именно? Давайте разбираться.

Физические размеры

Первое, на что обращаешь внимание при взгляде на накопители двух формфакторов, – разница в их габаритах. 2,5-дюймовые диски гараздо меньше своих собратьев с магнитными пластинами диаметром 3,5″.

Объем пространства, занимаемого стандартным HDD, почти в шесть раз больше, чем в случае с мобильным винчестером толщиной 9,5 мм. При этом если подсчитать емкость хранимой информации на единицу объема, взяв за основу 750-гигабайтовый портативный диск и десктопный накопитель на 2 ТБ, то разница будет более чем двукратной, причем не в пользу последнего (11,3 ГБ/cм3 и 5,1 ГБ/cм3).

Плотность записи

Диаметр магнитных дисков накопителей обоих типов отличается на 40%, при этом пластины 3,5-дюймовых винчестеров имеют в 1,8 раза большую рабочую площадь. Такое же соотношение сохраняется, если рассматривать максимальную емкость дисков, используемых в HDD, – для портативных накопителей это 375 ГБ, для десктопных – 667 ГБ. С технологической точки зрения поверхностная плотность записи на магнитных пластинах для обоих формфакторов оказывается примерно одинаковой. Если учитывать только форматируемую область, доступную для записи пользовательских данных, то для наиболее емких пластин это порядка 330 Гб на кв. дюйм.

Что касается спецификации, то она состоит из дополнительных компонентов.

Только большое количество производителей поддерживают определенную спецификацию, потому что все характеристики будут напрямую зависеть от совместимости , и прочего стандартизированного пакета оборудования, например, карт расширения.

Некоторые производители прописывают аббревиатуры SFF и LFF, которые заменяют обозначение в дюймах. Это характеризирует форм-фактор 3.5″ , соответственно достойные его параметры.

Компьютерный аксессуар

Все компьютерные компании употребляют такое понятие, как «форм-фактор», для того чтобы описать любой из компонентов устройства, например, винчестер.

В качестве жесткого диска специалисты в проектировании применяли магнитную пластину, которая обладала диаметром около 8 дюймов.

Она занимала довольно большие размеры на жестком диске, поэтому определяла размерность всего металлического корпуса, который в свою очередь защищал все внутренние принадлежности.

От количества «слоев» зависела высота самого корпуса, что было характерно для каждой модели отдельно. Наиболее крупный составлялся из 14 таких. Поэтому начиная с того времени, по диаметру магнитной пластины можно было определить необходимые размеры для харддрайва.

После привычных 8-дюймовых дисков появились с размером 5.25, которые можно было отнести к главному составляющему стационарного ПК.

Параметры форм-фактор SSD

Вся проблема заключается в том, что из-за его больших размеров повышается стоимость готового устройства. Ведь для многофункциональной работы SATA-коннектора понадобится крепко припаять его к плате.

Положительным моментом стало создание накопителей, которые являются интерфейсом – это крайнее расположение платы, аналогично плате расширения.

Для проведения подключения такого типа разъема понадобится включить его в определенный слот в без наличия прочих коннекторов и проводов.

В связи с потребностью проведения минерализации дисков компания JEDEC спроектировали модель MO-300, которая имела размеры 50.8х29.85 мм, а также имела коннектор - mini-SATA. Эта модель коннектора имеет такой же размер, как mini PCI Express, только электрически они являются не совместимыми. Для этого форм-фактора было представлено большое количество решений. К примеру, для произведения накопителей с повышенной емкостью есть форма подлиней, чтобы вмонтировать несколько чипов в память.

Диск NGFF

В начале 2012 года выпустили новое устройство, с внушительно уменьшенным размером - NGFF (в дальнейшем был переименован на M.2).

Этот стандарт располагает определением многих всевозможных размеров платы, проводит ввод коннектора, который совместимый по электрическим параметрам с PCIe и mSATA.

По его форме можно определить определенные детали интерфейса.

В проектировании ноутбуков компания Apple, зачастую применяла проприетарный интерфейс, который идентичен M.2.

Он изменял свои параметры каждый год. Для достижения более высокой скорости, специалисты в 2013 году переключились на интерфейс PCIe.

Бывают случаи, что большое количество стандартных форм-факторов совсем не подходят, в таком случае производители проектируют узкоспециализированные решения такого вопроса, которые работают на нишевом уровне.

Ну, вот сейчас более подробно рассмотрим знакомый вариант интерфейса - это .

Важно! Количество пластин, которое можно расположить в диске форм-фактора на 2.5 ровно 3-х штук с высотой 15мм, а для HDD 3.5 - не больше чем 5 пластин.

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)

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.

2,5" Toshiba MBF2600RC (10 025 об/мин, 600 Гбайт)

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.

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.

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

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

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.

Поводом для написания данной публикации стало обновление конфигурации моего основного ПК. В частности, спустя 6-7 лет эксплуатации, не мешало бы, заменить дисковые накопители.

Собственно при смене корпуса я задался вопросом, а почему бы не сменить старые 3.5-дюймовые диски на более компактные 2.5-дюймовые? Основная цель – экономия места, низкий уровень шума, хорошая производительность и низкий нагрев. Так можно ли использовать 2.5” для дестопного ПК?

На эти вопросы мы и попробуем ответить.

Устоявшееся мнение

Так уж сложилось исторически, что диски форм-фактора 3.5” принято считать дестопными, т.е. ориентированными на настольные ПК. Собственно диски этого типоразмера используются и в серверах.

Диски форм-фактора 2.5” изначально проектировались для использования в ноутбуках (лэптопах). Основным фактором при создании этих дисков изначально была компактность.

С течением времени диски на 2.5 дюйма стали повсеместно использовать в HTPC, игровых консолях, моноблоках и компактных ПК. К примеру в моём резервном Dell Optiplex 780 USFF используется именно такой диск.

Со временем к «маленьким» дискам стали предъявляться повышенные требования, зачастую, сопоставимые с требованиями, предъявляемыми к дискам 3.5”.

Как для 2.5”, так и для 3.5” в настоящее время используется интерфейс SATA, старый IDE окончательно ушел на покой. Остальные серверные решения рассматривать не будем. Блоки питания современных компьютеров оснащены специальным разъемом питания SATA, а на материнках, даже относительно стареньких присутствуют SATA-порты, так что проблем с подключением не будет.

Главное выбирать диски и материнскую плату с поддержкой актуального SATA-III.

Что ж, приступим к сравнению?

Физические размеры (габариты)

Как несложно догадаться, диски 2.5” заметно компактнее, тоньше и легче дисков 3.5”. Большие размеры десктопных дисков связаны с уровнем развития технологий на момент их создания, а именно с плотностью записи. Ранее существовали диски с 5-ю рабочими пластинами, в то время как сейчас зачастую применяется всего 2 пластины.

Большая площадь для первых дисков была залогом увеличения объема хранимой информации в расчете на квадратный сантиметр площади. При современном уровне развития технологий, размеры 3.5-дюймовых дисков явно избыточны.

Большой диск занимает больше места и увеличивает общий вес. Впрочем, компьютер вы ж не носите с собой, ведь так?

Другое дело, если вы будете собирать систему на базе системной платы mini-ITX или Micro-ATX. Большинство компактных корпусов хоть и рассчитаны на установку больших дисков, в то же время могут возникнуть вопросы с полноценным охлаждением таких дисков.

Большие габариты также не лучшим образом сказываются на прохождении воздушных потоков. В компактном корпусе каждый сантиметр имеет значение и в этом плане, компактные диски 2.5” смотрятся куда более интересно.

Есть также нюанс, связанный с толщиной диска. Для форм-фактора 2.5” доступны сразу 3 «типоразмера»: ультратонкие 7 мм, стандартные 9.5 мм и 12.5 мм.

Диски толщиной 7 мм рассчитаны на установку в ультратонких ноутбуках и нетбуках, где физически нет возможности уместить диск 9.5 мм. Казалось бы, 2,5 мм – разница не большая, но на практике вы просто не сможете закрыть крышку ноутбука, если установите стандартный диск в тонкий ноутбук. В дисках, толщиной 9.5 мм применяется 2 пластины, при этом считывание происходит только с трех плоскостей. Для дисков 12.5 мм могут использоваться как 2, так и 3 диска.

При выборе диска для десктопного ПК, на типоразмер можно практически всегда закрывать глаза при выборе диска, в 99.5% случаев конструкция корпуса позволит установить диск любой толщины.

Емкость, объем хранимых данных

Раньше одним из ключевых факторов в пользу 3.5-дюймовых дисков была большая емкость хранимых данных.

С развитием технологий жестких дисков ситуация существенно изменилась, рост плотности записи позволил уместить на компактных дисках до 750 Гбайт или даже 1 Тбайт данных.

В свою очередь, диски 3.5 дюйма по-прежнему занимают пальму первенства с доступными устройствами хранения на 2 или даже 4 Тбайт. Поэтому если вы собираете домашний NAS или вам требуется хранить очень большие объемы данных, ваш выбор, скорее всего, будет очевиден, и явно не в пользу компактных дисков.

В то же время, как показывает практика, среднестатистическому пользователю достаточно диска на 500 Гбайт, при условии, что под ОС он использует отдельный SSD.

Производительность: скорость чтения, записи, случайный доступ

По части производительности не всё так просто и однозначно, как может показаться на первый взгляд.

Как правило, «малые» диски работают на скорости 5400 об/мин, «большие» – на скорости 7200 об/мин. Казалось бы, диск на 7200 будет работать быстрее? Однако это утверждение не совсем корректное. У 2.5-дюймовых дисков большой емкости (500-750 Гб) используются пластины высокой плотности, что на практике обеспечивает им уровень производительности, сопоставимый с десктопными решениями.

Зачастую, для емкости до 500 Гб (особенно 120-320 Гб) диск 3.5” будет быстрее обычного «ноутбучного» диска и при этом будет стоить дешевле.

Ниже результат теста с двух 2.5-дюймовых дисков:

Seagate Momentus 5400.5 на 320 ГБ (арт. ST9320320AS, 5400 RPM, 2 диска / 4 поверхности, буфер 8 МБ, SATA-II).

Seagate Momentus 5400 (SpinPoint M8) на 750 ГБ (арт. ST750LM022 HN-M750MBB, 5400 RPM, 2 диска / 3 поверхности, буфер 8 МБ, SATA-II).

Если же вы делаете свой выбор в пользу 2.5 дюймов, дабы не прогадать, лучше выбирать диски на 750 Гб – 1 Тб, по возможности и на 7200 об.

Уровень энергопотребления

Часто при сравнении двух форм-факторов многие пользователи считают различие в уровне энергопотребления не существенным. К примеру, среднестатистический компактный диск потребляет порядка 2-4 Вт в режиме чтения/записи. В то время как десктопные решения могут потреблять от 6 до 12 Вт в активном режиме. Причем 6 Вт будут потреблять «зеленые» диски со скоростью 5400.

На фоне видеокарт и процессоров, способных выдавать 65-150 Вт TDP это кажется не столь существенной экономией. Но не следует забывать про нагрев, ведь меньшее энергопотребление это практически всегда меньший нагрев и тепловыделение.

Нагрев диска и уровень шума в процессе работы

Лично для меня уровень нагрева и издаваемого шума очень важен. Во-первых, повышенная температура всегда приводит к сокращению времени эксплуатации, всегда. Чем больше температура – тем быстрее происходит физический износ электроники и механических элементов. Берем несколько горячих дисков и компактный корпус ­– на выходе получаем повышенные требования к системе охлаждения, как следствие повышение шума от СО.

Говоря о шуме, издаваемом от самих HDD. Вы можете собрать конфигурацию на самом топовом железе, с ультратихой системой охлаждения, но ваши HDD чаще всего будут выделяться на общем фоне что бы вы не делали. Проблема в том, что шум низкочастотный и убрать его не так просто как может показаться, из-за необходимости обеспечения должного охлаждения самого диска.

Во многом шум от HDD зависит от качества корпуса, если быть точнее, от его жесткости, толщины применяемого металла и наличия демпфирующих прокладок.

Как правило, компактные 2.5-дюймовые диски более тихие и холодные, хотя встречаются модели со «стрекочущими» головками, которые отчетливо прослушиваются при установке в пластиковые корпуса ноутбуков. Шум этот носит более высокочастотный характер, нежели гул от работающего двигателя. Собственно многие жесткие диски 3.5” грешат повышенным уровнем шума, издаваемого мощным двигателем, который вращает большие пластины на высокой скорости.

Итоговая стоимость

За размер приходится платить, в данном случае, за миниатюрность 2.5-дюймовых дисков приходится доплачивать небольшую сумму. Впрочем, вообще за всё требуется доплачивать – за объем хранимых данных, за объем кеш-памяти, за скорость доступа. Так что плата за компактность всецело оправдана.

Как выбрать HDD для ПК? 2.5 или 3.5 дюйма?

Я сейчас не буду рассматривать ситуацию с ноутбуками, там все чуть сложней в силу конструктивных особенностей (место под 1 диск). Вместо этого поговорим про использование в десктопных конфигурациях.

Во-первых, на дворе 2017-й год и я заранее предполагаю, что под системный раздел вы используете SSD (Solid State Drive), благо доступных дисков на 60-120 Гбайт сейчас предостаточно. Даже самый простенький SSD обеспечит существенный прирост производительности на фоне любого, даже самого производительного жесткого диска (HDD). И, если при работе с большими файлами, разница не столь ощутима, то при работе с маленькими файлами у HDD попросту нет ни единого шанса.

Конечно, есть и обратная сторона медали. Когда «умирает» HDD, данные с него можно восстановить, если же вы случайно удалили файл – данные можно восстановить. В случае с SSD вышедший из строя диск проще выбросить.

При выборе жесткого диска для десктопного ПК в первую очередь следует ориентироваться на сферу применения и возлагаемые задачи. Для очень сложных задач как то рендеринг, монтаж, обработка фото, хранение очень больших объемов данных – использование стандартных 3.5-дюймовых HDD оправдано и по сей день.

Для всех остальных задач существенных различий между 2.5” и 3.5” не будет. Лично для себя я сделал однозначный выбор в пользу компактного диска, он меньше греется, не столь шумный, отнимает меньше места, а уровень производительности примерно на том же уровне.

Многие незаслуженно пинают компактные диски за низкую надежность, забывая при этом, что диски эти зачастую применяются в ноутбуках, т.е. переносятся в процессе работы, что прямо влияет на срок службы. Внешние и переносимые диски всегда служат меньше. Полагаю, наработка на отказ будет примерно той же при прочих равных.

Из-за особенностей использования «ноутбучных» HDD, в них применяется система парковки головок, которая при выключении убирает головки с поверхности диска. В дорогих решениях для большей защиты также применяется гиросенсор, который убирает головки в случае падения или удара. Встречается такая система и у десктопных дисков, но далеко не во всех.

Минусом системы парковки можно считать особенности её работы под некоторыми операционными системами. Лично у меня после последней переустановки, Windows 7 решил парковать головки и останавливать шпиндель, после двух недель такой «оптимизации» на диске WD Green появились плохие сектора. Совпадение? Почитав тематические форумы, я пришел к выводу, что не я один такой счастливчик. Так что, как по мне, парковку однозначно отключать.

По поводу выбора фирмы, на любителя: Western Digital (WD), Seagate, Toshiba и HGST (Hitachi). Диски Samsung, исходя из субъективного личного опыта, а также отзывов на Яндекс Маркете и других интернет-магазинах, чаще других уходят на покой.

Основную долю потребительского рынка формируют Seagate и Western Digital. Toshiba и Hitachi делают хорошие диски, ничем не уступающие WD и Seagate. Вообще при выборе необходимо прямо сравнивать конкретные модели, поскольку у каждой фирмы есть десятки самых разнообразных моделей с сильно отличающимися характеристиками.

По поводу надежности. В некоторых сервис-центрах чаще поступают Seagate, в некоторых чаще WD. Распределение это сильно субъективное из-за присутствия на рынке «неудачных» серий, в которых заранее были косяки. Лучше всего смотреть отзывы по конкретной модели.

Отдельно стоит отметить Hitachi (HGST), диски этой компании отличаются повышенной надежностью на фоне WD и Seagate. К слову, не так давно WD выкупили Hitachi, сохранив при этом автономность подразделения. По этой причине диски WD и HGST – разные устройства.

Лично для себя я выбираю между HGST Travelstar 7K1000 и Seagate FireCuda SSHD 1TB 5400rpm 128MB.

Выбирая диск, обращайте внимание на скорость вращение, объем буфера и интерфейс подключения. Объем буфера влияет на производительность не так явно, как это может показаться на первый взгляд, но в целом, больший объем обеспечивает более высокую производительность.