Производительность жестких дисков при подключении по USB.

В последнее время все большую популярность приобретают различные USB аксессуары к жестким дискам: внешние боксы, док-станции. Не меньшей популярностью пользуются портативные жесткие диски. Самое время задуматься: а как обстоят дела с производительностью у подобных решений?

Онлайн-курс по устройству компьютерных сетей
На углубленном курсе "Архитектура современных компьютерных сетей" вы с нуля научитесь работать с Wireshark и «под микроскопом» изучите работу сетевых протоколов. На протяжении курса надо будет выполнить более пятидесяти лабораторных работ в Wireshark.

Вполне очевидно, что производительность подобных устройств будет ниже, чем у классического жесткого диска, гораздо более важно - насколько.

Если не считать использования USB дисков в качестве "большой флешки", то наиболее часто их применяют в качестве рабочего диска для хранения и работы с документами, базами данных, в том числе совместного, в этом случае к диску открывается общий доступ по сети.

Обычно такой подход практикуется в небольших организациях, где сотрудников немного и они могут работать как в офисе, так и дома, а также в домашних сетях, где на первый план выходит возможность оперативно снять диск и пойти с ним, скажем, в гости.

Перед тем, как переходить к тестированию, стоит навести порядок в значениях скоростей интерфейсов, так как неправильное толкование этих значений способно привести к неправильным выводам, а различные маркетинговые уловки этому только способствуют.

Во первых нужно раз и навсегда запомнить, что для измерения скорости передачи данных могут использоваться две единицы бит в секунду (бит/с) и байт в секунду (Б/с). Так как в одном байте 8 бит, то скорость выраженная в Б/с будет в восемь раз меньше скорости в бит/с.

1 Б/с = 8 бит/с

Скорость интерфейсов как правило выражается в бит/с: Ethernet 100 Мбит/с, SATA 6 Гбит/с и т.п., в то время как скорость передачи данных в Б/с.

Классический пример непонимания разницы: подключив интернет со скоростью тарифа, скажем 8 Мбит/с пользователь совершенно искренне недоумевает, почему скорость скачки не превышает 1 МБ/с. Поэтому сделаем небольшую памятку, чтобы в будущем не возникало вопросов:

USB 1.x           -  12 Мбит/с   -  1,5 МБ/с
USB 2.0           -  480 Мбит/с  -  60 МБ/с
Fast Ethernet     -  100 Мбит/с  -  12,5 МБ/с
Gigabit Ethernet  -  1 Гбит/с    -  125 МБ/с
SATA II           -  2,4 Гбит/с  -  300 МБ/с
SATA 6 Гб/с       -  4,8 Гбит/с  -  600 МБ/с

Стоит обратить внимание, что для SATA указана реальная пропускная способность, с учетом накладных расходов (10b/8b кодирование).

Тестовый стенд

Для тестирования мы использовали два ПК, один основной, к которому подключались тестируемые диски, и второй, дополнительный, в качестве клиента при тестировании скорости передачи по сети.

Основной ПК

Материнская плата: ASUS P8P67 LE rev3.0 LGA1155 <P67>
Процессор: Intel Core i5-2500 3.3 ГГц
Оперативная память: 8 Гб, 2 х Kingston ValueRAM <KVR1333D3N9/4G> DDR-III DIMM 4Gb <PC3-10600>
Дисковая система: RAID0 2 х 1 Tb SATA 6Gb/s Western Digital Caviar Black <WD1002FAEX> 7200rpm 64Mb
Операционная система: Windows 7 Professional 64-bit

Дополнительный ПК

Материнская плата: ASUS P8H61-M EVO rev3.0 LGA1155 <H61>
Процессор: Intel Pentium G620 2.6 ГГц
Оперативная память: 2 Гб, 2 х Kingston ValueRAM <KVR1333D3N9/1G> DDR-III DIMM 1Gb <PC3-10600>
Дисковая система: 500 Gb SATA-II 300 Western Digital Caviar Blue <WD5000AAKS> 7200rpm 16Mb
Операционная система: Windows 7 Professional 32-bit

В качестве тестируемого диска мы использовали еще один 1 Tb SATA 6Gb/s Western Digital Caviar Black <WD1002FAEX> 7200rpm 64Mb и внешний бокс AgeStar <SUB3A8-Black>.

Результаты тестов

Выбранный нами жесткий диск относится к производительной "черной" серии винчестеров WD и имеет весьма неплохие скоростные характеристики:

Посмотрим, какие результаты он покажет при подключении через USB:

Да, мягко говоря, результат не очень. Хотя он вполне закономерен, на практике максимальная пропускная способность USB 2.0 составляет около 40 МБ/с (не будем забывать про накладные расходы), поэтому данные результаты можно считать вполне неплохими.

Но это был высокопроизводительный диск, а какие результаты покажут более медленные диски или SSD? Поэтому мы расширили наше тестирование и включили в него жесткий диск 320 Gb SATA-II 300 Fujitsu <MJA2320BH> 2.5" 5400 rpm 8Mb, входящий в состав внешнего диска Prestigio Data Safe II USB2.0 Portable HQ Leather HDD 320Gb и уже знакомый по предыдущим тестам твердотельный накопитель OCZ Agility 2 <OCZSSD2-2AGTE60G>.

Мы не стали разбирать внешний HDD, и так понятно, что 2,5" ноутбучный диск значительно уступает по производительности "черному" WD. Нас больше интересовали его результаты применительно к USB подключению:

А также результаты при подключении через USB твердотельного накопителя:

Как видим, результат практически ровный, из чего можно сделать вывод, что "узким горлышком" в данном случае является пропускная способность шины USB 2.0 и скорость диска не оказывает практически никакого влияния на результат.

Поэтому, если вы выбираете диск для внешнего бокса нет смысла тратить деньги на высокопроизводительный винчестер, лучше обратите внимание на экономичные, бесшумные и с малым нагревом диски "зеленой" серии WD или аналогичные решения от других производителей.

Этим вы сэкономите определенную сумму денег и снимете ряд проблем связанных с температурным режимом и энергопотреблением диска. Покупка для этих целей SSD иначе как "деньги на ветер" назвать нельзя.

Вторым, интересовавшим нас вопросом, было использование USB дисков в качестве общего сетевого ресурса. Как правило подобный подход практикуется в небольших фирмах с небольшим числом сетевых клиентов и сетью 100 Мбит/с.

Мы провели несколько тестов на копирование файлов и папок из пакета Intel® NAS Performance Toolkit. Для сравнения мы использовали общий сетевой ресурс на том же диске (1 Tb SATA 6Gb/s Western Digital Caviar Black), только подключенном через SATA.

Как видим, большой разницы нет. Основным сдерживающим фактором в данном случае является пропускная способность сети (12,5 МБ/с), поэтому нет никаких причин отказываться от удобства USB дисков в пользу предполагаемой производительности.

Также нет смысла пытаться увеличить производительность покупкой более быстрого диска, даже самый медленный современный диск даст вам возможность по максимуму использовать все возможности сети 100 Мбит/с.

Теперь посмотрим, что изменится при переходе к гигабитной сети, хотя использование внешних дисков в качестве общих ресурсов в таких сетях как раз таки является скорее исключением, чем правилом.

А вот здесь уже проявляются ограничения USB подключения, максимально доступная скорость передачи данных уперлась в значение 40 МБ/с, что лишает практического смысла использование внешних дисков в качестве сетевых ресурсов в гигабитных сетях.

Выводы

Какие выводы можно сделать из полученных нами результатов? Сегодня все довольно очевидно: если у вас нет особых требований к производительности дисковой системы и на первый план выходит удобство и мобильность, то внешние диски с подключением через USB 2.0, это то, что вам нужно.

Подобный диск вполне справится с ролью сетевого накопителя в 100 Мбит/с сети или домашнего файлового сервера. Однако для производительных решений стоит выбрать подключение дисков посредством SATA интерфейса.

Также нет никакого смысла в приобретении высокопроизводительных дисков для внешних боксов, лучше обратите внимание на другие характеристики, такие как: энергопотребление, нагрев, уровень шума и вибрации.

Надеемся, что результаты нашего исследования помогут вам сделать правильный выбор и получить оптимальное решение при минимальных затратах.

Записки IT специалиста