Гибридный жесткий диск что такое windows



Ускоряем компьютер с помощью SSHD

В этой статье я расскажу, что такое гибридный жесткий диск, чем он лучше привычного нам HDD, а также плюсы и минусы по сравнению с SSD.

Для большинства обычных пользователей я сейчас открою большую тайну – самым слабым (читай медленным) звеном в цепи компьютерной системы является жесткий диск или винчестер. У Вас может быть самый быстрый процессор, лучшая видеокарта и куча оперативной памяти, но медленный и извините за выражение «тупой» жесткий диск всю работу этого крутого железа сводит на нет.

Так было до недавнего времени. Сейчас появились SSD или твердотельные диски. Они помогли избавиться от этого узкого места в производительности компьютера. Многие их используют в качестве основного загрузочного диска под операционную систему, что очень даже оправдано, но высокая цена и маленький объем памяти не дает возможности применять их более широко.

Что из себя представляет гибридный жёсткий диск

Производство жестких дисков очень сложный технологический процесс, так как в нем множество подвижных частей, что сильно ограничивает уменьшение размеров устройств, без потери определенных характеристик (наверно поэтому сейчас так много современных жестких дисков выходят из строя). Производители оказались в технологическом тупике. Дальше наращивать емкость дисков и их плотность уже некуда.

Для решения данной проблемы были созданы твердотельные накопители, а в 2007 году компания Seagate разработала первый в мире гибридный жесткий диск или SSHD (solid-state hard drive). Это физическое устройство хранения данных, в котором сплелись технологии хранения данных 60-х годов (жесткий диск на магнитных дисках, НЖМД) и современности (SSD-накопители на чипах NAND-памяти).

В общем это на вид обычный жесткий диск со значительно увеличенной флеш-памятью. Первые образцы имели 128Мб, ну а сейчас есть модели с 32Гб.

В результате получили очень интересный и практичный продукт. От обычного диска он унаследовал большую емкость, ну а от твердотельного накопителя большой, можно даже сказать огромный объем кэша данных.

Скоростные параметры или HDD и SSD vs SSHD

Процесс увеличения скорости работы в операционной системе и приложения с помощью таких гибридных дисков выглядит следующим образом:

После установки операционной системы на гибридный жесткий диск, первая загрузка произойдет с обычной скоростью, но после нескольких перезагрузок, время будет уменьшаться благодаря внесению микроконтроллером устройства в объемный кэш наиболее часто используемых областей данных операционной системы. Тесты показали, что загрузка системы с SSHD всего на 5-10% медленнее, чем на обычном SSD. То же самое будет происходить и с различными приложениями, играми и т.п. Главное, чтобы на диске хватило объема флэш-памяти для всего необходимого.

В конце 2011 года и начале 2012 года тесты на скорость показали, что гибридные твердотельные накопители объёмом в 750 ГБ HDD и 8 ГБ кэш-памяти медленнее SSD при произвольном чтении/записи и последовательном чтении/записи, но быстрее, чем жёсткие диски при запуске приложений и выключении.

Объем кэш-памяти существенно влияет на стоимость конечного изделия. Поэтому при выборе накопителя нужно обязательно учитывать, насколько ресурсоемкие приложения Вы собираетесь на нем запускать и их количество.

В основе технологии гибридных накопителей лежит принятие решения о том, какие элементы данных являются приоритетными для флэш-памяти, а какие нет. Поэтому SSHD могут работать в двух основных режимах:

Автоматический режим или self-optimized

В этом режиме гибридный винчестер самостоятельно принимает все решения, относящиеся к распределению данных и не зависит от операционной системы.

Хост-Оптимизированный режим или host-hinted

В этом режиме работы, гибридный SSHD включает расширенный набор команд SATA «Hybrid Information». На основе этих команд, операционная система и драйвер устройства, учитывая структуру файловой системы, принимает решение о том, какие элементы данных размещать в NAND флэш-памяти.

Некоторые специфические особенности SSHD, такие как host-hinted режим, требуют программной поддержки в операционной системе. Поддержка host-hinted операции появилась только в Windows 8.1, в то время как патчи для ядра Linux доступны с конца 2014 года. В дальнейшем ожидается их включение в ядро Linux.

Историческая справка

В 2007 году Seagate и Samsung представили первые гибридные диски: Seagate Momentus PSD и Samsung SpinPoint MH80. Обе были 2,5-дюймовыми и объёмом в 128 Мб или 256 Мб флэш-памяти. Продукты не получили широкого распространения.

В мае 2010 года компания Seagate представила новый гибридный продукт под названием накопитель Momentus XT и использовала термин «твердотельный гибридный диск» (SSHD). В него входят 500 Гб памяти на НЖМД с 4 Гб интегрированной флеш-памяти NAND.

В апреле 2013 года компания WD представила 2,5-дюймовые накопители WD Black SSHD, в том числе SSHD толщиной в 5 мм с 500 Гб обычной памяти и флэш-памяти размером в 8 Гб, 16 Гб и 24 Гб.

Плюсы и минусы гибридных HDD

Главным достоинством гибридного жесткого диска, является значительное увеличение производительности дисковой подсистемы, особенно в нетбуках и ноутбуках, где жесткие диски менее производительные и нельзя установить второй диск, как в обычном ПК. Недаром самые первые SSHD-диски были разработаны именно ноутбучного формата 2,5-дюйма. Позже были выпущены 3,5-дюймовые гибридные диски. Хотя сейчас в ноутбуках с дисководом, есть возможность произвести его замену на жесткий диск или твердотельный накопитель, но как это сделать я расскажу в одной из следующих статей.

К недостаткам можно отнести невозможность уместить все критичные данные на флеш-памяти SSHD диска. Но также и устанавливать на гибридный SSHD больше 32Гб не имеет смысла, так как будет дешевле купить обычный SSD на 64Гб.

По цене они на данный момент существенно превышают обычные жесткие диски. Например на момент написания статьи 1 Тб жесткий диск Seagate Desktop SSHD модель ST1000DX001 стоил около 6000 руб, а его конкурент 1Tb Western Digital WD Blue SSHD WD10J31X около 5500 руб. В тоже самое время обычный 1 ТБ Жесткий диск Seagate Barracuda ST1000DM003 обойдется Вам в 3600 руб. И это причем модели всего с 8Гб памяти. С большим количеством разница увеличится. Но все равно это в несколько раз меньше, чем стоимость SSD схожего объема.

Вывод

Гибридные винчестеры — это компромиссное решение, позволяющее как увеличить общую производительность системы, в которой они установлены, так и снизить ее цену.

Можно сказать это эволюционное развитие обычных HDD. За счет увеличенного кэша, удалось уменьшить количество обращений к диску, что отразилось на уменьшении энергопотребления и тепловыделения, долговечности и уменьшении шума при работе. Всё это делает их на порядок производительнее и практичнее HDD, и в несколько раз дешевле SSD.

Изначальная цель, которую должен был выполнять SSHD — недорогая замена твердотельным накопителям и жестким дискам в ноутбуках и мобильных компьютерах успешно выполнена. После обкатки технологии и устранении недочетов, производители стали выпускать и 3,5 дюймовые форматы под обычный ПК.

Таким образом, для дорогостоящего ПК и ноутбука лучше все же выбрать скоростной твердотельный накопитель с большой емкостью, на который установить операционную систему и нужные для работы программы и приложения, ну а для обычного ПК и особенно ноутбука идеально подойдет SSHD, которые заменят морально устаревшие и медленные hard disc drive.

Источник

Бесплатное решение для создания программного гибрида SSD и HDD на домашнем ПК Windows Tiered Storage Spaces

Привет, Хабр! Уже много лет я читаю замечательные посты, и, кажется, наконец нашел чем сам могу поделиться с сообществом.

Сегодня я хотел бы рассказать про технологию создания программного гибридного локального диска на основе SSD и HDD. Впервые я заинтересовался этой технологией когда купил себе новый процессор от Ryzen и прочитал статью про AMD StoreMI, но к сожалению поддержка данного продукта прекратилась, а покупать FuzeDrive или PrimoCache не хотелось.

upd. оказывается AMD выпустили вторую версию StoreMI, хотя еще недавно заявляли что прекращают поддержку. Напомню, что StoreMI работает только при наличии материнской пла​ты с чипсетом AMD X570, B550, 400 серии, X399 или TRX40.

В серверных версиях windows существует весьма интересная технология Tiered Storage Spaces, которая позволяет легко объединять один или несколько SSD и HDD в общий пул — логический диск, на котором часто используемые “горячие” данные будут незаметно для пользователя переноситься на SSD, а “холодные” данные, к которым пользователь обращается не так часто, будут при этом храниться на HDD. Про настройку данной технологии на серверных продуктах можно почитать тут по ссылке, также уже существует несколько статей на Хабре. Но, как оказалось, данная технология присутствует также и на настольной версии windows, правда настраивается она только через командную строку так как нет GUI. Для упрощения этого процесса существует репозиторий со скриптами, которые позволяют автоматизировать процесс создания tier storage.

Для хранения важных данных не рекомендуется использовать конфигурации windows storage spaces с выключенным mirroring. Mirroring позволяет создать массив RAID c функцией коррекции ошибок, которая должна помочь сохранить данные в случае поломки одного из дисков, но для этого необходимы дополнительные диски, объем которых не получится использовать для хранения данных.

Перейдем к делу

Для начала советую запустить PowerShell от имени администратора и использовать команду

Параметр CanPool должен соответствовать True около всех ваших SSD и HDD, которые вы хотите добавить в пул. Если по запросу команды Get-PhysicalDisk у одного из ваших накопителей, которые вы хотите добавить в пул будет состояние False, то необходимо при помощи утилиты diskpart запущенной от имени администратора выполнить команды:

А затем в Powershell запущенной от имени администратора выполнить команду:

где ST2000DM008-2FR102 — это параметр friendly name диска, который вы хотите вернуть в состояние True . Обратите внимание, что диски, у которых значение CanPool равно True будут отформатированы в процессе выполнения скрипта, и, если вы не хотите добавлять их в пул, то необходимо заранее отсоединить эти диски, либо переписать скрипт.

Затем просто клонируйте репозиторий, и запустите запустите скрипт new-storage-space.ps1 Во время выполнения закройте окна, которые будут предлагать вам отформатировать диск, и ждите завершения скрипта.

По поводу того, что будет, если один из дисков пула отвалится. Я пытался просто отключать SSD на выключенном компьютере и, к сожалению, до тех пор пока я его не присоединил SSD обратно и не перезагрузил компьютер, локальный диск не был виден в системе (думал может хотя бы данные, которые были на HDD отображаться будут, но нет).

А что там по скорости?

Автор репозитория указал следующие скорости при тестировании системы:

Также интересным мне показалось сравнение из этого видео на youtube.

Я сам не производил тестирования на чтение, но сравнивал скорость записи на чистый 2 Тб HDD Seagate BarraCuda 7200 rpm и 256 MB cache, и tier storage space из этого же HDD диска и SSD Crucial BX500 на 240 Гб.

При копировании больших файлов (установленный stalker anomaly, который почти полностью состоит из больших файлов .db размером примерно в 1 Гб) storage tier изначально копировал на скорости чуть более 400 Мб/сек, но затем, скорость копирования опускалась до 110 Мб/сек, что даже меньше чем скорость записи на HDD без storage tier (160 Мб/сек на тех же файлах).

К сожалению, в тот момент когда я производил тесты я не думал что буду писать статью и не догадался использовать snipping tool а просто делал фото на телефон.

слева storage tier справа просто HDD

Зато, при копировании порядка 10 Гб стандартных фоток (размер одной примерно 4-5 Мб) storage tier практически стабильно имел скорость порядка 260 Мб/сек против скачущих 180 Мб/сек у HDD.

Для того чтобы посмотреть какой процент данных на самом деле сейчас находится именно на SSD диске нужно в PowerShell с правами администратора запустить:

Наиболее интересными для нас тут являются параметры Percent of total I/Os serviced from the Performance tier — процент данных, которые при чтении были считаны именно с SSD. Также в таблице можно увидеть зависимость процента данных, которые будут взяты с высокопроизводительного накопителя от минимальной требуемой емкости SSD диска.

Для создания задачи автоматической оптимизации используется команда

Модификация скрипта

После произведенных тестов мне захотелось изменить несколько вещей. Первое — отдельно изменять процент неиспользуемого места на дисках, так как даже 1 процент от 2 Тб диска это 20 Гб. (объяснение почему нельзя использовать весь диск можно найти тут). По итогу экспериментальным путем при моих параметрах удалось добиться всего 0.13 процента неиспользуемого места на жестком диске.

Во-вторых, я пытался изменить размер параметра WriteCacheSize для увеличения скорости записи данных на tiered storage, но к сожалению даже установив размер в 20 Гб, скорость записи совершенно не отличалась от дефолтного параметра AutoWriteCacheSize (при котором размер WriteCacheSize равен 1 Гб).

Также я нашел информацию, что можно использовать параметр представленный ниже для увеличения скорости, но это может быть небезопасно с точки зрения хранения данных.

Все мои изменения для удобства я залил в свой репозиторий на github.

Выводы

Как я уже отметил выше, не стоит хранить важные данные, если вы используете схожую с моей конфигурацию 1 SSD 1 HDD (без использования Mirroring). Но для хранения не особо нужных тестовых виртуальных машин, игр, фильмов, и другой локальной файловой помойки такое решение подходит отлично. Загрузка игр заметно ускоряется, и обычно со второго запуска скорость на глаз не отличима от запуска с SSD.

Источник

You may also like...