La scheda tecnica di un hard disk aziendale dichiara velocità massime di trasferimento comprese tra 280 e 310 MB/s, ma questo valore si riferisce alle tracce esterne del disco in condizioni ottimali, elaborazione sequenziale di file di grandi dimensioni su un drive vuoto. Nella realtà operativa, con il riempimento del drive le prestazioni possono scendere fino a due terzi del valore massimo, e l’infrastruttura circostante può ulteriormente limitare le performance. È quanto analizza Toshiba Electronics Europe in un approfondimento tecnico firmato da Rainer W. Kaese, Senior Manager HDD Business Development.
Il punto di partenza dell’analisi è preciso: le specifiche tecniche sono uno strumento fondamentale per il confronto iniziale tra modelli, ma non descrivono le prestazioni reali di un sistema di storage. “Le prestazioni di un singolo drive e quelle di un sistema composto da più unità possono differire sensibilmente”, spiega Kaese.
Perché il throughput scende con il riempimento del disco
La geometria degli HDD è alla base di questa variazione. Le tracce esterne di un disco contengono più dati di quelle interne, quindi vengono scritte e lette per prime durante le operazioni sequenziali. Man mano che il drive si riempie e i dati vengono scritti sulle tracce interne, la velocità di trasferimento cala progressivamente. A questo si aggiunge l’effetto del tipo di carico di lavoro: le operazioni sequenziali su file di grandi dimensioni ottimizzano il throughput, mentre gli accessi casuali con numerosi file di piccole dimensioni riducono significativamente le prestazioni complessive.
Gli HDD enterprise moderni operano prevalentemente a 7.200 rpm, i modelli a velocità superiori sono stati progressivamente sostituiti dagli SSD nelle applicazioni a latenza critica, ma la maggiore densità dei dati per piatto consente comunque di trasferire più dati per rotazione rispetto alle generazioni precedenti. Il numero di piatti presente all’interno di un drive non determina direttamente un miglioramento delle prestazioni, poiché lettura e scrittura avvengono su una superficie alla volta.
RAID: ogni livello ha un impatto diverso
Nei sistemi enterprise gli HDD vengono raramente utilizzati singolarmente. Le configurazioni RAID modificano significativamente il comportamento del sistema in lettura, scrittura e tolleranza ai guasti. RAID 1 replica i dati su due drive e può migliorare le prestazioni in lettura, ma non offre vantaggi nella scrittura. RAID 5 distribuisce dati e parità su più drive, offrendo un buon equilibrio tra capacità utilizzabile, protezione e velocità. RAID 10 combina mirroring e striping per prestazioni elevate in lettura e alta tolleranza ai guasti, ma con una capacità disponibile inferiore rispetto alle altre configurazioni.
La rete come collo di bottiglia
Un aspetto spesso sottovalutato nella valutazione delle prestazioni di storage è l’infrastruttura di rete. Controller RAID, software di gestione e connessioni di rete incidono quanto gli HDD stessi. Gigabit Ethernet e 2,5GbE possono diventare rapidamente un collo di bottiglia anche con pochi drive in parallelo. Sistemi più grandi richiedono collegamenti a 10GbE, 25GbE o superiori per non limitare il throughput dell’array. I test mostrano che controller hardware e soluzioni software producono risultati diversi a seconda del carico: le operazioni sequenziali raggiungono velocità elevate, mentre gli accessi misti riducono il throughput disponibile.
La conclusione di Toshiba è che le prestazioni effettive di un sistema di archiviazione possono essere stimate in anticipo solo in modo approssimativo, dipendendo dalla combinazione di drive, numero di unità, livello RAID, controller, rete e applicazioni. Per questo il brand considera fondamentali i test pratici nei propri laboratori per individuare il miglior equilibrio tra capacità, prestazioni, affidabilità ed efficienza energetica prima del deployment.
