آموزش جامع تست عملکرد هارد درایو؛ نکاتی که باید بدانید

به گزارش گروه دانش و فناوری اقتصاد ۱۰۰ و به نقل از دیجی کالامگ ،شرکت‌هایی که هارد درایوها را بررسی می‌کنند، داده‌هایشان قابل تعمیم به کل یک مدل محصول نیست؛ چراکه نوع اطلاعاتی که به دست می‌آید، از یک سازنده به سازنده‌ی دیگر متفاوت است. از طرفی دیگر، حتی مشخصات محصولات مختلف هم استاندارد نیست. قانون کلی بر مبنای چهار مسئله استوار است: خواندن متوالی، نوشتن متوالی، خواندن تصادفی و نوشتن تصادفی.

دو روش برای تعیین عملکرد متوالی، از نرم‌افزاری با کاربری آسان با یک رابط کاربری گرافیکی به دست می‌آید. بهره‌برداری از متد ATTO یک روش قدیمی برای نگاه انداختن عمیق به چهار فاکتور گفته شده محسوب می‌شود. این ابزار به شما اجازه نمی‌دهد تا با یک فرمانِ واحد، هارد درایو را تست کنید. SanDisk و چند شرکت متعددِ دیگر، از ATTO استفاده نکرده و به جای این روش، از CrystalDiskMark برای نمایش عملکرد خوانش و نوشتن متوالی بهره‌برداری می‌شود.

عملیات‌های تصادفیِ ورودی و خروجی بر ثانیه (IOPS) می‌توانند به روش‌های بسیار زیادی مورد اندازه‌گیری قرار گیرند. اکثر شرکت‌ها از آیومتر با بلوک‌های ۴ کیلوبایتی در عمق صف ۳۲ بهره‌برداری می‌کنند. نتایج بسیار عالی است اما یافته‌ها با رفتار هارد درایو در دنیای واقعی نقاط اشتراک بسیار اندکی را دارند. در زمان بررسی مشخصات محصول در وب‌سایت‌های توسعه‌دهندگان و بسته‌های محصول، چند نکته‌ای را باید در نظر گرفت. بر اساس اطلاعاتی که از رفتار هارد درایوها در دنیای واقعی به دست آورده‌ایم، پیشنهاد می‌کنیم که انتظار دریافت داده‌های مرتبط از سمت شرکت فروشنده‌ی هارد درایو را نداشته باشید. به طور کلی، استفاده‌های حتی معمولی از هارد درایوها از یک روز به روز دیگر با گزارش‌های متفاوت همراه است. از آنجایی که از مشخصات مختلف برای تولید داده‌های مربوط به تست هارد درایو استفاده می‌شود، نباید اطلاعات محصولات شرکت‌های مختلف فروشنده هارد درایو را با یکدیگر مقایسه کرد.

ما در این مطلب تلاش کرده‌ایم تا اعداد بنچمارک حقیقی و قابل مقایسه را تولید کنیم. هر چند، این اعداد و داده‌ها به سلسله تست‌های مشخصی نیاز دارند. در درایوهای حالت جامد، هر حجمِ کاری که پیش از تست اجرا می‌کنید، بر نتیجه‌ی هر آنچه که در مرحله‌ی بعدی اندازه‌گیری می‌کنید اثرگذار خواهد بود. به طور طبیعی، تمامی SSDها به اصطلاح Clean اجرا می‌شوند؛ شرایطی که ما به هارد درایوهای کاملا نو که تازه از جعبه‌ در می‌آیند (FOB) می‌گوییم.

وضعیت FOB به این معناست که کنترلر، توانایی نوشتن روی فلش بدون فرایند خوانش، تغییر و نوشتن را می‌تواند انجام دهد. همین که درایو با داده‌ها پر شد، کنترلرِ درایو نیاز دارد تا یک صفحه را خوانده، داده‌های مورد نظر را تغییر داده و سپس صفحه را مجدد بنویسد. این مورد حتی اگر تغییر در حدِ یک سلول هم باشد رخ خواهد داد. فرایندهای خوانش، تغییر و نوشتن می‌تواند تاخیر را دو برابر و حتی سه برابر کند. این مورد بستگی به نوع اطلاعاتی دارد که دستکاری شده است.

من همچنین دستگاه‌هایی را که هنوز در حال توسعه هستند را اغلب از طریق ویرایش فریم‌ورهای متعدد قبل از انتشار SSD بررسی و تست می‌کنم. برای حفظ این رویه و یک قضاوت عادلانه، من به چند سیستم برای پیش بردن کارها نیاز دارم.

فضاهای ذخیره‌ی PCIe در یک جفت سیستم هدفمند ارزیابی می‌شود. مادربرد ASRock Z97 Extreme6 یک ارتباط چهار لاینه‌ی PCIe 3.0 از پردازنده به رابط M.2 را مهیا می‌کند. این، ایده‌آل‌ترین روش برای اتصال هارد درایوهای مبتنی بر M.2 به یک رایانه‌ی شخصی پر مصرف و در عین حال عملکرد بالا محسوب می‌شود. این سیستم‌ها هم از اینترنت جدا شده‌اند. مشخصات سیستم عامل و نرم افزار تست، بین بسترهای آزمایشی SATA و PCIe ثابت نگه داشته شده‌اند.

من همچنین چند سیستم دیگر را برای انجام آزمایش‌های تخصصی، شبیه‌سازی تصاویر سیستم عمر باتری نوت‌بوک در درایوها و عملیات پاک کردن ایمن در دسترس نگه می‌دارم. در نهایت امر، ۲۹ سیستم مدرن، از نوت‌بوک‌های مبتنی بر Sandy Bridge برای تست محصولات هارد درایو گرفته تا سیستم‌های Dual-Xeon برای آزمایش فضاهای ذخیره‌ی متصل به شبکه‌ی وسایل خانگی (NAS) در اختیار من است.

ما از دو نوت‌بوک مختلف برای بررسی عمر باتری نوت‌بوک استفاده کرده‌ایم. درایوهای SATA استاندارد ۲.۵ در مدل Lenovo T440 وجود دارد؛ یکی از معدود لپتاپ‌هایی که از DEVSLP پشتیبانی می‌کند. من از یک نوت‌بوک Lenovo X1 Carbon Gen 3 برای تست SSDهای m.2 مبتنی بر PCIe و SATA استفاده می‌کنم. نوت بوک X1 Carbon Gen 3 با لنوو با هارد درایو M.2 عرضه می‌شوند. در زمان نگارش این مقاله نوت‌بوک‌های زیادی با این قابلیت عرضه نشده‌اند.

اکثر ما از بازارهای آنلاین برای خرید محصولات استفاده می‌کنیم. گاهی اوقات، موجود بودن یک محصول، جدا از در نظر گرفتن بسته‌بندی موجب می‌شود تا در هزینه صرفه‌جویی کنیم. در هر صورت، از هر کجا که محصول را خریداری می‌کنید، بسته‌بندی بسیار اهمیت دارد.

سفارش‌های آنلاین نیاز به فرایند حمل و نقل داشته و هیچ چیز بدتر از انتظار برای دریافت بسته‌ای نیست که از قبل آسیب دیده است. در این مطلب، ما به این مسئله هم نگاه کرده‌ایم که شرکت‌ها چطور هارد دیسک و SSDهای خود را بسته‌بندی می‌کنند. درایوهای حالت جامد در اکثر بخش‌های خود در برابر لرزش ایمن هستند. پیشرفت‌ها در عرصه‌ی تکنولوژی هارد درایو موجب شده تا مقدار لرزشی که یک HDD می‌تواند تحمل کند هم بیشتر شود. با این حال، ما هنوز دلمان می‌خواهد تا موادی که جاذب ویبره هستند در داخل بسته‌ی محصول وجود داشته باشد.

با SSDها، عملکرد با نقاط ظرفیت مختلف متفاوت است. درایوهای کوچکتر به طور معمول کندتر از مدل‌های بزرگتر حتی در یک خانواده محسوب می‌شوند. برخی از فروشندگان، برای هر مدل مشخصاتی را منتشر می‌کنند اما سایرین تنها حداکثر قدرت یک سری را لیست می‌کنند. مدل‌های ۱۲۸ و حتی ۲۵۶ گیگابایتی معمولا کندتر از مدل‌های ۵۱۲ گیگابایتی و ۱ ترا بایتی محسوب می‌شوند.

ما از بنچمارک PCMark 8 برای تست عملکرد درایوهای SSD، HDD و هیبریدی برای بررسی نرم‌افزارهای Microsoft Office، Adobe Creatie Suite و مجموعه‌ای از بازی‌های ویدیویی معروف استفاده کرده‌ایم. شما می‌توانید سیستم درایو یا هر فضای ذخیره‌سازی شناخته شده‌ی دیگری را مثل درایوهای اکسترنال تست کنید. برخلاف تست‌های ذخیره‌سازی مصنوعی، بنچمارک PCMark 8 تفاوت‌های میان عملکرد دنیای واقعی را بین درایوهای ذخیره‌سازی مختلف نشان می‌دهد.

وقتی که ما از تست‌های مصنوعی که عملکرد نهایی هر گوشه را سنجیده می‌گذریم، به سراغ نرم‌افزارهای واقعی می‌رویم. آثار ذخیره‌سازی‌مان از Futuremark آمده و بخشی از مجموعه PCMark 8 تلقی می‌شود. تست استاندارد PCMark 8 بر اساس تعدادی از نرم‌افزارها انجام می‌شود. روش کار به این شکل است که نرم‌افزار اجرا شده و ردِ آثار ورودی و خروجی (I/O) ثبت و ضبط می‌شود. این نرم‌افزار سپس داده‌های ضبط شده را مجدد در کامپیوتر شما پخش می‌کند؛ درست همانند وضعیتی که در دنیای واقعی یک کاری را انجام می‌دهید. بنچمارک مذکور همچنین توقف داده‌ها را هم پخش می‌کند؛ همان‌گونه که کارهای سنگین در سیستم متوقف می‌شوند. این نرم‌افزار، پیشرفته‌ترین تست حال حاضر برای بررسی رفتار هارد درایو در دنیای واقعی است.

هر از گاهی ما یک تصویر از PCB با یک دوربین حرارتی منتشر می‌کنیم. ما در هر بررسی این کار را انجام نمی‌دهیم و بیشتر زمانی این رویه را در دستور کار قرار می‌دهیم که یک کنترلر SSD جدید به بازار می‌آید. برای نمایش گرمای تولید شده، ما دو تصویر منتشر می‌کنیم: یکی برای درایوی است که برای ۱۰ دقیقه بیکار بوده و دیگری پس از رایت بلوک‌های ۴ کیلوبایتی به مدت ۱۰ دقیقه.

در برخی از محیط‌ها، شما شاید به یک درایو حالت جامد نیاز نداشته باشید که تحت بار کاری شدید، به ۱۱۴ درجه‌ی سانتیگراد برسد.

فلش NAND در یک دامنه‌ی دمایی مشخصی بهترین راندمان را خواهد داشت. با این حال، فلش هنوز هم می‌تواند نوشته‌هایی را در انتهای بالای طیف مذکور بپذیرد اما استقامت آسیب می‌بیند. حتی فلش در حال کار در دماهای بالا می‌تواند مشکلاتی را در بلند مدت رقم زند. NAND انرژی مصرف می‌کند؛ بنابراین، مقداری هم گرما از این بابت تولید می‌شود اما اکثر انرژی حرارتی یک SSD از کنترلر می‌آید. ما به طراحی هارد درایو نگاه کرده‌ایم تا ببینیم آیا توسعه‌دهنده‌ی درایو، به اندازه‌ی کافی فلش را از پردازنده‌اش دور قرار داده است یا خیر.

تغییرات هیجان‌انگیز متعددی بر بازار هارد درایوهای امسال اثرگذار خواهند بود. SSDها قرار است تا رابط عملکردی بهتری را دریافت کرده و مجموعه‌ فرمان‌ها ساده‌تر شوند. در همین حین، فلش‌ها هم در حال رشد هستند. این پیشرفت‌ها موجب شده تا بازار تقسیم‌بندی شود. در حالی‌که محصولات ارزان قیمت با فضاهای ذخیره‌سازی مکانیکی در حال رقابت هستند، محصولات بالارده به نرم‌افزارهای جدید اجازه می‌دهند تا خودنمایی کنند. چند سالی است که دو واژه‌ی NVMe و NAND سه بعدی ۲۵۶ بیتی در این حیطه خودنمایی می‌کنند. NVMe مجموعه‌ای از فرمان‌هاست که NAND را از محدودیت‌های تعامل کنترلر میزبان پیشرفته (AHCI) آزاد می‌کند. AHCI به عنوان یک رابط سطح رجیستری برای SATA معرفی شد. هنگامی که SATA معرفی شد، فلش در این ابعاد و چگالی که امروزه می‌بینیم وجود نداشت. در آن زمان هنوز هارد درایوها در حال حکم‌رانی برای چند دهه بودند. البته، ذات مکانیکی این دستگاه‌ها روی عملکردشان محدودیت ایجاد می‌کرد. NVMe محدودیت صفوف ۳۲ را به ۶۴ هزار تغییر داد؛ یعنی هر صف می‌تواند تا ۶۴ هزار فرمان را تحمل کند.

فلش NAND هم در حال پیشرفت و توسعه است. بهینه‌سازی در فناوری ساخت در حال حاضر در اولین V-NAND سه بعدی از سامسونگ وجود داشت. IMFT به دنبال فلش سه بعدی در نیمه‌ی سال ۲۰۱۵ ادامه پیدا کرده و شایعه شد که ما در آینده چگالی‌های ۲۵۶ گیگابایتی را شاهد هستیم. در هر صورت، SSDهای ۱ ترابایتی به ۲ ترابایتی تغییر پیدا خواهند کرد. هر چند، هزینه‌ی ساخت و توسعه باید به گونه‌ای باشد تا مشتری بتواند از پس هزینه‌ها بربیاید.