真實的謊言 硬碟分區對性能影響有多大?

2021-01-07 中關村在線

    時下正值機械硬碟如狂風驟雨般降價,單碟1TB技術剛剛擴展4TB硬碟新軍,同時機械硬碟的性能較之上代產品提高60%。當機械硬碟的三大要素--價格、性能、容量有效銜接的時候,機械硬碟銷售必火。但是問題隨之而來,近期讀者在硬碟論壇頻頻諮詢硬碟分區是否影響性能。

    同時也有網友反應ATTO和CDM硬碟測試軟體無法真實反映分區後的讀寫速度。今天ZOL內存硬碟頻道將為大家分析硬碟分區和性能之間關係、揭開硬碟測試軟體失效謎團。


真實的謊言 硬碟分區對性能影響有多大?

一鍵之差 雙碟2T硬碟測速有高低

      近期硬碟價格狂跌,2TB硬碟只要520元,讀者小A按捺不住誘惑買了一塊希捷真雙碟2TB硬碟作為倉庫盤。為了測試它是雙碟裝和三碟裝,小A將整個硬碟劃分成一個大區,使用HD Tune測試軟體測速,將測試圖片放在網上求鑑定。


小A使用HD Tune測試「全盤」讀取性能

      熱心讀者小C正好有一塊希捷真雙碟2TB硬碟,於是他把HD Tune測試圖貼在網上和小A的做對比。結果把小A嚇了一跳。原來小C的硬碟讀寫速度比自己的快不少。小A心裡犯嘀咕:「難道我買了三碟裝的希捷2TB硬碟?」


小C使用HD Tune測試硬碟前沿40GB區域的讀取速度

    於是小A第二天找商家理論,商家確認硬碟無損之後,苦口婆心把希捷真雙碟2TB硬碟的特徵逐一和小A講解,小A當即在網上核對相關特徵,他買的硬碟確實是雙碟裝。細心的小A發現小C只測試了40GB,難道是硬碟分區辦法不對?

      小A、小C所列數據圖都是真實的,商家也沒有作假,沒人有錯。只是當中一個環節是地道的真實謊言:小C因為一鍵之差所導致,他按了HD Tune「快捷行程」,此項目和硬碟分區有直接聯繫:「快捷行程」測試的正是硬碟前沿40GB區域。

    機械硬碟特殊的結構導致它的讀寫速度呈現前高后低的拋物線走勢。即硬碟磁頭越往內圈方向走,它的讀寫速度越慢。因此小C使用HD Tune測試2TB硬碟的最前面40GB區域是讀寫速度最快的區域。


機械硬碟的磁頭由外往內運動

    由於硬碟主軸是以恆定角速度運轉,碟片的最外圈周長較之最內圈周長要長得多。因此磁頭在最外圈時運轉,要比在最內圈時運行走過的距離要長很多。假設最內圈與最外圈磁軌的扇區數相同,必將造成極大的存儲空間的浪費。


磁頭位於碟片磁軌內圈,此區域的讀寫速度最慢

    為此,硬碟廠商開發了ZDR技術(Zone Data Recording),即區域數據記錄技術。從磁碟的最外圈到最內圈劃分出若干個區域。每個區域內的每磁軌扇區數一致,但靠內的區域比外側的區域的每磁軌扇區數要少,從而可以根據不同的磁軌長度來合理設定扇區數量,以達到充分利用磁碟的存儲空間的目的。

    硬碟廠商為了避免磁頭向內跨區域讀寫時造成傳輸率下降過大而影響整體性能,劃分最外圈的每磁軌扇區數正好是最內圈的一倍,與持續傳輸率的變化基本成比例。所以磁碟旋轉的時候,越在外圈的線速度越大,讀取的扇區數就越多,傳輸率就越高。


希捷真雙碟2TB硬碟的磁軌外圈、中部、內圈的讀取速度

    HD Tune測試軟體的「額外測試」項目驗證了這一點,希捷真雙碟2TB硬碟的磁軌外圈讀取速度為171MB/秒,中部為175MB/秒,內圈為93MB/秒。

    我們了解機械硬碟內/外圈產生讀寫速度差距的原因,下面我們試驗分析網友所反應的ATT0(測試最大讀寫速度)、CDM軟體(測試持續讀寫速度)為何測試不出明顯性能差距,難道測試軟體有誤?或者因為測試軟體操作不當所造成?

    HD Tune可以測試整塊硬碟或者硬碟前40GB區域,但是無法指定具體分區測速。因此不少讀者選擇「ATTO Disk Benchmark」、「CrystalDiskMark」硬碟測試軟體,這兩款軟體分別測試最大讀寫速度、持續讀寫速度。

    註: 「ATTO Disk Benchmark」簡稱ATT0,「CrystalDiskMark」簡稱CDM。


2TB硬碟分為前半區931.45GB、後半區931.44GB

    筆者將希捷真雙碟2TB硬碟對半進行分區,其中前半區為931.45GB、後半區為931.44GB。我們使用ATT0以及CDM軟體對兩個分區進行測速。

● ATTO Disk Benchmark

  ATTO Disk Benchmark是一款優秀且免費的磁碟基準測試軟體,支持對穩定性/突發性傳輸速率進行讀寫測試,適用於常規硬碟、RAID、USB快閃記憶體盤、移動存儲卡等產品的讀寫性能測試。


2TB硬碟前半區F盤 ATTO成績:讀189.4MB/秒 寫187.2MB/秒


2TB硬碟後半區G盤 ATTO成績:讀184.2MB/秒 寫184.1MB/秒

    編輯點評:我們使用ATT0軟體對希捷真雙碟2TB硬碟的前/後半區進行測試對比。兩大硬碟分區的最大讀寫速度差距大同小異,其中前半區略高,後半區落後3-5MB/秒。

● CrystalDiskMark

  CrystalDiskMark(CDM)是一款簡單易用的硬碟性能測試軟體,但測試項目非常全面,涵蓋連續讀寫、512K和4KB數據包隨機讀寫性能,以及隊列深度(Queue Depth)為32的情況下的4K隨機性能。隊列深度描述的是硬碟能夠同時激活的最大IO值,隊列深度越大,實際性能也會越高。


2TB硬碟前半區F盤 CDM成績:讀186.7MB/秒 寫184.2MB/秒


2TB硬碟後半區G盤 ATTO成績:讀182.6MB/秒 寫182.2MB/秒

    編輯點評:我們使用CDM軟體對希捷真雙碟2TB硬碟的前/後半區進行測試,所得對比結果與ATTO相似。

    筆者的測試結果與網友反應情況吻合,我們可以排除測試軟體故障以及操作不當原因。為什麼會出現這種情況,我們還得從這兩款硬碟測試軟體的工作原理分析。

    無論是ATT0還是CDM軟體,它們測試的硬碟區域並沒有覆蓋整個分區,而是指定硬碟分區的前沿區域的某個部分,用戶可以小範圍調整測試區域部分的容量長度。


CDM軟體默認測試1000MB區域

    比如CDM軟體,我們使用默認設置測試,指定希捷2TB硬碟的後半區G盤,那麼CDM軟體測試的是第931GB-932GB之間的1000MB空間。因此CDM測試的持續讀寫速度僅比前半區F盤略低。


CDM軟體默認測試256MB區域

    ATT0的工作原理和CDM相似,它的測試區域更為狹小,默認設置的測試區域僅為256MB。那麼ATT0軟體測試的其實僅僅是第931GB-932GB之間的256MB區域,其測試結果和前半區F盤大同小異。

    用戶一般針對硬碟設置2-6個分區,最後一個區域的容量越小,那麼越能體現硬碟內圈對性能的影響。

    ATT0和CDM測試軟體無法對超過4GB的硬碟分區或者整個硬碟進行測速,那麼是不是無法反應硬碟分區和性能之間的關係。辦法還是有的,我們只要從外圈的硬碟區域開闢一個較小的分區,使得ATT0和CDM測試軟體能夠測試該硬碟分區。


2TB硬碟的最後一個分區僅分7.42GB,此時ATT0、CDM可以起到作用

    為此筆者將希捷真雙碟2TB硬碟分成容量為1855.47GB的F盤以及7.42GB的G盤。我們將使用ATT0、CDM軟體測試G盤。


ATT0測試G盤的最大讀寫速度:讀98.3MB/秒 寫106.1MB/秒


CDM測試G盤的持續讀寫速度:讀98.23MB/秒 寫99.20MB/秒

    我們通過ATT0、CDM對硬碟空間狹小、且是最後一個分區的G盤進行測試,G盤的最大、持續讀寫速度均與HD Tune所測試的外圈讀寫速度溫度吻合。此時ATT0、CDM硬碟測試軟體方能反應出硬碟分區和性能之間的微妙關係。

全文總結:多碟片硬碟如何分區?

    實際上網友還有一個更為尖銳的問題沒有解決:多碟片硬碟如何分區才能避開性能較差的區域?我們以本文測試的希捷真雙碟2TB硬碟為例。

    正常的思路:用戶將高速讀寫硬碟分區設置在每張碟片的前半部分。那麼本次測試的2TB硬碟可分為4個區,每個區500GB。其中1、3區為高速硬碟分區,2、4區為低速硬碟分區。


CDM軟體測試G盤

    註:由於CDM軟體無法為500GB硬碟分區進行全區測速,筆者模擬將2TB硬碟分成三個區域,對前半區1TB的末端部分G盤限制在狹小的39.06GB空間,我們將對G盤進行測速。


G盤的CDM測試成績:讀183.2MB/秒 寫182.1MB/秒

    結果並沒有如我們正常思路所願,前半區的末端部分G盤的測試成績表明它處於高速硬碟區域。

    為此筆者進行實驗,證明了這種方法是錯誤的。無論單碟或者多碟硬碟,硬碟性能高低區域都是以整體容量的1/2為分界點。比如本次2TB硬碟的低速區域在後半區「1TB-2TB」容量區間內,硬碟讀寫速度隨著容量數字增大而減小。

    網友們正確的硬碟分區辦法:硬碟分區以整體容量的1/2為分界點,其中前半區為硬碟高速讀寫區域,後半區為硬碟低速讀寫區域。這也是為何系統盤裝在C區或者第一個分區的原因。後半區更適合作為視頻、圖片存儲區域。

 

● 測試硬體與軟體系統環境介紹

  本次測試採用英特爾22nm/i5 3570K+華碩M5E 玩家國度平臺,其中Z77主板原生支持目前速率最快的原生SATA3.0 6Gbps接口。下面是具體平臺介紹。


華碩Maximus V Extreme Z77平臺


希捷真雙碟2TB硬碟(ST2000DM001)

測 試 平 臺 介 紹中央處理器Intel i5 3570K(四核 / 100MHz*34 / 6MB共享L3緩存 )內存模組宇瞻黑豹8GB DDR3-1600套裝(4GB / DDR3-1600 / CL=9/單根)主板華碩Maximus V Extreme Z77(Intel Z77 Chipset)顯示卡鐳風Xstorm HD6850(Cayman Pro / 核心:775MHz / 顯存:4000MHz / GDDR5)系統硬碟OCZ Vertex4 128GB SSD固態硬碟*2(OCZ Indilinx Everest 2主控 / SATA3.0 6Gbps測試硬碟希捷真雙碟2TB硬碟(ST2000DM001)(2000GB / SATA3.0 6Gbps)電源供應器康舒R88 600W電源(ATX12V 2.31 / 850W)顯示器MAG GML2457(24英寸LCD / 1920*1080解析度)


● 測試系統的軟體環境

操 作 系 統 及 驅 動作業系統Microsoft Windows 7 旗艦版(中文版 / 版本號7600)主板晶片組驅動Intel Z77 Chipset fot Win7 64bit(WHQL / 版本號 9.3.0.1019)顯卡驅動Catalyst 11.5 for Win7 旗艦版(WHQL / 版本號 11.5)

桌面環境

1920*1080_32bit 60Hz

● 測試軟體介紹

測試軟體底層測試ATTO BenchmarkCrystalDiskMark--基準測試

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實際性能測試

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9希捷Barracuda 2TB 7200轉 64MB SATA3詳細參數

時下正值機械硬碟如狂風驟雨般降價,單碟1TB技術剛剛擴展4TB硬碟新軍,同時機械硬碟的性能較之上代產品提高60%。當機械硬碟的三大要素--價格、性能、容量有效銜接的時候,機械硬碟銷售必火。但是問題隨之而來,近期讀者在硬碟論壇頻頻諮詢硬碟分區是否影響性能。

孫玉亮

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