Disques durs 15 000 tr/min : 3.5″ VS 2.5″

Introduction

On entend parfois dire que les disques durs sont d’ores et déjà morts, mais ce n’est qu’une impression due au décollage des SSD. Comme nous l’expliquions précédemment, les bons vieux disques durs ont pour la plupart encore de beaux jours devant eux. Il y a toutefois un marché qui a toutes les chances de se faire remplacer par le stockage à base de mémoire flash dès les prochaines années, voir les prochains mois : celui des disques durs hautes performances. L’une des premières victimes de cette évolution va être le format 3,5″, du moins dans les entreprises, et plus spécifiquement les disques durs SAS à 10 000 et 15 000 tr/min, qui vont se faire remplacer par les modèles 2,5″. Pour cet article, nous avons comparé les deux formats à 15 000 tr/min.

Si, côté grand public, les disques durs 3,5″ (destinés aux desktops) et 2,5″ (destinés aux portables) sont totalement différents, à l’exception de la densité de stockage, il y a énormément de similarités entre les deux formats côté entreprises. La raison pour laquelle les capacités et vitesses de rotation sont si proches sur ce segment est simple : en interne, les disques durs professionnels 3,5″ et 2,5″ font appel à des plateaux de même diamètre. Plus que le format, c’est la vitesse de rotation qui donne le la sur ce segment, les modèles fonctionnant à 15 000 tr/min nécessitant des plateaux plus résistants que les autres.

La principale différence entre les deux formats réside donc dans la capacité totale qu’il est possible d’atteindre : les disques durs 3,5″ étant plus épais que les 2,5″ (26 mm contre 15 mm), ils peuvent contenir plus de plateaux. Les disques durs SAS 3,5″ tournant à 15 000 tr/min peuvent ainsi contenir jusqu’à quatre plateaux et afficher une capacité de 600 Go, alors que les modèles 2,5″ comparables ne peuvent en contenir que deux (avec une capacité forcément réduite). En 10 000 tr/min, les disques durs 2,5″ à usage professionnel peuvent monter jusqu’à trois plateaux.

Au vu des nombreux avantages que possèdent les disques durs 2,5″ sur leurs homologues 3,5″ (consommation et encombrement réduits, pour commencer), l’argument de la capacité peut dans bien des circonstances et pour bon nombre d’entreprises sembler assez maigre. Reste toutefois une question souvent essentielle : sur le plan des performances, comment les disques durs 2,5″ haute vitesse se défendent-ils par rapport à leurs grands frères 3,5″ ? Pour répondre à cette question, nous avons soumis plusieurs disques Hitachi à usage professionnel à notre batterie de tests.

3,5″ : Hitachi Ultrastar 15K450 et 15K600

Hitachi Ultrastar 15K450

L’Ultrastar 15K450 n’est plus le dernier modèle de sa gamme, Hitachi l’ayant remplacé par l’Ultrastar 15K600 il y a quelques mois. Nous avons toutefois décidé de l’inclure dans ce comparatif pour deux raisons : premièrement, les modèles 450 Go ont été déployés en grandes quantités par tous les fabricants, et deuxièmement, il s’agit du disque dur le plus proche de notre modèle 2,5″ / 147 Go / 15 000 tr/min en termes de densité de stockage.

Ce modèle est disponible en versions 450 Go (quatre plateaux) et 300 Go (trois plateaux), il fait appel à l’interface SAS 3 Gbit/s et est équipé d’un cache de 16 Mo. Aucune autre capacité n’est disponible. Sa consommation est inférieure à celle du 15K600 au repos, mais légèrement supérieure en charge. C’est également le disque le plus chaud des trois modèles testés aujourd’hui, ce qui souligne qu’il peut encore y avoir des différences significatives entre deux générations d’un même produit.

Hitachi Ultrastar 15K600

L’Ultrastar 15K600 constitue actuellement le haut de gamme chez Hitachi ; il se décline en version 600, 450 et 300 Go. Une fois encore, le plus gros (que nous avons utilisé pour ce test) contient quatre plateaux, les deux autres en contenant respectivement trois et deux.

Par rapport à la génération précédente, Hitachi a quadruplé la taille du cache, qui passe de 16 à 64 Mo, et a abandonné l’interface SAS 3 Gbit/s au profit de la spécification 6 Gbit/s, plus récente. Ce dernier point n’aura pas nécessairement une incidence directe sur les performances, le disque étant « physiquement » limité à un débit maximal de 195 Mo/s, mais le SAS 6 Gbit/s autorise un débit de pointe plus élevé entre le cache et le contrôleur, ce qui peut avoir un effet sur les applications.

Le 15K600 consomme un peu plus que son prédécesseur au repos, mais un peu moins en charge. Les performances étant nettement en hausse par rapport à l’Ultrastar 15K450, le rendement (en termes d’IOPS par watt et de débit par watt) devrait constituer une bonne surprise. Le disque dur 2,5″, cependant, fait encore bien mieux.

2,5″ : Hitachi Ultrastar C15K147

Hitachi Ultrastar C15K147

Vient enfin le représentant des disques durs 2,5″ haute vitesse à usage professionnel : l’Ultrastar C15K147. Sa capacité n’est que de 147 Go, ce qui peut sembler un peu léger, mais est toujours supérieur à ce que proposent la plupart des SSD ; par ailleurs, la génération suivante, qui grimpera jusqu’à 300 Go, sera disponible d’ici quelques mois à peine.

Ce modèle affiche les mêmes caractéristiques techniques que le 15K600 : un cache de 64 Mo et une interface SAS 6 Gbit/s. Sa consommation, par contre, est incroyablement faible pour un disque dur 15 000 tr/min : 4,7 watts au repos et 7,3 watts en pointe ! Cela représente environ la moitié de la consommation des disques 3,5″ ; le faible nombre de plateaux (deux) n’est probablement pas étranger à ces résultats. On note cependant qu’il n’est pas particulièrement moins chaud : sa température en surface atteint les 59 °C, ce qui est à peine moins que les 61 et 64 °C des deux modèles 3,5″.

Nous avons aussi appris pas mal de choses sur le plan des performances : certes, l’Ultrastar C15K147 est incapable d’afficher le débit de 195 Mo/s du 15K600, mais il lit et écrit pratiquement aussi vite que le 15K450. Il fait même légèrement mieux que ce dernier dans les applications. Ses performances en E/S sont un peu en retrait par rapport aux deux modèles 3,5″.

Les disques durs 2,5″ détiennent toutefois l’avantage sur les modèles 3,5″ en termes de densité de stockage dans les serveurs en rack : à consommation et espace occupé équivalents, on ne peut mettre que quatre disques 3,5″ dans un serveur 1U, contre dix disques 2,5″. Si vous voulez une analyse détaillée des implications, consultez notrearticle consacré à l’évolution du stockage dans les entreprises.

Configuration de test et courbes de débit

       

Courbe de débit :Hitachi Ultrastar 15K450

Courbe de débit :Hitachi Ultrastar 15K600

Courbe de débit :Hitachi Ultrastar C15K147

Débits

Débit en lecture

196 Mo/s de débit en lecture séquentielle, c’est plutôt impressionnant, même si les SSD affichent des vitesses moyennes et de pointe encore supérieures : les performances des disques durs sont en effet généralement plus fiables et prévisibles. Notons que l’Ultrastar C15K147 (2,5″) est plus rapide que le modèle 3,5″ 450 Go.

Débit moyen en streaming (lecture)

Notre test de lecture en streaming (sous IOMeter) confirme que le disque dur 2,5″ 15 000 tr/min est aussi rapide que le modèles 3,5″ de dernière génération.

Débit du cache

Les chiffres de débit du cache sont représentatifs de la bande passante maximale utilisée lors de la lecture ou de l’écriture sur la mémoire cache du disque dur.

Performances en E/S et temps d’accès

Profil « base de données »

Les différences en termes de performances en E/S en profil « base de données » ne sont pas énormes, mais elles sont bien là. Le disque dur 2,5″ s’en sort plutôt pas mal.

Profil « serveur de fichiers »

Les performances en mode « serveur de fichiers » ne sont apparemment pas le fort de l’Ultrastar C15K147 : il se fait battre par les deux autres modèles dans ce test.

Profil « serveur web »

Même conclusion pour le test en mode « serveur web ».

Profil « station de travail »

Le test en profil « station de travail » confirme que les disques durs 3,5″ affichent de meilleures performances en E/S que les modèles 2,5″. Cela ne vaut cependant que quand on prend les disques durs individuellement : les économies d’espace et d’électricité qu’autorisent ces derniers permettent en effet d’en utiliser deux fois plus avec la même empreinte. Un serveur équipé de disques durs 2,5″ fera donc mieux qu’un autre équipé de modèles 3,5″, et ce, en termes de performances, de capacité et de rendement. Reste la question du prix, mais il est toujours possible de jouer sur la capacité, par exemple.

Temps d’accès (lecture/écriture)

Le temps d’accès en lecture est légèrement plus long sur le disque dur 2,5″ que sur les deux autres mais reste très bon.

Performances applicatives (PCMark Vantage)

Comme nous le signalons à chaque fois, PCMark Vantage n’est pas un outil de benchmark destiné aux serveurs ni aux stations de travail, dans la mesure où les scénarios qu’il emploie ne sont pas représentatifs de l’utilisation habituelle des disques durs professionnels. Il s’avère toutefois utile quand il s’agit de départager plusieurs disques en termes de performances générales.

L’Ultrastar 15K600, c’est-à-dire le dernier modèle 3,5″ 15 000 tr/min d’Hitachi, remporte la première place dans tous les tests. L’Ultrastar 15K450, un peu plus ancien, et le C15K147 (2,5″) affichent quant à eux des performances globales très proches, même s’ils se différencient d’un test à l’autre.

Chargement des applications

Performances dans les jeux

Édition vidéo

Applications Windows

Démarrage de Windows

Score global

Température, consommation et rendement

Température de surface

Le disque dur 3,5″ de 600 Go affiche la température la plus basse ; il semble qu’il soit capable de dissiper la chaleur de manière efficace sur l’ensemble de sa surface. Son prédécesseur, par contre, est le produit le plus chaud de cet test ; le modèle 2,5″ se situe entre les deux (ce qui nous a étonné : nous pensions que celui-ci aurait la meilleure dissipation thermique). Notons que ces différences n’ont pas grande importance : les trois produits nécessitent quoi qu’il en soit un refroidissement actif.

Consommation au repos

Le disque 2,5″ consomme trois fois moins que les modèles 3,5″. Une telle différence est importante pour les centres de données contenant plusieurs centaines de disques durs, ce qui est relativement fréquent dès qu’il devient nécessaire de mettre en place des systèmes de redondance ou d’amélioration des performances ou que l’on a de gros besoins en termes de capacité de stockage.

Consommation en lecture séquentielle

Consommation en lecture vidéo

La consommation des disques durs 3,5″ est assez élevée dans ce test (lecture d’un flux de vidéo Full HD), contrairement à celle du modèle 2,5″, qui nécessite au plus deux fois moins d’énergie que ses grands frères.

Rendement énergétique (lecture séquentielle)

Le disque dur 2,5″ affiche un rendement très nettement supérieur à celui des modèles 3,5″ : performances à peine en retrait mais consommation réduite de moitié, le calcul est vite fait.

Rendement énergétique (lecture/écriture aléatoire)

Vient enfin le rendement exprimé en termes d’opérations d’E/S par seconde par watt : le disque dur 2,5″ fait encore mieux dans ce test, sa consommation en mode aléatoire étant considérablement inférieure à celle des modèles 3,5″.

Conclusion

Les 3,5″ récents sont plus rapides, certes, mais…

Il est clair que si l’on ne prend en compte que les performances brutes, l’Ultrastar C15K147 2,5″, un disque dur pourtant récent, n’a pas la moindre chance par rapport à un produit comme l’Ultrastar 15K600 3,5″, qui affiche une meilleure densité de stockage et est configuré de manière plus « agressive ». La véritable force des disques 2,5″, cependant, réside dans leur consommation : celle-ci est deux, voire trois fois inférieure à celle des modèles 3,5″. Sachant que l’écart de performances est loin d’être aussi prononcé (-25 % en moyenne, tout au plus), le disque dur 2,5″ SAS 15 000 tr/min affiche un rendement au minimum deux fois plus élevé. Nos résultats sont certes spécifiques aux disques durs Hitachi que nous avons testés, mais nos conclusions globales n’auraient pas été différentes s’il s’était agi de produits Fujitsu ou Seagate.

Le problème des performances n’en est pas vraiment un

Le « problème » des performances se règle par ailleurs de lui-même dans les serveurs, où les disques durs ne sont jamais seuls : deux disques 2,5″ SAS montés en RAID feront toujours mieux qu’un seul 3,5″ SAS, même rapide, quelle que soit la charge de travail ; la consommation, par contre, ne sera pas plus élevée et la capacité totale sera similaire.

Il est possible d’aller plus loin encore : imaginons que l’on remplace un RAID de quatre disques 3,5″ par un autre de six à dix disques 2,5″. Ce dernier n’occuperait pas plus d’espace et consommerait moins d’électricité, mais afficherait des performances de 50 à 150 % plus élevées selon la configuration.

Le nerf de la guerre

Il ne reste plus que la question du coût, à laquelle il convient de bien réfléchir : si vous ne recherchez que les performances, vous serez peut-être mieux servi par un petit nombre de SSD. Si vous avez également besoin d’une certaine capacité, par contre, ceux-ci deviennent rapidement inabordables et il ne vous reste plus qu’à opter pour des grappes de disques 15k ; à cette vitesse de rotation, les modèles 2,5″ constituent sans aucun doute le meilleur compromis. Si, enfin, les performances ont moins d’importance que la capacité de stockage, optez pour des disques durs 7200 tr/min.