Samsung Spinpoint F1 : la formule 1 des disques durs ?

Introduction

Cette année aura été riche en évènements dans le domaine des disques durs. Non seulement les disques de portables ont connu un bond jusqu’à 250 Go, mais les modèles 3,5″ ont enfin atteint le téraoctet. Ces nouveaux disques font le bonheur des amateurs de performances et des data centers, qui délaissent de plus en plus des solutions nettement plus onéreuses, comme les disques connectés en SAS ou en SCSI. Les disques SATA 3,5″ représentent aujourd’hui un intermédiaire entre les solutions de stockage connectées et basées sur des RAID, et les systèmes de stockage hors-ligne, généralement dédiés aux sauvegardes. Samsung est arrivé en retard à la fête, mais maintenant ça y est : le quatuor Hitachi, Samsung, Seagate et Western Digital est à nouveau au complet.

Nous avons reçu une étude intéressante du cabinet Fleishman-Hillard au sujet des besoins des petites et moyennes entreprises en matière de stockage. L’enquête portait sur 234 PME, et cherchait notamment à déterminer :

• les quantités de données à stocker
• l’efficacité de leurs solutions de sauvegarde actuelles
• les principaux critères d’investissement pour les solutions de stockage de données
• les investissements prévus pour 2008
• l’évolution des besoins en termes de capacité au cours des trois dernières années
• les technologies employées
• le coût du stockage.

Nous aborderons deux de ces points un peu plus loin dans cet article. Cependant, il est clair que tous les facteurs tels que les coûts, la capacité, la fiabilité et les performances doivent être pris en compte pour déterminer quelle solution est la mieux adaptée aux besoins d’une entreprise.

Si l’arrivée de disques durs d’un téraoctet à moins de 300 euros a des conséquences pour le marché professionnel, elle profite également aux consommateurs : une telle capacité suffira à stocker plusieurs années de données personnelles pour la majorité des utilisateurs. Cela suffit également à stocker une quantité correcte de contenu en haute définition, et un seul disque d’un téraoctet peut permettre de sauvegarder entièrement tous les ordinateurs de votre maison. Au lieu de deux ou trois disques, vous n’en aurez désormais plus qu’un seul à gérer, ce qui rend les choses plus simples. Cela dit, un disque dur d’une telle capacité vous obligera peut-être aussi à revoir votre stratégie de sauvegarde. Enfin, d’une manière plus générale, l’arrivée de disques de très grande capacité contribue à faire baisser les prix de ceux de capacité plus faibles. Les 500 Go deviennent désormais des disques destinés au grand public.

L’évolution du stockage

L’étude menée par Fleishman-Hillard contient beaucoup de données intéressantes. Nous avons choisi deux informations qui nous paraissent particulièrement dignes d’intérêt.

En moyenne, 50% des personnes interrogées ont déclaré que leurs besoins en termes de capacité de stockage avaient augmenté d’au moins 50% au cours des deux dernières années. Etonnamment, 16% ne savent pas de combien leurs besoins ont augmenté (et 6% n’ont pas répondu). Parallèlement, la capacité des disques durs a connu une croissance d’environ 100% sur trois. Si les besoins augmentent plus vite que les capacités, il va devenir de plus en plus difficile d’obtenir une solution de stockage suffisamment vaste, rapide et possible à sauvegarder rapidement.

En général, les données personnelles (musique, vidéos, photos, etc.) demandent plus d’espace que les données professionnelles (bases de données, e-mails, etc.). Dans un contexte professionnel, il peut également s’agir de fichiers liés à un projet.

Samsung : un téraoctet avec trois plateaux seulement

Le premier disque dur 3,5″ disponible a été le 7K1000 d’Hitachi. Il est arrivé en avril dernier, et il utilise cinq plateaux. Ce choix a permis à Hitachi d’utiliser une technologie éprouvée (200 Go par plateau) pour créer un disque haute capacité. L’avantage est une arrivée précoce sur le marché et des performances correctes. L’inconvénient, c’est le grand nombre de pièces mobiles, qui augmente la consommation, le bruit, et la chaleur dégagée.

A la deuxième place, on ne trouve ni Samsung, ni Seagate, comme ils l’avaient annoncé un peu vite, mais Western Digital. Le produit de WD est basé sur un concept différent : le Caviar GP, ou Green Power, tourne à 5400 tr/min, mais parvient à diviser sa consommation électrique par deux. Ses performances sont acceptables, et il existe même désormais un modèle RAID Edition, approuvé pour fonctionner 24 heures sur 24. Contrairement au Deskstar 7K1000 d’Hitachi (qui existe également en version 24h/24, sous le nom d’Ultrastar A7K1000), le Caviar GP de WD n’est composé que de quatre plateaux. Cela lui permet d’obtenir des taux de transfert relativement élevés, en dépit de sa vitesse de rotation inférieure.

Le troisième disque d’un téraoctet à avoir fait son apparition était également le plus rapide : le Barracuda 7200.11 de Seagate. Utilisant quatre plateaux comme le Caviar GP, mais tournant réellement à 7200 tr/min, le 7200.11 dépasse les 100 Mo/sec. Son temps d’accès de 12,7 ms est également le plus court de tous les disques d’un téraoctet.

Samsung, de son côté, avait annoncé que son propre disque utiliserait seulement trois plateaux. On pouvait donc s’attendre à ce que les taux de transfert soient encore meilleurs, mais aussi à ce que Samsung offre désormais des disques 320 Go à un seul plateau, ce qui est bien le cas aujourd’hui. A l’heure actuelle, Samsung est donc le seul constructeur à pouvoir offrir une telle capacité avec des coûts de production réduits. Ses concurrents doivent se contenter de 250 Go par plateau. Ces disques durs n’intéresseront guère les amateurs de performances, mais ils sont essentiels pour le marché professionnel.

Mais si vous pensez qu’il est maintenant possible à Samsung d’ajouter un quatrième ou même un cinquième plateau pour parvenir à une capacité de 1,2 ou 1,5 To, vous allez être déçu. Les disques durs utilisent généralement des plateaux de 1,3 millimètre, ceux du Spinpoint F1 en font 1,7. Il est donc très difficile physiquement parlant d’ajouter un quatrième plateau, sans parler d’un cinquième. Ces plateaux plus épais sont destinés à augmenter la résistance aux vibrations.

Samsung Spinpoint F1 HD103UJ (1 To)

Le HD103UJ est le plus gros modèle de la nouvelle ligne Spinpoint F1 de Samsung. Si tous les modèles ont la même densité de données, la même vitesse de rotation et la même interface (environ 333 Go par plateau, 7200 tr/min et SATA/300), seuls les modèles 1000 Go et 750 Go disposent de 32 Mo de cache.

La documentation de Samsung parle d’un temps d’accès de 8,9 ms, ce qui aboutit, en pratique, à un temps d’accès moyen de 14,2 ms (latence rotationnelle comprise). C’est moins bien que Seagate (12,7 ms) ou même Hitachi (13,8), mais mieux que les 15,1 ms du Caviar GP de Western Digital.

Les différents modèles de Spinpoint F1

Ce n’est pas la première fois qu’un constructeur de disques durs sort une gamme complète de plusieurs produits basés sur une même technologie. Cette approche permet de proposer des produits répondant à toutes les demandes. Pourtant, l’originalité de la nouvelle gamme de Samsung est à la fois l’éventail très large des capacités offertes (il existe même un Spinpoint F1 160 Go), et l’adaptation de la taille de la mémoire cache selon la capacité et le public visé. Les modèles haut de gamme possèdent un cache de 32 Mo, le milieu de gamme est équipé de 16 Mo, et l’entrée de gamme de seulement 8 Mo.

Western Digital Caviar GP RAID Edition, WD1000FYPS (1 To)

N’oublions pas la nouvelle version du disque dur de Western Digital. Si le Caviar GP WD10EACS est disponible depuis quelques mois, la nouvelle version RAID Edition (RE) est sortie nettement plus récemment. Les caractéristiques techniques de cette nouvelle édition, appelée WD1000FYPS, sont identiques à celles de la version normale : une vitesse de rotation de 5400 tr/min, un temps de recherche de 8,9 ms (ce qui se traduit par un temps d’accès moyen de 15,1 ms), 16 Mo de cache, et la plus faible consommation en pratique.

D’après nos tests, les performances du WD1000FYPS RAID Edition sont très similaires à celles du WD10EACS, mais elles ne sont pas identiques. Il est clair que les disques RAID Edition sont configurés de manière différente. Western Digital s’enorgueillit d’avoir les meilleures normes de résistances aux chocs du secteur, et un temps moyen entre deux pannes (MTBF) de 1,2 millions d’heures. Si la véracité de ces affirmations est difficile à vérifier pour un individu, on peut au moins constater que le Caviar RE2-GP est couvert par une garantie de 5 ans, tandis que la plupart des autres disques d’un téraoctet ne sont garantis que 3 ans. Par ailleurs, Seagate est le seul constructeur à offrir une garantie de 5 ans sur tous ses disques grand public.

Les disques testés

Configuration du test

Temps d’accès

Contrairement à Seagate, Samsung n’a jamais réellement optimisé la mécanique de ses disques, et s’en tire donc une nouvelle fois avec une valeur très moyenne, 1,5 ms plus lente que le 7200.11, et seulement 0,8 ms plus rapide que les disques Western Digital à 5400 rpm. Une valeur qui reste identique à celle du T166, l’ancienne génération. Reste que si Samsung se place d’entrée à la traîne, il n’est pas par autant largué.

Courbe de débit, débit du cache

La courbe de débit du Samsung F1 présente un caractère ondulatoire (à l’inverse des paliers observés sur le Seagate 7200.11 et de la linéarité du débit du Caviar Green Power) trahissant le fait que le constructeur a toujours au formatage adaptatif. Le débit reste cependant toujours divisé par deux entre le début et la fin du disque.

Contrairement au 7200.11, le F1 tire un peu plus partit de son interface S-ATA 300 Mo/s en atteignant 176 Mo/s au maximum lorsque les données sont transférées depuis les 32 Mo de cache du disque. Cela reste un peu moins que ce que nous avions relevé sur le 7K1000 d’Hitachi cependant, même si cela reste anecdotique du point de vu des performances en pratique des disques durs pour rappel.

Débit en lecture

C’est ici que le F1 se montre le plus impressionnant, et démontre tout l’intérêt d’une densité plus élevée, le seul élément qui par ses 2 conséquences principales (capacité totale d’un disque et débit moyen plus élevés) permettra aux disques durs de persister longtemps face aux SSD. Le F1 se permet en effet de dépasser le déjà très impressionnant 7200.11, avec pas moins de 11 Mo/s de mieux sur le débit moyen (soit 13 % d’amélioration) et près de 120 Mo/s en début de disque ! Les Raptors avec 87 Mo/s au mieux sont presque ridiculisés…

Quand à la barre des 100 Mo/s de débit moyen, elle sera franchie dès le recours à une densité de 400 Go/plateau, ce qui pourrait être annoncé dès l’année prochaine !

Performances en pratique

Les performances au démarrage telles que mesurées par PC Mark sont excellentes sur le F1, avec une valeur légèrement supérieure à celle du 7K1000, équivalente à celle d’un Raptor 74 Go et seulement 7 % inférieure à celle du Raptor 150 Go. Rappelons que le 7200.11 nous avait au contraire et étrangement, déçu sur ce test.

Sans surprise, la copie de fichiers sur le F1 laisse tous ses concurrents sur place, puisque ce test n’est finalement qu’une autre façon de mesurer le débit en écriture. Reste que la supériorité du F1 sur le 7200.11 atteint tout de même 32 % ici !

Serveurs / station de travail

Attention, sur les 3 graphes suivant l’échelle a été légèrement modifiée afin d’y voir plus clair entre les disques.

Le Samsung F1 n’a pas été créé pour être installé dans un serveur (même de type near-line), et cela se voit : si dans ces deux premiers scénarios il parvient à se détacher du Caviar Green Power, c’est seulement grâce à sa vitesse de rotation. Mais dans les deux cas, le 7200.11 comme le 7K1000 parviennent au final à le dépasser, avec seulement un moins de faciliter en mode serveur de fichiers.

Plus révélateur d’un usage classique d’un PC, ce dernier scénario place certes le F1 devant le 7K1000, mais il ne surpasse le 7200.11 que dans le cas de 4 requêtes simultanées : en-dessous et surtout au-delà, le 7200.11 parvient à garder l’avantage. Ce qui est un peu surprenant vu la nature de ce test qui rajoute des accès séquentiels, mais le retard du F1 sur le 7200.11 est trop grand en accès aléatoires (sollicitant le temps d’accès) pour pouvoir le rattraper ici.

Température et bruit

Côté températures, il est intéressant d’observer à quel point celle-ci est proportionnelle avec la vitesse de rotation d’une part, et ensuite le nombre plateaux, avec nos 5 disques de 1 To. Ainsi ceux qui restent les plus froids sont sans surprise ceux dotés de la vitesse de rotation des plateaux la plus faible, soit le Caviar Green Power et son alter ego Raid Edition avec seulement 40-41 °C. Le passage à 7200 rpm semble provoquer une élévation de la température de 8°C à nombre de plateau équivalent, avec ensuite une variation de 3 à 4 °C pour chaque plateau rajouté ou enlevé. Des différences significatives donc ! Et à ce petit jeu, le F1 s’en tire donc bien avec une température relativement faible de 46°C, même si le Green Power reste 5°C en-dessous.

Du côté des nuisances sonores, celles du F1 sont très proches de celles des précédents disques de Samsung, les T133 et T166, et restent donc modérées, à l’inverse du 7K1000 notamment, et dans une moindre mesure du 7200.11. Reste que les amateurs de silence devront changer de référence, puisque le F1 ne parvient clairement pas à faire aussi bien que le Caviar Green Power qui demeure clairement le plus silencieux !

Consommation

Il est intéressant de remarquer que la règle que nous avons pu établir à l’observation des liens entre vitesse et nombre de plateaux de chaque disque et températures résultantes, reste parfaitement valable du côté de la consommation. Ainsi, celle en charge reste parfaitement proportionnelle avec le nombre de plateaux, l’ajout ou le retrait de chaque provocant une variation de l’ordre de 2,5 W. En revanche, là où le 7200.11 gardait au repos une consommation similaire à celle du 7K1000, le F1 parvient à prendre une valeur intermédiaire entre celle de ces disques et celle des Western Digital limités à 5400 rpm. Au final, les valeurs du F1 sont donc très bonnes là encore.

Conclusion

Au vu des résultats de nos tests, on peut excuser le retard avec lequel les nouveaux Spinpoint F1 sont arrivés, par rapport aux premières annonces faites par Samsung. Le géant coréen, qui produit à peu près tout de l’électronique grand public jusqu’aux technologies industrielles, a vraiment réussi son retour sur le terrain des disques durs : les performances du Spinpoint F1 sont supérieures à celles des produits d’Hitachi, de Seagate, et de Western Digital.

Hitachi et surtout Seagate sont toujours en tête en termes de temps d’accès, ce qui explique que Samsung n’ait pas pris la tête des tests d’entrée/sortie. Mais seul le temps d’accès du Barracuda 7200.11 est significativement meilleur. Le débit maximal du Spinpoint F1 est de 118 Mo/sec, et en moyenne 13 % supérieur à celui du Seagate, le précédent détenteur du record. Et par rapport au Caviar GP de Western Digital, le disque de Samsung offre des taux de transfert supérieurs d’environ un tiers !

Avec 46°, sa température de surface n’est pas extrêmement élevée. Les autres disques d’un téraoctet de 7200 rpm ont plus de pièces mobiles, et ils sont donc tous plus chauds que le Samsung. Enfin, le Spinpoint F1 s’en sort bien dans le domaine de la consommation : il ne lui faut que 6,8 W au repos, et 12,2 W en pleine charge, avec en prime une nuisance sonore toujours discrète.

Le nouveau Caviar GP RAID Edition de WD possède tout de même quelques atouts : sa consommation est clairement la plus faible des disques d’un téraoctet, il reste le plus silencieux, et il est seul avec l’Ultrastart A7K1000 d’Hitachi à être prévu pour une utilisation 24h/24. Il dispose également d’une garantie de cinq ans, ce qui n’est pas le cas du Samsung. Cependant, la faible consommation du Caviar GP (RAID Edition ou non) représente un avantage assez faible, si l’on compare ses performances à celles du Spinpoint F1, d’autant plus que ce dernier parvient à consommer moins que les disques d’Hitachi et de Seagate.

Dans un prochain test, nous comparerons les versions de plus faible capacité des quatre constructeurs. Si ce qu’on vient de voir se confirme, on peut s’attendre à ce que Samsung domine également sur le terrain des 750 Go et des 500 Go, ce qui ne manquerait pas d’augmenter sa part de marché. Avec un seul produit, Samsung vient d’intensifier la concurrence sur le marché des disques durs. Nous espérons qu’Hitachi va bientôt mettre à jour sa gamme, et nous attendons avec impatience que Western Digital renouvelle son Raptor, pour voir s’il parvient à reprendre le titre de disque dur le plus rapide.