Seagate Archive HDD ST8000AS0002 im Test

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Seagate ArchiveHDD TeaserSeagate, bekannt vor allem durch die markanten Barracuda- und Constellation-Serien, hat kürzlich mit der neuen "Archive HDD"-Serie die weltweit ersten Festplatten mit 8 Terabyte und der neu entwickelten Aufzeichnungstechnik "Shingled Magnetic Recording" (SMR) auf den Markt gebracht. Wir konnten eines der begehrten Testexemplare ergattern, eine ST8000AS002, die wir im folgenden Artikel näher betrachten. Zusätzlich befassen wir uns ebenfalls mit der neuen Aufzeichnungstechnik SMR.

Was vor einigen Jahren noch als unvorstellbar galt, ist nun Realität geworden: 8 Terabyte, gepresst in sechs Platter zu jeweils 1,33 TB pro Scheibe. Möglich wurde dies durch Shingled Magnetic Recording, einer von Seagate neu hervorgebrachten Technik zur weiteren Erhöhung der Datendichte. Wie SMR im Detail funktioniert, erläutern wir auf der folgenden Seite. Zu Beginn wollen wir jedoch einen Blick auf die Eckdaten der neuen Archive HDD werfen:

Die technischen Eckdaten der ST8000AS0002 zeigt die folgende Tabelle:

Hersteller Seagate
Modellreihe Archive HDD
Modellbezeichnung ST8000AS0002
Bezugsquelle Hersteller
Straßenpreis ab 247€
Homepage http://www.seagate.com/de/de/
Technische Daten  
Firmware AR13
Formfaktor 3,5 Zoll
Kapazität (lt. Hersteller) 8000 (6 Platter)
Kapazität (formatiert) 7448 GiB
Schnittstelle SATA 6 Gbit/s
Sektorgröße 4096 (512E)
Cache 128 MB
Umdrehungsgeschwindigkeit 5900 rpm
   
Herstellergarantie 3 Jahre

Bevor wir uns die ST8000AS0002 im Detail ansehen, betrachten wir zuerst die neue SMR-Technik auf der nächsten Seite.


Shingled Magnetic Recording - SMR:

Alle Daten-Bits, die es auf den Magnetscheiben der Festplatten zu persistieren gilt, wandern durch den Schreib-/Lesekopf und werden in Spuren (sog. Tracks) geschrieben. Jede Spur hatte dabei eine Mindestbreite, die im Wesentlichen von der Größe des Schreibelement des Kopfes vorgegeben wird. Bei einer vorgegebenen Spurbreite ist gleichzeitig klar, dass pro Magnetscheibe mit ebenfalls festgelegter Größe nur eine endliche Anzahl Spuren bereitstehen kann. Das folgende Schaubild verdeutlicht dies:

figure 1 smr conventional writes tracks 550x172
Quelle: Seagate

Wie auf der Abbildung gut zu sehen ist, existieren ober- und unterhalb der eigentlichen Datenspur beidseitige Ränder, die bisher als Sicherheitsabstand fungierten. Der Trick des Shingled Magnetic Recordings besteht nur darin, diesen Sicherheitsabstand einzusparen, sodass nur noch ein sog. "Trimmed Track" übrigbleibt und überlappende Spuren (in Analogie zu überlappenden Dachschindeln, daher die Namensgebung) entstehen. Die folgende Grafik zeigt das neue Layout:

figure 2 smr writes track spacing 550x213
Quelle: Seagate

Diese Herangehensweise ermöglicht die Erhöhung der Datendichte, bedeutet aber gleichzeitig einen Mehraufwand beim Schreiben: Wenn Informationen einer Spur geschrieben werden, müssen aufgrund der Überlappung die Daten der benachbarten Spur ebenfalls erneut geschrieben werden. Um nun beim Schreiben kein endloses Aufarbeiten aller Folgeinformationen zu konstruieren, hat Seagate die Spuren in Bänder zusammengelegt, sodass maximal ein Band neu geschrieben werden muss:

figure 4 smr band structure 550x166
Quelle: Seagate

Festplatten der ersten SMR-Generation konnten so mit einer um 25% erhöhten Datendichte bestückt werden. Weitere Details zum Shingled Magnet Recording können auf Seagates SMR-Informationsseite nachgelesen werden.

Kommen wir nun zum eigentlichen Probanden, der ST8000ST002.


Bis dato existieren innerhalb von Seagates "Archive HDD"-Serie sechs Modelle, die zwischen 5 und 8 TB rangieren. Neben den Kapazitätsunterschieden differenziert Seagate zusätzlich noch nach "Standard Edition" (ST5000AS0011, ST6000AS0002, ST8000AS0002) und denen mit "Seagate Secure"-Feature (ST5000AS0001, ST6000AS0012, ST8000AS0012), welche hardwarebasierte Verschlüsselung und Instant Secure Erase anbieten. Alle Exemplare besitzen einen 128 MB großen Cache als Zwischenspeicher. Die Gesamtkapazität von 8 TB kommen durch Einsatz von sechs Platter zu Stande, welche Dank SMR 1,33 TB pro Scheibe zur Verfügung stellen. Wie der Serienname "Archive" bereits suggeriert, geht es Seagate hier nicht um Performance, sodass die Umdrehungsgeschwindigkeit bei moderaten 5900 rpm belassen wurde. Die Funktionsweise der SMR-Technik ist ebenfalls hinderlich, was die Schreibperformance angeht. Die Sektorgröße ist physisch bei 4.096 Byte angesiedelt, wird per Host-Emulation aber als 512 Byte ausgeschildert (512E) sodass die Festplatten überall kompatibel sind.

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Obwohl Seagate die Archive HDDs für den Business-Bereich vorsieht und auch eine entsprechend hohe Zahl an Power-On Hours zulässt (8760 bei 24x7), liegt die Menge der Load/Unload-Zyklen nur bei 300.000 (was eher dem Desktop-Segment entspricht, die hauseigene Constellation hatte 600.000). Die Rate der Nonrecoverable Read Errors pro gelesenem Bit liegt ebenfalls bei den für Desktop-Einsätze üblichen 1 pro 1014, normal für den Enterprise-Bereich wäre 1 pro 1015. Aufgrund der Funktionsweise von SMR und den spezifischen Workload-Szenarien im NAS/Surveillance-Bereich rät Seagate explizit im Datenblatt vom dortigen Einsatz ab. Als MTBF wird ein Wert von 800.000 Stunden gelistet und die Garantiezeit beträgt drei Jahre.

Werfen wir nun einen Blick auf die Ergebnisse von Seagates ST8000AS0002 im Benchmark Parcours.


 

Hardware

Software / Treiber

Sonstige Einstellungen und Anmerkungen

Sofern nicht anders angegeben, wurden alle Laufwerke grundsätzlich an dem zweiten SATA-6 Gbit/s-Port des P67-Chipsatzes getestet, wobei die Ergebnisse der einzelnen Benchmark-Tools über mehrere Durchläufe per Mittelwert geglättet wurden. Einmalige Ausreißer im positiven wie negativen Fall wirken sich so nicht zu sehr auf das Gesamtergebnis aus.

Den Stromverbrauch der Festplatten haben wir über ein externes Strommessgerät in Kombination mit einer USB-Dockingstation ermittelt. Die Dockingstation verhält sich ohne eingesetzte HDD neutral und zeigt auf dem Messgerät im Betrieb ohne HDD keinen Verbrauch an. Ein etwaig anfallender "Betriebs-Overhead" fällt demnach bei allen Laufwerken identisch an. Die Messwerte sind daher nicht repräsentativ für jedes Betriebsszenario, sondern zeigen lediglich die von uns gemessenen Verbräuche dar. Über die Messung soll lediglich eine relative Verbrauchshierarchie der Modelle untereinander etabliert werden.

Die Messung der Geräuschemission der einzelnen Festplatten haben wir ebenfalls über die USB-Dockingstation vorgenommen. Dafür haben wir das Schallpegelmessgerät "3222 Datalogger" von Voltcraft in 10 cm Abstand platziert und sowohl den Schalldruck während eines sequentiellen Schreibzugriffs als auch im Active-Idle-Zustand gemessen. Analog zur Messung des Stromverbrauchs gilt auch hier, dass es um die relative Einschätzung der Emissionen zueinander geht. 


Die Disziplin der gemessenen Random Access Time und Read/Write-Durchsatzraten unter HDTach zeigt die folgende Grafik:

HDTach

Random Access Time

ms
Weniger ist besser

Mit 10,1 ms liegt die ST8000AS0002 im oberen Mittelfeld der Probanden.

Unter HDTune haben wir nun den Lese- und Schreibdurchsatz der ST8000AS0002 festgehalten:

HDTune

Minimum Read

MB/s
Mehr ist besser

HDTune

Maximum Read

MB/s
Mehr ist besser

HDTune

Average Read

MB/s
Mehr ist besser

Verglichen mit den Desktop- und NAS-Laufwerken liegt Seagates Archive HDD garnicht schlecht und verpasst nur äußerst knapp die 200 MB/s im Maximalwert. Gegen die hochdrehendere Konkurrenz hat sie mit rund ~20 MB/s Rückstand jedoch keinerlei Chance.

Nachdem wir die Ergebnisse im Lesen festgehalten haben, sehen wir uns nun die Resultate im Schreiben an:

HDTune

Minimum Write

MB/s
Mehr ist besser

HDTune

Maximum Write

176.43 XX


171.47 XX


167.07 XX


151.4 XX


107.07 XX


MB/s
Mehr ist besser

HDTune

Average Write

139.97 XX


131.47 XX


128.13 XX


120.30 XX


111.8 XX


MB/s
Mehr ist besser

Trotz Verwendung der SMR-Technologie schlägt sich die ST8000AS0002 äußerst solide und kann erneut den Desktop/NAS-HDDs den Rang ablaufen. Ähnlich wie beim Lesen ist sie der Enterprise-Konkurrenz aber unterlegen.

Die Random-Access-Sparte von HDTune dient der groben Ermittlung, wie viele Operationen von den Boliden lesend bzw. schreibend gleichzeitig absolviert werden können:

HDTune

Random Read (4k)

IOPS
Mehr ist besser

HDTune

Random Write (4k)

IOPS
Mehr ist besser

Während das Lese-Ergebnis ganz den Erwartungen entspricht, fällt das Schreib-Resultat komplett aus dem sonstigen Bereich heraus. Vermutlich sind hier Seiteneffekte des SMR verantwortlich. Der folgende Screenshot zeigt eine Einzelmessung:

seagate st8000as0002 hdtune

Entgegen den für Festplatten bekannten Werten liegen die Ergebnisse der ST8000AS0002 deutlich oberhalb der Erwartungen.


PCMark Vantage besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen. Zum einen wird die tatsächliche Geschwindigkeit des Systems ermittelt, in dem „echte“ Aktionen ausgeführt werden, z.B. Bild- und Textbearbeitung, Videowiedergabe uvm. – Hier ist es häufig schwer oder sogar unmöglich, einen Unterschied zwischen verschiedenen Laufwerken zu erkennen, denn diese Art von Benchmarks wird oft durch das restliche System (CPU, RAM, Grafikkarte) ausgebremst. Der HDD-Test von PCMark ist hingegen wieder eher synthetischer Natur, denn es werden nur sog. Traces abgespielt (aufgenommene Zugriffe beim Arbeiten mit verschiedenen Programmen). Angenommen, das restliche System würde eine SSD nicht limitieren, so würde die Leistung eines Systems mit den Ergebnissen des HDD Tests korrelieren – sofern man die gleichen oder wenigstens ähnliche Programme einsetzt wie bei der ursprünglichen Aufnahme der Traces. Die Ergebnisse des Gaming- und Music-Benchmarks weisen leider eine relativ hohe Schwankung auf. Bei beiden Tests ist eine eindeutige Aussage daher erst ab ca. 10% Unterschied der Ergebnisse möglich. Die Ergebnisse der anderen Tests sind deutlich besser reproduzierbar (mittlerer Fehler nicht mehr als 3%).

PCMark Vantage

HDD Suite

Punkte
Mehr ist besser

PCMark 7 ist der direkte Nachfolger der älteren Vantage-Version und ist, wie der Name bereits vermuten lässt, auf die Verwendung mit Windows 7 optimiert. Im Vergleich zum Vorgänger wurden die Benchmarks in andere Kategorien eingeteilt, wobei, abgesehen vom Storage-Benchmark, alle Tests wieder die reale Leistung des Systems ermitteln, indem neben der SSD (oder HDD) alle anderen Komponenten des Systems (CPU, Arbeitsspeicher, Grafikkarte) ebenfalls in die Tests mit einbezogen werden. Wer an allen Einzelheiten interessiert ist, dem sei das umfangreiche PCMark 7 Whitepaper (PDF) als Lektüre empfohlen.

Erfreulicherweise hat die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse im Vergleich zur Vorgängerversion enorm zugenommen, so unterscheiden sich die Punktzahlen bei mehreren Durchläufen fast immer um weniger als 0,5 Prozent. Dadurch ist es nun deutlich einfacher, Performance-Unterschiede zwischen mehreren HDDs auszumachen, die nicht nur einer Messschwankung geschuldet sind.

PCMark 7

Overall

Punkte
Mehr ist besser

PCMark 7

Lightweight

Punkte
Mehr ist besser

PCMark 7

Productivity

Punkte
Mehr ist besser

PCMark 7

Creativity

Punkte
Mehr ist besser

PCMark 7

Entertainment

Punkte
Mehr ist besser

PCMark 7

Computational

Punkte
Mehr ist besser

PCMark 7

System Storage

Punkte
Mehr ist besser

PCMark 7

Secondary Storage

Punkte
Mehr ist besser

Bei beiden Benchmark-Suites kann Seagates ST8000AS002 mit einigen Abstrichen knapp den Anschluss an die Spitzengruppe halten und ist einigen anderen Boliden deutlich überlegen.


Um eine Aussage über die Tauglichkeit als potentielles Systemlaufwerk zu erhalten, haben wir das ursprüngliche Windows 7 des Testsystems kurzer Hand auf die vorliegenden Probanden geklont und mehrfach hintereinander starten lassen. Gestoppt wurde dabei die Zeit vom Einschalten des PCs bis zur Anzeige des Login-Bildschirms von Windows 7. Dementsprechend ist hier der gesamte Bootup-Vorgang des BIOS mit enthalten:

Windows 7

Startzeit

s
Weniger ist besser

Der gemittelte Durchschnitt der Startzeit von mehr als 55 Sekunden lässt die Archive HDD auf den letzten Platz fallen, was sie als Boot-Medium denkbar ungeeignet dastehen lässt.

Um die Betriebstemperatur der Festplatten unter größtmöglicher Last zu ermitteln, wurde jedes Laufwerk nach Abschluss der jeweiligen Benchmarks über die Erase-Funktion von HDTune vollständig überschrieben. Dadurch konnten wir sicherstellen, dass die Laufwerke einer konstant hohen Belastung ausgesetzt sind und durch die permanent anliegenden Schreibvorgänge ein hohes Maß an Wärme freisetzen müssen. Die Temperaturen der Festplatten wurde durch Auslesen des entsprechenden SMART-Wertes unmittelbar nach Abschluss des Erase-Vorgangs protokolliert und mit der Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Messung bereinigt, um eine Vergleichbarkeit herzustellen:

Temperaturen:

Betriebstemperatur

Delta Raumtemperatur

C
Weniger ist besser

Trotz des SMR-bedingten höheren Schreibaufwands bleibt die ST8000AS0002 vergleichsweise kühl und reiht sich mit ihrem Ergebnis von 19 °C genau zwischen die NAS- und Enterprise-Laufwerke ein.

Werfen wir nun einen Blick auf den Energieverbrauch der Festplatten, einmal im Bereitschaftszustand (Idle) und einmal unter Last:

Stromverbrauch:

Stromverbrauch

Idle

W
Weniger ist besser

Stromverbrauch

Last

W
Weniger ist besser

Der gemessene Stromverbrauch liegt mit 7,7 Watt im Leerlauf und 9 Watt unter Last erneut im Mittelfeld.

Die Entwicklung der Betriebslautstärke haben wir ebenfalls verglichen, einmal im Bereitschaftszustand (Idle) und einmal während der Seek-Phase im Zugriff:

Lautstärke:

Betriebslautstärke

Idle

dbA
Weniger ist besser

Betriebslautstärke

Seek

dbA
Weniger ist besser

Auch beim Betriebsgeräusch präsentiert sich die ST8000AS0002 nicht schlecht und schließt die Lücke zwischen den sehr leisen NAS-Boliden und den verhältnismässig lauten Enterprise-HDDs.


Ähnlich wie beim letzten großen Technologiewechsel der Branche von LMR auf PMR (Longitudinal auf Perpendicular Magnetic Recording) steht man derzeit erneut vor der Frage, wie die Kapazität der Festplatten langfristig weiter gesteigert werden kann. Seagate hat mit der Erhöhung der Speicherdichte pro Magnetscheibe über die SMR-Technik einen gänzlich anderen Weg eingeschlagen als bspw. HGST, die mit Heliumfüllung die Platter-Anzahl gesteigert haben. Die ST8000AS0002 ist quasi die Erstauskopplung, Seagate wird sicherlich noch etwas weiter an der Kapazitätsschraube drehen können. Was die Performance der Festplatte betrifft, sind die prognostizierten Einbußen bei Schreiboperationen durch die SMR-Technik jedoch nicht so gravierend, wie man hätte erwarten können. Wie sind gespannt, wann - und vor allem welcher Hersteller - zuerst die nächste Schranke von 10 TB pro Laufwerk knacken wird.

{jphoto image=75475}

Insgesamt präsentiert sich die ST8000AS0002 als solides Laufwerk und eignet sich aufgrund der hohen Kapazität hervorragend als Backup/Archivierungs-Medium. Seagate selbst rät vom Einsatz in lastintensiven Bereichen wie Surveillance oder NAS ab, was aufgrund der SMR-Funktionsweise mehr als verständlich ist und beim Einsatz beachtet werden sollte. Preislich spielt sie natürlich passend zur Kapazität ganz oben mit und ist mit fast 250 Euro nicht gerade günstig. Dort wo Platz knapp ist und jedes Laufwerk zählt, kann sie ihre Stärken ausspielen. Als fader Beigeschmack bleibt eigentlich nur, dass die Zuverlässigkeitswerte (Lesefehler, Load/Unload-Cycles, MTBF, Garantiezeit) nicht dem Enterprise-Umfeld entsprechen.

Positive Aspekte von Seagates ST8000AS0002 :

Negative Aspekte von Seagates ST8000AS0002 :

Preise und Verfügbarkeit
Nicht verfügbar Nicht verfügbar Nicht verfügbar