Как выбрать жёсткие диски HDD

Жёсткий диск HDD (Hard Disk Drive) представляет собой накопитель, информация в котором хранится на вращающихся магнитных пластинах.

Ниже дана основная информация по жёстким дискам HDD, что должно помочь понять новичкам на что следует обратить внимание.

Но решение, всё-таки, каждый должен принимать сам, основываясь на своих задачах для этих жёстких дисков.

Плюсы HDD:

• большая ёмкость.
• низкая стоимость.
• HDD часто (но не всегда!) выходит из строя постепенно, и у системы есть достаточно времени, чтобы предупредить пользователя о том, что его данные под угрозой. 
• довольно большая вероятность "вытащить" информацию если диск HDD выйдет из строя.
• большой ресурс на перезапись данных (при частой перезаписи данных HDD проработает дольше чем SSD).
• возможность хранить данные в выключенном состоянии годами.

Минусы HDD:

• небольшой шум во время работы.
• чувствительность к падениям, тряске и другим механическим воздействиям.
• низкая скорость чтения и записи по сравнению с SSD.
• относительно большие габариты (по сравнению с SSD).
• для установки HDD потребуется несколько проводов и довольно много места, что в небольших корпусах будет сделать затруднено или невозможно. 

Из-за своих плюсов и минусов на момент написания статьи HDD диски стали больше использоваться для хранения различной информации (фотографии, видео, музыка). А вот для работы операционной системы, для размещения игр и программ лучше подходят накопители SSD.

Ёмкость (объём) жёсткого диска HDD

Ёмкость жёсткого диска - один из самых важных показателей при выборе, которая показывает сколько информации вы можете хранить на вашем жестком диске. Ведь нет смысла приобретать тот вариант, которого не хватит для записи нужной вам информации.

Ёмкость измеряется в гигабайтах (ГБ) или терабайтах (ТБ).

Ёмкость жёсткого диска HDD зависит от плотности и количества пластин: чем больше плотность и количество пластин, тем больше объём жёсткого диска.

Максимальный ёмкость диска HDD на момент написания статьи было 32 ТБ и эти показатели постоянно увеличивается производителями.

Правда можно сказать что для личного пользования чаще всего, насколько знаю, покупают HDD с ёмкостью в 1-4 ТБ: они относительно не дорогие и ёмкости для записи в большинстве случаев хватает.

В некоторых случаях даже может оказаться так, что купить несколько небольших по объёму дисков HDD выгоднее чем один, но с большой ёмкостью.

Кроме того важно знать что в интернете бытует мнение что чем больше ёмкость жёсткого диска, тем менее он надёжен. Как по мне это справедливое утверждение, ведь из-за большой ёмкости конструкция диска HDD сложнее, а раз сложнее то есть больше шансов на поломку.

И ещё информация из интернета: жёсткие диски с нечётным объёмом (то есть которые не делятся на 2) могут быть отбраковкой более старших версий (например, HDD на 3 ТБ и 5 ТБ являются отбраковкой версий HDD на 4 ТБ и 6 ТБ соответственно) и они из-за этого имеют худшее качество. Не могу утверждать что это так, но привести такую информацию считаю необходимым.

Не забывайте, что фактический объём HDD меньше заявленного производителем.

Форм-фактор жёсткого диска HDD

Форм-фактор у дисков бывает имеет всего два распространённых видов:

• 3,5 дюйма. Объём такого диска может составлять терабайты и за счёт этого достигается снижение цены за один гигабайт.
  Они имеют размеры 101,6 х 146 мм. Толщина у них может быть разной и зависит от количества пластин и наполнения, что влияет на максимальную ёмкость этого диска. Стоит знать, что толщина жесткого диска HDD в большинстве случаев не играет никакой роли и любой из них без проблем можно будет закрепить в корпусе. Редким исключением могут составлять компактные корпуса и мини-ПК, где "толстый" диск может не влезть или негативно повлиять на охлаждение из-за частичного перекрытия воздушных потоков.
  3,5-дюймовые диски HDD довольно громоздкие и тяжёлые. Основные сферы их применения: домашние ПК, серверы, системы видеонаблюдения и т.п..
• 2,5 дюйма. Они выпускаются в нескольких вариантах по габаритам, самый распространённый из которых 69,85 х 100 мм. Толщина у них может быть разной и зависит от количества пластин и наполнения, что влияет на максимальную ёмкость этого диска.
  Из-за меньших размеров у 2,5 дисков HDD меньше ёмкость, а вот цена выше за ГБ, чем у диска форм-фактора 3,5". 
  Основные сферы применения диска 2,5": ноутбуках, мини-ПК, внешние жёсткие диски, некоторые сервера и т.п..
  Если использовать диск 2,5" в домашнем ПК, то, возможно, для него не будет подходящего места. В этому случае нужно использовать специальные переходники для установки на место 3,5 дюймового диска.

Жёсткие диски HDD
Верхний 2,5". Нижний 3,5"

Существуют модели HDD и меньшего форм-фактора. Но они и раньше были не сильно распространены, а сейчас их встретить ещё сложнее.

Интерфейс (разъём) подключения жёсткого диска HDD

Интерфейс включает в себя два аспекта: физическое подключение (разъем) и правила взаимодействия (технология)

Существует несколько разъёмов подключения жёсткого диска HDD, для выбора которого следует руководствоваться наличием разъемов соответствующего типа том оборудовании, куда вы хотите подключать данный диск.

Современные жёсткие диски HDD имеют два разъёма для подключения к:

• Разъём питания служит для подачи питания на HDD. Он напрямую подключается к блоку питания. Если блок питания модульный, дополнительный кабель может отсутствовать в системном блоке, его придётся купить отдельно или взять из комплекта поставки блока питания.
• Разъём для передачи данных. Он имеет Г-образный разъём и соединяет жёсткий диск с материнской платой ПК.
  Для с существует несколько разъёмов для передачи данных. Главное убедиться что у вашего оборудования (например, на материнской платы на компьютере) и у HDD разъёмы совпадают. Иначе надо задуматься о приобретении переходников или других дисков.
• На данный момент самый распространённый разъём для передачи данных для жёсткий дисков HDD является SATA, который можно подключить как к домашнему компьютеру, так и к серверу.
  Есть 3 поколения SATA , которые в основном различаются по пропускной способности, при этом старшая версия SATA будет работать на младшей версии SATA.
• SATA I - 1,5 Гбит/с (по факту 150 Мб/с).
• SATA II - 3 Гбит/с (по факту 300 Мб/с).
• SATA III - 6 Гбит/с (по факту 600 Мб/с). На данный момент именно такая версия SATA распространённая.
• У жёстких дисков HDD, которые предназначены для серверов может встречаться как SATA, так и SAS.
  SAS применяется для высокоскоростных операций с множественными циклами перезаписи информации, например, для управления базами данных (СУБД), для высоконагруженных веб-серверов и веб-приложений и серверных систем. Более того, системы на базе SAS просты в установке и легко масштабируются.
  Тут важно знать что к серверу с разъемами с SAS подключить обычные SATA-диски можно (правда не всегда!!!). А вот SAS-диски с домашними компьютерами, в которых имеются только разъемы SATA, несовместимы. Подключить их можно только с помощью специальной платы расширения, поэтому, по моему мнению, от покупки такого диска для домашнего компьютера стоит отказаться..

Визуальное отличие разъёмов SATA и SAS на дисках.
Наверху HDD с разъёмом SATA. Перемычки нет
Снизу HDD с разъёмом SAS. Есть перемычка.

Скорость вращения шпинделя в жёстком диске HDD

В внешнем диске HDD важна скорость вращения шпинделя, которая влияет на такие параметры, как быстрота передачи информации, энергопотребление, уровень шума и то, как сильно этот диск греется... Но скорость вращения шпинделя не всегда указывает на производительность, так как на это влияют и другие факторы.

Есть 3 основных варианта скорости вращения шпинделя жёстких дисков HDD

• 5400 (реже варианты 5640, 5700, 5900) rpm (об/мин, оборотов в минуту). Такая скорость вращения позволяет добиться оптимального баланса производительности, надёжности, энергопотребления и шума. Есть небольшая задержка для доступа к информации на таких дисках, особенно это может быть неприятным если это системный диск.
  Поэтому, как правило, жёсткие диски со скоростью 5400 об/мин предназначены для хранения файлов большого объёма, к которым нет частного обращения и которые читаются и пишутся линейно, например, фильмов.
  Также такая скорость шпинделя чаще всего встречается на дисках форм-фактора 2,5", а другая скорость шпинделя у них редка.
• 7200 rpm (об/мин, оборотов в минуту). У них среднее значение скорости вращения, надёжности и шума. Но они обеспечивают сравнительно низкое время доступа и подходящую скорость передачи данных.
  Поэтому жёсткие диски со скоростью 7200 об/мин являются универсальными и подойдут как для домашнего компьютера, так и для нетребовательного сервера.
• 10 000 rpm (об/мин, оборотов в минуту) и более (до 15 000 об/мин). Самые быстрые (среди HDD) и самые шумные (громкие). Но они считаются менее надёжными, так как из большого нагрева риск поломки возрастает в разы.
  Жёсткие диски со скоростью 10000 об/мин используется если важно обеспечить высокую скорость работы. По моему мнению такие HDD больше подойдут для серверов, а для персональных компьютеров если важна большая скорость чтения и записи в большинстве случаев лучше использовать накопители SDD.
  

Технология записи жёсткого диска HDD

Технология записи информации на диск HDD может быть нескольких видов. Но современные модели HDD производятся, насколько я знаю, по одной из двух технологий:

• CMR (conventional magnetic recording) - обычная магнитная запись. Это стандартная технология записи, которая распространена у большинства современных жёстких дисков.
  В CMR-накопителях при записи информации треки (дорожки) записываются по отдельности (бок о бок и не перекрываются). Это дает магнитной головке возможность записывать и считывать трек независимо от других. 
  В результате скорость записи у таких дисков остается стабильной независимо от объёма записанных данных. Поэтому CMR является идеальным вариант, если важна высокая скорость передачи данных (игры, операционные системы, NAS и т.п.) и если вы часто обращаетесь к данным, постоянно редактируете или удаляете файлы
• SMR (Shingled Magnetic Recording) - черепичная магнитная запись. Все треки (дорожки) записываются, частично накладываясь на предыдущий, словно черепица на крыше. Идея возникла из-за разных размеров головок: для чтения головка может быть очень маленькой, но головка записи физически намного крупнее. Поэтому дорожки можно расположить плотнее, сохранив их читаемость. 
  Наслоение треков позволяет существенно экономить место на физическом диске, а значит повышается ёмкость накопителя. Но это не дает магнитной головке записывать информацию независимо. Поэтому, при необходимости записать данные только на одну дорожку, перезаписываются сразу несколько из них.
  Чтобы справиться с записью реальном времени, такие диски оснащаются большим объемом кэш-памяти и специальной выделенной областью, где есть дорожки без перекрытий. Сначала данные записываются туда и лишь потом перераспределяются на дорожки с перекрытиями. Поэтому при загрузке больших объемов скорость записи  на таких дисках снижается.
  При этом чтение у моделей c SMR происходит с постоянно высокой скоростью, которая немного превышает таковую у дисков с CMR за счет повышенной плотности дорожек.
  Думаю важно указать и то,что HDD с SMR считаются менее надёжными и восстановить информацию на них значительно сложнее.
  Поэтому SMR является идеальным вариантом для архивного хранения данных, но не рекомендуются для частой перезаписи, то есть для обычного использования (грубо говоря SMR лучше использовать по принципу "один раз записал - много раз прочитал").
  

Кэш-память (объём буфера) жёсткого диска HDD

Кэш-память (объём буфера) жёсткого диска HDD - это область, где хранятся данные, которые уже считались с диска, но ещё не были переданы для дальнейшей обработки. По-умолчанию, все операции чтения-записи происходят с использованием этого самого буфера.

Размер кэша у жёстких дисков может быть разным, обычно устройства оснащают 8, 16, 32 и 64 МБ, но имеются буферы на 128 и 256 МБ.

В основном размер кэша зависит от ёмкости самого HDD, а также технологии записи (у SMR в кэше хранится больше данных, причём независимо от объема накопителя). 

Размер кэша влияет на производительность HDD: чем больший объём данных в нём поместится, тем реже компьютеру приходится обращаться к диску. Соответственно, увеличивается производительность. Поэтому тут следует ориентироваться на то, что чем больше размер кэш-памяти, тем лучше. Хотя, по моему мнению, на момент написания статьи кэш-памяти на 32 МБ будет вполне достаточно, если этот диск HDD используется для хранения стандартных рабочих файлов.

Тут важно помнить, что если компьютер используется для обработки больших файлов, то размер буферной памяти становится не так важной, ведь информация всё равно не помещается в кэше, так что прирост производительности будет минимальный.

Тут стоит отдельно отметить тот факт, что при внезапном отключении электроэнергии могут возникнуть битые (не читаемые) файлы из-за того что до конца не успели дописаться файлы из кэша. Тут вам может помочь только ИБП.

Скорость передачи данных жёсткого диска HDD

Чем больше скорость передачи данных (чтения и записи данных), тем быстрее у вас будут записываться и считываться данные с жёсткого диска. 

Эта характеристика отображает максимальную скорость передачи данных при линейных операциях. В силу строения магнитных накопителей наибольшая скорость достигается на внешнем периметре диска. Именно она и указывается в технических характеристиках. Ко внутреннему периметру скорость плавно снижается примерно в 2 раза. И это необходимо учитывать.

Также скорость передачи данных зависит от

• интерфейса
• кэш-памяти
• от скорости вращения шпинделя
• плотности пластин
• технологии записи

Наполнение гермоблока жёсткого диска HDD

Гермоблок - это герметичный металлический корпус, который предохраняет магнитные пластины и точную механику от воздействий окружающей среды.

Внутри гермоблока обычно находится воздух, полностью очищенный от пыли.

Для выравнивания его внутреннего давления с атмосферным, в корпусе делается отверстие (breath hole), которое закрыто плотным фильтром, чтобы предотвратить попадание пыли (так что это не совсем гермоблок). В процессе работы, пластины вращаются, создавая циркулирующий поток воздуха. Этот поток проходит сквозь ещё один фильтр, который производит дополнительную очистку.

Обычно у этого отверстия есть надпись "do not cover this hole", что переводится на русский язык как "не закрывайте это отверстие".

Отверстие в HDD для выравнивания давления

В жёстких дисках HDD большого объёма (встречается от 6 ТБ, а от 10 ТБ и выше, вроде как, и не найти другого наполнителя) внутреннее пространство может быть заполнено гелием. Он обладает меньшим сопротивлением, что позволяет уменьшить мощность двигателя и сделать пластины более тонкими, а значит и увеличить их количество в корпусе HDD (то ёмкость будет больше).

Первые модели жестких дисков с гелиевым наполнением иногда страдали от его утечки. Но со временем стали применяться более совершенные технологии сварки корпуса, снижающие вероятность утечки гелия.... Однако не исключает утечку, поэтому они могут быть менее надёжны в условиях реальной эксплуатации. Поэтому для дома я бы советовал гелиевые диски не приобретать.

Уровень шума жёстких дисков HDD

Дисках HDD из-за конструктивных особенностей производит шум.

Условно тихими можно считать HDD с уровнем шума до 30 дБ. Шум от работы такого жёсткого диска скорее всего перекроют другие компоненты практически любого компьютера, поэтому услышать его будет достаточно сложно.

Звук от работы HDD с уровнем шума от 30 дБ и выше услышать легче. Особенно когда в комнате тихо, и системный блок стоит рядом с вами. Впрочем, все зависит от шума, производимого другими компонентами компьютера - в ряде случаев звук работы жёсткого диска может слиться с ним.

Среднее время наработки на отказ (MTBF) жёстких дисков HDD

Показатель MTBF указывает сколько времени жёсткий диск способен проработать в идеальных условиях до возникновения критического сбоя. Этот параметр указывается производителем HDD в технических характеристиках.

Стандартный показатель для дисков HDD составляет  500 000 - 1 200 000 часов.

Однако стоит учитывать, что MTBF является лишь теоретическим показателем. И в реальности диск HDD может выйти из строя раньше.

Количество операций в секунду (IOPS) для жёстких дисков HDD

IOPS (Input/Output Per Second, количество операций ввода/вывода за секунду) - это количество блоков, которое успевает записаться или считаться с устройства в единицу времени. Чем больше IOPS, тем более производительная система.

Но это важно для серверов. А для компьютера в большинстве случаев параметр IOPS можно не учитывать.

Поддержка NCQ в жестких дисках HDD

Некоторые HDD имеют поддержку NCQ (Native Command Queuing - аппаратная установка очерёдности команд).Эта технология управляет движением считывающих головок по пластинам так, что они тратят меньше времени на перемещение от сектора к сектору. В результате диски HDD с NCQ работают примерно на 10% (в некоторых случаях указывается что до 20%) быстрее чем без них.

Впрочем NCQ совсем не обязательно, ведь на скорость выполнения линейных операций чтения/записи в однозадачном режиме (наиболее типичная загрузка, например, в играх, офисных приложениях, и видеомонтаже) NCQ не влияет. Однако если на компьютере несколько программ ведут интенсивные дисковые операции, то при активном NCQ суммарная скорость работы заметно возрастает.

Оптимизация жёстких дисков HDD под RAID-массивы

Оптимизация жёстких дисков HDD под RAID-массивы означает, что устройство будет обладать максимальной эффективностью при использовании в системах RAID (Redundant Array of Independent Disks), что служит повышением отказоустойчивости и (или) производительности.

Обычно у таких дисков отличается контроллер (он будет точно совместим с другими RAID-валидными дисками), и, опять же, иногда, есть незначительные изменения в конструкции, направленные на виброгашение.

Назначение жёсткого диска HDD

При выборе диска HDD можно увидеть что такой диск имеет своё назначение, которое указывает предпочитаемую сферу их использования.

В зависимости от назначения HDD оснащаются определенными технологиями и оптимизациями прошивки, которые не свойственны моделям других линеек. То есть такие диски разработаны с учётом именно выполнения такой работы.

Например, 

• для домашних компьютеров рекомендуется использовать в домашних компьютерах с периодической нагрузки в течение нескольких часов в день. Среди них встречаются быстрые и при этом достаточно тихие модели.
• для сетевых хранилищ (NAS) рекомендуется использовать жёсткие диски для круглосуточной работы в условиях периодической нагрузку и учитывающие специфику работы в RAID-массивах.
• для видеонаблюдения рекомендуется использовать диски, специально разработанные для круглосуточной записи видео без пропусков. Такие диски обычно имеют высокую скорость вращения и большой кэш-буфер. 

Однако стоит учитывать, что чётких критериев, указывающих на назначение жёсткого диска, не существует. Поэтому использовать сведения о назначении следует осторожно. Ведь в некоторых случаях они могут иметь чисто маркетинговый характер.

Да и следует знать что принцип действия HDD одинаков. Поэтому их можно использовать по не заявленному производителем назначению. Например, использовать HDD предназначенный для NAS в компьютере.