Seagate SkyHawk, 4TB, ST4000VX013 im Test. Surveillance mit SMR und was passiert bei falscher Nutzung?

Vor kurzer Zeit hatte ich auf Hardwareluxx.de eine ganz ähnliche Festplatte eines anderen Herstellers im Test. Die HDWT840 von Toshiba ist auch eine 4-TB-SMR-Surveillance-Festplatte. Da es auf den Hersteller-Websites nur zwei Modelle mit SMR in der Surveillance-Klasse gibt, motivierte mich dies, auch die Seagate SkyHawk mit 4 TB Speicherplatz und SMR zu testen. Weil sie nun aber kurz vor dem Artikel abgekündigt wurde, findet der Test hier auf dem Blog statt. Auf ihm befasse ich mich gerne mit jeder interessanten Festplatte – auch wenn sie nicht mehr auf dem Markt ist. Das aktuelle Modell der 15. Generation, die ST4000VX016, bekommt ihren eigenen Artikel auf www.Hardwareluxx.de

Die SkyHawk mit 4 TB ist eine luftgefülte Festplatte mit Shingled Magnetic Recording als Aufnahmemethode. Sie dreht mit 5400 rpm und besitzt 2 Platter mit insgesamt 4 Köpfen.

Dieser Artikel wird etwas über die bloße Betrachtung einer weiteren 4-TB-SMR-Festplatte hinausgehen, da beim standardisierten Leistungsmessen der Festplatte interessante Daten erzeugt wurden. Die Verbindung von 5400 rpm und SMR in Kombination mit einem normal arbeitenden Windows-System, welches also auch zufällige Transferoperationen ausführen kann, führte zu einer starken Reduktion der Leistungsfähigkeit. Hierzu jedoch später mehr. Wichtig vorab ist die Information, dass das Laufwerk immer nach den Anforderungen der Arbeitslast ausgewählt werden muss. Einfach das günstigste Laufwerk für eine beliebige Last zu verwenden ist niemals eine gute Idee.

Durchführung – Teil 1

Lieferumfang und technische Daten

Ein passendes Datenblatt konnte ich erfreulicherweise noch finden.

HerstellerSeagate
SerieSkyHawk
ModellST4000VX0013
Kapazität4 TB
Platter2
Lese-/ Schreibköpfe3
Betriebstemperatur0°C – 70°C ¹
AufnahmemethodeSMR
Lade-/ Entladezyklen600000
Workload-Rate180 TB
Cache256 MB
U/min5400
Übertragungsgeschwindigkeit (max.)180 MB/s
nicht korrigierbare Lesefehler pro gelesenem Bit, max.1 Sektor pro 10E14
ÜbertragungsstandardSATA III
Energieverbrauch Last/ Leerlauf/Standby3,7 W / 2,5 W /0,25W
Geräusch ( dB(A) ) Leerlauf / Last28 / 25
MTBF1.000.000
Garantie3 Jahre
Rescue Service3 Jahre

¹Seagate warnt auch hier vor dauerhaft hohen Temperaturen. Im Dauerbetrieb sollten 40°C nicht überschritten werden.

Detaillierte Bilder

Die Oberseite mit dem typischen Etikett der Seagate SkyHawk-Serie

Die Unterseite der Seagate SkyHawk

Die Seitenansicht ist bei dieser 3,5-Zoll-Festplatte besonders interessant. Es handelt sich um ein Modell, das deutlich flacher ist, als eine normale Festplatte in diesem Format.

Vorder- und Rückseite der WD40EZRZ.

Bewegte Bilder

Natürlich gibt es auch zu dieser Festplatte ein Video auf dem Youtube-Kanal des Fireblsblogs.

Link zum Video (folgt)

Durchführung – Teil 2

Energieverbrauchsmessung

Die Energieverbrauchsmessung führe ich wie üblich für Festplatten durch. Den genauen Ablauf der drei Tests habe ich auf einer separaten Seite beschrieben. Hier gehts zu den Messmethoden.

Legende zu den Messungen:

Kanal 1 (gelb) stellt die Spannungsmessung 12 V bei einer Darstellung von 10 V je Kästchen dar. Kanal 2 (türkis) stellt die Spannungsmessung 5 V bei einer Darstellung von 5 V je Kästchen dar. Kanal 3 (rosa) stellt den Stromverlauf auf der 12 V Schiene dar, bei einem Verhältnis von 2 A je Kästchen. Kanal 4 (blau) stellt den Stromverlauf der 5 V Schiene bei einem Verhältnis von 1 A je Kästchen dar. Der mit MATH gekennzeichnete Kanal stellt das Produkt einer Multiplikation von Kanal eins und drei dar, also die Leistung auf der 12 V Schiene. Für 5 V müssen wir diese Berechnung von Hand durchführen. Da das Oszilloskop uns eine .csv Datei mit allen Messwerten erstellt hat, ist das kein Problem.

U ist die Bezeichnung für Spannung und wird in Volt (V) angegeben. I ist die Bezeichnung für Strom und wird in Ampere (A) angegeben. P ist die Bezeichnung für die elektrische Leistung und wird in Watt (W) angegeben.

Messung 1 Anlauf

Nachfolgend sind die Ergebnisse interpretiert:

Kanal Max AMP1
U 12V12,0 V11,70 V
U 5V5,20 V5,12 V
I 12V1,76 A1,79 A
I 5V0,68 A0,70 A
P 12V20,00 W20,0 W
P 5V 3,54 W3,59 W

1Spannungswert zwischen dem Mittelwert der oberen Signalformdachschräge und dem Mittelwert der unteren Signalformdachschräge. Dieser ermöglicht uns eine bessere Interpretation der Ergebnisse im hohen Wertebereich, da so die höchsten Spitzen mathematisch geglättet werden.

Rund 24 W bzw. 2 A bieten eine hohe Kompatibilität auch zu klein dimensionierten Systemen.

Messung 2 Idle

Nachfolgend sind die Ergebnisse interpretiert:

Kanal Durchschnitt
U 12V11,70 V
U 5V5,00 V
I 12V0,278 A
I 5V0,047 A
P 12V3,00 W
P 5V0,23 W

Ein Verbrauch von 3,3 W im Leerlauf ist heute für Luft-Festplatten jeder Größe zwar problemlos erreichbar, war aber zum damaligen Zeitpunkt ein guter Wert.

Messung 3 Kopieren

Nachfolgend sind die Ergebnisse interpretiert:

Kanal Max Durchschnitt
U 12V12,00 V11,90 V
U 5V5,20 V5,00 V
I 12V1,52 A0,271 A
I 5V0,76 A0,38 A
P 12V17,6 W3,08 W
P 5V3,95 W1,88 W

In Anbetracht des Verbrauchs im Leerlauf und der nur vier vorhandenen Platter ist ein Kopier-Verbrauch von unter 5 W erwartungsgemäß gut.

Messung 4 Random-Access-Read

Nachfolgend sind die Ergebnisse interpretiert:

Kanal Max Durchschnitt
U 12V12,80 V11,80 V
U 5V5,20 V5,00 V
I 12V1,68 A0,60 A
I 5V0,68 A0,241 A
P 12V20,00 W6,83 W
P 5V3,54 W1,21 W

Auch im vierten Test zeigt sich, dass die WD40EZRX auch unter größter Last sehr sparsam arbeitet.

Benchmarks

Für die Benchmarks habe ich die Festplatten im Hardwareluxx.de-Test-PC gemessen, um eine Vergleichbarkeit mit den Hardwareluxx-Ergebnissen herstellen zu können. Das Testsystem kann hier eingesehen werden.

Crystal Disk Mark 6.0.2

Crystal Disk Mark 8.0.0

ATTO Disk Benchmark 4.00.0f2

HD-Tune Pro 5.70 Lesen

HD-Tune Pro 5.70 Schreiben

HD-Tune Pro 5.70 Random-Access-Read

Bewertung

Die ermittelten Geschwindigkeiten sind deutlich niedriger als im Datenblatt angegeben. Ich habe meine Messmethode daraufhin überprüft und immer wieder andere Ergebnisse erhalten, welche aber im Schnitt dem entsprechen, was ich hier im Artikel verwendet habe.

Aus diesem Grund habe ich mich entschlossen Seagate zu kontaktieren und gemeinsam eine Lösung zu suchen. Dort hat man sich gleich eine weitere ST4000VX0013 genommen und meine Benchmarks nachgestellt.

Die wichtigste Nachricht zuerst: Ich hatte richtig gemessen. Auch dort konnte nicht die Geschwindigkeit in Kombination mit meiner Benchmark Auswahl erreicht werden. Surveillance-Festplatten sind nun mal von Haus aus hochspezialisierte Laufwerke, welche optimiert, sind Bit-Streams in absolut sequenzieller Abfolge zu verarbeiten. Mit den zufälligen Tests aus den üblichen Benchmark-Programmen werden diese Streams gestört. Kommt jetzt noch, wie in diesem Fall verwendet, SMR als Aufnahmemethode hinzu, dann verstärken sich die Einwirkungen bei nicht-sequenziellen Operationen gegenseitig. Von Seagate wurde auch berichtet, dass diese Einwirkungen bei größeren Surveillance-Festplatten mit höherer Drehzahl und CMR aufgrund der besseren Grundleistungsfähigkeit weniger spürbar sind.

Schallpegelmessung

Bei der Schallpegelmessung wird, wie bei der Messtechnik beschrieben, der Betriebsschallpegel gemessen.

Mit einem durchschnittlichen Schalldruck von 25 dB(A) im Last-Betrieb gehört die SkyHawk in der Variante ST4000VX013 zu den sehr leisen Festplatten. Hier kommen sowohl die langsame Umdrehungszahl als auch die geringe Platteranzahl positiv zum Zuge.

Fazit

Dieser Artikel ist meiner Meinung nach sehr wichtig, denn er zeigt auf, dass auch aus Sicht der Surveillance-Festplatten nicht jedes Laufwerk für jeden Arbeitsaufwand genutzt werden kann. Auch wenn die Kombination aus Surveillance-Firmware, 5400 rpm und SMR als Aufnahmemethode die gezeigten Problematiken gegenseitig verstärkt, lässt sich so das Problem verdeutlichen. Die ST4000VX013 war keine schlechte Surveillance-Festplatte – in einem kleinen Gehäuse mit wenigen Kameras kann sie ihre Stärken in Sachen Anschaffungswiderstand, Betriebslautstärke und geringer elektrischer Leistungsaufnahme voll ausspielen. Hätte man sie jedoch für ein NAS verwendet und dann auch noch zufällig beschrieben, wie es bei einem gut fragmentierten Dateisystem immer vorkommen kann, wäre man mit dem Ergebnis nicht zufrieden gewesen.

Den Nachfolger, die ST4000VX016 (ST4000VX015 ohne Rescue-Service) wird es zeitnah auf Hardwareluxx.de als Artikel von mir geben.