Gagnez en performances en découpant votre disque dur : Introduction

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Gagnez en performances en découpant votre disque dur

23/03/2009 à 08:30 par Patrick Schmid

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Sommaire

1 – Introduction
2 – Le Short Stroking, comment ça marche
3 – Les candidats au test : Ultrastar 15K450 et Deskstar 7K1000.B
4 – Niagara, la clé du Short Stroking
5 – Configuration de test, SSD Flash et temps d'accès
6 – Débits

7 – Performances d'E/S : UltraStrar 15K450
8 – Performances d'E/S : Deskstar 7K1000.B
9 – Disques durs en RAID contre SSD
10 – Performances d'E/S : les moyennes
11 – Conclusion
12 – Plus de contenu sur ce sujet

Introduction

Les SSD sont la coqueluche du moment. Si l'on en croit ce qu'on peut lire sur de multiples sites Internet, les disques à mémoire flash sont sur le point de prendre le contrôle du marché du stockage. Ils sont perçus comme plus efficaces, plus rapides que les disques durs - et peut-être un poil plus chers. La vérité est quelque peu différente cependant ; la mémoire flash n'a toujours qu'une toute petite part de marché, pour de nombreuses raisons. Le bon vieux disque dur n'est pas encore mort, et nous allons lui donner encore un autre argument : la technologie dite du "Short Stroking".

HDD Vs. SSD

Permettez-nous de clarifier un point : nous n'avons pas de parti pris en faveur des disques durs ou des SSD. Chaque technologie a ses propres avantages et inconvénients, et chacune peut trouver sa place lorsqu'elle est déployée de manière intelligente. Les avantages des SSD sont des temps d'accès quasiment inexistants, et de très hautes performances d'entrées/sorties. En outre, la mémoire Flash est devenue abordable pour des capacités inférieures à 32 Go. Enfin, les SSD peuvent se montrer étonnamment économes en énergie.

Malheureusement, beaucoup de SSD actuellement sur le marché ne sont pas encore au point. Pour comprendre pourquoi, il vous faut comprendre la différence entre mémoire MLC et mémoire SLC. La MLC (Multi-Level Cell) est très efficace en lecture des données, mais n'est pas du tout adaptée si l'on cherche de grandes vitesses d'écriture, surtout si ces écritures se font à des positions aléatoires. La Flash SLC est supérieure, mais aussi plus onéreuse. Certains disques à mémoire MLC sont très abordables, mais les SSD réellement performants, en SLC, sont toujours très coûteux.

La consommation énergétique et la fiabilité sont deux problèmes supplémentaires. Le niveau de performance et le rendement énergétique dépendent en grande partie de la qualité du contrôleur utilisé. Certains produits disponibles aujourd'hui sont exceptionnels, mais l'exception a un coût.

Les disques durs résistent

Les disques durs conventionnels sont devenus extrêmement bon marché, un disque dur de 1 To coûtant aujourd'hui moins de 100 €. Leur très grande capacité, leur bas prix et leur omniprésence sont les meilleures raisons de continuer à utiliser des disques durs. Et bien qu'ils constituent un mélange de composants magnétiques, mécaniques et électroniques, les disques durs sont généralement fiables et robustes. Les disques "qualité entreprise" doivent passer des tests de torture et obtenir des certifications très strictes avant d'être employés pour des usages critiques. Au contraire, la fiabilité des SSD sur le long terme est toujours incertaine, par manque de recul sur cette technologie récente, ce qui pousse nombre d'entreprises à l'éviter.

Compenser le handicap physique

Le principal inconvénient des disques durs est le retard induit par le temps que mettent les têtes de lecture à entrer en mouvement. Si ce n'est pas un problème pour les opérations de lecture ou d'écriture séquentielles - un point sur lequel les disques sont encore souvent plus rapides que les SSD d'entrée ou de milieu de gamme -, cela handicape grandement les performances lors d'opérations de lecture ou d'écriture aléatoires.

Lorsqu'il s'agit d'accéder à des informations dispersées sur la totalité de la surface du disque, même les plus rapides des disques durs à 15 000 tr/min peuvent voir leur débit tomber de 150 Mo/s à quelques kilooctets par seconde. Autrement dit, le disque perd le plus clair de son temps à repositionner ses têtes. Ne pourrait-on pas limiter ces déplacements ? Justement, on peut ! Nous allons examiner dans cet article une méthode appelée "Short Stroking" (frappe courte), et visant à minimiser l'activité mécanique des disques en limitant artificiellement leur capacité.

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Commentaires

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papupi 23/03/2009 09:31

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salut !

Vraiment très intéressant comme article, et en parcourant vite fait le net je me suis rendu compte que pas mal de gens été emballé aussi. J'aimerais bien essayé, mais cependant deux questions:

vous dites:

Citation :Prenons un exemple simple : un disque dur de 1 To peut-être fait de trois plateaux de 333 Go chaque. Si on utilise seulement 10 % de la capacité, en se limitant aux secteurs situés sur la périphérie des plateaux qui sont les plus rapides, les têtes auront beaucoup moins de déplacement à effectuer.
Évidemment, la première conséquence du "Short stroking" est la diminution de la capacité. Dans notre exemple, chaque plateau serait limité à 33 Go, pour un total de 100 Go.

Faut il un logiciel approprié pour arrivé à un découpage de 1/33 par plateau; ou un simple partitionnage du disque dur suffit il avec des logiciels grand public ?

Le soft d'hitachi (la version grand public) est réservé au ... disque hitachi je suppose ? Quid pour les autres constructeurs ?

Marc 23/03/2009 09:45

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Bonjour,

Je ne vois pas l'avantage du "Short Stroking" par rapport à un simple partitionnage, si ce n'est de ne plus voir l'espace libre comme tel (ce qui ne change rien aux performances).

Ai-je loupé quelque chose ?

papupi 23/03/2009 09:59

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Je pense que si tu souhaite obtenir 100Go avec un disque de 1to composé de 2x500 niveau plateau, alors:

- si tu partitionne, le logiciel qui partitionne ne tiendra pas compte des plateaux et fera peut-être 100x1(plateau) et (0x1)

- si tu "short strock", au contraire cela fera 50x2(plateau)...

Yabon ?

Faudrait demander l'avie du rédacteur

jackydown 23/03/2009 10:02

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-1

D'accord avec papupi, et qui sait s'il va forcément partitionner la périphérie du plateau ?

okey-dokey 23/03/2009 10:05

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Interessant, je ne savais pas que cela pouvait se faire "aussi facilement".

Marc :
Bonjour,Je ne vois pas l'avantage du "Short Stroking" par rapport à un simple partitionnage, si ce n'est de ne plus voir l'espace libre comme tel (ce qui ne change rien aux performances).Ai-je loupé quelque chose ?

A mon avis la différence tiens en peu de chose.
Le partitionnages du disques est une séparation purement "logicielles" inscrite sur le disque au niveau de la table de partition. Cela n'empêche pas les tetes de lectures de se balader "physiquement", car pour elle le retse du disque existe toujours meme s'il n'est pas utilisé.

Avec le short machin (c'est pas beau comme nom vous trouvez pas ?) tu limite la zone directement au niveau de l'electronique du disque dur. De fait les tetes de lectures agissent vraiment comme si le disque etait limité à cette zone. Limite tu pourrais decouper les plateaux qu'il ne s'en rendrait pas compte

papupi 23/03/2009 10:12

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Ce qui sous entend que le reste du disque dur n'est "plus utilisable" ? du moins du moment que le short truc est activé ?

Florian c 23/03/2009 10:13

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okey-dokey > Voila, et du coup les performances sont meilleures en passant par le short stroking que via un partitionnement classique. Par contre effectivement on perd du coup de l'espace disque.

gsxrider 23/03/2009 10:15

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Il y a un truc dont ils ont pas parlé c'est l'énergie utilisée pour obtenir les mêmes perfs... L'économie sur l'achat se justifie t elle vraiment?

daam 23/03/2009 10:17

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@okey-dokyer : le "short stroking" est à mon avis juste un partitionnage, qui ne décrit qu'une partition en bordure des plateaux. Ce n'est pas à mon avis au niveau de l'électronique. L'article décrit l'opération comme un formatage, qui est juste une modification de la table de partitions (+ initialisation éventuelle de la partition).

Si tu fais une partition qui n'utilise que partiellement ton disque, la tête de lecture n'ira jamais voir ailleurs, puisque tu ne feras jamais d'opérations d'e/s en dehors de cette partition.

Du coup y'a peut-être moyen d'utiliser le reste du disque comme espace de stockage, puisque une utilisation de ce type fait peu d'accès et pas d'accès aléatoires. Je ne sais pas si on peut utiliser des config raids du genre : une partition raid 0 pour le bord des plateaux et le reste en une autre partition. De manière logicielle sûrement mais c'est pas top ...

papupi 23/03/2009 10:22

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J'imagine que du coup, un disque dur 80Go moderne à les memes perfs qu'un disque dur 1To avec short stroking ?

(Je sais bien que non, mais j'aimerais qu'on m'explique pourquoi, car dans l'absolu je ne vois pas ce que ça change ...)

okey-dokey 23/03/2009 10:23

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daam a écrit :

@okey-dokyer : le "short stroking" est à mon avis juste un partitionnage, qui ne décrit qu'une partition en bordure des plateaux. Ce n'est pas à mon avis au niveau de l'électronique. L'article décrit l'opération comme un formatage.

Si tu fais une partition qui n'utilise que partiellement ton disque, la tête de lecture n'ira jamais voir ailleurs, puisque tu ne feras jamais d'opérations d'e/s en dehors de cette partition.

Et là à mon avis l'explication tiens simplement dans la position de repos ou intermediaire de tes tetes de lectures.
Avec une simple partition, le disque n'a aucune raison de laisser les tetes vers la zone qui concerne ta partition, en Short bidule au contraire il va les laisser travailelr par là-bas et uniquement là.

okey-dokey 23/03/2009 10:25

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papupi a écrit :

Faut voir le modèle, et quel type de plateau est utilisé.

L'idée est interessant dans la mesure où l'on utilise des plateaux de grande capacité à forte densité. Si ton 80Go utilise des plateaux de moindre densité, il ne sera pas meilleur, au contraire.

daam 23/03/2009 10:27

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okey-dokey a écrit :

Ben comme cela a ete dit plus haut il faut aussi considérer la répartition sur les plateaux. Comment etre sur que ta partition sera idealement repartie ?

De plus autant je suis d'accord que pour la seule valeur de debit lecture/ecriture ça ne doit pas changer grand chose, en matiere de temsp d'accès la simple partition ne permet pas de tels gains... je pense que ça se saurait sinon :whistle:
Et là à mon avis l'explication tiens simplement dans la position de repos ou intermediaire de tes tetes de lectures.
Avec une simple partition, le disque n'a aucune raison de laisser les tetes vers la zone qui concerne ta partition, en Short bidule au contraire il va les laisser travailelr par là-bas et uniquement là.

Les cylindres/pistes d'un disque sont numérotés en partant du bord, donc si tu prends les premiers secteurs (alias blocs) ils seront forcement au bord.

D'ailleurs il serait possible de faire des disques spéciaux ne permettant pas du tout l'accès au centre des plateaux et ayant une beaucoup plus grande capacité (que l'équivalent où une partie des plateaux n'est pas utilisée) pour utiliser au mieux cette technique. Je m'explique : une face d'un plateau est divisé en pistes (des bandes circulaires) et chaque piste est divisée en secteur (portion angulaire d'une piste). Chaque secteur contenant la même quantité de donnée, les secteurs du centre ont un densité supérieure (car disposant d'une surface plus faible) que ceux de l'extérieur (et ce sont eux qui limitent l'augmentation de densité du plateau). En supprimant ceux du centre on doit pouvoir augmenter la densité des secteurs du bord.

Marc 23/03/2009 10:31

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okey-dokey :
A mon avis la différence tiens en peu de chose.Le partitionnages du disques est une séparation purement "logicielles" inscrite sur le disque au niveau de la table de partition. Cela n'empêche pas les tetes de lectures de se balader "physiquement", car pour elle le retse du disque existe toujours meme s'il n'est pas utilisé.Avec le short machin (c'est pas beau comme nom vous trouvez pas ?) tu limite la zone directement au niveau de l'electronique du disque dur. De fait les tetes de lectures agissent vraiment comme si le disque etait limité à cette zone. Limite tu pourrais decouper les plateaux qu'il ne s'en rendrait pas compte

Les têtes n'iront pas se balader physiquement en dehors de la zone puisqu'il n'y aura pas de donnée à lire dans cette zone.

cyrano 23/03/2009 10:34

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En fait, il s'agit juste de faire une partition pour bénéficier de la vitesse du bord du disque + un déplacement limité de la tête de lecture ?

Il suffit donc de partitionner en 2 le disques en faisant en sorte que la 2ième partition "lente" sois peu utilisé.

papupi 23/03/2009 10:40

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Non car comme dit plus haut, les têtes quoi qu'ils arrivent iront se repositionner vers l'extremité du disque (donc en dehort de ta partition) et ce quoi qu'il arrive, alors qu'avec le short strocking, tu empêche les têtes d'aller se balader plus loin, elles resteront au centre du disque (autrement dit: le reste du plateau du disque dur sera vu comme inexistant).

A mon avi, c'est bof comme solution, parce qu'acheter 1 To pour finalement ne pouvoir en utiliser que 10 pourcent ...

Pourquoi alors ne pas faire des disque dur plus petit ? (je parle de l'ensemble du disque dur).
Par exemple, si on faisait un disque dur plus petit, d'une capacité disons de 80Go, avec les efforts fait niveau densité aujourd'hui, on arriverait à un résultat comparable à ici puisque les têtes auraient moins d'espace à parcourir"..

okey-dokey 23/03/2009 10:47

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papupi a écrit :

A mon avi, c'est bof comme solution, parce qu'acheter 1 To pour finalement ne pouvoir en utiliser que 10 pourcent ...

Tout est relatif.
Car si ton compare le prix de tes 10% de 1To, ça coute toujours bien moins cher (prix au Go) qu'un SSD de qualité.

papupi a écrit :

Pourquoi alors ne pas faire des disque dur plus petit ? (je parle de l'ensemble du disque dur).
Par exemple, si on faisait un disque dur plus petit, d'une capacité disons de 80Go, avec les efforts fait niveau densité aujourd'hui, on arriverait à un résultat comparable à ici puisque les têtes auraient moins d'espace à parcourir"..

Renduire le diametre du disque n'est pas une solution. Car justement là on utilsie la péripherie et non la zone centrale.
La densité est la même au centre et à la périphérie. Mais comme la vitesse angulaire est constante, cela a pour conséquence une vitesse lineiare supérieur au bord du disque et donc des debits supérieurs.
Suivant otn raisonnement ce serait plutot des disques plus grand qu'il faudrait

daam 23/03/2009 10:47

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papupi a écrit :

Je comprend pas trop, qu'est ce que tu appelles l'extrémité du disque ? Car pour moi c'est le bord des plateaux et dans ce cas c'est pas génant, puisque c'est la partition.

okey-dokey a écrit :

La densité est la même au centre et à la périphérie. Mais comme la vitesse angulaire est constante, cela a pour conséquence une vitesse lineiare supérieur au bord du disque et donc des debits supérieurs.

Il me semble que la densité n'est pas la même partout, elle est maximale au centre puisque le secteur à une surface plus faible.

CaiRve 23/03/2009 10:48

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sauf que la vitesse nmaxi n'est pas atteinte au centre, mais au bord extérieur ....

okey-dokey 23/03/2009 10:49

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daam a écrit :

D'ailleurs il serait possible de faire des disques spéciaux ne permettant pas du tout l'accès au centre des plateaux et ayant une beaucoup plus grande capacité (que l'équivalent où une partie des plateaux n'est pas utilisée) pour utiliser au mieux cette technique. Je m'explique : une face d'un plateau est divisé en pistes (des bandes circulaires) et chaque piste est divisée en secteur (portion angulaire d'une piste). Chaque secteur contenant la même quantité de donnée, les secteurs du centre ont un densité supérieure (car disposant d'une surface plus faible) que ceux de l'extérieur (et ce sont eux qui limitent l'augmentation de densité du plateau). En supprimant ceux du centre on doit pouvoir augmenter la densité des secteurs du bord.

A ma connaissance: la densité (quantité de données par cm²) est identique sur toute la surface du plateau. C'ets justement à cause de ça que le bord du disque offre de meilleurs debits: vitese angulaire constante + densité egale => vitesse lineaire supérieur => debit supérieur.
Si la densité n'etait pas identique le gain offert par la vitesse lineaire supérieur serait nul, car seule la vitesse angulaire compterai et elle est constante.

Je pense que tu confonds avec ce qui se fait sur un disque optique (CD/DVD)

papupi 23/03/2009 10:51

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Autant pour moi, je pensais qu'au centre, vu qu'il y a moins de de distance à parcourir, ça allait plus vite.
Mea culpa.

Citation :Renduire le diametre du disque n'est pas une solution. Car justement là on utilsie la péripherie et non la zone centrale.
La densité est la même au centre et à la périphérie. Mais comme la vitesse angulaire est constante, cela a pour conséquence une vitesse lineiare supérieur au bord du disque et donc des debits supérieurs.
Suivant otn raisonnement ce serait plutot des disques plus grand qu'il faudrait

Merci

Marc 23/03/2009 10:57

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papupi :
Non car comme dit plus haut, les têtes quoi qu'ils arrivent iront se repositionner vers l'extremité du disque (donc en dehort de ta partition) et ce quoi qu'il arrive, alors qu'avec le short strocking, tu empêche les têtes d'aller se balader plus loin, elles resteront au centre du disque (autrement dit: le reste du plateau du disque dur sera vu comme inexistant).A mon avi, c'est bof comme solution, parce qu'acheter 1 To pour finalement ne pouvoir en utiliser que 10 pourcent ... Pourquoi alors ne pas faire des disque dur plus petit ? (je parle de l'ensemble du disque dur).Par exemple, si on faisait un disque dur plus petit, d'une capacité disons de 80Go, avec les efforts fait niveau densité aujourd'hui, on arriverait à un résultat comparable à ici puisque les têtes auraient moins d'espace à parcourir"..

Mais c'est ce qui est fait ...

Les VelociRaptor sont des disques 2"1/2, c'est justements pour ça

Même les disques hauts de gamme 3"1/2 SCSI utilisent des plateaux de 2"1/2 pour justement réduire les temps d'accès.

papupi 23/03/2009 11:01

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Dans ce cas pourquoi les disque 2.5 @ 7200tr/min présentent des temps d'accès SUPERIEUR au 3.5 @ 7200tr/min ? (constat fait, en jetant un instant deux trois coup d'oeuil sur internet)

Dernière petite questions: je suis chaud pour tester cette solution avec un disque samsung Ou me procurer l'utilitaire ?

edit

daam 23/03/2009 11:03

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okey-dokey a écrit :

Le truc c'est que historiquement les plateaux sont divisés en pistes (bandes circulaires) puis en secteur (portion angulaire d'une piste). Chaque secteur ayant la même capacité, la densité varie (a peu près) en fonction du rayon moyen de la piste.
Après je ne sais pas comment c'est fait actuellement, peut-être que les pistes ont une largeur variable (plus fine au bord, plus large au centre). Cela permettrait effectivement d'avoir une densité identique.

Je ne confond pas avec les CD/DVD

, cf wikipedia

okey-dokey 23/03/2009 11:05

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un disque plus petit permet de reduire le temps d'acces tout simplement parce que les tetes de lectures ont moins de trajet à faire lorsqu'elles parcours tout le disque.

C'est ce qu'on fait dans cet article en limitant la zone de travail des tetes des lectures justement.

Mais cela se fait au detriment du debit, un velociraptor qui tourne à 10000tr/min n'a pas de debits franchement supérieurs à ceux d'un 7200tr/min récent, pourtant sa vitesse angulaire est 30% supérieure. Apres c'est la densité par plateuax qui joue

efranchi 23/03/2009 11:06

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Ce qui me parait pertinent au niveau software c'est bien le RAMdisk de Cenatek, un driver au niveau du kernel qui virtualise un éspace dans la RAM, sauf erreur pour Vista c'est freeware et ça arrive jusqu'à 400MB. Doonc une sorte de ready boost bien plus boost (car dans la RAM) et de 400MB et freeware.

Pour booster les SSD MLC de première génération (nul en write pour petits fichiers), le software solution c'est easyco.

bebert125 23/03/2009 11:10

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En fait c'est du raid 0 sur les 3 (ou 2, 4, que sais-je.. )plateaux d'un seul disque.

Millenius 23/03/2009 11:17

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Ce serait interessant de voir le veritable interet de ce systeme, dans la "vraie vie" :
- boot windows
- qq applications
- qq jeux

Marc 23/03/2009 11:20

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papupi :
Dans ce cas pourquoi les disque 2.5 @ 7200tr/min présentent des temps d'accès SUPERIEUR au 3.5 @ 7200tr/min ? (constat fait, en jetant un instant deux trois coup d'oeuil sur internet)Dernière petite questions: je suis chaud pour tester cette solution avec un disque samsung Ou me procurer l'utilitaire ?edit

Une 2CV met plus de temps pour parcourir 5km qu'une Ferrari ...

Mais une Ferrari met moins de temps pour parcourir 2km que 5 km ...

lemathos 23/03/2009 11:36

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Mais quand est-il pour quelqu'un qui veux installé sont OS sur une partition en Short strocking ? Enfin je veux dire on peux pas faire de short strocking avant l'installation de l'os ?

Enfin je dit peut etre une betise : l'OS s'onstalle toujours sur les premier bloc du DD ?

zephyros 23/03/2009 11:56

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Lemathos --> Oui, sauf que au fil de la vie d'un OS, selon son architecture, les fichiers vont bouger (mise à jours, etc etc)... Pour M. tout le monde, un OS Windows est installé sur une partition unique de la taille du disque dur ce qui augmente la proba de dispertion des petits fichiers et explique en partie le ralentissement au fil des années de l'OS. Avec ubuntu c'est un peu pareil il me semble. Par contre pour une personne qui se penche un peu plus techniquement sur l'installation de son système, que ce soit Windows, Linux ou autre, il va de soit de créer une première partition pour le système (+ une autre pour la mémoire virtuelle/swap si applicable) et une ou plusieurs autres partitions sur le reste du disque pour les fichiers de données ce qui nous ramène un peu au cas d'amélioration présenté ici :-)