카타로그의 일상생활 ㅋ

4. 그외 기타 성능 테스트(온도, 진동, 전력)

• 기타 성능 테스트는 IO 성능 외에 HGST UltraStar He6 6TB 데이터 시트에 있는 내용인 쿨링, 안정적 구동, 저전력을 테스트하기 위해 수행되었습니다.
• 참고로 본 실험에는 비교 하드디스크가 투입되었고 Seagate 2TB와 Western Digital 1TB모델을 사용하였습니다.

• 기타 성능 결과를 발표하기 전 기타 성능은 절대 지표라고 보기 보다는 참조 정도로 봐주시길 바라겠습니다.
• 온도, 진동의 경우 전문 장비를 사용한 것이 아닌 일반적인 상태에서 할 수 있는 최상의 방법을 이용하여 수행했기 때문입니다.
• 예를 들어 온도의 경우 외장하드를 이용하여 폐쇠적인 환경을 구성하고 외장 하드 내부에 온도 센서를 설치했습니다.
• 하지만 이 온도 센서는 외부에 설치되기 때문에 하드디스크의 온도라 할 수 없습니다.
• 또한 운영체제의 작업 스케줄링에 따라 온도, 진동, 전력 차이는 충분히 있을 수 있습니다.
• 하지만 제가 돌아가고 있는 운영체제의 스케줄링을 조절할 수 있는 것도 아니기에....
• 정확하다고는 못하지만 그래도 최대한 실험과 동일하도록 노력하였기에 참조는 할 수 있다 라고 말할 수 있겠습니다.

가. 온도 성능 테스트

• HGST의 울트라스타 He6 6TB에서 강점 중 하나는  헬륨을 사용함으로 얻는 쿨링 효과 입니다. 
• 하지만 이 효과를 알기 위해서는 하드디스크를 분해하고 온도를 측정 해야하지만, 현실적으로 불가능합니다.
• 즉 헬륨은 플래터 공간에 들어가있는데 이것이 현실적으로 어렵다.... 이말이지요
• 그렇다고 밀봉한 제품을 뜯어 볼 수도 없는 노릇이고, 하드에 붙어있는 센서를 이용하여 온도 모니터링을 하는것은 또 정확하지도 않습니다( 5~10도 정도 차이가 난다고 합니다)

• 따라서 어떻게 온도 테스트를 진행할까 고민 고민을 하다...
• 외장 하드를 생각해 냈습니다.
• 제가 가지고 있는 외장하드는 쿨러가 없는 폐쇄용 외장하드입니다.
• 케이스를 열지 않은 상태에서 2~3시간 사용하면 하드디스크 온도가 70~80을 넘나 드는 것을 확인할 수 있습니다.
• 따라서 정확한 시간을 갖고 외장 하드의 내부 온도를 측정하면 되지 않을까란 생각이 들었습니다.
• 바로 실험 설계를 진행하였고 하드웨어는 집에 놀고 있던 아두이노와 온도 센서 가 사용되었습니다.

• 프로그램 또한 대충 대충 측정만 하게 만들어서 완료하고 실험에 들어갔습니다.

1) 비교 하드디스크 :

• Seagate의 ST2000DM001 2TB(플렉터 3장)
• WD의 WD10EZEX-00BN5A0 1TB(플렉터 1장)

2) 온도 테스트에 사용된 장비 및 프로그램

• 소프트웨어 측정 방식 : Crystal Info
• 하드웨어 측정 방식 : Arduino + 온도센서
• 하드웨어 측정 온도 센서는 소수점 2자리로 측정되며, 오차범위는 ±약 0.5도(데이터 시트에는 약 ±0.3도)

하드웨어 측정 방식에는 다음과 같은 프로그램을 제작하여 사용했다.

[온도 측정 프로그램(오른쪽 하단의 숫자가 온도 값이다)]

센서 위치 및 구성은 다음과 같다.

3) 실험 방법:

• 1시간 동안 쿨링한 하드디스크를 외장하드에 삽입한 뒤 30분간 랜덤 Read/Write를 수행한 후 1분간 온도 측정
• RANDOM W/R을 30분간 무한 반복
• 소프트웨어 온도 측정은 10초에 1번씩 6번을 기록
• 하드웨어 온도 측정은 1분간 측정한 뒤 평균을 기록(초당 10개 데이터 입력)

4) 실험결과

[온도 측정 실험 결과]

• 실험결과 Seagate사의 2TB가 쿨링효과가 가장 좋은 것으로 나타났습니다.
• 헬륨을 사용한 6TB의 경우 소프트웨어 상 43도가 나왔고, 하드웨어 측정에는 41.55도가 나았습니다.
• 이에 비해 Seagate사의 2TB는 소프트웨어 상 41.3도 하드웨어 상 40.694도가 나왔습니다.
• 오차 범위를 본다면 엇비슷한 성능이지만 결과만으로 추론한다면 플래터 개수의 차이가 아닐까 생각됩니다
• HGST의 He6 6TB의 경우 플래터 수가 7장이고 고용량이다보니 돌아가는 플래터 수가 많고 이동 거리가 길거라 생각됩니다. 
• 따라서 Seagate 2TB보다는 약 2도정도 높은 온도를 보이지 않았나 생각됩니다.
• 하지만 WD 1TB의 경우 소프트웨어 45.6도 하드웨어 44.39도로 적은 플래터에도 높은 온도를 기록했습니다.
• 아마도 1개의 플래터를 사용하다보니 발열에 대해 신경을 안 쓴 것이 아닌가 추론됩니다.
• 실험결과 He6 6TB의 쿨링효과는 플래터 및 용량을 고려한다면 기존 하드디스크와 유사하거나 더 좋다고 생각합니다.
• 여담으로 Seagate가 대단하군요 ㅋㅋㅋㅋㅋ 다시봤습니다.

나. 진동 테스트

• 데이터 시트에 보면 이러한 내용이 나옵니다.

• 즉 다중 디스크가 있는 상황에 많은 진동이 발생하여 하드디스크가 고장날 수 있는데 
• 강하게 설계되어 있어 안전하다 !!!!
• 따라서 이 것을 테스트해야하는데.... 부셔버릴수도없고 그렇다고 진동을 줄수도 없고
• 많은 고민을 하다.... 역으로 생각해봤습니다 !!!!

• 저소음이고 진동에 강하다면 하드에서 발생하는 진동도 적지 않을까?
• 즉 저소음에 적은 지동은 다른 하드에 영향을 주는 정도가 적다는 것이고
• 추가로 플래터의 회전이 부드럽고 안정적이다 라 볼 수 있다는 결론을 내렸습니다.

• 따라서 역시 집에서 놀고있던 IMU센서를 이용해 뚝딱 뚝딱 프로그램과 하드웨어를 만들었습니다

1) 비교 하드디스크 :

• Seagate의 ST2000DM001 2TB(플렉터 3장)
• WD의 WD10EZEX-00BN5A0 1TB(플렉터 1장)

2) 진동 테스트에 사용된 장비 및 프로그램

• IMU Sensor(EBIMU-6DOF v2)를 사용하여 30분간 센서의 각도 변화량을 측정
• 각 오차는 데이터 시트 상 Roll & Pitch < 0.2, YAW <0.5, 평균 0.3도 정도 차이
• 변화량을  최대 변화 각, 평균 변화 각, 총 변화 각을 측정
• 개발 프로그램 및 회로를 이용하여 기록

벤치 마킹 프로그램

[각도 측정 프로그램(위 사진에서 오른쪽 하단에 ROLL, PITCH, YAW 값이 입력되는 것을 볼 수 있다.)]

하드웨어 구성 및 실험 환경

[하드웨어 및 실험 구성 모습]

• 추가로 IMU 센서는 위의 사진에서 확인 할 수 있듯이 오른쪽 중심부에 부착하였다.(3개 모두 동일 위치)
• 바닥에는 종이컵 2개를 이용하여 면적을 최소화 하였고, 같은 위치에 부착
• 위 그림과 같이 구성한 이유는 임의의 조작 없이 진동 흡수를 최소화하고 진동을 최대한 많이 발생하도록 구성해봤습니다
• 음향 관련 연구실에 문의해봤는데 실제로 저렇게 비슷한 원리로 한다는군요 ㅡㅡ;; 잘 흔들리게

3) 실험 방법:

• IMU 센서를 부착한 뒤 30분간 측정
• 평균, 최대, 전체 변화 각을 기록
• 위 과정을 5회 반복

[각도 변화량 실험 결과]

• 실험결과 최대 변화각, 총 변화각, 평균 변화각 모두에서 HGST He6 6TB가 가장 낮은 진동을 보였습니다
• 그에 비하여 WD 1TB의 경우 저가 인점도 있겠지만, 많은 진동을 보여주었습니다(의외 더군요)
• Seagate 2TB의 경우 최대 각도 변화량은 He6 6TB보다 낮았습니다
• 하지만 평균 변화각과 총 변화각에서 He6 6TB보다 높은 변화각을 보였습니다.
• 참고로 3디스크를 비교해서 그렇지 전체적으로 보면 0.005단위의 평균 변화각을 보입니다.
• 실험결과 He6 6TB가 낮은 진동을 보인 다는 것을 확인하였습니다.
• 여기서 한가지 더 추론하자면 일단 지동에 대한 소음은 다른 것보다 적겠지요???

[전력 비교 실험]

• 위에서 언급한데로 각주 8번 항목은 idle_A를 어떻게 설정해야되는지 모르기 때문에 보통 idle 상태로 진행하여 데이터 시트와는 다른 결과를 얻었습니다.
• Seagate, WD는 데이터 시트에 나와있는데로 이상하리만큼 정확하게 맞았습니다
• HGST의 경우 7번 각주, 8번 각주에 따라 진행을 하지 못하여서 그런지 데이터 시트와는 차이가 있었습니다.
• HGST ULTARSTAR He6 6TB의 전력량은 대기모드 : 1.5w, 유휴모드 7w, 읽기/쓰기 8.1w 였습니다.
• 즉 데이터시트->실제는  3.5w-> 1.2w, 5w->7w, 7w->8.1w 였습니다.
• 즉 유휴모드와 읽기/쓰기는 약 1.5w정도 높게 나왔습니다.
• 하지만 이상하게 대기모드는 unload idle이 아니라 그런지 1.2w의 전력을 보였습니다(1TB, 2TB 급으로 낮지요)

• 하지만 일단 수치가 Seagate 2TB와 비교했을때 납득 될 정도이기 때문에 큰 문제는 아닌 것 같습니다.
• Seagate 2TB의 읽기/쓰기 전력량은 데이터시트에 나와있는대로 8w 였고, HGST He6 6TB의 8.1w보다 0.1w 높은 전력을 보였습니다. 
• 그에 비해 WD 1TB는 6.2w라는 전력을 보였지요(아무래도 플래터 1개고 1TB이다보니 최고의 전력이)
• 대기모드는 Seagate가 1w, WD가 1.3w, HGST가 1.5w로 데이터 오차율을 봤을때 거이 데이터 시트에 나와있는데로 결과를 얻을 수 있었습니다.

• 인제 간사하지만... TB당 전력을 따지자면 Seagate : 4W/TB, WD : 6.2W/TB, HGST : 1.35W/TB로 만약 데이터 센터를 구성한다면 전기비좀 아낄수 있지 않나 생각됩니다.
• 특히 저희집같은경우는 2TB * 4 + 1TB * 4 = 4*4 + 6.1 *4 = 40.4w인데 이걸 16.2w !!!!! 반보다 작은 전력으로 줄일수 있겠군요
• 저희집에 꼭 필요하겠네요 ㅎㅎ