A degradação do desempenho provavelmente se deve à sobrecarga do sistema de arquivos, já que você tem muitos arquivos pequenos.
Tente substituir seu 1TB de dados composto de 2,5 milhões de arquivos com 1TB de dados compostos por apenas alguns arquivos muito grandes e, em seguida, executar o mesmo teste de desempenho.
Como o @Josh Vazquez mencionou, os HDDs perdem desempenho à medida que são preenchidos, mas com base no que eu vi, deve ser apenas cerca de 10% quando o disco está 1/3 cheio, não 30% ou mais como você está vendo.