Recenze podnikového SSD disku Hitachi Ultrastar SSD400M

Ultrastar SSD400M je snahou společnosti Hitachi nabídnout seriózního konkurenta v rozvíjejícím se segmentu podnikových SSD disků eMLC. SSD400M nabízí veškeré předpoklady, které si podnikoví kupující mohou přát, a to nejen díky dlouhodobému vedoucímu postavení společnosti Hitachi v oblasti úložišť, ale i díky společnosti Intel. SSD400M využívá nejkvalitnější 25nm eMLC NAND a SSD procesorovou technologii od společnosti Intel v kombinaci s firmwarem vyvinutým společně společnostmi Hitachi a Intel. Výsledný SSD400M nese značku Hitachi, ale je výsledkem silného společného vývoje.

Společnost Hitachi nabízí 2.5″ disk Ultrastar SSD400M s rozhraním SAS 6.0 Gb/s a propustností až 495 MB/s pro čtení, 385 MB/s pro zápis, 56 000 náhodných IOPS pro čtení 4K dat a 24 000 náhodných IOPS pro zápis 4K dat. V podnikovém prostředí se však u SSD disků nejedná jen o rychlost, ale také o větší celkové náklady na vlastnictví. Pro ty, kteří při rozhodování o koupi úložiště berou v úvahu spotřebu energie, uvádí Hitachi 8 360 IOPS/watt.

SSD400M se ale netýká jen výkonu. Díky konstrukci a kvalifikaci Hitachi je tento SSD disk mimořádně spolehlivý s roční mírou poruchovosti pouhých 44 % (2 miliony hodin MTBF). Z hlediska odolnosti nabízí disk zápisy až 7.3 PB (kapacita 400 GB), což odpovídá 4 TB zapisovačů denně po dobu pěti let, a neomezené čtení. Mezi další přednosti patří standard T10 Data Integrity Field (DIF), rozšířený kód pro korekci chyb (ECC), parita Exclusive-OR (XOR) pro ochranu před selháním flash čipu, interní datové cesty s kontrolou parity bez externí mezipaměti pro zápis a funkce správy dat o výpadku napájení, která nevyžaduje superkondenzátory.

Společnost Hitachi nabízí disky SSD400M s kapacitou 200 GB a 400 GB s volitelným samošifrováním TCG a pětiletou zárukou.

Specifikace Hitachi Ultrastar SSD400M:

• Kapacity
  • 400GB
    • HUSML4040ASS600
    • Šifrování HUSML4040ASS601 TCG
  • 200GB
    • HUSML4020ASS600
    • Šifrování HUSML4020ASS601 TCG
• Rozhraní – Duální port SAS 6 Gb/s
• Řadič Intel EW29AA31AA1
• Paměť Intel Enterprise Multi-level cell (MLC) 25nm NAND x 39 (624 GB+ raw, 400 GB použitelná)
• Hynix H5PS1G83EFR 1 GB x 4 DDR2 SDRAM (512 MB)
• Tvarový faktor – 2.5 palce, výška Z 15 mm
• Výkon přenosu
  • Propustnost čtení (sekvenční 64K) 495 MB/s Max.
  • Propustnost zápisu (sekvenční 64K) 385 MB/s Max.
  • Max. IOPS pro čtení (náhodné 4K) 56 000
  • Max. zápis IOPS (náhodné 4K) 24 000
• Výdrž (náhodný zápis)
  • Kapacita 400 GB, max. 7.3 PB
  • Kapacita 200 GB, max. 3.7 PB
• Míra chyb (neobnovitelná, přečtené bity) – 1 z 10¹⁶
• MTBF – 2.0 milionu
• Spotřeba energie
  • Spotřeba v klidovém stavu 1.7 W
  • Provozní spotřeba typicky 5.5 W
• Účinnost spotřeby energie (IOPS/W) – 8 360
• Rozměry (šířka x hloubka, výška mm) – 70.1 x 100.6 x 15
• Hmotnost (max.) – 206 g (400 GB), 221 g (200 GB)
• Okolní teplota 0 až 60 °C
• Ráz (půlsinusová vlna) 1000G (0.5 ms), 500G (2 ms)
• Vibrace (Random G RMS) – 2.16, všechny osy, 5 až 700 Hz

Návrh a demontáž

Hitachi Ultrastar SSD400M má hladké tělo z nerezové oceli, vyražené do přesného tvaru 2.5palcového disku s výškou 15 mm. Nahoře je disk zakončen jedinou bílou nálepkou, která zabírá celou horní plochu a popisuje disk až po certifikace a verzi firmwaru. Spodní část obsahuje další nálepky, které opakují sériové číslo disku a číslo dílu. Tělo je zvenku poměrně jednoduché a čisté, s těžkou hmotností 205 gramů, z čehož velká část souvisí s vnitřním odvodem tepla. S ohledem na chlazení datových center v otevřeném prostoru (použití venkovního vzduchu místo chlazeného nebo klimatizovaného vzduchu) a obecnou snahou o snížení nákladů na energii spojených s chlazením, Hitachi uděluje Ultrastar SSD400M maximální provozní teplotu 70 °C / 158 °F.

Boční profil disku jasně ukazuje dvě části, které tvoří tělo SSD400M. Hitachi používá standardní umístění šroubů na boku a spodní straně SSD disku pro svislou nebo vodorovnou montáž.

Na přední straně disku Ultrastar SSD400M se nachází pouze dual-link 6.0Gb/s SAS konektor, z vnější strany disku nejsou vidět žádná další připojení.

Otevření disku ukazuje některé vlastnosti odvodu tepla u Ultrastar SSD400M a vysvětluje, odkud pochází část jeho hmotnosti. Horní i spodní kryty jsou opatřeny silnými tepelnými podložkami, které odvádějí teplo od klíčových komponent SSD disku. Horní kryt obsahuje přidaný chladič, který dále zvyšuje množství energie, kterou může tělo skříně absorbovat z vnitřních desek plošných spojů, jež se zahřívají při intenzivním používání. Konstrukce SSD disku se skládá ze dvou částí, přičemž řadič směřuje dovnitř mezi jednotlivými deskami plošných spojů. Bílá podložka ve spodní části skříně je navržena tak, aby odváděla teplo od spodní strany řadiče, zatímco růžové tepelné podložky jsou namířeny na části NAND. Tělo je zvenku co nejplošší, aby se zajistil větší povrchový kontakt s pozicemi pro disky a tepelná energie se tak odváděla do serverové skříně a nakonec ven prostřednictvím nuceného chlazení vzduchem.

Srdcem disku Hitachi Ultrastar SSD400M je procesor Intel EW29AA31AA1 s firmwarem, který společně vyvinuly společnosti Hitachi a Intel. Pro mezipaměť používá SSD400M čtyři 128MB paměťové moduly Hynix, což celkem dává 512 MB.

Na obou deskách plošných spojů je rozloženo 39 kusů paměti Intel Enterprise MLC NAND. To dává celkem více než 624 GB hrubé paměti NAND, ačkoli použitelných je pouze 400 GB. Společnost Hitachi používá kombinaci různých velikostí paměti NAND, ačkoli interní využití není specifikováno. Tento rezervovaný prostor se s největší pravděpodobností používá pro sběr paměti na pozadí, vyrovnávání opotřebení a zpracování selhání čipů způsobem, který nezpomalí ani nevyřadí disk během jeho životnosti.

Dovnitř směřující části desky plošných spojů zahrnují řadič Intel EW29AA31AA1, další paměť NAND a také dlouhé rozhraní, které spojuje obě poloviny SSD disku.

Níže jsou zobrazeny dvě vnější části disku Hitachi Ultrastar SSD400M. Upozorňujeme, že tento design SSD nepoužívá ultrakondenzátory. Místo toho Hitachi zvolila jedenáct organických kondenzátorů KEMET (KO-CAP) na bázi tantalu. Tyto kondenzátory mají delší životnost a neroztahují se ani jinak nedegradují tak rychle jako jiné alternativy. Podobné uspořádání bylo nalezeno u spotřebitelského disku Intel SSD 320 i podnikového disku Intel SSD 710.

Tyto kondenzátory poskytují jednotce dostatek času k naplnění SDRAM do NAND paměti, ačkoli skutečná doba zdržení není specifikována.

Podnikové benchmarky

Hitachi Ultrastar SSD400M využívá paměť Intel 25nm eMLC NAND, řadič Intel EW29AA31AA1 a rozhraní SAS 6.0 Gb/s; naše recenzovaná jednotka má kapacitu 400 GB. Mezi srovnatelné disky použité v této recenzi patří následující nedávno testované podnikové SSD disky: Micron P300 (100 GB, Marvell 9174, Micron 34nm SLC NAND, SATA), Toshiba MKx001GRZB (400 GB, Marvell 9032, Toshiba 32nm SLC NAND, SAS) a Samsung SM825 (200 GB, Samsung S3C29MAX01-Y330, Samsung 30nm eMLC NAND, SATA). Všechny podnikové SSD disky jsou testovány na naší podnikové testovací platformě založené na serveru Lenovo ThinkServer RD240 . Všechny údaje IOMeteru jsou reprezentovány binárním způsobem pro rychlosti v MB/s.

Náš první test se zaměřuje na rychlost v prostředí sekvenčního zápisu s přenosy velkých bloků. Tento konkrétní test používá velikost přenosu 2 MB s IOMeterem, zarovnáním sektorů 4k a měří výkon s hloubkou fronty 4. V tomto scénáři Hitachi uvádí pro svůj 400GB Ultrastar SSD400M maximální rychlost čtení 495 MB/s a rychlost zápisu 385 MB/s.

V našem testu sekvenčního přenosu velkých bloků dosáhl Ultrastar SSD400M rychlosti čtení 527 MB/s a ustálené rychlosti zápisu 385 MB/s. Rychlost čtení překonala odhady společnosti Hitachi, ale rychlost zápisu byla naprosto přesná. Díky těmto lineárním benchmarkům se SSD400M umístil na vrcholu našeho žebříčku.

Při přechodu na profil s náhodným přístupem, ale při zachování velké velikosti přenosu bloku 2 MB, začínáme vidět, jak se výkon mění v prostředí s více uživateli. Tento test zachovává stejnou hloubku fronty na úrovni 4, kterou jsme použili v předchozím benchmarku sekvenčního přenosu.

S přechodem na náhodné přenosy velkých bloků si Hitachi Ultrastar SSD400M udržel své vedení v rychlosti čtení s 525 MB/s. Jeho rychlost zápisu v ustáleném stavu klesla na 153 MB/s, a stále tak vede.

Přechodem na ještě menší velikost přenosu s náhodným přístupem, 4K, se přibližujeme velikosti paketu, která by se mohla vyskytovat v prostředí s velkým množstvím náhodného přístupu, jako je například server s více virtuálními počítači přistupujícími ke stejnému poli. V prvním testu se podíváme na rozšířený výkon čtení 4K a na to, jak se škáluje od hloubky fronty 1 do maximálně 64.

Při pohledu na náš náhodný graf s nárůstem 4K rozlišení jsme zaznamenali silný výkon Ultrastar SSD400M, který se s maximální rychlostí čtení 4K 57 261 IOPS a hloubkou fronty 64 umístil pod Toshiba eSSD.

Náš další test se zaměří na výkon náhodného zápisu 4K při hloubce statické fronty 32 a výsledky se zaznamenají a zprůměrují, jakmile disky dosáhnou ustáleného stavu. Výkon IOPS je sice dobrou metrikou pro měření výkonu v ustáleném stavu, ale další klíčovou oblastí zájmu je průměrná a špičková latence. Vyšší hodnoty špičkové latence mohou znamenat, že určité požadavky mohou být při náročném nepřetržitém přístupu zálohovány.

Společnost Hitachi uváděla maximální rychlost náhodného zápisu 4K dat 24 000 IOPS, což v našem testování odpovídá 21 525 IOPS v ustáleném stavu. Tato rychlost se umístila na nejvyšší úrovni v naší skupině, nad Micron P300 založeným na SLC. Za těchto podmínek naměřil Ultrastar SSD400M průměrnou rychlost 84 MB/s s průměrnou dobou odezvy 1.49 ms. Maximální doba odezvy byla pravděpodobně nejpůsobivější a dosáhla pouhých 34.43 ms.

Naše poslední série syntetických benchmarků porovnává oba podnikové disky v sérii smíšených úloh serverů se statickou hloubkou fronty 32. Stejně jako syntetické benchmarky na začátku této recenze jsou i tyto testy měřeny v ustáleném stavu. Každý z našich testů profilů serverů má silnou preferenci aktivity čtení, která se pohybuje od 67 % čtení v našem profilu databáze až po 100 % čtení v našem profilu webového serveru.

Prvním je náš profil databáze s poměrem čtení 67 % a zápisu 33 %, primárně zaměřeným na přenosové velikosti 8K.

Hitachi Ultrastar SSD400M se v našem profilu databáze vyrovnal s průměrnou přenosovou rychlostí 15 441 IOPS, hned vedle Samsungu SM825 s technologií eMLC. Oba tyto disky se umístily v kategorii SLC protějšků, tedy SSD disků Toshiba a Micron.

Další profil se zaměřuje na souborový server s 80% čtecí a 20% zápisovou zátěží rozloženou na několik velikostí přenosu od 512 bajtů do 64 kB.

V našem záznamu souborového serveru se Hitachi SSD400M umístil vedle Samsungu SM825 s průměrnou rychlostí 14 488 IOPS, oproti 14 980 u Samsungu SM825. Hitachi byl zhruba o 25 % pomalejší než Toshiba SLC SSD.

Profil našeho webového serveru je pouze pro čtení s rozsahem velikostí přenosu od 512 bajtů do 512 kB.

Díky rychlému rozhraní SAS 6.0 Gb/s se Hitachi Ultrastart SSD400M v našem profilu webového serveru umístil na druhém místě za Toshiba SLC SSD s rychlostí 18 593 IOPS. Ve srovnání s 24 193 IOPS u Toshiba eSSD, 16 584 IOPS u Micron P300 nebo 12 199 IOPS u Samsung SM825.

Poslední profil se zaměřuje na pracovní stanici s poměrem 20 % zápisu a 80 % čtení s využitím přenosové rychlosti 8K.

V našem profilu pracovní stanice se Hitachi SSD400M umístil nad Samsungem SM825 s naměřenými 18 422 IOPS ve srovnání s 6 443 IOPS u SM825. V tomto profilu naměřil Toshiba eSSD 26 337 IOPS, zatímco Micron P300 dosáhl průměru 22 926 IOPS.

Spotřeba energie v podniku

Pokud jde o výběr disků pro datová centra nebo jiná hustě zabudovaná úložná prostředí, výkon není jediným kritériem, o které se firmy při výběru SSD nebo pevných disků zajímají. Spotřeba energie může být v některých případech obrovským faktorem, takže dává smysl vědět, jak si disk povede při konstantním zatížení.

V sekci Enterprise Power této recenze se podíváme na každý disk za stejných podmínek, jaké jsme použili k testování rychlosti čtení a zápisu v předchozím testu. To zahrnuje sekvenční a náhodné přenosy o velikosti 2 MB s hloubkou fronty 4 a malé náhodné přenosy čtení a zápisu o velikosti 4K s hloubkou fronty 32. Stejně jako v našich předchozích testech měříme všechny hodnoty v ustáleném stavu, abychom disk uvedli do jeho nejnáročnějších podmínek.

Za všech podmínek kromě spuštění spotřebovával disk Hitachi Ultrastar SSD400M 5.62 wattů nebo méně. Největší spotřebou energie pro SSD400M byl sekvenční zápis QD4 2MB s průměrnou spotřebou 5.62 wattů za celou dobu testu. Na druhém místě byl náhodný zápis 4K QD32, na třetím sekvenční čtení QD4 následované stabilním čtením 4K QD32 na čtvrtém místě. Během náročné zápisové aktivity spotřebovával disk Hitachi Ultrastar SSD400M těsně pod úrovní výkonu, kterou vyžadoval disk SAS 6.0 Gb/s Toshiba MKx001GRZB, ačkoli spotřeba se při vysokém čtecím zatížení rychle snižovala na mnohem nižší úrovně, blížící se paritě s disky Micron P300 nebo Samsung SM825.

Velký tlak na eMLC SSD v prostředí datových center se týká ceny za GB a počtu IOPS/watt. Vypočítali jsme hodnotu 19 484 IOPS/watt při čistě náhodném čtení 4K dat s hloubkou fronty 32, což klesá na 6 150 IOPS/watt, pokud se místo toho podíváte na stabilní náhodný zápis 4K dat. V porovnání s tím je to 38 481 IOPS/watt při čtení nebo 10 119 IOPS/watt při zápisu u SLC Micron P300 nebo 16 385 IOPS/watt při čtení a 3 082 IOPS/watt při zápisu u SLC Toshiba MKx001GRZB nebo 14 980 IOPS/watt při čtení a 2 043 IOPS/watt při zápisu u eMLC Samsung SM825. Ve skutečnosti záleží na potřebách firmy, na nalezení nejlepšího poměru výkonu a energie (nebo jen čistě výkonu), který se bere v úvahu při nákupu SSD nebo pevného disku.

Závěr

Disk Hitachi Ultrastar SSD400M je vybaven řadičem Intel, pamětí Intel NAND a vlastním firmwarem vyvinutým inženýry společností Hitachi a Intel. Konečný výsledek je impozantní a v našem testovacím prostředí pro podniky poskytuje silný výkon. Disk SSD400M, založený na podnikové MLC nebo eMLC NAND, nabízí mnoho výkonu SSD disku založeného na SLC, ale za mnohem lepší investici $/GB nebo $/IOPS. V některých případech dokázal disk Hitachi eMLC SSD dokonce překonat některé ze svých konkurentů s SLC, jako tomu bylo v našem benchmarku 4K v ustáleném stavu, kde naměřil rekordních 21 525 IOPS.

Disk eMLC Ultrastar SSD400M dokázal v rychlosti zápisu překonat oba disky SLC SSD od společností Micron a Toshiba v benchmarkech s jedním pracovním zatížením. Nabídl nejvyšší rychlost sekvenčního a náhodného přenosu velkých bloků 385 MB/s, respektive 153 MB/s. Také nabídl nejvyšší ustálené rychlosti 4K v celé skupině s 21 525 IOPS, což odpovídá 84 MB/s. Při smíšeném pracovním zatížení nabídl disk Hitachi SSD400M vysoké rychlosti v profilu webového serveru pouze pro čtení a také velmi silný výkon v profilu pracovní stanice ve srovnání se Samsungem SM825.

I přes silné výsledky v oblasti jednorázových úloh se SSD400M v našich profilech databází a souborových serverů stále umístil pod disky Toshiba MKx001GRZB s procesorem SLC a Micron P300 a těsně pod diskem Samsung SM825. To znamená, že v některých úlohách s vysokým zápisem je SLC-SSD stále vhodnější, pokud je hlavním cílem výkon. V závislosti na tom, jak důležité jsou celkové náklady na vlastnictví (TCO) při nákupu, se však výkon eMLC disku SSD400M může blížit tomu, aby se o něm uvažovalo.

Společnost Hitachi se odlišuje od některých ostatních podnikových disků, které jsme recenzovali, a nepoužívá v disku SSD400M ultrakondenzátory. Místo toho zvolila organické kondenzátory KEMET. Tyto kondenzátory sice nedokážou v případě výpadku napájení poskytnout stejnou dobu výdrže, ale jejich konfigurace stále umožňuje disku ukládat mezipaměť do paměti NAND, takže se data neztrácejí v energeticky závislých úložištích. Tyto komponenty umožňují mnohem vyšší provozní teplotu 70 °C namísto 55 °C u Samsungu SM825 nebo Toshiby MKx001GRZB, které oba používají ultrakondenzátory. Vzhledem k tomu, že datová centra se snaží snižovat náklady, umožňuje provoz zařízení při vyšší teplotě bez zvýšeného rizika selhání buď venkovní chlazení, nebo přepnutí systémů HVAC na vyšší okolní teploty, aby se ušetřily náklady na chlazení.

Klady

• Skvělé rychlosti sekvenčního zápisu 2 MB, náhodného zápisu 2 MB a náhodného zápisu 4K
• Schopný provozu při vysokých provozních teplotách
• Vynikající hodnoty IOPS/Wattů pro eMLC SSD

Nevýhody

• Rychlost zápisu klesá ve scénářích smíšeného zatížení

Závěrem

S diskem Ultrastar SSD400M společnost Hitachi v podstatě píše návod, jak na to, když jde o spolupráci s partnerem. Tento podnikový SSD disk, vyvinutý společně společnostmi Hitachi a Intel, je jedním z nejlepších eMLC disků na trhu a v některých případech, jako je například ustálený výkon 4K, dokonce překonává i konkurenty v oblasti SLC. Hitachi také navrhla SSD400M s vyšší tepelnou tolerancí než jiné disky, díky čemuž je vhodná pro datová centra pod širým nebem a obecně snižuje náklady na chlazení, což dále zlepšuje celkové náklady na vlastnictví (TCO).

Diskutujte o této recenzi