Recenze podnikového SSD disku HGST Ultrastar SSD800MM

Podnikový SSD disk HGST Ultrastar SSD800MM je druhým SSD diskem s rozhraním SAS 12 Gb/s dostupným na trhu a je vybaven společně vyvinutým řadičem Intel/HGST a 25nm MLC NAND pamětí. SSD800MM, který, jak název napovídá, nabízí kapacitu až 800 GB, zapadá do nové rodiny disků představených společností HGST. Dalšími SSD disky v této řadě jsou SSD800MH a SSD1000MR a celá řada byla navržena s ohledem na nejnáročnější aplikace, jako je analýza velkých dat, vysokofrekvenční obchodování, online bankovnictví a cloud computing. SSD800MM je navíc navržen tak, aby byl energeticky úsporný s možností volby mezi spotřebou energie 9 W nebo 11 W pro zvýšení energetické účinnosti nebo výkonu.

Tři disky v nové řadě 12Gb/s SAS se nejvíce liší, a to jak v odolnosti, tak ve výkonu. Ultrastar SSD800MM, který recenzujeme, se vyznačuje odolností až 10 zápisů na celý disk za den (DW/D) po dobu pěti let, zatímco model s nejvyšší odolností SSD800MH má odolnost 25 DW/D a cenově dostupný SSD1000MR má odolnost 2 DW/D. Kromě toho je SSD800MM dimenzován na zápis až 14.6 PB oproti 36.5 PB u SSD800MM. Není to jen odolnost, co od sebe odlišuje tyto špičkové SSD disky. IOPS pro čtení a zápis jsou následující: SSD800MH – 145 000/100 000; SSD800MM – 145 000 IOPS/70 000 zápisů; SSD1000MR – 145 000/20 000.

Jak jsme již zmínili v naší recenzi SSD disku Toshiba PX02SM , tento disk a SSD800MM se objevují brzy, protože adaptéry SAS 12Gb/s HBA se stále nedostaly na trh. To znamená, že prozatím bude výkon omezen disky využívajícími zpětnou kompatibilitu prostřednictvím SAS 6Gb/s, i když propustnost přes toto rozhraní bude stále vysoká. HGST uvádí, že uživatelé s 6Gb/s i nadále získají vylepšení výkonu malých bloků a jakmile bude na trhu k dispozici plné využití 12Gb/s, budou přenosy velkých bloků ještě působivější.

Společnost HGST také nabízí svůj disk Ultrastar 12Gb/s SAS SSD800MM s různými variantami šifrování nebo bez něj. Organizace budou mít nejen možnost volby, ale mohou si také vybrat šifrování Trusted Computing Group (TCG), šifrování TCG + FIPS 140 nebo si mohou zvolit funkci kryptografické sanitizace pro bezpečné vymazání disku.

Disk HGST Ultrastar SSD800MM je nyní k dispozici a dodává se s pětiletou zárukou a kapacitou až 36.5 PB zapsaných dat.

Specifikace HGST Ultrastar SSD800MM

• Kapacity
  • 200 GB (HUSMM8080ASS200)
  • 400 GB (HUSMM8040ASS200)
  • 800 GB (HUSMM8020ASS200)
  • Poslední číslo udává, zda disk disponuje technologií Crypto Sanitize (0), šifrováním TCG (1), šifrováním bez šifrování (4) nebo šifrováním TCG + FIPS Certified Encryption (5).
• NAND: 25nm MLC
• Rozhraní: SAS 6 Gb/s a 12 Gb/s
• Výkon
  • Sekvenční čtení (trvalé): 1150 MB/s
  • Sekvenční zápis (trvalý): 700 MB/s
  • Náhodné čtení 4k (IOPS): 145 000
  • Náhodný zápis 4k (IOPS): 70 000
• ekologický
  • Okolní teplota: 0° až 60°C
  • Ráz (půlsinusová vlna): 1000G (0.5 ms); 500G (2 ms)
  • Vibrace, náhodné (G RMS): 2.16, všechny osy (5–700 Hz)
• Výdrž TBW: 9.1 PB (200 GB), 18.3 PB (400 GB), 36.5 PB (800 GB)
• MTBF: 2 milionu hodin
• Rozměry (ŠxHxV): 70.1 mm x 100.6 mm x 15.0 mm
• Hmotnost: 70 g
• Tříletá omezená záruka

Design a budování

Stejně jako většina vysoce výkonných podnikových SSD disků, i Ultrastar SSD800MM se dodává v provedení 2.5″ s výškou 15 mm. Vnější design je jednoduchý s odolnou pevnou kovovou konstrukcí.

Na přední straně SSD800MM se nachází standardní SAS port pro napájení a data, který je kompatibilní s SAS 12 Gb/s a zpětně kompatibilní s SAS 12 Gb/s.

Uvnitř se nachází řadič Intel DB29AA11B0 SAS 12Gb/s. Náš recenzovaný model s kapacitou 400 GB má také 18 čipů Intel MLC NAND, každý s kapacitou 32 GB. Hrubá kapacita disku je tedy 576 GB a jeho neformátovaná kapacita je 400 GB.

Testovací pozadí a srovnatelné materiály

HGST Ultrastar SSD800MM používá řadič DB29AA11B0 s partnerskou značkou Intel a 25nm MLC NAND paměť s rozhraním, které podporuje SAS 12 Gb/s. V této recenzi ukazujeme výkon SAS 6 Gb/s na naší stabilizované platformě ThinkServer RD630 s využitím LSI 9207-8i HBA a také výkon rané verze SAS 12 Gb/s s využitím beta vzorku nového 9300-8e HBA s vlastním kabelem.

Srovnávací údaje pro tuto recenzi:

• Toshiba PX02SM (400 GB, řadič TC58NC9036GTC se společnou značkou Marvell, 24nm eMLC NAND od Toshiby, 12 Gb/s SAS)
• eSSD disk Toshiba MKx001GRZB (400 GB, Marvell 88SS9032-BLN2, Toshiba 32nm SLC NAND, 6.0 Gb/s SAS)
• OCZ Talos 2 C (480 GB, řadič SandForce SF-2282, Intel 25nm MLC NAND, 6.0 Gb/s SAS)
• OCZ Talos 2 R (400 GB, řadič SandForce SF-2500, Intel 25nm MLC NAND, 6.0 Gb/s SAS)
• Hitachi SSD400M (400 GB, řadič Intel EW29AA31AA1, 25nm eMLC NAND Intel, 6.0 Gb/s SAS)
• Chytrý Optimus (400 GB, řadič třetí strany, Toshiba 34nm MLC NAND, 6.0 Gb/s SAS)
• STEC s842 (řada s840) (800 GB, řadič STEC 24950-15555-XC1, paměť Toshiba MLC NAND, 6.0 Gb/s SAS)

Všechny podnikové SSD disky SAS/SATA jsou testovány na naší podnikové testovací platformě druhé generace založené na serveru Lenovo ThinkServer RD630 . Tato nová testovací platforma založená na Linuxu zahrnuje nejnovější propojovací hardware, jako je LSI 9207-8i HBA, a také optimalizace plánování I/O zaměřené na nejlepší možný výkon flash paměti. Pro syntetické benchmarky používáme FIO verze 2.0.10 pro Linux a verzi 2.0.12.2 pro Windows.

• 2 x Intel Xeon E5-2620 (2.0 GHz, 15 MB mezipaměti, 6 jader)
• Čipová sada Intel C602
• Paměť – 16 GB (2 x 8 GB) 1333 MHz DDR3 registrované RDIMM
• Windows Server 2008 R2 SP1 64bitový, Windows Server 2012 Standard, CentOS 6.3 64bitový
  • 100GB Micron RealSSD P400e Spuštění SSD
• LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0 Gb/s HBA (pro bootovací SSD)
• LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0 Gb/s HBA (pro benchmarking SSD nebo HDD)
• LSI 9300-8e SAS/SATA 12.0 Gb/s HBA (pro benchmarking starších SSD nebo HDD SAS 12)
• Adaptér Mellanox ConnectX-3 10GbE PCIe 3.0
• Adaptér Mellanox ConnectX-3 InfiniBand PCIe 3.0

Tato recenze se zabývá omezeným rozsahem výkonu SSD800MM v režimu SAS 12Gb/s, protože dřívější ovladače LSI MPT3SAS potřebné pro 9300-8e nefungovaly na žádné z našich podnikových testovacích platforem (čtyři různí dodavatelé serverů) v CentOS 6.2 nebo CentOS 6.3. Ovladače se nám podařilo zprovoznit v prostředí Windows Server 2012, které jsme použili ke shromáždění syntetických dat o výkonu pro segment SAS 12Gb/s v této recenzi. Výsledky tedy nejsou zcela přesné a měly by být považovány za technologický náhled, nikoli za konečná data o výkonu, protože karta LSI zjevně není finálním produktem a pravděpodobně do všeobecné dostupnosti adaptérů LSI SAS 12Gb/s bude publikováno mnoho softwarových recenzí.

Analýza syntetické pracovní zátěže v podniku

Výkon flash paměti se v průběhu fáze předběžné přípravy každého úložného zařízení liší. Náš proces benchmarku podnikových úložišť začíná analýzou výkonu disku během důkladné fáze předběžné přípravy. Každý z porovnatelných disků je bezpečně vymazán pomocí nástrojů dodavatele, předběžně připraven do ustáleného stavu se stejnou pracovní zátěží, se kterou bude zařízení testováno při vysoké zátěži 16 vláken s nevyřízenou frontou 16 vláken na vlákno, a poté je testován v nastavených intervalech v několika profilech hloubky vláken/front, aby se ukázal výkon při lehkém i náročném využití.

Předběžné testy a primární testy v ustáleném stavu:

• Propustnost (agregace IOPS pro čtení a zápis)
• Průměrná latence (zprůměrovaná latence čtení a zápisu)
• Maximální latence (špičková latence čtení nebo zápisu)
• Směrodatná odchylka latence (smíšeně zprůměrovaná směrodatná odchylka čtení a zápisu)

Naše analýza syntetické pracovní zátěže pro podniky zahrnuje čtyři profily založené na reálných úlohách. Tyto profily byly vyvinuty pro snazší porovnání s našimi minulými benchmarky a také s široce publikovanými hodnotami, jako je maximální rychlost čtení a zápisu 4k a rychlost 8k 70/30, která se běžně používá pro podnikové disky.

• 4k
  • 100% čtení nebo 100% zápis
  • 100% 4k
• 8k 70/30
  • 70 % čtení, 30 % zápis
  • 100% 8k

Náš první test naměřil 100% výkon náhodného zápisu 4k dat se zátěží 16T/16Q. V tomto nastavení dosáhl disk HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s výkonu v burst režimu až 106 000 IOPS, který se poté ustálil na přibližně 65 000 IOPS, jakmile se disk blížil ustálenému stavu. Obě čísla výrazně předčila konkurenci. Rozhraní 12Gb/s přineslo u disku HGST podstatný rozdíl (35 000 IOPS) ve výkonu v burst režimu, nikoli však u disku Toshiba PX02SM.

Při vysoké zátěži 16T/16Q naměřil disk HGST Ultrastar SSD800MM v burst režimu dobu 2.45 ms a při blížení se k ustálenému stavu se doba zvýšila na přibližně 3.9 ms. Tyto výsledky opět nechaly konkurenci za sebou a rozhraní SAS s rychlostí 12 Gb/s se opět ukázalo jako klíčové v burst režimu pro HGST.

Při porovnání maximální latence mezi SSD disky měl HGST Ultrastar SSD800MM maximální dobu odezvy v ustáleném stavu v rozmezí 16–24 ms. Tento rozsah byl lepší než u konkurence, stejně jako rozsah ustáleného stavu. SSD800MM přes 6Gb/s SAS vykazoval přibližně o 10 ms delší latenci. Také pro maximální latenci vykazoval Toshiba PX02SM s rozhraním 12Gb/s přibližně poloviční latenci ve srovnání s diskem při 6Gb/s.

Při ještě bližším pohledu na konzistenci latence v našem 4k náhodném zápisu se HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s umístil na prvním místě s časem pouhých 1.2 ms, zatímco Toshiba PX02SM 12Gb/s se blížila k 3.5 ms. Oba disky vykazovaly poloviční odchylku než u 6 Gb/s.

Po 6 hodinách testování nabídl disk HGST Ultrastar SSD800MM 12 Gb/s výkon při náhodném čtení 4k dat s výkonem 149 697 IOPS, což je špičkový výkon ve své třídě, a zápisovou aktivitou 65 272. SSD800MM opět dosáhl nejlepších výsledků. Tentokrát testování 12 Gb/s přineslo mnohem vyšší IOPS při čtení, ale podobné IOPS při zápisu.

S pracovním zatížením 16T/16Q nabízel disk HGST Ultrastar SSD800MM 12 Gb/s průměrnou latenci náhodného čtení 4k dat 1.71 ms a latenci zápisu 3.92 ms. Rychlost 12 Gb/s měla o 0.5 ms nižší průměrnou latenci čtení a o 5 ms nižší latenci zápisu. Disk Toshiba PX02SM dosáhl téměř stejných výsledků při rychlostech 12 Gb/s a 6 Gb/s.

Co se týče maximální latence, byl HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s sesazen z trůnu s výsledky pro čtení na konci skupiny a pro zápisy na středu skupiny. 6Gb/s disk si ve skutečnosti vedl lépe. Tentokrát Toshiba PX02SM 12Gb/s vykázala přibližně poloviční latenci oproti testovanému 6Gb/s.

Pokud jde o konzistenci latence, disk HGST Ultrastar SSD800MM dosáhl nejlepších výsledků v konzistenci náhodného čtení a zápisu 4k dat spolu s diskem Toshiba PX02SM. Oba disky zde výrazně těžily z rozhraní 12 Gb/s; jejich latence pro čtení byla téměř nulová.

V našem dalším testu se podíváme na 8k profil se smíšeným poměrem čtení/zápisu 70/30. V tomto nastavení dosáhl disk HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s nejvyšší propustnosti, počínaje s burstovým výkonem kolem 95 000 IOPS, který se zpomalil na rychlost kolem 64 000 IOPS poblíž ustáleného stavu. Burstový výkon poskytoval přibližně o 40 000 IOPS více než 6 Gb/s, ačkoli stejně jako u našeho testování 4k se rozdíl v ustáleném stavu značně zmenšil. Zde bylo 6 Gb/s o 10 000 IOPS méně. Výhoda disku Toshiba PX02SM 12Gb/s byla mírnější, s přibližně 4 000 IOPS.

Průměrná latence disku HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s byla na začátku našeho testu 8K 70/30 naměřena 2.67 ms, přičemž se s blížením k ustálenému stavu zvýšila na přibližně 4.02 ms. Rozdíl mezi těmito nejlepšími hodnotami ve své třídě a 6 Gb/s byl znatelný, ačkoliv hodnocení disku Toshiba PX02SM byla podobná.

Během našeho 8k testu 70/30 se disky HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s a Toshiba PX02SM křížily a dosáhly nejlepších maximálních časů odezvy. Jejich maximální latence byla po většinu testu pod 20 ms. Jejich 12Gb/s SAS rozhraní prokázala přibližně o 40 % nižší latenci.

Nejlepší konzistenci latence si vedl HGST Ultrastar SSD800MM s 12 Gb/s, který nabídl méně než polovinu latence oproti 6 Gb/s, a dokázal také odrazit Toshiba PX02SM s 12 Gb/s.

Ve srovnání s fixním maximálním zatížením 16 vláken a 16 front, které jsme provedli v testu zápisu 100% 4k, naše profily smíšené zátěže škálují výkon v široké škále kombinací vláken/front. V těchto testech jsme pokrývali intenzitu zatížení od 2 vláken a 2 front až po 16 vláken a 16 front. V rozšířeném testu 8k 70/30 dosáhl HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s vrcholu 63 000+ IOPS, což bylo s výrazným náskokem na vrcholu skupiny, spolu s 6Gb/s, které bylo asi o 10 000 IOPS méně. Toshiba PX02SM 12Gb/s měla oproti testování s 6Gb/s jen velmi malou výhodu.

Průměrná latence pro HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s byla nejlepší ve své třídě. Neměla velkou výhodu oproti 6Gb/s, ale i tak vykazovala malou deltu. Toshiba PX02SM nevykazovala žádnou znatelnou deltu.

Během našeho testu s proměnlivou zátěží 8k 70/30 zůstala maximální latence u HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s velmi nízká, přičemž vrchol se po většinu testu až do hloubky fronty terminálu držel pod 20 ms. Při nejvyšší zátěži 16T/16Q se nepatrně zvýšila na 21.73 ms, což byl stále nejnižší vrchol mezi SSD disky a potlačil tak Toshiba PX02SM 12Gb/s. Testování 12Gb/s přineslo přibližně poloviční latenci u 6Gb/s.

Směrodatná odchylka poskytla podobné výsledky jako v předchozím testu maximální latence, přičemž HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s se v našem testovacím prostředí opět umístil na vrcholu. Hodnoty 12 Gb/s ukazují zhruba poloviční latenci oproti 6 Gb/s.

Závěr

HGST Ultrastar SSD800MM dosahuje maximální kapacity 800 GB, vyznačuje se nízkou spotřebou energie pouhých 11 W/9 W (přizpůsobitelnou) a co je nejdůležitější, je to teprve druhý disk na trhu, který je vybaven novým 12Gb/s rozhraním SAS. SSD800MM je také vybaven společně vyvinutými řadiči Intel/HGST a 25nm MLC NAND pamětí. Spolu s běžnými a základními sourozenci je SSD800MM navržen tak, aby zvládal úlohy s nejvyššími požadavky na výkon, jako je analýza velkých dat, vysokofrekvenční obchodování, online bankovnictví a cloud computing. HGST tyto disky dodává také v různých variantách šifrování pro ještě větší přizpůsobení zabezpečení dat.

Když přišel čas otestovat HGST Ultrastar SSD800MM v našich syntetických benchmarkových testech 4k a 8k, SSD800MM podal vynikající výkon. Až na jednu výjimku poskytoval největší propustnost a nejnižší latenci ze všech srovnatelných disků. Ještě o krok dále napřed předčil propustnost o desítky tisíc IOPS oproti konkurenci a latence se mu jen zřídka kdy podařilo překonat konkurenci, ačkoliv Toshiba si držela krok v maximální latenci a směrodatné odchylce. Jedinou oblastí, ve které si SSD800MM vedl pod prvním místem, byla maximální latence 4k, kde se v aktivitě čtení propadl na konec skupiny a v aktivitě zápisu na střed.

Vzhledem k tak neuvěřitelnému výkonu disku HGST je poněkud frustrující mít tak omezený vzorek, co se týče počtu disků, a žádné HBA adaptéry připravené k produkci s plnou podporou ovladačů. Dalším důkazem toho, že se jedná o velmi ranou fázi zralosti SAS 12Gb/s, je kabeláž, kterou by žádný podnik při zdravém rozumu nenasadil, nebo by ji ani nebyl schopen nasadit, přičemž by se ve všech serverových šasi místo toho rozhodla pro integrované propojovací desky SAS. Alternativně mohla společnost LSI použít externí kabel Mini SAS HD x4 (SFF-8644) na Mini SAS x4 (SFF-8088), aby poskytla standardnější přístup pro serverové platformy, ačkoli jiní, kteří tuto technologii hodnotí, místo serverů používají platformy pracovních stanic. Ať už je to jakkoli a ať se k tomu dostanete jakkoli, podpora Linuxu v tomto okamžiku vážně chybí, což kromě nedostatku osvědčených možností HBA činí přijetí disku HGST nepravděpodobným, dokud podpůrné produkty nedosáhnou plné produkční úrovně.

Jakmile bude ekosystém rozvinutější, měl by se disk HGST ukázat jako připravený na hlavní trh. Bohužel, druhá nabídka SAS 12Gb/s od Toshiby v tomto segmentu nemůže být tak odvážná. V této recenzi, když jsme jej vyzkoušeli na LSI SAS 12 HBA, vykázal Toshiba PX02SM malé zisky, ale celkový výkon zůstal zhruba stejný jako v prostředí staršího SAS 6. Velká část tohoto vývoje je způsobena konstrukcí. HGST a Intel společně vyvinuly fantastický řadič, který se neustále rozvíjí tam, kde ostatní rychle zaostávají.

Klady

• Známky syntetických benchmarkových testů 4k a 8k jsou mnohem lepší než u srovnatelných produktů.
• Výkon se v syntetickém testování zvýšil z 12 Gb/s téměř napříč všemi pásmy

Nevýhody

• Maximální kapacita omezena na 800 GB
• Výkon omezen dostupnými řešeními HBA

Závěrem

HGST Ultrastar SSD800MM je sice druhým 12Gb/s SAS SSD diskem na trhu, ale jeho výkon skutečně ohromuje. HGST SSD800MM ve skutečnosti nastavuje nový standard výkonu pro SAS SSD disky a pyšní se obrovskou propustností ve Windows.

Produktová stránka HGST Ultrastar SSD800MM

AKTUALIZACE 13. 2. 2014 – Recenze HGST SSD80MM aktualizována o platformu SAS3