HGST Ultrastar 7K4000 Enterprise SAS HDD Testbericht

Die Ultrastar 7K4000 von HGST ist eine 3.5-Zoll-Festplatte der Enterprise-Klasse mit einer Kapazität von bis zu 4 TB, optionaler Verschlüsselung und einer Drehzahl von 7,200 U/min. Das Laufwerk ist für Rechenzentren, Cloud-Speicher sowie Sicherung und Archivierung konzipiert. Wir haben zuvor die SATA 6 Gbit/s getestet. s-Schnittstelle Ultrastar 7K4000, die bei ihrer Einführung aufgrund ihres 33-prozentigen Kapazitätssprungs auf 4 TB sowie ihrer MTBF von 2 Millionen Stunden und ihrer soliden 5-Jahres-Garantie für Furore sorgte. Dieses Mal überprüfen wir jedoch die kürzlich veröffentlichte SAS-Schnittstelle Ultrastar 7K4000, das im Großen und Ganzen die gleichen Fortschritte wie sein SATA-Geschwister bietet. Das Ultrastar 7K4000 SAS verfügt über optionale Verschlüsselung, bis zu 4 TB Speicher bei Verwendung von fünf Platten (jeweils 800 GB) und hervorragende Zuverlässigkeitswerte mit einer MTBF von 2.0 Mio. Stunden.

Wie die Ultrastar 7K4000 SATA zeichnet sich auch das SAS-Modell durch einen geringen Stromverbrauch aus, wobei die Unterschiede nur geringfügig sind. Die SATA-SSD verbraucht 11.4 W im Lese-/Schreibbetrieb, die SAS-SSD hingegen 10.9 W. Im Leerlauf liegt die SATA-SSD mit 5.7 W etwas niedriger als die SAS-SSD mit 6.2 W. Insgesamt verbrauchen diese SSDs im Vergleich zum Vorgängermodell mit 3 TB rund 24 % weniger Strom. Dies ist unter anderem den fünf fortschrittlichen Energiesparmodi (z. B. dem Leerlaufmodus mit niedriger Drehzahl) zu verdanken. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der Ultrastar 7K4000 SAS und SATA besteht darin, dass die Dual-Port-SAS-SSD die traditionellen Sektorgrößen von 512, 520 und 528 Byte verwendet. Das SATA-Modell hingegen nutzt eine abwärtskompatible Sektorgröße von 4096 Byte.

Das HGST Ultrastar 7K4000 SAS ist derzeit verfügbar und wird mit der fünfjährigen Standardgarantie von HGST ausgeliefert. Unser Testmodell ist das unverschlüsselte Laufwerk mit 4 TB Kapazität.

HGST Ultrastar 7K4000 Spezifikationen

• Kapazitäten
  • 4 TB – HUS724040ALS640
  • 3 TB – HUS724030ALS640
  • 2 TB – HUS724020ALS640
• Schnittstelle: SAS 6 Gbit/s
• Formfaktor: 3.5 Zoll
• Sektorgröße: 512/520/528
• Max. Flächendichte (GB/Quadratzoll): 475
• Datenpuffer: 64 MB
• Drehzahl (RPM): 7200
• Dauerhafte Übertragungsrate (typisch): 172 MB/s
• Suchzeit (gelesen, typisch): 8.0 ms
• Akustik im Leerlauf (Bels): 2.9
• Anlaufstrom (A, max): 1.2 (+5 V), 2.0 (+12 V)
• Tuning
  • Lesen/Schreiben: 10.9 W
  • Entladen im Leerlauf: 6.2 W
• Umgebungstemperatur: 5 bis 60 °C
• Schock (Halbsinuswelle): 70G
• Vibration (5 bis 500 Hz): 0.67 (XYZ)
• Umgebung (nicht im Betrieb) Umgebungstemperatur: -40 bis 70 °C
• Schock (Halbsinuswelle 1 ms): 300 G
• Fehlerrate (nicht behebbar, gelesene Bits): 1 zu 10¹⁵
• Lade-/Entladezyklen: 600,000
• Angestrebte MTBF: 2 Millionen Stunden
• Garantie: 5 Jahr
• Abmessungen (HxBxT): 26 mm x 101.6 mm (+/-0.25) x 147 mm
• Gewicht (typisch): 690 g 

Designen und Bauen

Das HGST Ultrastar 7K4000 SAS ähnelt stark seinem SATA-Geschwister. Tatsächlich wäre es außerhalb der Schnittstelle und des Etiketts äußerst schwierig, die beiden voneinander zu unterscheiden, ohne einen Blick auf die Laufwerksschnittstelle zu werfen. Auf der Unterseite können Nutzer die Platine durch Entfernen von sieben Schrauben, fünf kurzen und zwei langen, entfernen. HGST hat zwischen Laufwerk und Platine ein Schaumstoffpolster installiert, um Vibrationen zu absorbieren.

Die Platine enthält einen LSI-Controller-Chip sowie 64 MB DRAM.

Weitere Informationen zum Design und Aufbau finden Sie in unserem HGST 7K4000 SATA Testbericht.

Hintergrund und Vergleiche testen

Vergleichswerte für diesen Testbericht:

• Seagate Constellation ES.3 (4 TB)
• Seagate Constellation ES.2 (3 TB)
• Toshiba SAS-Festplatte MG03SCAx00 (3 TB und 4 TB)

Alle Enterprise-Festplatten werden auf unserer Enterprise-Testplattform, basierend auf einem Lenovo ThinkServer RD240, getestet . Der ThinkServer RD240 ist wie folgt konfiguriert:

• 2 x Intel Xeon X5650 (2.66 GHz, 12 MB Cache)
• Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64-Bit und CentOS 6.2 64-Bit
• Intel 5500+ ICH10R Chipsatz
• Speicher – 8 GB (2 x 4 GB) 1333 MHz DDR3 registrierte RDIMMs
• LSI 9211 SAS/SATA 6.0 Gbit/s HBA

Synthetische Workload-Analyse für Unternehmen

Unser Enterprise-Festplatten-Benchmark-Prozess versetzt jedes Laufwerk in einen stabilen Zustand mit der gleichen Arbeitslast, mit der das Gerät getestet wird, unter einer hohen Last von 16 Threads mit einer ausstehenden Warteschlange von 16 pro Thread und wird dann in festgelegten Intervallen in mehreren Threads/Warteschlangen getestet Tiefenprofile zur Darstellung der Leistung bei leichter und starker Beanspruchung. Da Festplatten sehr schnell ihr Nennleistungsniveau erreichen, stellen wir bei jedem Test nur die Hauptabschnitte grafisch dar.

Vorkonditionierung und primäre stationäre Tests:

• Durchsatz (Lese- und Schreib-IOPS-Aggregat)
• Durchschnittliche Latenz (Lese- und Schreiblatenz insgesamt gemittelt)
• Maximale Latenz (Spitzen-Lese- oder Schreiblatenz)
• Latenz-Standardabweichung (Lese- und Schreib-Standardabweichung insgesamt gemittelt)

Unsere Enterprise Synthetic Workload Analysis umfasst vier Profile, die auf realen Aufgaben basieren. Diese Profile wurden entwickelt, um den Vergleich mit unseren früheren Benchmarks sowie weit verbreiteten Werten wie maximaler Lese- und Schreibgeschwindigkeit von 4K und 8K 70/30, die häufig für Unternehmenslaufwerke verwendet wird, zu erleichtern. Wir haben auch zwei ältere gemischte Workloads integriert, den traditionellen Dateiserver und den Webserver, die jeweils eine breite Mischung an Übertragungsgrößen bieten.

• 4k
  • 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
  • 100 % 4
• 8k 70/30
  • 70 % lesen, 30 % schreiben
  • 100 % 8
• 128k (sequentiell)
  • 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
  • 100 % 128
• Dateiserver
  • 80 % lesen, 20 % schreiben
  • 10 % 512b, 5 % 1, 5 % 2, 60 % 4, 2 % 8, 4 % 16, 4 % 32, 10 % 64
• Webserver
  • 100 % gelesen
  • 22 % 512b, 15 % 1, 8 % 2, 23 % 4, 15 % 8, 2 % 16, 6 % 32, 7 % 64, 1 % 128, 1 % 512

Im ersten unserer Unternehmensworkloads haben wir eine lange Stichprobe zufälliger 4K-Leistung mit 100 % Schreib- und 100 % Leseaktivität gemessen, um unsere Hauptergebnisse zu erhalten. Das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS hat 245 IOPS beim Lesen und 205 IOPS beim Schreiben gemessen. Bei den Leseaktivitäten wurde das Toshiba SAS-Laufwerk übertroffen, bei den Schreibaktivitäten konnte es sich allerdings durchsetzen.

In unserem Hauptsegment der durchschnittlichen Latenz mit einer Last von 16T/16Q haben wir eine durchschnittliche Leselatenz von 1043.07 ms und eine Schreiblatenz von 1247.04 ms beim HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS gemessen, das wiederum im Mittelfeld der Gruppe lag.

Bei der Messung der reinen Leseaktivität hatte das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS eine maximale Reaktionszeit von 3761.0 ms, während die maximale Latenz der Schreibaktivität 3069.0 ms betrug. Die maximale Leseaktivität lag etwa in der Mitte der Gruppe, während die maximale Schreibaktivität am unteren Ende lag.

Bei der Überprüfung der 4K-Latenzkonsistenz in unserem Abschnitt zur Standardabweichung wurde das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS mit 522.95 ms für die Lesestandardabweichung und 404.72 ms für die Schreibstandardabweichung am Ende der Gruppe getestet.

Im Vergleich zur festen maximalen Arbeitslast von 16 Threads und 16 Warteschlangen, die wir im 100 % 4K-Schreibtest durchgeführt haben, skalieren unsere gemischten Arbeitslastprofile die Leistung über ein breites Spektrum von Thread-/Warteschlangenkombinationen. In diesen Tests decken wir die Arbeitslastintensität von 2 Threads und 2 Warteschlangen bis zu 16 Threads und 16 Warteschlangen ab. Im erweiterten 8K-70/30-Test landete die HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS knapp unter den SAS-Laufwerken von Toshiba mit einem konkurrenzfähigen Durchsatz, der fast mit dem von Toshiba mithalten konnte. Es wurden bis zu 225 IOPS erreicht, wobei 222 IOPS in der Tiefe der Terminalwarteschlange lagen.

Betrachtet man die durchschnittlichen Reaktionszeiten von 8k 70/30, blieb das HGST Ultrastar 7K4000 4TB SAS wieder in der Nähe der Toshiba SAS-Laufwerke, musste sich aber letztendlich knapp geschlagen geben.

Während der Dauer unserer Primärtests mit unterschiedlichen Thread- und Warteschlangentiefen hatte das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS eine konkurrenzfähige maximale Latenz, wobei die zweitniedrigste maximale Latenz bei 303 ms für die 2 Threads und 2 Warteschlangentiefen lag und die zweitniedrigste maximale Latenz bei 16 Thread- und 16 Warteschlangentiefen bei 3,575 ms.

Für den Großteil des Thread-/Warteschlangenspektrums hielt das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS eine höhere Latenz aufrecht als die meisten oder alle Mitbewerber.

In unserem 128-KByte-Test, einem sequenziellen Test mit großen Blöcken, der die höchste sequentielle Übertragungsgeschwindigkeit für ein Plattenlaufwerk zeigt, betrachten wir die 128-KByte-Leistung bei 100 % Schreib- und 100 % Leseaktivität. Hier schnitt die HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS gut ab und wurde nur von der Seagate Constellation ES.3 4 TB übertroffen. Das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS erreichte eine Lesegeschwindigkeit von 177,740 KB/s und eine Schreibgeschwindigkeit von 177,780 KB/s.

Die nächste Arbeitslast, die wir verwendet haben, ist unser Dateiserverprofil, das die Laufwerke einer unterschiedlichen Arbeitslast aussetzt. Wir haben die Anzahl der Threads und Warteschlangen von 2T/2Q auf 16T/16Q skaliert. Bei diesem Workload-Bereich rangierte das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS mit maximal 231 IOPS an der Spitze der Gruppe, knapp unter dem Toshiba SAS 3 TB, das 234 IOPS erreichte.

Bei allen Warteschlangentiefen lag das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS gleichauf mit den Toshiba SAS-Laufwerken, musste sich jedoch mit einer Terminalwarteschlangenablesung von 1,115 ms geschlagen geben.

Beim Vergleich der Spitzenreaktionszeiten in unserem Dateiserverprofil war die HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS ein starker Konkurrent, der nur von der Seagate Constellation ES.3 4 TB übertroffen wurde.

Betrachtet man die Standardabweichung der Latenz, fällt die HGST Ultrastar 7K4000 4TB SAS erneut auf das hintere Ende der Gruppe zurück.

Unser letzter Test ist der Webserver-Test, bei dem es sich traditionell um eine 100-prozentige Leseaktivität handelt. Das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS erreichte bei 240T16Q einen Spitzenwert von 8 IOPS und hatte eine Terminal-Warteschlangentiefe von 239 IOPS. Damit liegt es knapp unter den Toshiba SAS-Laufwerken.

In unserem nächsten Test der durchschnittlichen Latenz im Webserver-Profil wurde der HGST erneut knapp von den Toshiba SAS-Laufwerken verdrängt.

Betrachtet man die maximale Latenz in unserem Webserverprofil, lag die HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS mit 4094 ms im Mittelfeld der Gruppe.

Beim Vergleich der Latenzkonsistenz in unserem schreibgeschützten Webserverprofil befand sich das HGST Ultrastar 7K4000 4 TB SAS in dieser Kategorie erneut am Ende der Gruppe.

Fazit

Die HGST Ultrastar 7K4000 SAS-Festplatte ist ein Laufwerk der Enterprise-Klasse, das bis zu fünf Platten nutzt, um eine Speicherkapazität von 4 TB zu erreichen. Das Laufwerk dreht sich mit 7,200 U/min und bietet außerdem die Zuverlässigkeitswerte, die Unternehmen im Bereich Cloud- und Rechenzentrumsspeicherung benötigen (MTBF bei 2.0 Mio. Stunden). Das Laufwerk ist mit seinen integrierten erweiterten Energieverwaltungsmodi, die 5 Profile wie z. B. niedrige Leerlaufdrehzahl bieten, um die Gesamtbetriebskosten zu senken, auch für die Erfüllung dieser Anwendungsanforderungen optimiert. Die Nennleistung des Laufwerks beträgt 10.9 W für Lese-/Schreibaktivität, 6.2 W für den Leerlauf und weniger als 2 W für den Ruhe- und Standby-Modus.

Bei den Tests der HGST Ultrastar 7K4000 SAS-Festplatte zeigte das Laufwerk insgesamt eine gute Leistung. In allen Tests (4K, 8K, 128K, Dateiserver und Webserver) erzielte der Ultrastar 7K4000 SAS einen konstanten Durchsatz, der in der Gruppe häufig den zweiten Platz belegte. Die Tatsache, dass das Laufwerk eine so konstante Leistung liefert, sagt zwar nicht die Konkurrenz aus, sagt aber einiges aus. Das Gleiche gilt auch für die durchschnittlichen Latenzwerte. Weniger positiv ist, dass die Standardabweichungswerte des Laufwerks im Allgemeinen am Ende der Gruppe lagen. Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass das Laufwerk die höchste Latenzzeit verursachte. Tatsächlich lag das Ultrastar 7K4000 SAS die meiste Zeit über in der oberen Hälfte der Gruppe, was die maximale und durchschnittliche Latenz angeht. Diese Durchsatz- und Latenzwerte, gepaart mit der Garantie und den MTBF-Spezifikationen des Ultrastar 7K4000 SAS, bieten Unternehmen ein sehr leistungsfähiges Laufwerk.

Vorteile

• Die Durchsatzzahlen liegen in allen Kategorien im oberen Bereich der Gruppe
• Starke sequentielle Übertragungsgeschwindigkeiten
• Die MTBF von 2 Millionen Stunden ist branchenführend

Nachteile

• Konkurrierende SAS-Festplatten übertrafen die 7K4000 bei der Standardabweichung der Latenz

Fazit

Die HGST Ultrastar 7K4000 SAS-Festplatte verfügt über eine starke MTBF von 2 Millionen Stunden und eine 5-Jahres-Garantie, um Käufern ihre Zuverlässigkeit zu garantieren. Durch unsere Tests haben wir herausgefunden, dass HGST auch bei zufälligen und sequenziellen Arbeitslasten einen konstant hohen Durchsatz liefert.

HGST Ultrastar 7K4000 Produktseite

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