Die Enterprise-SSDs der Ultrastar SN100-Serie sind der erste Vorstoß von HGST im Bereich NVMe-Laufwerke, wobei sich die bisherigen Arbeiten auf die SAS-Schnittstelle konzentrierten. Die Laufwerksfamilie ist in zwei Kategorien unterteilt: SN100 bezieht sich auf den 2.5-Zoll-Formfaktor und SN150 bedeutet Add-in-Card-Formfaktor halber Höhe und halber Länge (AIC). In beiden Formen sind die Laufwerke für die anspruchsvollsten Arbeitslasten mit Schwerpunkt auf Cloud-, Hyperscale- und Unternehmensanwendungen ausgelegt. Die SN100-Serie ist mit Kapazitäten von bis zu 3.2 TB erhältlich und bietet einen Lesedurchsatz von bis zu 3 GB/s (seq. 128) sowie zufällige Lese- und Schreib-IOPS von 743,000 bzw. 140,000.
Die Enterprise-SSDs der Ultrastar SN100-Serie sind der erste Vorstoß von HGST im Bereich NVMe-Laufwerke, wobei sich die bisherigen Arbeiten auf die SAS-Schnittstelle konzentrierten. Die Laufwerksfamilie ist in zwei Kategorien unterteilt: SN100 bezieht sich auf den 2.5-Zoll-Formfaktor und SN150 bedeutet Add-in-Card-Formfaktor halber Höhe und halber Länge (AIC). In beiden Formen sind die Laufwerke für die anspruchsvollsten Arbeitslasten mit Schwerpunkt auf Cloud-, Hyperscale- und Unternehmensanwendungen ausgelegt. Die SN100-Serie ist mit Kapazitäten von bis zu 3.2 TB erhältlich und bietet einen Lesedurchsatz von bis zu 3 GB/s (seq. 128) sowie zufällige Lese- und Schreib-IOPS von 743,000 bzw. 140,000.
Die SN150 AIC-Laufwerke sind mit Kapazitäten von 1.6 TB und 3.2 TB erhältlich, der 2.5-Zoll-Formfaktor bietet zusätzlich eine Kapazität von 800 GB. Alle Laufwerke bauen auf der langjährigen Erfahrung von HGST bei der Bereitstellung hochwertiger Flash-Lösungen für Unternehmen auf und umfassen: UEFI-Boot-Unterstützung, erweiterte Energieverwaltung und Zuverlässigkeit auf Unternehmensniveau dank Funktionen wie Flash-fähigem RAID, End-to-End-Datenpfadschutz, erweitertem ECC und Stromausfallschutz. Die Laufwerke verfügen über eine fünfjährige Garantie und unterstützen eine Lebensdauer von drei Schreibvorgängen pro Tag.
Unser Testgerät ist die 3.2 TB Kapazität des SN150 AIC.
Technische Daten der HGST Ultrastar SN100-Serie NVMe SSD
- Schnittstelle: PCIe 3.0 x4:
- Formfaktor:
- HH-HL-Zusatzkarte
- SFF 2.5-Zoll-Laufwerk
- Kapazitäten (GB):
- 3200 / 1600 (AIC)
- 800 (2.5 Zoll)
- Kennzahlen
- Lesedurchsatz (maximal MB/s, sequenziell 128 KB): 3000
- Schreibdurchsatz (maximal MB/s, sequenziell 128 KB): 1600
- Lese-IOPS (maximale IOPS, zufällig 4 KB): 743,000
- Schreib-IOPS (maximale IOPS, zufällig 4 KB): 140,000
- Gemischte IOPS (70/30 R/W, zufällig 4k): 310,000
- Lese-IOPS (maximale IOPS, zufällig 8 KB): 385,000
- Schreib-IOPS (maximale IOPS, zufällig 8 KB): 75,000
- Latenz 512B (µs): 20
- Zuverlässigkeit
- MTBF (M Stunden): 2
- Jährliche Ausfallrate (AFR): 0.44 %
- Ausdauer: 3 DW/D
- Stromverbrauch (aktiv/leer): 25 Watt / 8 Watt
- Betriebstemperatur: 0° bis 55°C
- Nicht-Betriebstemperatur: -40° bis 70°C
- Luftstrom (LFM): 300
- Garantie: 5 Jahr
Design und bauen
Der HGST Ultrastar SN150 verfügt über den PCIe x4-Formfaktor halber Höhe und halber Länge. Die Karte selbst weist kein Branding auf und enthält keine Laufwerksinformationen auf der Vorderseite.
Ein Kühlkörper bedeckt den Großteil des Laufwerks; Bei diesem Design wird die von der Karte erzeugte Wärme durch erzwungene Konvektion abgeführt. HGST gibt an, dass der Luftstrom zum Halterungsende der Karte hin ausströmen sollte. Darüber hinaus verfügt der SN150 über mehrere integrierte Temperatursensoren, die die kritischen Komponenten des Laufwerks überwachen. Wenn ein Problem erkannt wird, löst es das thermische Drosselsystem aus, um Schäden durch Überhitzung zu verhindern.
Die PCIe 3.0 x4-Schnittstelle befindet sich an der Unterseite des SN150 AIC.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers sehen wir unter dem Aufkleber mit den Geräteinformationen die vier NAND-Pakete, die jeweils die A19-nm-eMLC-NAND-Technologie nutzen. Wir können auch den Micron DRAM sehen.
Hintergrund und Vergleiche testen
Das StorageReview Enterprise Test Lab bietet eine flexible Architektur für die Durchführung von Benchmarks für Unternehmensspeichergeräte in einer Umgebung, die mit der Umgebung vergleichbar ist, die Administratoren in realen Bereitstellungen vorfinden. Das Enterprise Test Lab umfasst eine Vielzahl von Servern, Netzwerken, Stromkonditionierungs- und anderen Netzwerkinfrastrukturen, die es unseren Mitarbeitern ermöglichen, reale Bedingungen zu schaffen, um die Leistung während unserer Überprüfungen genau zu messen.
Wir integrieren diese Details zur Laborumgebung und zu den Protokollen in Überprüfungen, damit IT-Experten und diejenigen, die für die Speicherbeschaffung verantwortlich sind, die Bedingungen verstehen können, unter denen wir die folgenden Ergebnisse erzielt haben. Keine unserer Bewertungen wird vom Hersteller der von uns getesteten Geräte bezahlt oder überwacht. Weitere Details zum StorageReview Enterprise Test Lab und einen Überblick über seine Netzwerkfähigkeiten finden Sie auf den jeweiligen Seiten.
Wir haben die HGST SN100 getestet und sie mit den folgenden anderen AIC NVMe SSDs verglichen:
- Memblaze PBlaze4 3.2 TB
- Intel DC P3608 1.6 TB
- Huawei ES3000v2 3.2 TB
- Huawei ES3000v1 1.6 TB
Analyse der Anwendungsauslastung
Um die Leistungsmerkmale von Enterprise-Speichergeräten zu verstehen, ist es wichtig, die Infrastruktur und die Anwendungs-Workloads in Live-Produktionsumgebungen zu modellieren. Unsere ersten Benchmarks für den HGST Ultrastar SN100 sind daher die MySQL OLTP-Leistung über SysBench und Microsoft SQL Server OLTP-Leistung mit einer simulierten TCP-C-Arbeitslast. Für unsere Anwendungs-Workloads werden auf jedem Laufwerk zwei bis vier identisch konfigurierte VMs ausgeführt.
StorageReviews Microsoft SQL Server OLTP-Testprotokoll verwendet den aktuellen Entwurf des Benchmark C (TPC-C) des Transaction Processing Performance Council, einen Online-Transaktionsverarbeitungs-Benchmark, der die Aktivitäten in komplexen Anwendungsumgebungen simuliert. Der TPC-C-Benchmark kommt der Messung der Leistungsstärken und Engpässe der Speicherinfrastruktur in Datenbankumgebungen näher als synthetische Leistungsbenchmarks. Jede Instanz unserer SQL Server-VM für diese Überprüfung verwendet eine SQL Server-Datenbank mit 333 GB (Maßstab 1,500) und misst die Transaktionsleistung und Latenz unter einer Last von 15,000 virtuellen Benutzern.
Bei der Betrachtung der SQL Server-Ausgabe zeigte das HGST-Laufwerk Ergebnisse am unteren Ende der Bestenliste mit einem Spitzen-TPS von 3,152.13 und einem Gesamtwert von 3,149.97 TPS.
Ein Blick auf die durchschnittlichen Latenzergebnisse während des SQL Server-Benchmarks für 15 Benutzer zeigte, dass das HGST-Laufwerk zusammen mit den SanDisk-, Memblaze- und Huawei-SSDs (alle 7.0 ms) an der Spitze der Bestenliste stand.
Der nächste Anwendungsbenchmark besteht aus einer über SysBench gemessenen Percona MySQL OLTP-Datenbank. Dieser Test misst die durchschnittliche TPS (Transaktionen pro Sekunde), die durchschnittliche Latenz sowie die durchschnittliche 99. Perzentil-Latenz. Percona und MariaDB verwenden die Flash-fähigen Anwendungs-APIs von Fusion-io in den neuesten Versionen ihrer Datenbanken, obwohl wir für diesen Vergleich jedes Gerät in seinen „alten“ Blockspeichermodi testen.
Im Benchmark „Durchschnittliche Transaktionen pro Sekunde“ lag der HGST mit insgesamt 5,853.6 TPS an der Spitze der Bestenliste und knapp hinter den Memblaze- und Intel-Laufwerken. Einzelne VMs reichten von 1,477.3 TPS bis 1,448.0 TPS.
Bei der Betrachtung der durchschnittlichen Latenzergebnisse konnte sich der HGST mit recht guten Ergebnissen rühmen, wobei einzelne VMs zwischen 21.66 ms und 22.10 ms liefen und die Gesamtlatenz 21.87 ms betrug.
In Bezug auf unser Worst-Case-MySQL-Latenzszenario (99. Perzentillatenz) zeigte der HGST, dass VMs zwischen 49.62 ms und 50.07 ms laufen (mit einer Gesamtzeit von 49.81 ms), während das leistungsstärkste SanDisk-Laufwerk eine beeindruckende Gesamtzeit von nur 41.92 ms aufwies.
Synthetische Workload-Analyse für Unternehmen
Die Flash-Leistung variiert, wenn das Laufwerk an seine Arbeitslast angepasst wird. Das bedeutet, dass der Flash-Speicher vor jedem einzelnen Vorgang vorkonditioniert werden muss FIO synthetische Benchmarks um sicherzustellen, dass die Benchmarks korrekt sind. Jedes der vergleichbaren Laufwerke wird mit den Tools des Herstellers sicher gelöscht und mit einer hohen Auslastung von 16 Threads und einer ausstehenden Warteschlange von 16 pro Thread in einen stabilen Zustand vorkonditioniert.
- 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)
Sobald die Vorkonditionierung abgeschlossen ist, wird jedes Gerät in Intervallen über mehrere Thread-/Warteschlangentiefenprofile hinweg getestet, um die Leistung bei leichter und starker Nutzung zu zeigen. Unsere synthetische Workload-Analyse für den Memblaze PBlaze4 verwendet zwei Profile, die in Herstellerspezifikationen und Benchmarks weit verbreitet sind. Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass synthetische Workloads niemals zu 100 % die in Produktions-Workloads beobachtete Aktivität widerspiegeln und in gewisser Weise ein Laufwerk in Szenarien ungenau darstellen, die in der realen Welt nicht auftreten würden.
- 4k
- 100 % Lesen und 100 % Schreiben
- 8k
- 70 % Lesen/30 % Schreiben
In unserem Vorkonditionierungstest für 4K-Schreibvorgänge mit Durchsatz startete der HGST bei etwa 440,000 IOPS und erreichte dann einen stabilen Wert von etwa 160,000 IOPS. Das insgesamt leistungsstärkste Laufwerk war hier das 3.2-TB-Laufwerk von Huawei.
Als nächstes betrachten wir die durchschnittliche Latenz, wobei das Laufwerk mit der geringsten Konsistenz größtenteils das HGST war, da es während des Großteils des Tests die größten Latenzspitzen aufwies. Das Top-Laufwerk war hier erneut das Huawei 3.2 TB, mit einem stabilen Zustand von knapp über 1.0 ms.
Bei der Messung der maximalen Latenz war das HGST eines der inkonsistenteren Laufwerke, da es an mehreren Stellen während des Tests zu erheblichen Spitzen kam (am Ende hatte es jedoch die zweitniedrigste Latenz). Insgesamt zeigte das Intel-Laufwerk die beste Leistung.
Standardabweichungsberechnungen sollen es einfacher machen, die Konsistenz der Ergebnisse der SSD-Latenzleistung zu visualisieren. In diesem Szenario waren die Messwerte insgesamt recht uneinheitlich. Obwohl es zwischendurch ein paar spürbare Spitzen gab, hatte der HGST am Ende des Tests tatsächlich die beste Latenz. Der Intel erzielte insgesamt die stabilsten Ergebnisse und lag im stabilen Zustand unter 1.6 ms.
Nachdem die Laufwerke nun vorkonditioniert wurden, schauen wir uns den ersten synthetischen 4K-Benchmark an. Beim Durchsatz lag der HGST mit 706,394 IOPS beim Lesen und 144,933 IOPS beim Schreiben im Mittelfeld. Das Intel-Laufwerk war mit beeindruckenden 851,693 IOPS (erreicht 157,940 IOPS beim Schreiben) der Spitzenreiter in der Lesespalte, während das Huawei-3.2-TB-Laufwerk mit 229,914 IOPS die beste Schreibleistung zeigte.
Ein Blick auf die durchschnittliche Latenz zeigte, dass das HGST-Laufwerk 0.36 ms Lese- und 1.76 ms Schreibzeit hatte. Intel verzeichnete mit 0.30 ms die beste durchschnittliche Latenz beim Lesen, während das 3.2-TB-Laufwerk von Huawei mit 1.11 ms die beste Schreiblatenz verzeichnete.
Bei maximaler Latenz erzielte das HGST-Laufwerk mit 4.9 ms Lese- und 33.4 ms Schreibzeit beeindruckende Ergebnisse. Der Spitzenreiter bei den Lesevorgängen war das Memblaze-Laufwerk mit 4.6 ms; Allerdings war die Schreiblatenz deutlich höher.
Ein Blick auf die Standardabweichung zeigt erneut beeindruckende Ergebnisse des HGST mit 0.146 ms Lese- und 1.584 ms Schreibzeit, wobei letzteres die höchste Schreiblatenz unter den getesteten Laufwerken darstellt. Der Spitzenreiter bei den Lesevorgängen war das Memblaze-Laufwerk mit einer Lesegeschwindigkeit von 0.107 ms.
Unser nächster Workload verwendet 8 Übertragungen mit einem Verhältnis von 70 % Lesevorgängen und 30 % Schreibvorgängen. Auch hier beginnen wir mit den Vorkonditionierungsergebnissen, bevor wir zu den Haupttests übergehen. Beim Durchsatz zeigte das HGST-Laufwerk über die 80-Minuten-Marke hinweg eine inkonsistente Leistung, wobei die Burst-Geschwindigkeiten etwa 460,000 IOPS erreichten. Es endete mit einem einigermaßen stabilen Zustand von etwa 187,000 IOPS, womit auch die meisten Laufwerke endeten. Das mit Abstand stabilste Laufwerk war das Memblaze.
Als nächstes betrachten wir die durchschnittliche Latenz, wobei das HGST-Laufwerk die am wenigsten konsistente war, obwohl es am Ende des Tests die zweitbeste durchschnittliche Latenz aufwies. Das Top-Laufwerk war hier erneut das Huawei 3.2 TB mit einer durchschnittlichen Latenz von knapp 1.0 ms.
Bei der Messung der maximalen Latenz war das HGST eines der inkonsistenteren Laufwerke und litt während des gesamten Tests unter starken Spitzen. Insgesamt erzielte das Memblaze-Laufwerk jedoch die uneinheitlichsten Ergebnisse, während die Huawei- und Intel-Laufwerke die beste Leistung zeigten.
Standardabweichungsberechnungen sollen es einfacher machen, die Konsistenz der Ergebnisse der SSD-Latenzleistung zu visualisieren. In diesem Szenario verzeichnete der HGST zu Beginn des Tests bis etwa zur 70-Minuten-Marke eine große Reihe von Spitzen. Das Huawei 3.2 TB erzielte die stabilsten Ergebnisse und lag im stabilen Zustand unter 1.0 ms.
Nachdem wir das HGST-Laufwerk vollständig vorkonditioniert hatten, unterzogen wir es unserem Haupttest mit 8K 70/30. Beim Durchsatz erzielten die meisten Laufwerke eine nahezu identische Leistung, mit Ausnahme des Huawei 3.2 TB, das davonzog. Der HGST landete bei knapp 170,000 IOPS im Terminal.
Die durchschnittliche Latenz zeigte sehr ähnliche Ergebnisse, wobei die Intel-, Memblaze-, HGST- und 1.6-TB-Huawei-Laufwerke bis zur letzten Warteschlangentiefe ein Kopf-an-Kopf-Rennen zeigten. Das leistungsstärkste Laufwerk war auch hier das 3.2-TB-Laufwerk von Huawei, das bei 0.9T/16Q knapp 16 ms erreichte.
Ein Blick auf die maximale Latenz zeigte, dass das HGST-Laufwerk ziemlich konsistente Ergebnisse lieferte, obwohl es gegen Ende des Tests zu Spitzen kam. Intel- und Huawei-Laufwerke zeigten insgesamt die beste Leistung.
Die Standardabweichung zeigte einen sehr ähnlichen Leistungstrend (maximale/durchschnittliche Latenz) zwischen allen Laufwerken. Hier setzte sich das 3.2-TB-Laufwerk von Huawei um die 8T8Q-Marke durch und erzielte mit knapp über 0.9 ms das beste Gesamtergebnis.
Fazit
HGST hat eine lange Geschichte in der Entwicklung hervorragender Flash-Speicherlösungen für Unternehmen und die neue SN100-Serie von NVMe-SSDs bildet da keine Ausnahme, da sie dank Funktionen wie Flash-fähigem RAID UEFI-Boot-Unterstützung, erweiterte Energieverwaltung und Zuverlässigkeit auf Unternehmensniveau bietet -to-End-Datenpfadschutz, erweitertes ECC und Stromausfallschutz. Die HGST-Familie ist sowohl im AIC- (SN150) als auch im 2.5-Zoll-Formfaktor (SN100) erhältlich. Ersteres ist einfacher bereitzustellen, da praktisch jeder moderne Server diesen Kartentyp nahtlos verarbeiten kann.
Was die Leistung anbelangt, zeigte die HGST Ultrastar SN100-Serie in allen unseren getesteten Benchmarks eine gute Leistung und war in einigen Kategorien sogar führend. In unserer ersten Anwendungs-Workload-Analyse zeigte das HGST-Laufwerk Ergebnisse am unteren Ende der Bestenliste mit einem Spitzen-TPS von 3,152.13 und einem Gesamtwert von 3,149.97 TPS im SQL Server-Ausgabetest, während es eine durchschnittliche Latenz von 7.0 ms erreichte. In unseren Sysbench-Tests sahen wir eine ordentliche Gesamtleistung des HGST-Laufwerks. Im Benchmark „Durchschnittliche Transaktionen pro Sekunde“ erreichte die HGST Ultrastar SN100-Serie insgesamt 5,853.6 TPS, was nur geringfügig weniger war als die Intel- und Memblaze-Laufwerke. Bei der Betrachtung der durchschnittlichen Latenzergebnisse zeigte der HGST, dass einzelne VMs zwischen 21.66 ms und 22.10 ms liefen und die Gesamtlatenz 21.87 ms betrug. In Bezug auf unser Worst-Case-MySQL-Latenzszenario zeigte der HGST, dass VMs zwischen 49.62 ms und 50.07 ms laufen, mit einer Gesamtzeit von 49.81 ms, womit sie unter unseren getesteten AIC-SSDs im Mittelfeld der Rangliste lag.
Während unserer synthetischen Benchmarks erzielte der HGST Ultrastar mit einem 4K-Durchsatz von 706,933 IOPS beim Lesen und 229,914 IOPS beim Schreiben recht gute Werte. Im Vergleich dazu erzielte das Intel-Laufwerk Spitzenergebnisse mit 851,693 IOPS beim Lesen, während beim Schreiben 197,940 IOPS erreicht wurden. Die durchschnittliche Latenz zeigte mit 0.36 ms Lesen und 1.76 ms Schreiben hervorragende Ergebnisse (knapp hinter dem Intel-Laufwerk). Bei unseren 8K-Übertragungen (die aus einem Verhältnis von 70 % Lesevorgängen und 30 % Schreibvorgängen bestehen) erreichte der HGST einen Spitzenwert von 173,022 IOPS und übertraf damit das Intel-Modell, lag aber knapp unter dem Memblaze PBlaze4, der 173,275 IOPS maß.
Vorteile
- Mehrere Formfaktoren für gegebene Anforderungen
- Starke Datenbankleistung
Nachteile
- Einige maximale Latenzspitzen treten bei hoher Arbeitslast auf
Fazit
Die HGST SN100-Serie ist die erste NVMe-SSD von HGST, die eine gute Leistung mit einer Erfolgsgeschichte von hervorragender Qualität in einer Vielzahl von Formfaktoren und Kapazitäten liefert.
Produktseite der HGST Ultrastar SN100-Serie
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