Die Toshiba MG04SCA-Serie von Enterprise-Festplatten nutzt einen 3.5-Zoll-Formfaktor, eine Spindel mit 7,200 U/min und eine SAS-Schnittstelle in Kapazitäten von bis zu 5 TB. Das Laufwerk ist in der Lage, einen Durchsatz von bis zu 205 MB/s in der 5-TB-Kapazität zu erreichen, die fünf 1-TB-Platten verwendet (die). Die vorherige Generation verwendete 800 GB/Platte. Die MG04SCA ist auch die erste Enterprise-Festplatte, die mit nativen 4K-Sektorlängen ausgeliefert wird, obwohl auch ein AF-Modell verfügbar ist. Toshiba bietet mit den Laufwerken auch die so genannte „Persistent Write Cache-Technologie“ an. Dies führt zu Leistungssteigerungen und Datenzuverlässigkeit.
Der persistente Schreibcache (PWC) sorgt dafür, dass Daten im Schreibcache, die noch nicht vollständig auf das Speichermedium geschrieben wurden, bei einem plötzlichen Stromausfall erhalten bleiben. Dies ist besonders nützlich für Advanced-Format-Laufwerke mit emulierten 512-Bit-Sektoren (512e). Bei einem nicht ausgerichteten Schreibvorgang kann eine Lese-Änderungs-Schreib-Operation (RMW) ausgelöst werden, bei der eine zusätzliche Umdrehung der Festplatte erforderlich ist, um den geänderten Sektor auf das Speichermedium zu schreiben. Bei einer Überspannung oder einem Stromausfall wird die Gegen-EMK des Spindelmotors genutzt, um die Schaltung zum Schutz vor Schreibverlusten zu versorgen und die RMW-Daten in den NV-Speicher zu übertragen. Nach Wiederherstellung der Stromversorgung werden die RMW-Daten aus dem NV-Speicher in den Schreibcache zurückgeschrieben und die RMW-Operation abgeschlossen. Diese Funktion trägt dazu bei, Inkonsistenzen zwischen den vom Host übertragenen und den vom Laufwerk auf das Speichermedium geschriebenen Daten zu vermeiden. Was die Auswirkungen auf die Leistung der MG04SCA -Serie betrifft, so beschleunigt die PWC-Funktion die IOPS-Leistung beim zufälligen Schreiben, wenn der Schreibcache deaktiviert ist.
Das Toshiba MG04SCA ist in den Kapazitäten 2 TB, 3 TB, 4 TB und 5 TB erhältlich und wird durch eine begrenzte 5-Jahres-Garantie abgesichert. In diesem Test werden wir uns das 16-fache der 5-TB-Kapazität ansehen.
Spezifikationen der Toshiba MG04SCA-Serie
- Laufwerkskapazität: 2 TB, 3 TB, 4 TB, 5 TB
- Laufwerksschnittstelle: SAS-2.0 (1.5 Gbit/s, 3.0 Gbit/s, 6.0 Gbit/s)
- Logische Blöcke (LBA):
- MG04SCAxxxA/AY: 4,096/4,160/4,224B
- MG04SCAxxxE/EY: 512/520/528B (Emulation)
- Leistung
- Durchschnittliche Suchzeit (Lesen): 8.5 ms
- Durchschnittliche Suchzeit (Schreiben): 9.5 ms
- Drehzahl: 7,200 U / min
- Durchschnittliche Latenz: 4.17 ms
- Dauerhafte Übertragungsrate (max.):
- 175 MiB/s (2 TB)
- 185 MiB/s (3 TB)
- 185 MiB/s (4 TB)
- 205 MiB/s (5 TB)
- Puffergröße: 64 MB FIFO-Ringpuffer
- Strombedarf
- Spannung: +5 V ± 5 %, +12 V ± 5 %
- Lese-/Schreibleistung: 11.3 Watt
- Geringer Stromverbrauch im Leerlauf: 6.2 Watt
- Physische Größe
- Abmessungen (B)x(T)x(H): 101.6 mm x 147 mm x 26.1 mm
- Gewicht: 720 g (max.)
- Environmental
- Temperatur – Betrieb: 5° bis 55°C
- Temperatur – außer Betrieb: -40° bis 70°C
- Vibration – Betrieb:
- 7.35 m/s² {0.75 G} (5–300 Hz)
- 2.45 m/s² {0.25 G} (300–500 Hz)
- Vibration – außer Betrieb: 49 m/s² {5G} (5～500Hz)
- Schock – Betrieb: 686 m/s² {70G} (2 ms Dauer)
- Schock – außer Betrieb: 2,940 m/s² {300G} (2 ms Dauer)
- Akustik (bereit): 31 dB
- Zuverlässigkeit
- MTTF: 1,400,000 Stunden
- Laden/Entladen: 600,000 Mal
- Betriebsbedingungen: 24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche
- Garantie: Eingeschränkte Garantie / 5 Jahre (ab Kaufdatum)
Designen und Bauen
Das Design des MG04SCA ist den anderen Enterprise-HDDs von Toshiba sehr ähnlich: Es verfügt über ein schwarzes Gehäuse mit einer oberen Abdeckung aus Edelstahl, auf der sich ein Aufkleber mit grundlegenden Informationen zum Laufwerk und einer Marke befindet.
Die MG04SCA ist eine standardmäßige 3.5-Zoll-Festplatte, die auf einer SAS-Schnittstelle mit 6 Gbit/s basiert. Die Seiten der Toshiba MG04SCA-Festplatte verfügen über sechs Schraubenlöcher, die uns die Montage der Festplatte ermöglichen.
Die Toshiba MG04SCA HDD verwendet einen LSI-Controller.
Hintergrund und Vergleiche testen
Für unsere Tests haben wir 16 Toshiba MG5SCA-Festplatten mit 04 TB verwendet. Enterprise-HDD-Vergleiche für diesen Test:
- Seagate Constellation ES.3 4 TB
- Seagate Constellation ES.2 3 TB
- Toshiba 4 TB SAS
- Toshiba 3 TB SAS
- HGST Ultrastar He6 6 TB
- Hitachi 7K4000 SAS 4 TB
- Seagate Enterprise Capacity v.4 6 TB
Alle Enterprise-HDDs werden für jeden Test auf derselben Testplattform bewertet.
Für unsere synthetischen FIO-Tests verwenden wir unseren ThinkServer RD240, konfiguriert mit:
- 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
Die Anwendungstests laufen jeweils in einer eigenen Umgebung ab, die auf der jeweiligen Benchmark-Seite detailliert beschrieben wird . Bei Tests mit 16 Laufwerken wurde der Umgebung ein iXsystems Titan 316J JBOD hinzugefügt und über ein externes SAS-Kabel mit dem entsprechenden Cluster verbunden.
Analyse der Anwendungsleistung
Im Enterprise-Markt besteht ein erheblicher Unterschied zwischen den Leistungsangaben auf dem Papier und der tatsächlichen Performance in einer produktiven Umgebung. Wir wissen, wie wichtig die Bewertung von Speichersystemen als Komponente größerer Systeme ist, insbesondere hinsichtlich ihrer Reaktionsfähigkeit bei der Interaktion mit wichtigen Unternehmensanwendungen. Daher haben wir Anwendungstests eingeführt, darunter Leistungstests für MySQL mit SysBench und für SQL Server mit Benchmark Factory.
Unser erster Anwendungstest besteht aus einem Percona MySQL-Datenbanktest mit SysBench , der die OLTP-Performance misst. In dieser Testkonfiguration verwenden wir mehrere Lenovo ThinkServer RD630 und laden eine Datenbankumgebung auf ein einzelnes SATA-, SAS- oder PCIe-Laufwerk oder auf mehrere Festplatten mithilfe einer LSI 9286-8e RAID-Karte. Dieser Test misst die durchschnittliche Transaktionsrate (TPS), die durchschnittliche Latenz sowie die durchschnittliche Latenz im 99. Perzentil über einen Bereich von 2 bis 32 Threads. Percona und MariaDB nutzen in den neuesten Versionen ihrer Datenbanken die Fusion-io-Flash-fähigen Anwendungs-APIs. Für diesen Vergleich testen wir jedoch jedes Gerät im herkömmlichen Block-Storage-Modus.
In unserem Benchmark für durchschnittliche Transaktionen pro Sekunde startete das Toshiba MG04SCA schlecht und landete am Ende des Tests mit 219.93 TPS am Schlusslicht. Spitzenreiter war hier erwartungsgemäß die Seagate Enterprise Capacity SAS mit knapp 350TPS.
Die Messung der durchschnittlichen Latenz in unserem Sysbench-MySQL-Test ergab ein ähnliches Bild: Das Toshiba-Laufwerk landete mit 145.49 ms ganz unten im Vergleich. Spitzenreiter war hier erneut die Seagate Capacity SAS.
In Bezug auf unser Worst-Case-MySQL-Latenzszenario (99. Perzentil-Latenz) rückte das Toshiba MG04SCA 4K dieses Mal um 416.24T auf den letzten Platz (32 ms) zurück.
Das Microsoft SQL Server OLTP-Testprotokoll von StorageReview verwendet den aktuellen Entwurf des Benchmark C (TPC-C) des Transaction Processing Performance Council. Dieser Benchmark simuliert die Aktivitäten komplexer Anwendungsumgebungen und ermöglicht so eine präzisere Bewertung der Stärken und Schwächen der Speicherinfrastruktur in Datenbankumgebungen als synthetische Leistungsbenchmarks. Für diesen Test nutzt unser SQL Server-Protokoll eine 333 GB große SQL Server-Datenbank (Skalierung 1,500) und misst die Transaktionsleistung und Latenz unter einer Last von 15,000 virtuellen Benutzern.
Ähnlich wie bei unseren Ergebnissen mit dem Sysbench-Test war die Rangfolge bei der Transaktionsleistung weitgehend dieselbe; der Toshiba MG04SCA belegte mit 2,822.8 TPS den drittletzten Platz.
Die Ergebnisse wurden während unseres Benchmarks zur durchschnittlichen Latenz der SQL-Ausgabe gespiegelt. Hier belegte das Toshiba-Laufwerk mit 574 ms erneut den drittletzten Platz. Es überrascht nicht, dass die Seagate Enterprise Capacity SAS erneut den ersten Platz belegte.
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.
Primäre Steady-State-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 der maximalen Lese- und Schreibgeschwindigkeit von 4K und 8K 70/30, die häufig für Unternehmenslaufwerke verwendet wird, zu erleichtern.
- 4K
- 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
- 100 % 4K
- 8K 70/30
- 70 % lesen, 30 % schreiben
- 100 % 8K
- 128K (sequentiell)
- 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
- 100 % 128K
Im ersten unserer Unternehmens-Workloads haben wir eine lange Stichprobe zufälliger 4K-Leistung mit 100 % Schreib- und 100 % Leseaktivität gemessen, um unsere Spitzenergebnisse für nachhaltige zufällige E/A zu erhalten. Hier erzielte das Toshiba MG04SCA beeindruckende 271 IOPS beim Schreiben und 277 IOPS beim Lesen und belegte in beiden Kategorien den ersten Platz.
Auch hier war das Toshiba-Laufwerk sowohl bei den Lese- als auch bei den Schreibfunktionen das schnellste Laufwerk, wenn man die durchschnittliche Latenz betrachtet. In diesem Benchmark erreichte es nur 922.48 ms beim Lesen und 940.94 ms beim Schreiben, wobei das nächstbeste Laufwerk das Seagate Enterprise Capacity v.4 war.
Bei der Betrachtung der Werte für die maximale Latenz musste das Toshiba-Laufwerk mit 3,903 ms Lese- und 2,634 ms Schreibzeit einen leichten Leistungseinbruch hinnehmen und lag damit genau im Mittelfeld.
In unserem Standardabweichungs-Benchmark erzielte das Toshiba MG04SCA erneut Werte, die es im Mittelfeld unserer Rangliste belegen (304.99 ms Schreiben, 484.15 Lesen).
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. Das Toshiba MG04SCA war eines der besseren Laufwerke, die in den erweiterten 8k 70/30-Benchmarks getestet wurden.
Beim Durchsatz war der Toshiba MG04SCA mit 282 IOPS am Ende des Tests bei 16T16Q der Spitzenreiter. Die meisten anderen Laufwerke übertrafen die 200-IOPS-Marke, mit Ausnahme der Seagate Constellation 3 TB.
In unserem durchschnittlichen Latenz-Benchmark lag das Toshiba MG04SCA-Laufwerk mit 905.23 ms erneut an der Spitze der Bestenliste und blieb damit das einzige Laufwerk, das im gesamten Test unter der 1000-ms-Marke blieb.
Bei der Aufzeichnung der maximalen Latenz zeigten die meisten Laufwerke eine ziemlich inkonsistente Leistung. Allerdings belegte das Toshiba MG04SCA mit 16T16Q den zweiten Platz mit einer Latenz von 3,438.76 ms. Die Seagate Constellation ES.3 4 TB hatte am Ende des Tests mit 3,286.2 ms die schnellste Leistung.
Das Toshiba-Laufwerk zeigte während des Großteils des Benchmarks eine gute Konsistenz in der Standardabweichungsanalyse; Bei 16T16Q kam es jedoch zu einem gewaltigen Anstieg, der mit relativ hohen 522.34 ms am Schlusslicht landete.
Unser Enterprise Synthetic Workload 128K-Test ist ein sequenzieller Test mit großen Blöcken, der die höchste sequenzielle Übertragungsgeschwindigkeit für ein Plattenlaufwerk zeigt. Betrachtet man die 128K-Leistung bei 100 % Schreib- und 100 % Leseaktivität, schnitt das Toshiba MG04SCA sowohl bei den Lese- als auch bei den Schreibfunktionen sehr gut ab und belegte in beiden Spalten den zweiten Platz (214,155 KB/s bzw. 214,685 KB/s). Dies lag knapp hinter der Seagate Enterprise Capacity v.4 6 TB, die 221,683 KB/s beim Lesen und 221,729 KB/s beim Schreiben erreichte.
Fazit
Die Toshiba MG04SCA ist eine 3.5-Zoll-Festplatte für Unternehmen, die für Anwendungsfälle wie geschäftskritische Midline- und Nearline-Workloads mit Kapazitätspunkten von bis zu 5 TB entwickelt wurde. Die MG04SCA ist außerdem die erste Enterprise-Festplatte, die mit nativen 4K-Sektorlängen sowie einer AF-Version ausgestattet ist, um die Anwendungsfälle zu erweitern. Toshiba hat seine Laufwerksreihe mit nützlichen Funktionen wie persistentem Schreibcache und „sofortigem kryptografischem Löschen“ (SIE) ausgestattet, wodurch Laufwerke bei Bedarf schnell gelöscht werden können. Ersteres trägt zum Schutz vor Datenverlust bei plötzlichem Stromausfall sowie zur Verbesserung der Leistung und der allgemeinen Datenzuverlässigkeit bei.
Betrachtet man die Besonderheiten seiner Leistung, schnitt das Toshiba MG04SCA in unseren synthetischen Tests gut ab, konnte in unseren Anwendungstests jedoch nicht so stark mithalten. Bei vielen unserer FIO-Workloads standen die Zahlen an der Spitze unserer Bestenliste. In unseren 4K-Benchmarks belegte das Toshiba-Laufwerk sowohl in unserer Kategorie Durchsatz (271 IOPS beim Schreiben und 277 IOPS beim Lesen) als auch bei der durchschnittlichen Latenz (922.48 ms beim Lesen und 940.94 ms beim Schreiben) den ersten Platz. Unser 8K 70/30-Workload, bei dem wir die Workload-Intensität von 2 Threads und 2 Warteschlangen bis hin zu 16 Threads und 16 Warteschlangen umfassen, zeigt, dass das Toshiba MG04SCA eines der besseren getesteten Laufwerke ist und sowohl beim Durchsatz (282 IOPS) als auch bei der durchschnittlichen Latenz Spitzenwerte erzielt (905.23 ms) bis zum Ende der Warteschlangentiefe. Was die praktischere Anwendung betrifft, schnitt das Toshiba-Laufwerk in unseren SQL Server- oder MySQL-Tests jedoch nicht besonders gut ab. In beiden Bereichen landete es im hinteren Bereich und blieb hinter den konkurrenzfähigeren 6-TB-Modellen von Seagate zurück.
Aufgrund der 4K-Formatierung traten in unserem Labor auch einige Kompatibilitätsprobleme mit dem Laufwerk auf. Wir sind auf Probleme gestoßen, bei denen es bei bestimmten RAID-Karten, einschließlich der beliebten LSI 9286-8e, zu Lese-/Schreibfehlern bei der Verbindung mit einem JBOD kam, auf dem diese Laufwerke geladen waren. Wir entschieden uns schließlich für einen neueren SAS3 LSI 9380-8e, der nicht unter denselben Problemen zu leiden schien. Ein weiterer Gegenwind für Toshiba besteht darin, dass die Kapazität des Unternehmens hinter dem Rest der Branche zurückbleibt. Während andere 6-TB- und 8-10-TB-Angebote für Web-Scale-Anwendungsfälle anbieten, wirken die 5-TB-Top-End-Angebote von Toshiba etwas leichtgewichtig. Allerdings gibt es viele Fälle, in denen der Benutzer einfach keine Festplatten mit 6 TB oder mehr benötigt und 5 TB ausreichen, um den Bedarf zu decken. Wenn der MG04SCA einen guten Preis hat, ist er definitiv eine praktikable Option für Massenspeicheranforderungen auf Plattformen, für die er aufgrund seiner Kompatibilität qualifiziert ist.
Vorteile
- Starke synthetische Leistung
- Der persistente Schreibcache steigert die Leistung, wenn der herkömmliche Schreibcache deaktiviert ist
Nachteile
- Schwache Anwendungsleistung in SQL Server und MySQL
- Die Spitzenkapazität ist geringer als bei der Konkurrenz
- Mögliche Probleme mit der Hostkompatibilität
Fazit
Die Toshiba MG04SCA geht als erste native 4K-Festplatte für Unternehmen neue Wege und verfügt über einen vollständigen Funktionsumfang für Rechenzentren, die moderate Leistung und hohe Kapazität wünschen. Allerdings liegt die MG04-Reihe im Hinblick auf die Dichte hinter dem Markt zurück, und während die synthetischen Tests gut aussahen, war die Anwendungsleistung mangelhaft. Wenn der Preis jedoch konkurrenzfähig ist, eignet sich der MG04SCA für die meisten Massenspeicheraufgaben so gut, dass er eine Überlegung wert ist.
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