Test du SSD d'entreprise Hitachi Ultrastar SSD400M

L'Ultrastar SSD400M est l'effort d'Hitachi pour fournir un concurrent sérieux dans l'espace en plein essor des SSD d'entreprise eMLC. Le SSD400M offre tout le pedigree que les acheteurs d'entreprise pourraient souhaiter, y compris non seulement le leadership de longue date d'Hitachi dans l'industrie du stockage, mais aussi celui d'Intel. Le SSD400M exploite la technologie de processeur NAND et SSD eMLC 25 nm de la plus haute qualité d'Intel, associée à un micrologiciel conçu conjointement par Hitachi/Intel. Le SSD400M qui en résulte porte la marque Hitachi mais est le résultat d'un effort de co-développement important.

L'Ultrastar SSD400M est l'effort d'Hitachi pour fournir un concurrent sérieux dans l'espace en plein essor des SSD d'entreprise eMLC. Le SSD400M offre tout le pedigree que les acheteurs d'entreprise pourraient souhaiter, y compris non seulement le leadership de longue date d'Hitachi dans l'industrie du stockage, mais aussi celui d'Intel. Le SSD400M exploite la technologie de processeur NAND et SSD eMLC 25 nm de la plus haute qualité d'Intel, associée à un micrologiciel conçu conjointement par Hitachi/Intel. Le SSD400M qui en résulte porte la marque Hitachi mais est le résultat d'un effort de co-développement important.

Hitachi propose l'Ultrastar SSD2.5M 400″ avec une interface SAS 6.0 Gb/s et offre un débit allant jusqu'à 495 Mo/s en lecture, 385 Mo/s en écriture, 56,000 4 IOPS en lecture 24,000K aléatoires et 4 8,360 IOPS en écriture XNUMXK aléatoires. Dans l'entreprise cependant, il ne s'agit pas seulement de vitesse avec les SSD, il y a aussi une mesure plus importante du coût total de possession en jeu. Hitachi cite XNUMX XNUMX IOPS/watt, pour ceux qui tiennent compte de la consommation d'énergie dans leur décision d'achat de stockage.

Le SSD400M n'est pas seulement une question de performances, l'ingénierie et la qualification d'Hitachi conduisent à un SSD extrêmement fiable, avec un taux de défaillance annualisé de seulement 44 % (MTBF de 2 millions d'heures). Du point de vue de l'endurance, le disque offre des écritures jusqu'à 7.3 Po (capacité de 400 Go), ce qui équivaut à 4 To d'écriture par jour pendant cinq ans, et des lectures illimitées. Parmi les autres points forts, citons la norme T10 Data Integrity Field (DIF), le code de correction d'erreur étendu (ECC), la parité OU exclusif (XOR) pour se protéger contre les pannes de puce flash, les chemins de données internes à parité vérifiée sans cache d'écriture externe et une alimentation fonction de gestion des données de perte qui ne nécessite pas de super-condensateurs.

Hitachi propose le SSD400M dans des capacités de 200 Go et 400 Go avec auto-cryptage TCG en option et bénéficie d'une garantie de cinq ans.

Spécifications Hitachi Ultrastar SSD400M :

• Capacités
  • 400GB
    • HUSML4040ASS600
    • Chiffrement TCG HUSML4040ASS601
  • 200GB
    • HUSML4020ASS600
    • Chiffrement TCG HUSML4020ASS601
• Interface – SAS double port 6 Gb/s
• Contrôleur Intel EW29AA31AA1
• Intel Enterprise Multi-level cell (MLC) 25 nm NAND x 39 (624 Go + brut, 400 Go utilisables)
• Hynix H5PS1G83EFR 1 Go x 4 SDRAM DDR2 (512 Mo)
• Facteur de forme - 2.5 pouces, hauteur z de 15 mm
• Performances de transfert
  • Débit de lecture (séquentiel 64K) 495Mo/s Max
  • Débit d'écriture (séquentiel 64K) 385Mo/s Max
  • IOPS en lecture max (4K aléatoire) 56,000 XNUMX
  • IOPS en écriture max. (4K aléatoire) 24,000 XNUMX
• Endurance (écriture aléatoire)
  • Capacité de 400 Go 7.3 Po maximum
  • Capacité de 200 Go 3.7 Po maximum
• Taux d'erreur (non récupérable, bits lus) - 1 sur 10¹⁶
• MTBF – 2.0 millions
• Consommation d'énergie
  • Performances au ralenti 1.7 W
  • Fonctionnement typique de 5.5 W
• Efficacité de la consommation d'énergie (IOPS/Watt) - 8,360 XNUMX
• Dimensions (largeur x profondeur, hauteur mm) – 70.1 x 100.6 x 15
• Poids (max) – 206 g (400 Go), 221 g (200 Go)
• Température ambiante 0 à 60ºC
• Choc (demi-onde sinusoïdale) 1000G (0.5 ms), 500G (2 ms)
• Vibration (Random G RMS) – 2.16, tous axes, 5 à 700 Hz

Conception et démontage

L'Hitachi Ultrastar SSD400M a un corps en acier inoxydable lisse, estampé dans la forme précise d'un disque de 2.5 pouces avec une hauteur de 15 mm. En haut, le lecteur est finalisé avec un seul autocollant blanc qui occupe toute la surface supérieure, décrivant le lecteur jusqu'aux certifications et à la révision du micrologiciel. Le bas comprend des autocollants supplémentaires, réitérant le numéro de série et le numéro de pièce du lecteur. Le corps est plutôt basique et propre de l'extérieur, avec un poids considérable de 205 grammes, dont une grande partie est liée à la dissipation thermique interne. En gardant à l'esprit les conceptions de refroidissement des centres de données en plein air (utilisant l'air extérieur au lieu de l'air refroidi ou conditionné) et une poussée générale pour réduire les coûts énergétiques associés au refroidissement, Hitachi donne à l'Ultrastar SSD400M une température de fonctionnement maximale de 70C / 158F.

Le profil latéral du disque montre clairement les deux sections qui composent le corps du SSD400M. Hitachi utilise des emplacements de vis standard sur le côté et le bas du SSD pour un montage vertical ou horizontal.

L'avant de l'Ultrastar SSD400M comprend uniquement le connecteur SAS 6.0 Gb/s à double liaison, sans aucune connexion supplémentaire visible de l'extérieur du disque.

L'ouverture du disque montre certaines des caractéristiques de dissipation thermique de l'Ultrastar SSD400M et explique d'où vient une partie du poids. Les capots supérieur et inférieur comportent tous deux des coussinets thermiques épais pour évacuer la chaleur des composants clés du SSD. Le capot supérieur comprend un dissipateur thermique supplémentaire pour augmenter encore la quantité d'énergie que le corps du boîtier peut absorber des circuits imprimés internes qui chauffent lors d'une utilisation intensive. La conception du SSD est en deux parties, avec le contrôleur tourné vers l'intérieur entre chaque circuit imprimé. Le tampon blanc sur la partie inférieure du boîtier est conçu pour évacuer la chaleur du dessous du contrôleur, avec les tampons thermiques roses destinés aux pièces NAND. Le corps est rendu aussi plat que possible à l'extérieur, pour permettre une plus grande surface de contact avec les baies de disque pour évacuer l'énergie thermique dans le boîtier du serveur et éventuellement en sortir par refroidissement à air forcé.

Au cœur de l'Hitachi Ultrastar SSD400M se trouve un processeur Intel EW29AA31AA1, utilisant un micrologiciel co-développé par Hitachi et Intel. Pour le cache, le SSD400M utilise quatre éléments de mémoire Hynix de 128 Mo, ce qui lui donne un total de 512 Mo.

Répartis sur les deux circuits imprimés se trouvent 39 pièces d'Intel Enterprise MLC NAND. Cela lui donne un total de plus de 624 Go de NAND brut, bien que seulement 400 Go soient utilisables. Hitachi utilise un mélange de différentes tailles de NAND, bien que l'utilisation interne ne soit pas spécifiée. Cet espace réservé est très probablement utilisé pour la récupération de place en arrière-plan, le nivellement de l'usure et la gestion des pannes de puces d'une manière qui ne ralentira pas ou ne désactivera pas le lecteur pendant sa durée de vie.

Les sections orientées vers l'intérieur de la carte de circuit imprimé comprennent le contrôleur Intel EW29AA31AA1, une NAND supplémentaire, ainsi que la longue interface qui relie les deux moitiés du SSD.

Ci-dessous, les deux sections tournées vers l'extérieur de l'Hitachi Ultrastar SSD400M. Notez que cette conception SSD n'utilise pas d'ultra-condensateurs. Au lieu de cela, Hitachi a opté pour onze condensateurs organiques KEMET à base de tantale (KO-CAP). Ces condensateurs ont une durée de vie plus longue et ne se dilatent pas ou ne se dégradent pas aussi rapidement que d'autres alternatives. Une configuration similaire a été trouvée à la fois sur le consommateur Intel SSD 320 et le niveau entreprise Intel SSD 710.

Ces condensateurs donnent au lecteur suffisamment de temps pour vider la SDRAM vers la NAND, bien que le temps de rétention réel ne soit pas spécifié.

Benchmarks d'entreprise

L'Hitachi Ultrastar SSD400M utilise Intel 25nm eMLC NAND, un contrôleur Intel EW29AA31AA1 et une interface SAS 6.0Gb/s ; notre unité d'examen est de 400 Go. Les comparables utilisés pour cet examen incluent les SSD d'entreprise récemment testés suivants : Micron P300 (100 Go, Marvell 9174, micron 34 nm SLC NAND, SATA), Toshiba MKx001GRZB (400 Go, Marvell 9032, Toshiba 32 nm SLC NAND, SAS) et le SamsungSM825 (200 Go, Samsung S3C29MAX01-Y330, Samsung eMLC 30 nm NAND, SATA). Tous les SSD d'entreprise sont évalués sur notre plate-forme de test d'entreprise basée sur un Lenovo Think Server RD240. Tous les chiffres IOMeter sont représentés sous forme de chiffres binaires pour les vitesses en Mo/s.

Notre premier test porte sur la vitesse dans un environnement d'écriture séquentielle avec des transferts de blocs volumineux. Ce test particulier utilise une taille de transfert de 2 Mo avec IOMeter, avec un alignement de secteur de 4k et mesure les performances avec une profondeur de file d'attente de 4. Dans ce scénario, Hitachi revendique une vitesse de lecture maximale de 495 Mo/s et une vitesse d'écriture de 385 Mo/s pour son Ultrastar de 400 Go. SSD400M.

Dans notre test de transfert séquentiel à grands blocs, l'Ultrastar SSD400M avait des vitesses de lecture de 527 Mo/s et des vitesses d'écriture en régime permanent de 385 Mo/s. La vitesse de lecture était supérieure aux estimations d'Hitachi, mais la vitesse d'écriture était parfaite. Ces références linéaires placent le SSD400M en tête de notre tableau.

En passant à un profil d'accès aléatoire, tout en conservant une taille de transfert de bloc importante de 2 Mo, nous commençons à voir comment les performances varient dans un environnement multi-utilisateurs. Ce test conserve le même niveau de profondeur de file d'attente de 4 que nous avons utilisé dans le benchmark de transfert séquentiel précédent.

Avec le passage aux transferts aléatoires de gros blocs, l'Hitachi Ultrastar SSD400M a maintenu son avance en vitesse de lecture, mesurant 525 Mo/s. Ses vitesses d'écriture en régime permanent sont tombées à 153 Mo/s, toujours en tête du peloton.

En passant à une taille de transfert d'accès aléatoire encore plus petite de 4K, nous nous rapprochons de la taille de paquet qui pourrait être trouvée dans un environnement d'accès aléatoire lourd tel qu'un paramètre de serveur avec plusieurs machines virtuelles accédant à la même baie. Dans le premier test, nous examinons les performances de lecture 4K étendues et comment elles évoluent d'une profondeur de file d'attente de 1 à un maximum de 64.

En regardant notre graphique en rampe 4K aléatoire, nous avons noté de solides performances de l'Ultrastar SSD400M, se classant sous le Toshiba eSSD avec une vitesse de lecture 4K maximale de 57,261 64 IOPS à une profondeur de file d'attente de XNUMX.

Notre prochain test examine les performances d'écriture aléatoire 4K à une profondeur de file d'attente statique de 32 et les résultats sont enregistrés et moyennés une fois que les disques ont atteint un état stable. Bien que les performances IOPS soient une bonne mesure pour mesurer les performances en régime permanent, un autre domaine d'intérêt clé concerne la latence moyenne et maximale. Des chiffres de latence de pointe plus élevés peuvent signifier que certaines demandes peuvent être sauvegardées sous un accès continu intensif.

Hitachi a revendiqué une vitesse de charge de travail d'écriture aléatoire maximale de 4K de 24,000 21,525 IOPS, que nous avons trouvée à 300 400 IOPS en régime permanent lors de nos tests. Cette vitesse s'est classée la plus élevée de notre groupe, au-dessus du Micron P84 basé sur SLC. Dans ces conditions, l'Ultrastar SSD1.49M mesurait 34.43 Mo/s en moyenne avec un temps de réponse moyen de XNUMX ms. Le temps de réponse maximal était probablement le plus impressionnant, avec seulement XNUMX ms.

Notre dernière série de benchmarks synthétiques compare les deux disques d'entreprise dans une série de charges de travail mixtes de serveurs avec une profondeur de file d'attente statique de 32. Comme les benchmarks synthétiques au début de cette revue, ces tests sont également mesurés en état stable. Chacun de nos tests de profil de serveur a une forte préférence pour l'activité de lecture, allant de 67 % de lecture avec notre profil de base de données à 100 % de lecture dans notre profil de serveur Web.

Le premier est notre profil de base de données, avec une combinaison de charge de travail de 67 % en lecture et 33 % en écriture, principalement centrée sur des tailles de transfert de 8K.

Le Hitachi Ultrastar SSD400M s'est stabilisé avec une vitesse de transfert moyenne de 15,441 825 IOPS dans notre profil de base de données, juste à côté du Samsung SMXNUMX alimenté par eMLC. Ces deux disques sont apparus sous les homologues SLC; les SSD Toshiba et Micron.

Le profil suivant examine un serveur de fichiers, avec une charge de travail de 80 % en lecture et 20 % en écriture répartie sur plusieurs tailles de transfert allant de 512 octets à 64 Ko.

Dans notre trace de serveur de fichiers, le Hitachi SSD400M s'est empilé à côté du Samsung SM825, offrant une vitesse moyenne de 14,488 14,980 IOPS, contre 825 25 pour le Samsung SMXNUMX. Le Hitachi est arrivé environ XNUMX% plus lent que le SSD Toshiba SLC.

Notre profil de serveur Web est en lecture seule avec une répartition des tailles de transfert de 512 octets à 512 Ko.

Avec son interface SAS 6.0Gb/s rapide, le Hitachi Ultrastart SSD400M a pu se dégourdir les jambes dans notre profil de serveur Web, arrivant en deuxième position derrière le Toshiba SLC SSD, avec une vitesse de 18,593 24,193 IOPS. Cela se compare aux 16,584 300 IOPS du Toshiba eSSD, 12,199 825 IOPS du Micron PXNUMX ou XNUMX XNUMX IOPS du Samsung SMXNUMX.

Le dernier profil concerne un poste de travail, avec un mélange de 20 % d'écriture et de 80 % de lecture utilisant des transferts 8K.

Dans notre profil de station de travail, le Hitachi SSD400M est arrivé au-dessus du Samsung SM825, mesurant 18,422 6,443 contre 825 26,337 IOPS du SM300. Dans ce profil, le Toshiba eSSD mesurait 22,926 XNUMX IOPS tandis que le Micron PXNUMX affichait en moyenne XNUMX XNUMX IOPS.

Consommation d'énergie de l'entreprise

Lorsqu'il s'agit de choisir des disques pour le centre de données ou un autre environnement de stockage dense, les performances ne sont pas les seules mesures qui intéressent les entreprises lorsqu'elles examinent les SSD ou les disques durs. La consommation d'énergie peut être énorme dans certains cas, il est donc logique que vous souhaitiez savoir comment un lecteur fonctionnerait sous une charge de travail constante.

Dans la section Enterprise Power de cette revue, nous examinons chaque lecteur dans les mêmes conditions que celles que nous avons utilisées pour tester les vitesses de lecture et d'écriture précédemment. Cela inclut les transferts séquentiels et aléatoires de 2 Mo avec une profondeur de file d'attente de 4 et de petits transferts aléatoires de lecture et d'écriture 4K à une profondeur de file d'attente de 32. Comme pour nos tests précédents, nous mesurons tous les chiffres dans un état stable pour mettre le lecteur dans son plus conditions gourmandes en énergie.

Dans toutes les conditions sauf au démarrage, l'Hitachi Ultrastar SSD400M utilisait 5.62 watts ou moins. L'activité la plus gourmande en énergie pour le SSD400M était l'écriture séquentielle QD4 2 Mo, utilisant 5.62 watts en moyenne sur la durée du test. La deuxième était l'écriture aléatoire 4K QD32, la troisième était la lecture séquentielle QD4 suivie de la lecture stable 4K QD32 arrivant en quatrième position. Au cours d'une activité d'écriture intensive, le Hitachi Ultrastar SSD400M utilisait juste en dessous de la quantité d'énergie requise par le SAS 6.0Gb/s Toshiba MKx001GRZB, bien que la puissance ait rapidement diminué à des niveaux beaucoup plus bas, proches de la parité avec le Micron P300 ou le Samsung SM825, sous lecture intensive. charges.

Une forte poussée pour un SSD eMLC dans un environnement de centre de données se situe autour du coût par Go et IOPS/Watt. Nous avons calculé un chiffre de 19,484 4 IOPS/watt en lecture 32K aléatoire pure à une profondeur de file d'attente de 6,150, tombant à 4 38,481 IOPS/watt si vous regardez plutôt une écriture aléatoire 10,119K stable. Ceci par rapport à 300 16,385 IOPS/watt en lecture ou 3,082 001 IOPS/watt en écriture sur le SLC Micron P14,980 ou 2,043 825 IOPS/watt en lecture, XNUMX XNUMX IOPS/watt en écriture sur le SLC Toshiba MKxXNUMXGRZB, ou XNUMX XNUMX IOPS/watt en lecture, XNUMX XNUMX IOPS/watt en écriture sur l'EMLC Samsung SMXNUMX. Cela dépend vraiment des besoins de l'entreprise, trouver le meilleur mélange de puissance et de performances (ou simplement des performances directes) qui est pris en compte lors de l'achat du SSD ou du disque dur.

Pour aller plus loin

L'Hitachi Ultrastar SSD400M comprend un contrôleur Intel, Intel NAND et un micrologiciel personnalisé développé par les ingénieurs Hitachi et Intel. Le résultat final est impressionnant, offrant de solides performances dans notre environnement de test d'entreprise. Basé sur le MLC d'entreprise ou eMLC NAND, le SSD400M offre une grande partie des performances d'un SSD basé sur SLC, mais à un bien meilleur investissement $/Go ou $/IOPS. Dans certains cas, le SSD Hitachi eMLC a même été en mesure de surpasser certains de ses concurrents SLC, comme ce fut le cas dans notre benchmark 4K à l'état stable où il a mesuré un record de 21,525 XNUMX IOPS.

L'eMLC Ultrastar SSD400M a pu dépasser les deux SSD SLC de Micron et Toshiba en termes de vitesse d'écriture lorsque nous avons examiné des références de charge de travail unique. Il offrait la vitesse de transfert séquentielle et aléatoire la plus élevée de 385 Mo/s et 153 Mo/s respectivement. Il offrait également les vitesses en régime permanent 4K les plus élevées du groupe mesurant 21,525 84 IOPS ou 400 Mo/s. En ce qui concerne les performances de charge de travail mixte, le Hitachi SSD825M offrait de fortes vitesses dans notre profil de serveur Web en lecture seule ainsi que de très bonnes performances dans notre profil Workstation par rapport au Samsung SMXNUMX.

Même avec ses forts chiffres de charge de travail unique, le SSD400M se classe toujours en dessous des Toshiba MKx001GRZB et Micron P300 basés sur SLC dans nos profils de base de données et de serveur de fichiers et se classe juste en dessous du Samsung SM825. Cela signifie que dans certaines charges de travail à forte écriture, un SLC-SSD est toujours préférable si les performances sont l'objectif principal. Cependant, selon l'importance du TCO dans la décision d'achat, les performances eMLC du SSD400M peuvent être suffisamment proches pour justifier un examen.

Se distinguant de certains des autres disques d'entreprise que nous avons examinés, Hitachi n'a pas opté pour l'utilisation d'ultra-condensateurs à l'intérieur du SSD400M, optant plutôt pour les condensateurs organiques KEMET. Ces condensateurs ne sont pas capables de donner le même temps de maintien en cas de panne de courant, mais leur configuration permet toujours au lecteur de vider le cache dans la NAND, de sorte que les données ne soient pas perdues dans les mémoires volatiles. Ces composants permettent une température de fonctionnement beaucoup plus chaude de 70 ° C, au lieu de 55 ° C du Samsung SM825 ou du Toshiba MKx001GRZB, qui utilisent tous deux des ultra-condensateurs. Alors que les centres de données cherchent à réduire les coûts, la possibilité de faire fonctionner l'équipement à une température plus élevée sans risque accru de panne permet aux systèmes d'être soit refroidis à l'air extérieur, soit aux systèmes CVC d'être tournés vers des températures ambiantes plus élevées pour économiser sur les frais de refroidissement.

Avantages

• Grandes vitesses d'écriture séquentielle de 2 Mo, aléatoire de 2 Mo et aléatoire de 4K
• Capable de fonctionner à des températures de fonctionnement élevées
• Excellents chiffres IOPS/Watt SSD eMLC

Inconvénients

• Les vitesses d'écriture chutent dans les scénarios de charges de travail mixtes

Conclusion

Avec l'Ultrastar SSD400M, Hitachi écrit essentiellement le guide pratique lorsqu'il s'agit d'exécuter avec un partenaire. Le SSD d'entreprise développé conjointement par Hitachi/Intel est l'un des meilleurs disques eMLC du marché, surpassant même les concurrents SLC dans certains cas, comme les performances en régime permanent 4K. Hitachi a également conçu le SSD400M avec des tolérances à la chaleur plus élevées que les autres disques, ce qui les rend compatibles avec les centres de données en plein air et réduit généralement les dépenses de refroidissement, améliorant encore le coût total de possession.

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