Seagate Enterprise Turbo SSHD は、2.5 GB の eMLC フラッシュを組み合わせた 15 インチ 32K SAS HDD で、IOPS あたりの優れたパフォーマンスと容量に重点を置いています。300 RPM HDD と比較して推定 15,000% のパフォーマンス向上が見込まれる Enterprise Turbo SSHD は、 Enterprise Turbo SSHD は、ビジネス クリティカルなトランザクション環境 (OLTP、VDI、SAP HANA) で使用できると同時に、同等の SSD ソリューションよりもコスト効率が大幅に優れています。 HDD の価格と容量を備えた SSD に期待される速度の向上。
Seagate Enterprise Turbo SSHD のパフォーマンス向上の本当の原動力は、NAND キャッシュです。 32 GB の eMLC 読み取りキャッシュを備えた Enterprise Turbo は、NAND に「ホット」データを保持して、プラッターからの配信を高速化することができます。 Seagate は、キャッシュを I/O レベルで実行することでパフォーマンスのボトルネックに対処すると同時に、AMT アルゴリズムによりキャッシュ対象のホット データがインテリジェントかつ正確に識別されることを保証します。追加の 8 MB の NVC（不揮発性キャッシュ）による書き込みキャッシュにより、パフォーマンスがさらに向上し、予期しない電力損失から保護されます。このような電力損失が発生した場合、ドライブはスピンドル モーターからのエネルギーを使用して、NV メモリへの保留中の書き込みをフラッシュします。 Seagate は、企業環境での電源障害は非常にまれであるため、この場合の NAND の磨耗は無視できる程度であることを保証します。
Seagate Enterprise Turbo を既存のインフラストラクチャに統合するには、ドライブを取り付けるだけです。追加のドライバー、ソフトウェア、または設定は必要ありません。導入の容易さは、優れた一連のセキュリティ機能によっても実現されています。 Turbo ドライブは、暗号化なし、暗号化あり、または FIPS ありで使用できます。ドライブには 5 年間の保証も付いています。
Seagate は明らかにハイブリッド ドライブ、あるいは Seagate が好んで使うソリッド ステート ハイブリッド ドライブの技術を掌握しています。これらがエンタープライズ ストレージ市場全体にどのように適合するかを理解することは、Turbo の全体的な価値提案を理解する上で重要です。Seagate はすでに 10K および 15K 標準ハード ドライブを販売しています。しかし、この市場は、特に 15K ハード ドライブの場合、SSD がパフォーマンス、運用コスト、容量を大幅に改善できるため、SSD による激しい攻撃を受けています。実際、大規模アレイ ベンダーは、高速スピンドル層を特にターゲットにしており、これらのドライブをフラッシュに置き換えて、先に挙げたすべての利点で同じパフォーマンス レベルを実現しています。Dell Compellent はおそらくこの分野で最も声高に主張している企業の 1 つですが、他の企業もそれに追随しています。
しかし、これは10k/15Kクラスのハードドライブがすぐに市場から姿を消すという意味ではありません。これらのドライブを生産し続ける理由は依然として数多く存在します。ほとんどの企業用途において、これらのドライブは十分なパフォーマンスを提供し、1GBあたりの価格はフラッシュメモリと比較して有利であり、ドライブの耐久性についても疑問の余地はありません。10Kクラスの価値提案は、パフォーマンスと密度の革新により、依然としてやや強力です。例えば、Savvio 10K.7は、容量において前世代を33%上回り、1.2TBの容量でスループットとレイテンシの優れたバランスを実現しています。一方、15kクラスについては、容量が限られていること、コストが高いこと、業界全体でこれらのプラットフォームへのイノベーションへの投資が少ないことなどから、その利点を主張するのはやや難しくなります。
ただし、データセンター内でフラッシュと HDD を配置する場合には、もう 1 つ考慮すべき点があります。それは、キャッシュ ソリューションです。統合された階層化またはキャッシュ ソリューションを提供するアレイ ベンダー以外にも、従来のプラッター ベースのアレイの前に何らかの形式のソフトウェアとフラッシュを活用する、ホスト内または分散型のサーバー側キャッシュ ソリューションが無限に供給されているように見えます。ただし、ここでのトリックは、これらのソリューションのほぼすべてが読み取りキャッシュのみであり、書き込みキャッシュを行うソリューションは、控えめに言っても型破りな方法で書き込みキャッシュを行うことです。また、すべての計算ノード/サーバー内でのライセンス、ソフトウェア/ハードウェアのインストール、およびある程度のフラッシュの導入を把握する必要もあります。
高性能ストレージに関するこの概要は、Enterprise Turboがストレージ市場でどのような位置づけにあるのかを理解するのに役立ちます。Turboは、Seagateの15K 600GBドライブという実績のあるプラットフォームを採用し、耐久性を最適化したeMLC NANDを搭載することで、読み取りキャッシュのための統合ソリューションを提供します。重要なのはこの統合部分です。対応するシステムにドライブを組み込むだけで、システムのパフォーマンスが大幅に向上します。Twitterで弊社をフォローしてくださっている方は、初期の調査結果から、場合によっては2倍以上のパフォーマンス向上を実現できることをご存知でしょう。NANDの割り当て容量がこれほど小さいことを考えると、これは非常に印象的です。もちろん、これはほんの序章に過ぎません。詳細な結果とSeagateの主流10Kハードドライブとの比較については、以下をご覧ください。
Turbo は 300GB、450GB、600GB の容量で出荷されます。私たちのレビュー ユニットは 600GB 容量のうちの 2014 個で構成されます。 Enterprise Turbo の OEM サンプルは現在出荷されており、量産は XNUMX 年半ばに開始される予定です。
エンタープライズ ターボ SSHD の仕様
- キャパシティ
- 600GB（ST600MX0004）
- 450GB (ST450MX0004)
- 300GB (ST300MX0004)
- フォームファクタ: 2.5インチ、15mm
- インターフェース: SAS 6Gb/秒
- 暗号化: なし、標準暗号化または FIPS
- SSD キャッシュ: 32GB eMLC 読み取りキャッシュ、8MB の NVC バックアップ書き込みキャッシュ
- バッファ: 128MB DRAM
- 回転数: 15,000K
- IOPS: 最大 900
- MTBF/AFR: 2 万、44%
- 保証：5年
設計と構築
表面的には、Seagate Turbo SSHD は他の標準的なエンタープライズ ハード ドライブと同じように見えます。もちろん、PCB 上に 32 GB の NAND キャッシュが組み込まれているため、さらに多くの機能が提供されます。 Turbo は、従来の 2.5 インチ 15 mm Z ハイト フォームファクタに従っており、エンタープライズ HDD を使用するように設計されたあらゆるシステムと互換性があります。
Seagate Turbo SSHD 内部のプライマリ コントローラは、大容量の 32 GB Samsung eMLC NAND パッケージを備えた Marvell チップセットです。
テストの背景と比較対象
このレビューで比較可能な SAS Enterprise HDD:
- HGST ウルトラスター C10K900 900GB
- Seagate Savvio 10K.6 900GB
- Seagate Savvio 10K.7 1.2TB
- 東芝 MBF2600RC 600GB
- 東芝 MK01GRRB 147GB
すべてのエンタープライズ HDD は、テストごとに同じテスト プラットフォームでベンチマークされます。
合成 FIO テストでは、次のように構成された ThinkServer RD240 を使用します。
- 2 x Intel Xeon X5650 (2.66GHz、12MB キャッシュ)
- Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64 ビットおよび CentOS 6.2 64 ビット
- インテル 5500+ ICH10R チップセット
- メモリ – 8GB (2 x 4GB) 1333Mhz DDR3 レジスタード RDIMM
- LSI 9211 SAS/SATA 6.0Gb/秒 HBA
アプリケーションテストはそれぞれ固有の環境を使用しており、その詳細は各ベンチマークページに記載されています。16台のドライブをテストする場合、iXsystems Titan 316J JBODを環境に追加し、外部SASケーブルを介して該当するクラスターに接続しました。
アプリケーションのパフォーマンス分析
エンタープライズ市場においては、製品がカタログ上で謳う性能と、実際の運用環境での性能には大きな隔たりがあります。当社は、ストレージを大規模システムの構成要素として評価することの重要性を理解しており、特に主要なエンタープライズアプリケーションとの連携におけるストレージの応答性を重視しています。そのため、当社独自のMarkLogic NoSQLデータベースストレージベンチマーク、SysBenchによるMySQLパフォーマンス、Benchmark FactoryによるSQL Serverパフォーマンス、そしてVMwareによるVMmark仮想化パフォーマンスなど、様々なアプリケーションテストを展開しています。
MarkLogic NoSQL データベース環境では、700 GB 以上の使用可能な容量を持つ高速ストレージ ソリューションをテストします。当社の NoSQL データベースを使用するには、650 つのデータベース ノードに均等に分割された約 24 GB の空き領域が必要です。私たちのテスト環境では、SCST ホストを使用し、データベース ノードごとに 36 つのデバイスまたはパーティションが割り当てられた JBOD で各デバイスを表示します。テストは 48 間隔で繰り返され、このカテゴリのドライブには合計 XNUMX ～ XNUMX 時間かかります。 MarkLogic ソフトウェアで確認される内部レイテンシを測定し、総平均レイテンシと各ドライブの間隔レイテンシの両方を記録します。
Seagate Turbo SSHDをRAID10構成で使用した場合と、従来の10Kおよび15K SAS HDDを2台使用した場合の平均レイテンシを比較すると、Turboはパフォーマンスを大幅に向上させることができました。このシナリオで従来の15K SASドライブを使用した場合、レイテンシは64%上昇し、10K SASを使用した場合は148%上昇します。MarkLogic NoSQLベンチマークでテストしたすべてのデバイスの総合ランキングを見ると、Seagate Turbo SSHDはSSDのみの競合製品よりも優れていることがわかります。
NoSQL ベンチマークで Seagate Turbo SSHD の詳細なレイテンシ ビューを見ると、テストが 2 日間にわたって続いたにもかかわらず、ハイブリッド ドライブはタイトで一貫したスプレッドを維持できました。
RAID15 の従来の 10K SAS ドライブに移行すると、テストの各間隔でレイテンシーの見通しが大幅に向上しました。
RAID10 内の従来の 10K SAS ドライブでは、時間が XNUMX 倍以上になると、全体的な遅延の状況がさらに悪化します。
次のアプリケーション テストは、OLTP アクティビティのパフォーマンスを測定するSysBench を介した Percona MySQL データベース テストです。このテスト構成では、 Lenovo ThinkServer RD630のグループを使用し、データベース環境を単一の SATA、SAS、または PCIe ドライブ、あるいは LSI 9286-8e RAID カードを使用した HDD グループにロードします。このテストでは、2 ～ 32 スレッドの範囲で、平均 TPS (1 秒あたりのトランザクション数)、平均レイテンシ、および平均 99 パーセンタイル レイテンシを測定します。Percona と MariaDB は、データベースの最新リリースで Fusion-io フラッシュ対応アプリケーション API を使用していますが、この比較の目的で、各デバイスを「レガシー」ブロック ストレージ モードでテストします。
約 260 GB の稼働データベース フットプリントで、Seagate Turbo SSHD を使用して RAID10 と RAID00 の両方でパフォーマンスを調べました。本番環境に RAID00 を推奨することはありませんが、10 ドライブのより大きなディスク グループで RAID32 のパフォーマンスがどのようになるかを示すために、その使用が選択されました。ディスクあたり 32GB の eMLC を使用すると、RAID256 構成では約 10GB が使用可能となり、RAID512 構成では 00GB が使用可能になります。 Seagate Savvio 10K.7 1.2TB 10K SAS HDDと比較すると、Seagate Turbo SSHDは大幅に高いスループットを提供でき、1,267K SASの最高値は00TPSであったのに対し、RAID959では最高10TPS、RAID10では最高401TPSでした。
Sysbench MySQL テストで平均レイテンシを測定したところ、Seagate Turbo SSHD は 17.36 スレッドで 2 ミリ秒から RAID33.35 では 10 ミリ秒にスケールアップし、RAID00 では 13.19 ミリ秒から 25.25 ミリ秒にスケールアップしました。
TPC-C Sysbench テスト中の 99 パーセンタイル レイテンシーを比較すると、Seagate Turbo SSHD は従来の 10K SAS アレイよりもはるかに平静を保つことができました。
次のデータベース テストでは、685GB (3,000 スケール) SQL Server データベースを利用する Microsoft SQL Server 環境のパフォーマンスを対象とし、30,000 VU 負荷でのトランザクション パフォーマンスとレイテンシーを測定します。また、ワークロードに合わせてキャッシュのサイズを適切に設定するために、より小さい 333 GB (1,500 スケール) SQL Server データベースの結果も含めています。
各ドライブ構成のトランザクション パフォーマンスを見ると、Savvio 10k.7 と Turbo SSHD の間のパフォーマンスの向上はわずか 14% 向上していますが、以下でレイテンシを見るとわかるように、その差ははるかに大きくなっています。
各ストレージ構成間の平均レイテンシを比較すると、上記のように RAID10 の Seagate Turbo SSHD は TPS をわずかに向上させましたが、レイテンシの低下ははるかに劇的でした。平均遅延は 37K SAS ドライブと比較して 10% 減少し、RAID00 構成に注目すると、遅延は 88% も減少しました。
Turbo SSHD の RAID10 構成の NAND キャッシュ量に適した小さなデータベース サイズに移行すると、Turbo RAID00 と RAID10 の TPS の差がわかり、Savvio 10K.7 RAID10 はそれほど大きくありません。舞台裏での違いはレイテンシの面にあります。
15,000 VU の負荷で SQL Server TPC-C ベンチマークの平均レイテンシを比較すると、Seagate Turbo SSHD は 17K.10 RAID7 ストレージ プールと比較して 10%、RAID80 で構成されている場合は 00% 改善されました。
当社の VMmark プロトコルは、一般的な仮想化ワークロードと管理タスクに基づく一連のサブテストを利用し、結果は、VM のクローン作成や展開などのさまざまな仮想ワークロードを実行するシステムの能力に対応するタイルベースのユニットを使用して測定されます。データセンター全体の自動 VM ロード バランシング、VM ライブ マイグレーション (vMotion)、および動的データストア再配置 (ストレージ vMotion)。
どちらの VMmark ベンチマークでも、Seagate Turbo SSHD のパフォーマンスを Seagate Savvio 10K.7 1.2TB HDD と比較します。どちらも RAID10 ストレージ プールに構成され、Windows Server 2012 R2 ストレージ ホストを介してネットワーク ストレージとして提供されます。 RAID カードには、Lenovo ThinkServer RD8 にインストールされた Adaptec の新しいシリーズ 8160 630ZQ を利用しました。
正規化された VMmark 2.5.1 のパフォーマンスを比較すると、Seagate Turbo SSHD は最大 4 タイルの負荷まで拡張できましたが、Seagate Savvio 10K.7 は 2 タイルで最高でした。どちらも実行した負荷では、実行中の QoS 遅延が短くなったことで、Turbo の方がパフォーマンスが優れていました。
エンタープライズ総合ワークロード分析
フラッシュおよびキャッシュのパフォーマンスは、各ストレージ デバイスのプレコンディショニング フェーズ全体を通じて異なります。当社のエンタープライズ ストレージ ベンチマーク プロセスは、徹底的な事前調整フェーズ中にドライブがどのように動作するかを分析することから始まります。比較可能な各ドライブは、同じワークロードで定常状態になるように事前調整されており、スレッドあたり 16 の未処理のキューを備えた 16 スレッドの高負荷でデバイスがテストされ、その後、複数のスレッド/キューの深さのプロファイルで設定された間隔でテストされます。軽い使用から激しい使用までパフォーマンスを発揮します。
プレコンディショニングおよび一次定常状態テスト:
- スループット (読み取り+書き込み IOPS 合計)
- 平均レイテンシ (読み取りと書き込みのレイテンシを合わせて平均)
- 最大遅延 (ピーク読み取りまたは書き込み遅延)
- レイテンシの標準偏差 (読み取りと書き込みの標準偏差を合わせて平均)
当社の凝縮されたエンタープライズ合成ワークロード分析には、各デバイスからのピークのランダム I/O を示すように設計された 1 つのプロファイルが含まれています。このプロファイルは、メーカーのランダム転送速度の相互参照主張に匹敵するベースラインとして使用されるように設計されています。
- 4k
- 100% 読み取りまたは 100% 書き込み
- 100％4k
Seagate Turbo SSHD (ベースラインの 100K 速度を示す) の LBA スペクトル全体にわたるパフォーマンスを測定した 4% 15K ランダム読み取りおよび書き込みテストでは、読み取り 593 IOPS と書き込み 457 IOPS を測定しました。これは、より大容量で低速スピンドルの兄弟である Savvio 442K.363 の読み取り 10 IOPS と書き込み 7 IOPS と比較したものです。
Seagate Turbo SSHD は、グループ内で最も速いスピンドル速度により、重い 16T/16Q ワークロードにおいて最も低い平均遅延を実現し、読み取り 431 ミリ秒、書き込み 590 ミリ秒を測定しました。
Seagate Turbo SSHD はより高いスループットと最も低い平均遅延を実現しましたが、そのピーク遅延は読み取り時はパックの上部中央付近、書き込み時はパックの下部に近づきました。
ランダム 4K テストのピーク遅延の数値と同様に、Seagate Turbo SSHD の標準偏差は、読み取りアクティビティでは先頭に位置していましたが、書き込みアクティビティには遅れていました。
結論
Seagate は、Enterprise Turbo SSHD について「世界最速のハード ドライブ」であると大胆に主張しています。通常、ストレージ会社はマーケティング上の主張の一環として少し虚勢を張ることを好みますが、「世界最速」という言葉はかなり強力です。しかし、ここが問題なのですが、彼らは正しいのです。 Turbo は完全に煙を出しており、その結果は、場合によっては 10% 以上の向上を記録した Seagate 独自の 200 SAS ドライブを上回りました。アレイのリフレッシュを検討しているが、オール フラッシュ ソリューションに必要な予算や IOPS/遅延がない企業にとって、Turbo は優れた選択肢です。
パフォーマンスをさらに詳しく調べると、すべてのエンタープライズ アプリケーションのワークロードで大幅な向上が見られました。 MarkLogic NoSQL データベース ベンチマークでは、Seagate Turbo SSHD は 10 および 15 SAS HDD と比較して大きな向上を示し、これまでにテストした SSD の一部を上回りました。 CentOS MySQL 環境と Windows Server 2012 SQL Server 環境の両方で、TPC-C ワークロードでも大幅な改善が見られました。最後になりましたが、VMware VMmark 2.5.1 ベンチマークでは、従来の 10K SAS HDD と比較して XNUMX 倍のパフォーマンスが確認されました。全体として、Seagate Turbo SSHD の恩恵を受けられなかったアプリケーション環境は XNUMX つもありませんでした。
Turboに不満点を見つけるのはかなり難しい。このドライブはプラグアンドプレイに対応し、さまざまな暗号化モデルを提供し、5年間の保証と200万時間のMTBFを備えている。600GBという最大容量が唯一の問題点だが、これは15,000 RPMプラットフォームを採用しているためで、最終的にデータがディスクに書き込まれる際には都合が良い。しかし、Seagateが間もなくこの技術を10,000 rpmのエンタープライズドライブに導入し、Seagate 10,000 rpmドライブの容量が2倍になった分を補うためにキャッシュサイズを増やすと推測するのは不合理ではない。もちろん、10,000 rpmのハイブリッドドライブは既に存在しており、SeagateはIBM 600 GB 10,000 rpm 6Gbps SAS 2.5インチハイブリッドドライブを製造している。10,000 rpmのハイブリッドドライブは15,000 rpmバージョンの市場を奪うことになるが、長期的にはコスト/容量対ドルの観点から10,000 rpmプラットフォームが最も理にかなっている。
メリット
- 全体的にトップクラスのアプリケーションパフォーマンス
- プラグアンドプレイのパフォーマンス向上、ソフトウェアは不要
- 予期せぬ停電時のデータ保護
デメリット
- 現在のイテレーションでは容量が 600GB に制限されています
- SSD の価格は下落し続けており、ターボ価格に圧力がかかっている
ボトムライン
Seagate は、Enterprise Turbo SSHD を世界最速のハード ドライブであると正確に説明しています。 Turbo は、仮想化や OLTP などの重要なワークロードにおいて、2 個の HDD よりも 10 倍以上高速です。提供できる最高のディスクを求める企業にとって、Enterprise Turbo がその答えです。
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