Beoordeling Hitachi Ultrastar SSD400M Enterprise SSD

De Ultrastar SSD400M is Hitachi's poging om een ​​serieuze concurrent te zijn in de snelgroeiende eMLC enterprise SSD-ruimte. De SSD400M biedt alle eigenschappen die zakelijke kopers maar kunnen wensen, inclusief niet alleen Hitachi's langdurige leiderschap in de opslagindustrie, maar ook die van Intel. De SSD400M maakt gebruik van Intel's hoogste kwaliteit 25nm eMLC NAND- en SSD-processortechnologie, gecombineerd met Hitachi/Intel gezamenlijk ontworpen firmware. De resulterende SSD400M draagt ​​de merknaam van Hitachi, maar is het resultaat van een sterke gezamenlijke ontwikkelingsinspanning.

Hitachi biedt de 2.5″ Ultrastar SSD400M met een 6.0Gb/s SAS-interface en levert een doorvoersnelheid van maximaal 495 MB/s lezen, 385 MB/s schrijven, 56,000 willekeurige 4K lees-IOPS en 24,000 willekeurige 4K schrijf-IOPS. In de onderneming gaat het echter niet alleen om snelheid met SSD's, er is ook een grotere meting van de totale eigendomskosten in het spel. Hitachi citeert 8,360 IOPS/watt, voor degenen die rekening houden met stroomverbruik bij hun beslissing om opslag te kopen.

Bij de SSD400M draait het echter niet alleen om prestaties, de engineering en kwalificatie van Hitachi hebben geleid tot een uiterst betrouwbare SSD, met een uitvalpercentage van slechts 44% op jaarbasis (2 miljoen uur MTBF). Vanuit het oogpunt van uithoudingsvermogen biedt de schijf tot 7.3 PB (capaciteit van 400 GB), gelijk aan 4 TB aan schrijvers per dag gedurende vijf jaar, en een onbeperkt aantal leesbewerkingen. Andere hoogtepunten zijn de T10 Data Integrity Field (DIF)-standaard, uitgebreide foutcorrectiecode (ECC), Exclusive-OR (XOR)-pariteit om te beschermen tegen flash-die-storingen, op pariteit gecontroleerde interne datapaden zonder een externe schrijfcache en een loss data management-functie waarvoor geen supercondensatoren nodig zijn.

Hitachi biedt de SSD400M in capaciteiten van 200 GB en 400 GB met optionele TCG-zelfcodering en wordt gedekt door een garantie van vijf jaar.

Hitachi Ultrastar SSD400M Specificaties:

• Capaciteiten
  • 400GB
    • HUSML4040ASS600
    • HUSML4040ASS601 TCG-codering
  • 200GB
    • HUSML4020ASS600
    • HUSML4020ASS601 TCG-codering
• Interface – Dual-poort SAS 6Gb/s
• Intel EW29AA31AA1-controller
• Intel Enterprise Multi-level cell (MLC) 25nm NAND x 39 (624GB+ Raw, 400GB bruikbaar)
• Hynix H5PS1G83EFR 1 Gb x 4 DDR2 SDRAM (512 MB)
• Vormfactor - 2.5-inch, 15 mm z-hoogte
• Prestaties overdragen
  • Leesdoorvoer (sequentiële 64K) 495MB/s Max
  • Schrijfdoorvoer (sequentiële 64K) 385MB/s Max
  • Max gelezen IOPS (willekeurig 4K) 56,000
  • Max. schrijf-IOPS (willekeurig 4K) 24,000
• Uithoudingsvermogen (willekeurig schrijven)
  • 400GB Capaciteit 7.3PB Max
  • 200GB Capaciteit 3.7PB Max
• Foutpercentage (niet-herstelbaar, bits gelezen) - 1 op 10¹⁶
• MTBF – 2.0 miljoen
• Energieverbruik
  • Prestaties inactief 1.7 W
  • In bedrijf 5.5 W typisch
• Energieverbruik efficiëntie (IOPS/Watt) – 8,360
• Afmetingen (breedte x diepte, hoogte mm) – 70.1 x 100.6 x 15
• Gewicht (max.): 206 g (400 GB), 221 g (200 GB)
• Omgevingstemperatuur 0 tot 60ºC
• Schokken (halve sinusgolf) 1000G (0.5ms), 500G (2ms)
• Trilling (Random G RMS) – 2.16, alle assen, 5 tot 700 Hz

Ontwerp en demontage

De Hitachi Ultrastar SSD400M heeft een gladde roestvrijstalen behuizing, gestanst in de precieze vorm van een 2.5-inch schijf met een hoogte van 15 mm. Bovenop is de schijf afgewerkt met een enkele witte sticker die het hele bovenoppervlak beslaat en de schijf beschrijft tot aan de certificeringen en firmware-revisie toe. De onderkant bevat extra stickers, die het serienummer en het onderdeelnummer van de schijf herhalen. Het lichaam is vrij eenvoudig en schoon van buitenaf, met een fors gewicht van 205 gram, waarvan een groot deel verband houdt met interne thermische dissipatie. Met het oog op koelingsontwerpen voor datacenters in de open lucht (gebruik van buitenlucht in plaats van gekoelde of geconditioneerde lucht) en een algemeen streven om de energiekosten in verband met koeling te verlagen, geeft Hitachi de Ultrastar SSD400M een maximale bedrijfstemperatuur van 70 °C.

Het zijprofiel van de schijf laat duidelijk de twee secties zien waaruit de behuizing van de SSD400M bestaat. Hitachi gebruikt industriestandaard schroeflocaties aan de zijkant en onderkant van de SSD voor verticale of horizontale montage.

De voorkant van de Ultrastar SSD400M bevat alleen de dual-link 6.0Gb/s SAS-connector, zonder extra aansluitingen die zichtbaar zijn vanaf de buitenkant van de schijf.

Door de schijf te openen, worden enkele van de thermische dissipatiekenmerken van de Ultrastar SSD400M getoond en wordt uitgelegd waar een deel van het gewicht vandaan komt. De boven- en onderkant hebben beide dikke thermische pads om warmte af te voeren van de belangrijkste componenten van de SSD. De bovenklep bevat een extra koellichaam om de hoeveelheid energie die de behuizing kan absorberen van de interne printplaten die opwarmen tijdens intensief gebruik verder te vergroten. Het ontwerp van de SSD bestaat uit twee delen, met de controller naar binnen gericht tussen elke printplaat. De witte pad aan de onderkant van de behuizing is ontworpen om warmte weg te trekken van de onderkant van de controller, met de roze thermische pads gericht op de NAND-stukken. De behuizing is aan de buitenkant zo plat mogelijk gemaakt, zodat er meer oppervlaktecontact is met de schijfposities om thermische energie in de serverbehuizing te geleiden en uiteindelijk via geforceerde luchtkoeling naar buiten te laten gaan.

Het hart van de Hitachi Ultrastar SSD400M wordt gevormd door een Intel EW29AA31AA1-processor, die firmware gebruikt die door zowel Hitachi als Intel is ontwikkeld. Voor cache gebruikt de SSD400M vier 128 MB Hynix-geheugenstukken, waardoor het totaal 512 MB is.

Verspreid over beide printplaten liggen 39 stuks Intel Enterprise MLC NAND. Dit geeft het in totaal meer dan 624 GB aan onbewerkte NAND, hoewel slechts 400 GB bruikbaar is. Hitachi gebruikt een combinatie van verschillende NAND-groottes, hoewel het interne gebruik niet is gespecificeerd. Deze gereserveerde ruimte wordt hoogstwaarschijnlijk gebruikt voor het verzamelen van afval op de achtergrond, het egaliseren van slijtage en het afhandelen van defecten op een manier die de schijf tijdens zijn levensduur niet vertraagt ​​of uitschakelt.

De naar binnen gerichte delen van de printplaat bevatten de Intel EW29AA31AA1-controller, extra NAND en de lange interface die beide helften van de SSD met elkaar verbindt.

Hieronder ziet u de twee naar buiten gerichte delen van de Hitachi Ultrastar SSD400M. Merk op dat dit SSD-ontwerp geen gebruik maakt van ultra-condensatoren. In plaats daarvan koos Hitachi voor elf op tantaal gebaseerde KEMET organische condensatoren (KO-CAP). Deze condensatoren hebben een langere levensduur en zetten niet zo snel uit of verslechteren niet zo snel als andere alternatieven. Een vergelijkbare opstelling werd gevonden op zowel de consumentenklasse Intel SSD 320 en de enterprise-grade Intel SSD 710.

Deze condensatoren geven de drive voldoende tijd om SDRAM naar NAND te spoelen, hoewel de werkelijke hoeveelheid holdup-tijd niet wordt gespecificeerd.

Enterprise-benchmarks

De Hitachi Ultrastar SSD400M maakt gebruik van Intel 25nm eMLC NAND, een Intel EW29AA31AA1-controller en een 6.0Gb/s SAS-interface; onze testeenheid is 400 GB. De vergelijkingen die voor deze beoordeling zijn gebruikt, zijn onder meer de volgende recent geteste enterprise-SSD's: Micron P300 (100GB, Marvell 9174, Micron 34nm SLC NAND, SATA), Toshiba MKx001GRZB (400 GB, Marvell 9032, Toshiba 32nm SLC NAND, SAS) en de Samsung SM825 (200 GB, Samsung S3C29MAX01-Y330, Samsung 30nm eMLC NAND, SATA). Alle enterprise-SSD's worden gebenchmarkt op ons enterprise-testplatform op basis van een Lenovo Think Server RD240. Alle IOMeter-cijfers worden weergegeven als binaire cijfers voor MB/s-snelheden.

Onze eerste test kijkt naar de snelheid in een sequentiële schrijfomgeving met grote blokoverdrachten. Deze specifieke test gebruikt een overdrachtsgrootte van 2 MB met IOMeter, met 4k sectoruitlijning en meet prestaties met een wachtrijdiepte van 4. In dit scenario claimt Hitachi een maximale leessnelheid van 495 MB/s en een schrijfsnelheid van 385 MB/s voor hun 400 GB Ultrastar SSD400M.

In onze grootschalige sequentiële overdrachtstest had de Ultrastar SSD400M leessnelheden van 527 MB/s en stationaire schrijfsnelheden van 385 MB/s. De leessnelheid kwam boven de schattingen van Hitachi uit, maar de schrijfsnelheid was dood. Deze lineaire benchmarks plaatsen de SSD400M bovenaan onze lijst.

Als we overgaan op een willekeurig toegangsprofiel, maar nog steeds een grote blokoverdrachtsgrootte van 2 MB behouden, beginnen we te zien hoe de prestaties variëren in een omgeving met meerdere gebruikers. Deze test behoudt hetzelfde wachtrijdiepteniveau van 4 dat we gebruikten in de eerdere benchmark voor sequentiële overdracht.

Met de overgang naar willekeurige overdrachten van grote blokken behield de Hitachi Ultrastar SSD400M zijn voorsprong op het gebied van leessnelheid, namelijk 525 MB/s. De stationaire schrijfsnelheden daalden tot 153 MB/s, nog steeds toonaangevend.

Als we naar een nog kleinere overdrachtsgrootte voor willekeurige toegang van 4K gaan, komen we dichter bij de pakketgrootte die kan worden aangetroffen in een omgeving met zware willekeurige toegang, zoals een serveromgeving met meerdere VM's die toegang hebben tot dezelfde array. In de eerste test kijken we naar uitgebreide 4K-leesprestaties en hoe deze schaalt van een wachtrijdiepte van 1 tot maximaal 64.

Als we naar onze willekeurige 4K-hellinggrafiek kijken, zien we sterke prestaties van de Ultrastar SSD400M, die onder de Toshiba eSSD scoort met een maximale 4K-leessnelheid van 57,261 IOPS bij een wachtrijdiepte van 64.

Onze volgende test kijkt naar 4K willekeurige schrijfprestaties bij een statische wachtrijdiepte van 32 en de resultaten worden geregistreerd en gemiddeld zodra de schijven een stabiele toestand hebben bereikt. Hoewel IOPS-prestaties een goede maatstaf zijn om steady-state-prestaties te meten, is een ander belangrijk interessegebied de gemiddelde en pieklatentie. Hogere pieklatentiecijfers kunnen betekenen dat van bepaalde verzoeken een back-up kan worden gemaakt onder zware continue toegang.

Hitachi claimde een maximale 4K random schrijfwerklastsnelheid van 24,000 IOPS, wat tijdens onze tests 21,525 IOPS in stabiele toestand bleek te zijn. Deze snelheid was de hoogste in onze groep, boven de op SLC gebaseerde Micron P300. Onder deze omstandigheden meet de Ultrastar SSD400M gemiddeld 84 MB/s met een gemiddelde responstijd van 1.49 ms. De maximale reactietijd was echter waarschijnlijk het meest indrukwekkend, namelijk slechts 34.43 ms.

Onze laatste reeks synthetische benchmarks vergelijkt beide enterprise-schijven in een reeks server-mixed-workloads met een statische wachtrijdiepte van 32. Net als de synthetische benchmarks aan het begin van deze review, worden deze tests ook in stabiele toestand gemeten. Elk van onze serverprofieltests heeft een sterke voorkeur voor leesactiviteit, variërend van 67% gelezen met ons databaseprofiel tot 100% gelezen in ons webserverprofiel.

De eerste is ons databaseprofiel, met een mix van 67% lees- en 33% schrijfwerklast, voornamelijk gericht op 8K-overdrachtsgroottes.

De Hitachi Ultrastar SSD400M vlakte af met een gemiddelde overdrachtssnelheid van 15,441 IOPS in ons databaseprofiel, net naast de eMLC-aangedreven Samsung SM825. Beide schijven kwamen naar voren onder de SLC-tegenhangers; de Toshiba en Micron SSD's.

Het volgende profiel kijkt naar een bestandsserver, met 80% lees- en 20% schrijfwerklast verdeeld over meerdere overdrachtsgroottes variërend van 512 bytes tot 64 KB.

In onze bestandsservertracering staat de Hitachi SSD400M naast de Samsung SM825, met een gemiddelde snelheid van 14,488 IOPS, vergeleken met 14,980 van de Samsung SM825. De Hitachi kwam ongeveer 25% langzamer binnen dan de Toshiba SLC SSD.

Ons webserverprofiel is alleen-lezen met een spreiding van overdrachtsgroottes van 512 bytes tot 512 KB.

Met zijn snelle SAS 6.0Gb/s-interface kon de Hitachi Ultrastart SSD400M zijn benen strekken in ons webserverprofiel en werd hij tweede na de Toshiba SLC SSD, met een snelheid van 18,593 IOPS. Dit in vergelijking met 24,193 IOPS van de Toshiba eSSD, 16,584 IOPS van de Micron P300 of 12,199 IOPS van de Samsung SM825.

Het laatste profiel kijkt naar een werkstation, met een mix van 20% schrijven en 80% lezen met behulp van 8K-overdrachten.

In ons Workstation-profiel kwam de Hitachi SSD400M boven de Samsung SM825 uit, met 18,422 vergeleken met 6,443 IOPS van de SM825. In dit profiel mat de Toshiba eSSD 26,337 IOPS terwijl de Micron P300 gemiddeld 22,926 IOPS had.

Bedrijfsstroomverbruik

Als het gaat om het kiezen van schijven voor het datacenter of een andere dicht op elkaar gepakte opslagomgeving, zijn prestaties niet de enige maatstaf waar bedrijven in geïnteresseerd zijn als ze naar SSD's of harde schijven kijken. Het stroomverbruik kan in bepaalde gevallen enorm oplopen, dus het is logisch dat u wilt weten hoe een schijf zou presteren bij een constante belasting.

In het Enterprise Power-gedeelte van deze recensie bekijken we elke schijf onder dezelfde omstandigheden die we gebruikten om de lees- en schrijfsnelheden eerder te testen. Dit omvat sequentiële en willekeurige overdrachten van 2 MB met een wachtrijdiepte van 4 en kleine willekeurige 4K lees- en schrijfoverdrachten met een wachtrijdiepte van 32. Net als bij onze vorige tests meten we alle cijfers in een stabiele toestand om de schijf in zijn meest optimale staat te brengen. machtshongerige omstandigheden.

Onder alle omstandigheden, behalve bij het opstarten, verbruikte de Hitachi Ultrastar SSD400M 5.62 watt of minder. De meest energieverslindende activiteit voor de SSD400M was sequentiële QD4 2MB schrijven, met een gemiddeld verbruik van 5.62 watt over de duur van de test. De tweede was willekeurig 4K QD32-schrijven, de derde was sequentiële QD4-lezing gevolgd door 4K QD32-gestage lezing die op de vierde plaats kwam. Tijdens zware schrijfactiviteiten gebruikte de Hitachi Ultrastar SSD400M net onder de hoeveelheid stroom die de SAS 6.0Gb/s Toshiba MKx001GRZB nodig had, hoewel het vermogen snel afnam tot veel lagere niveaus, bijna gelijk aan de Micron P300 of Samsung SM825, onder leeszwaar ladingen.

Een grote push voor een eMLC SSD in een datacenteromgeving is rond de kosten per GB en IOPS/Watt. We berekenden een cijfer van 19,484 IOPS/watt in pure willekeurige 4K-lezing bij een wachtrijdiepte van 32, dalend tot 6,150 IOPS/watt als je in plaats daarvan kijkt naar stabiele 4K willekeurige schrijfbewerkingen. Dit vergeleken met 38,481 IOPS/watt lezen of 10,119 IOPS/watt schrijven op de SLC Micron P300 of 16,385 IOPS/watt lezen, 3,082 IOPS/watt schrijven op de SLC Toshiba MKx001GRZB, of 14,980 IOPS/watt lezen, 2,043 IOPS/watt schrijven op de eMLC Samsung SM825. Het komt echt neer op de behoeften van het bedrijf, het vinden van de beste combinatie van vermogen en prestaties (of gewoon pure prestaties) die een rol spelen bij het kopen van de SSD of harde schijf.

Conclusie

De Hitachi Ultrastar SSD400M beschikt over een Intel-controller, Intel NAND en aangepaste firmware die is ontwikkeld door ingenieurs van Hitachi en Intel. Het eindresultaat is indrukwekkend en levert sterke prestaties in onze Enterprise Testing Environment. Gebaseerd op enterprise MLC of eMLC NAND, biedt de SSD400M veel van de prestaties van een op SLC gebaseerde SSD, maar tegen een veel betere investering van $/GB of $/IOPS. In sommige gevallen presteerde de Hitachi eMLC SSD zelfs beter dan sommige van zijn SLC-concurrenten, zoals het geval was in onze 4K steady-state benchmark, waar hij een topscore van 21,525 IOPS meette.

De eMLC Ultrastar SSD400M was in staat om beide SLC SSD's van Micron en Toshiba te overtreffen wat betreft schrijfsnelheden toen we keken naar benchmarks voor enkelvoudige werklast. Het bood de hoogste sequentiële en willekeurige overdrachtssnelheid van respectievelijk 385 MB/s en 153 MB/s. Het bood ook de hoogste 4K steady-state snelheden van de groep met 21,525 IOPS of 84 MB/s. Als we kijken naar gemengde werklastprestaties, bood de Hitachi SSD400M hoge snelheden in ons alleen-lezen webserverprofiel en zeer sterke prestaties in ons Workstation-profiel in vergelijking met de Samsung SM825.

Zelfs met zijn sterke enkele werklastcijfers, stond de SSD400M nog steeds onder de SLC-gebaseerde Toshiba MKx001GRZB en Micron P300 in onze database- en bestandsserverprofielen en kwam hij net onder de Samsung SM825. Dit betekent dat bij sommige schrijfintensieve workloads een SLC-SSD nog steeds de voorkeur heeft als prestatie het belangrijkste doel is. Afhankelijk van hoe belangrijk TCO de aankoopbeslissing is, kunnen de eMLC-prestaties van de SSD400M echter dicht genoeg in de buurt komen om overweging te rechtvaardigen.

Hitachi onderscheidde zich van sommige van de andere zakelijke schijven die we hebben beoordeeld en koos niet voor ultracondensatoren in de SSD400M, maar koos voor organische condensatoren van KEMET. Deze condensatoren zijn niet in staat om dezelfde hoeveelheid hold-up tijd te geven in het geval van een stroomstoring, maar dankzij hun configuratie kan de schijf de cache nog steeds in NAND spoelen, zodat er geen gegevens verloren gaan in vluchtige geheugenopslagplaatsen. Deze componenten zorgen voor een veel hogere bedrijfstemperatuur van 70C, in plaats van 55C van de Samsung SM825 of Toshiba MKx001GRZB, die beide ultracondensatoren gebruiken. Omdat datacenters de kosten willen verlagen, kunnen systemen door de mogelijkheid om apparatuur op een hogere temperatuur te laten werken zonder verhoogd risico op storingen, buiten luchtgekoeld zijn of kunnen HVAC-systemen worden omgezet naar hogere omgevingstemperaturen om te besparen op koelingskosten.

VOORDELEN

• Geweldige schrijfsnelheden van 2 MB sequentieel, 2 MB willekeurig en 4K willekeurig
• Geschikt voor gebruik bij hoge bedrijfstemperaturen
• Uitstekende eMLC SSD IOPS/Watt-cijfers

NADELEN

• Schrijfsnelheden dalen in scenario's met gemengde werkbelasting

Tot slot

Met de Ultrastar SSD400M schrijft Hitachi in feite de handleiding als het gaat om uitvoeren met een partner. De gezamenlijk door Hitachi en Intel ontwikkelde Enterprise SSD is een van de beste algehele eMLC-drives op de markt en overtreft in sommige gevallen zelfs SLC-concurrenten, zoals 4K steady state-prestaties. Hitachi ontwierp de SSD400M ook met hogere warmtetoleranties dan andere schijven, waardoor ze geschikt zijn voor datacenters in de open lucht en over het algemeen lagere koelingskosten, waardoor de TCO verder wordt verbeterd.

Bespreek deze recensie