Recenzja dysku SSD Hitachi Ultrastar SSD400S.B Enterprise

Na początku lutego Hitachi rozszerzyło swoją ofertę dysków SSD klasy korporacyjnej o model Ultrastar SSD400S.B. Po oryginalnym SSD400S, model .B jest pierwszym w branży, który przeszedł na technologię 25 nm SLC NAND. Strukturalnie oba dyski są niemal identyczne – chodzi jedynie o zmianę matrycy NAND z 34 nm SLC na 25 nm SLC. Oba dyski wykorzystują interfejs SAS 6 Gb/s i pamięć Intel NAND z oprogramowaniem układowym i kontrolerem opracowanymi wspólnie przez Hitachi i Intel. SSD400S.B przejmuje status flagowego dysku SSD klasy korporacyjnej Hitachi i stanowi uzupełnienie oferty eMLC Ultrastar SSD400M.

Jak szczegółowo zauważono w naszej recenzji dysków SSD400M, partnerstwo Hitachi i Intela w zakresie tych dysków to wzór sukcesu. Hitachi wykorzystało swoją wiedzę i wiedzę w zakresie pamięci masowej, zwłaszcza w zakresie interfejsu SAS, podczas gdy Intel wniósł zaawansowane technologie inżynierii oprogramowania sprzętowego i zarządzania pamięcią flash. Jak widzieliśmy, rezultaty były bardzo dobre. W tym przypadku dysk SSD400S.B wykorzystuje partnerstwo, aby zapewnić pamięć masową o wysokiej przepustowości dla środowisk korporacyjnych o dużym obciążeniu mieszanym (odczyt/zapis). 

Z punktu widzenia wydajności, dysk SSD400S.B jest gotowy do zapewnienia sekwencyjnych odczytów z prędkością do 536 MB/s, zapisów z prędkością 502 MB/s oraz losowych operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) na poziomie 57 500 i zapisów na sekundę (IOPS) na poziomie 25 500. Oprócz wydajności pojedynczego dysku, Hitachi oferuje również opatentowane zarządzanie utratą energii i solidną wytrzymałość. Dysk SSD o pojemności 400 GB obsługuje do 35 PB losowych zapisów w ciągu pięcioletniego okresu eksploatacji, co odpowiada 19.2 TB zapisów dziennie. Hitachi podaje również niezwykle niski roczny wskaźnik awaryjności (AFR) na poziomie 0.44%.

Dyski SSD Ultrastar SSD400S.B są dostępne w wersjach o pojemności 100 GB, 200 GB i 400 GB w formacie 2.5 cala i objęte są pięcioletnią gwarancją.

Specyfikacje Hitachi Ultrastar SSD400S.B

• Możliwości
  • 400GB
    • HUSSL4040BSS600
    • HUSSL4040BSS601 z szyfrowaniem TGC
  • 200GB
    • HUSSL4020BSS600
    • HUSSL4020BSS601 z szyfrowaniem TGC
  • 100GB
    • HUSSL4010BSS600
    • HUSSL4010BSS601 z szyfrowaniem TGC
• Interfejs – dwuportowy SAS 6 Gb/s
• Kontroler Intel EW29AA31AA1
• Pamięć Intel Single-Level Cell (SLC) 25 nm NAND x 40 (736 GB pamięci surowej, 400 GB pamięci użytkowej)
• Pamięć podręczna Micron DDR2 SDRAM
• Współczynnik kształtu – 2.5 cala, wysokość 15 mm
• Wydajność transferu
  • Przepustowość odczytu (sekwencyjna 64 KB) – 536 MB/s
  • Przepustowość zapisu (sekwencyjna 64 KB) – 502 MB/s
  • Maksymalny odczyt IOPS (losowe 4K) 56 000
  • Maksymalny IOPS zapisu (losowe 4K) 24 000
• Wytrzymałość (zapis losowy):
  • Pojemność 400 GB – 35 PB
  • Pojemność 200 GB – 18 PB
  • Pojemność 100 GB – 9 PB
• Współczynnik błędów (odczytane nieodwracalne bity) 1 na 10¹⁶
• Średni czas bezawaryjnej pracy – 2.0 mln
• Zasilanie
  • Praca (W, typowo) 5.5
  • Bieg jałowy (W) 1.7
• Wydajność zużycia energii (IOPS/Watt) – 8,360
• Pięcioletnia gwarancja
• Wymiary (szerokość x głębokość, wysokość mm) – 70.1 x 100.6 x 15
• Waga (maks.) – 222 g (400 GB)
• Temperatura otoczenia od 0 do 60ºC
• Wstrząs (fala półsinusoidalna) 1000G (0.5 ms), 500G (2 ms)
• Wibracje (losowe G RMS) – 2.16, wszystkie osie, 5 do 700 Hz

Projektowanie i demontaż

Hitachi Ultrastar SSD400S.B ma gładką obudowę ze stali nierdzewnej, precyzyjnie wytłoczoną w kształcie 2.5-calowego dysku o wysokości 15 mm. Na górze dysk jest wykończony pojedynczą białą naklejką, zajmującą całą górną powierzchnię, opisującą dysk, aż po certyfikaty i wersję oprogramowania układowego. Na spodzie znajdują się dodatkowe naklejki, powtarzające numer seryjny i numer części dysku. Obudowa jest dość prosta i czysta z zewnątrz, o wadze 205 gramów, z czego większość przypada na wewnętrzne rozpraszanie ciepła. Mając na uwadze projekty chłodzenia centrów danych na otwartej przestrzeni (wykorzystujące powietrze zewnętrzne zamiast chłodzonego lub klimatyzowanego) i dążąc do obniżenia kosztów energii związanych z chłodzeniem, Hitachi określiło maksymalną temperaturę pracy Ultrastar SSD400S.B na 70°C / 158°F.

Boczny profil dysku wyraźnie pokazuje dwie sekcje tworzące obudowę dysku SSD400S.B. Hitachi wykorzystuje standardowe rozmieszczenie śrub z boku i na spodzie dysku SSD, co umożliwia montaż w pionie lub poziomie.

Na przedniej ściance dysku Ultrastar SSD400S.B znajduje się wyłącznie złącze SAS dual-link 6.0 Gb/s. Z zewnątrz dysku nie są widoczne żadne dodatkowe połączenia.

Otwarcie dysku ukazuje niektóre funkcje rozpraszania ciepła dysku Ultrastar SSD400S.B i wyjaśnia, skąd bierze się jego ciężar. Górna i dolna pokrywa posiadają grube podkładki termiczne, które odprowadzają ciepło z kluczowych podzespołów dysku SSD. Górna pokrywa zawiera dodatkowy radiator, który dodatkowo zwiększa ilość energii, jaką obudowa może absorbować z wewnętrznych płytek drukowanych, które nagrzewają się podczas intensywnego użytkowania. Dysk SSD składa się z dwóch części, z kontrolerem skierowanym do wewnątrz, pomiędzy każdą płytką drukowaną. Biała podkładka w dolnej części obudowy ma za zadanie odprowadzać ciepło od spodu kontrolera, a różowe podkładki termiczne skierowane są na elementy NAND. Obudowa jest wykonana tak płasko, jak to możliwe, aby umożliwić większą powierzchnię styku z wnękami dysków, co pozwala na odprowadzanie ciepła do obudowy serwera i ostatecznie na zewnątrz poprzez wymuszone chłodzenie powietrzem.

Sercem dysku Hitachi Ultrastar SSD400S.B jest procesor Intel EW29AA31AA1, wykorzystujący oprogramowanie układowe opracowane wspólnie przez Hitachi i Intel. Do pamięci podręcznej dysk SSD400S.B wykorzystuje cztery moduły pamięci Micron SDRAM.

Na obu płytkach drukowanych rozmieszczono 40 kości pamięci NAND Intel SLC. Podzielono je na 34 kości NAND o pojemności 16 GB i 6 kości NAND o pojemności 32 GB. Daje to łącznie 736 GB surowej pamięci NAND, choć tylko 400 GB jest użyteczne. Ta zarezerwowana przestrzeń jest wykorzystywana do usuwania śmieci w tle, wyrównywania zużycia i obsługi awarii matryc w sposób, który nie spowolni ani nie wyłączy dysku w trakcie jego eksploatacji.

Sekcje płytki drukowanej skierowane do wewnątrz obejmują kontroler Intel EW29AA31AA1, dodatkową pamięć NAND, a także długi interfejs łączący obie połowy dysku SSD.

Poniżej przedstawiono dwie zewnętrzne sekcje dysku Hitachi Ultrastar SSD400S.B.

Warto zauważyć, że ta konstrukcja dysku SSD nie wykorzystuje ultrakondensatorów. Zamiast tego Hitachi zdecydowało się na dziesięć tantalowych kondensatorów organicznych KEMET (KO-CAP). Kondensatory te charakteryzują się dłuższą żywotnością i nie rozszerzają się ani nie ulegają degradacji tak szybko, jak inne rozwiązania. Podobną konfigurację zastosowano zarówno w dyskach Intel SSD 320 klasy konsumenckiej, jak i Intel SSD 710 klasy korporacyjnej.

Kondensatory te dają napędowi wystarczająco dużo czasu na zapisanie pamięci SDRAM w pamięci NAND, chociaż rzeczywisty czas podtrzymania nie jest określony.

Testy porównawcze przedsiębiorstw

Dysk Hitachi Ultrastar SSD400S.B wykorzystuje pamięć Intel SLC NAND 25 nm, kontroler Intel EW29AA31AA1 i interfejs SAS 6.0 Gb/s; testowany egzemplarz ma pojemność 400 GB. Dyski porównawcze użyte w tym teście obejmują następujące ostatnio testowane dyski SSD klasy korporacyjnej: Micron P300 (100 GB, Marvell 9174, Micron 34 nm SLC NAND, SATA), Toshiba MKx001GRZB (400 GB, Marvell 9032, Toshiba 32 nm SLC NAND, SAS) oraz Hitachi Ultrastar SSD400M (400 GB, kontroler Intel EW29AA31AA1, Intel 25 nm eMLC NAND, SAS). Wszystkie dyski SSD klasy korporacyjnej zostały przetestowane na naszej platformie testowej opartej na serwerze Lenovo ThinkServer RD240 . Wszystkie wartości IOMeter są wartościami binarnymi i odnoszą się do prędkości w MB/s.

Nasz pierwszy test sprawdza prędkość w środowisku zapisu sekwencyjnego z transferami dużych bloków. W tym konkretnym teście wykorzystano transfer 2 MB z IOMeter, z wyrównaniem sektorów 4k i zmierzono wydajność przy głębokości kolejki 4. W tym scenariuszu Hitachi deklaruje maksymalną prędkość odczytu 536 MB/s i zapisu 502 MB/s dla swojego dysku Ultrastar SSD400S.B o pojemności 400 GB.

W naszym teście sekwencyjnego transferu dużych bloków danych dysk Ultrastar SSD400S.B osiągnął prędkość odczytu 532 MB/s i prędkość zapisu w stanie ustalonym 510 MB/s. Prędkość odczytu była nieco niższa od szacunków Hitachi, ale prędkość zapisu była wyższa. Te testy porównawcze umieściły dysk SSD400S.B na szczycie naszego zestawienia.

Przechodząc do profilu dostępu losowego, ale nadal utrzymując duży rozmiar transferu bloku wynoszący 2 MB, zaczynamy dostrzegać różnice w wydajności w środowisku wielodostępnym. Ten test utrzymuje ten sam poziom głębokości kolejki, 4, który zastosowaliśmy w poprzednim teście porównawczym transferu sekwencyjnego.

Dzięki przejściu na losowe transfery dużych bloków dysk Hitachi Ultrastar SSD400S.B utrzymał pozycję lidera w prędkości odczytu, osiągając 533 MB/s. Jego prędkość zapisu w stanie ustalonym spadła do 215 MB/s, nadal pozostając liderem.

Przechodząc do jeszcze mniejszego rozmiaru transferu z dostępem swobodnym, wynoszącego 4 KB, zbliżamy się do rozmiaru pakietu, jaki można znaleźć w środowisku o dużym natężeniu dostępu swobodnego, takim jak serwer z wieloma maszynami wirtualnymi uzyskującymi dostęp do tej samej macierzy. W pierwszym teście sprawdzamy rozszerzoną wydajność odczytu 4 KB i to, jak skaluje się ona od głębokości kolejki 1 do maksymalnie 64.

Analizując nasz losowy wykres 4K, zauważyliśmy wysoką wydajność dysku Ultrastar SSD400S.B, który plasuje się niżej niż dysk Toshiba eSSD z maksymalną prędkością odczytu 4K wynoszącą 57 217 IOPS przy głębokości kolejki 64. Należy zauważyć, że dyski SSD400S.B i SSD400M mają zasadniczo ten sam profil wydajności odczytu 4K.

Nasz kolejny test sprawdza wydajność losowego zapisu 4K przy statycznej głębokości kolejki 32, a wyniki są rejestrowane i uśredniane po osiągnięciu przez dyski stanu ustalonego. Chociaż wydajność IOPS jest dobrym wskaźnikiem do pomiaru wydajności w stanie ustalonym, innym kluczowym obszarem zainteresowania są średnie i szczytowe opóźnienia. Wyższe wartości szczytowych opóźnień mogą oznaczać, że niektóre żądania mogą zostać zarchiwizowane przy intensywnym, ciągłym dostępie.

Hitachi deklaruje maksymalną prędkość losowego zapisu 4K na poziomie 25 500 IOPS, co w naszych testach dało 24 312 IOPS w stanie ustalonym. Ta prędkość była najwyższa w naszej grupie, przewyższając Micron P300 oparty na SLC. W tych warunkach Ultrastar zmierzył średnio 95 MB/s przy średnim czasie reakcji 1.32 ms. Maksymalny czas reakcji był prawdopodobnie najbardziej imponujący, wynosząc zaledwie 25.01 ms.

Nasza ostatnia seria syntetycznych testów porównawczych porównuje oba dyski klasy enterprise w serii mieszanych obciążeń serwerowych ze statyczną głębokością kolejki równą 32. Podobnie jak syntetyczne testy porównawcze na początku tej recenzji, te testy również są przeprowadzane w stanie ustalonym. Każdy z naszych testów profili serwerowych charakteryzuje się silną preferencją w kierunku aktywności odczytu, od 67% odczytu w profilu bazy danych do 100% odczytu w profilu serwera WWW.

Pierwszym z nich jest nasz profil bazy danych, charakteryzujący się rozkładem obciążenia na poziomie 67% odczytu i 33% zapisu, przy czym rozmiary transferów to głównie 8K.

Testując nasz profil bazy danych IOMeter, Hitachi SSD400S.B przewodził stawce, przewyższając inne testowane przez nas dyski SSD klasy korporacyjnej oparte na technologii SLC. W porównaniu z dyskiem eMLC SSD400M, który oferował 15 441 IOPS, dysk SSD400S.B oparty na technologii SLC uzyskał prędkość 21 849 IOPS.

Kolejny profil dotyczy serwera plików, przy czym obciążenie odczytem wynosi 80%, a zapisem 20%, rozłożonych na różne rozmiary transferu od 512 bajtów do 64 KB.

Po przejściu na serwer plików z dużo szerszym zakresem rozmiarów transferów, Hitachi Ultrastar SSD400S.B nadal utrzymał prowadzenie, uzyskując wydajność na poziomie 20 193 IOPS, w porównaniu do 14 488 IOPS uzyskanych przez dysk SSD400M oparty na architekturze eMLC.

Nasz profil serwera WWW jest tylko do odczytu, a rozmiary transferu wahają się od 512 bajtów do 512 KB.

W trybie tylko do odczytu dysk Toshiba MKx001GRZB był w stanie zaoferować wyższą prędkość transferu, wynoszącą 24 193 IOPS, w porównaniu do 19 373 IOPS uzyskanych przez dysk Ultrastar SSD400S.B lub 18 593 IOPS uzyskanych przez dysk eMLC SSD400M.

Ostatni profil dotyczy stacji roboczej, przy czym 20% zapisu i 80% odczytu odbywa się przy użyciu transferów 8K.

W środowisku stacji roboczej wynik dysku Hitachi Ultrastar SSD400S.B był nieznacznie gorszy od wyniku dysku Toshiba MKx001GRZB, osiągając 25 291 IOPS, podczas gdy Toshiba uzyskała 26 337 IOPS.

Zużycie energii w przedsiębiorstwie

Wybierając dyski do centrum danych lub innego środowiska pamięci masowej o dużej gęstości, firmy nie interesują się wyłącznie wydajnością dysków SSD i twardych. W niektórych przypadkach zużycie energii może mieć ogromne znaczenie, dlatego warto wiedzieć, jak dysk będzie się sprawował pod stałym obciążeniem.

W sekcji „Enterprise Power” tej recenzji, sprawdzamy każdy dysk w tych samych warunkach, w jakich testowaliśmy wcześniej prędkości odczytu i zapisu. Obejmuje to sekwencyjne i losowe transfery 2 MB z kolejką o głębokości 4 oraz krótkie losowe transfery 4 KB odczytu i zapisu z kolejką o głębokości 32. Podobnie jak w poprzednich testach, wszystkie wartości mierzymy w stanie ustalonym, aby wystawić dysk na działanie najbardziej energochłonnych warunków.

We wszystkich warunkach, z wyjątkiem rozruchu, dysk Hitachi Ultrastar SSD400S.B pobierał 4.35 W lub mniej. To mniej niż własny dysk SSD400M oparty na technologii eMLC firmy Hitachi. Najbardziej energochłonną czynnością dla dysku SSD400S.B był sekwencyjny zapis QD4 2 MB, zużywający średnio 4.35 W w czasie testu. Drugie miejsce zajął losowy zapis 4K QD32 z poborem 3.34 W, trzecie sekwencyjny odczyt QD4 z poborem 2.91 W, a czwarte miejsce zajął stabilny odczyt 4K QD32 z poborem 2.39 W.

Chociaż duży nacisk na dyski SSD eMLC w środowisku centrów danych koncentruje się na koszcie za GB i IOPS/Wat, nadal istnieje zapotrzebowanie na modele o wysokiej wytrzymałości i wydajności oparte na SLC. Obliczyliśmy wartość 20 180 IOPS/Wat w czystym, losowym odczycie 4K przy głębokości kolejki 32, spadając do 7,279 IOPS/Wat przy stałym, losowym zapisie 4K. Dla porównania, dla dysku SLC Micron P300 wynosi ona 38 481 IOPS/Wat odczytu lub 10 119 IOPS/Wat zapisu, a dla dysku SLC Toshiba MKx001GRZB – 16 385 IOPS/Wat odczytu i 3,082 IOPS/Wat zapisu. Tak naprawdę wszystko sprowadza się do potrzeb firmy, a znalezienie najlepszego połączenia mocy obliczeniowej z wydajnością (lub po prostu wydajności) jest czynnikiem branym pod uwagę przy zakupie dysku SSD lub dysku twardego.

Wniosek

Mieliśmy spore oczekiwania, testując dysk Hitachi Ultrastar SSD400S.B, biorąc pod uwagę, jak dobrze radził sobie dysk eMLC SSD400M. Spodziewaliśmy się, że nowy, oparty na SLC projekt Intel/Hitachi będzie jeszcze lepszy i SSD400S.B nie zawiódł. Ten dysk SSD klasy korporacyjnej zajął pierwsze miejsca w wielu naszych testach porównawczych z mieszanym obciążeniem odczytu/zapisu. Wypadł również bardzo dobrze w naszych testach losowego i sekwencyjnego odczytu/zapisu dużych bloków oraz w teście losowego zapisu w stanie ustalonym dla pamięci 4K.

Analizując wydajność we wszystkich obszarach, dysk nieznacznie stracił w trybie tylko do odczytu z serwerem WWW oraz w naszym teście odczytu 4K z rampą, gdzie Toshiba MKx001GRZB zajęła pierwsze miejsce. Hitachi oferował jednak bardziej zrównoważoną wydajność w całym teście. Biorąc pod uwagę wysoką wytrzymałość pamięci NAND SLC, spodziewalibyśmy się, że dysk ten będzie używany w scenariuszach z dużą aktywnością zapisu przez cały okres jego eksploatacji. Hitachi szacuje, że Ultrastar SSD400S.B wytrzyma od 9 PBW do 35 PBW, w zależności od pojemności.

Podobnie jak w przypadku iteracji eMLC, dostrzegamy wyraźne korzyści ze współpracy Intela i Hitachi. Intel dostarcza sprawdzony kontroler SSD i bogate doświadczenie w zakresie pamięci NAND, a Hitachi zapewnia dogłębną wiedzę na temat pamięci masowej, w tym interfejs SAS. Połączenie tych wysiłków jest wyjątkowe, dzięki czemu dysk SSD400S.B jest jednym z czołowych dysków SSD klasy korporacyjnej dostępnych obecnie na rynku, przeznaczonych do środowisk o dużym natężeniu ruchu, wymagających wysokiej wydajności odczytu i zapisu. 

ZALETY

• Wysoka wydajność przy mieszanym obciążeniu
• Niższe zużycie energii niż w przypadku dysków Ultrastar SSD400M opartych na technologii eMLC
• Doskonała stała prędkość 4K
• Zaprojektowany do pracy w szerokiej osłonie termicznej

Wady

• Słabszy od Toshiby MKx001GRZB w naszym teście rozdzielczości 4K i teście serwera WWW w trybie tylko do odczytu

Podsumowanie

Hitachi Ultrastar SSD400S.B oferuje znakomitą wydajność przy obciążeniach mieszanych, plasując się na poziomie lub blisko czołówki w porównaniu z innymi dyskami SSD klasy korporacyjnej SLC. Dodaj do tego zestaw funkcji dysków SSD klasy korporacyjnej, dziedzictwo dysków i niskie zużycie energii, a otrzymasz wszechstronną ofertę gotową do intensywnego użytkowania w przedsiębiorstwach.

Produkt Page

Omów tę recenzję