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HGST Ultrastar SSD800MM 企业级固态硬盘评测

by 存储审查

HGST Ultrastar SSD800MM 企业级 SSD 是市场上第二款 12Gb/s SAS 接口 SSD,采用联合开发的 Intel/HGST 控制器和 25nm MLC NAND。 顾名思义,SSD800MM 可提供高达 800GB 的容量,适合 HGST 推出的全新驱动器系列。 该系列的其他 SSD 是 SSD800MH 和 SSD1000MR,整条产品线的设计考虑了大数据分析、高频交易、网上银行和云计算等要求最严苛的应用。 最重要的是,SSD800MM 采用节能设计,可选择 9W 或 11W 的功耗以利用能效或性能。


HGST Ultrastar SSD800MM 企业级 SSD 是市场上第二款 12Gb/s SAS 接口 SSD,采用联合开发的 Intel/HGST 控制器和 25nm MLC NAND。 顾名思义,SSD800MM 可提供高达 800GB 的容量,适合 HGST 推出的全新驱动器系列。 该系列的其他 SSD 是 SSD800MH 和 SSD1000MR,整条产品线的设计考虑了大数据分析、高频交易、网上银行和云计算等要求最严苛的应用。 最重要的是,SSD800MM 采用节能设计,可选择 9W 或 11W 的功耗以利用能效或性能。

新的 12Gb/s SAS 系列中的三个驱动器在耐用性和性能方面的差异最为显着。 我们正在评测的 Ultrastar SSD800MM 的额定耐久性为每天 10 次完整驱动器写入 (DW/D),持续五年,而最高耐久性型号 SSD800MH 的额定值为 25 DW/D,精打细算的 SSD1000MR 的额定值为在 2 DW/D。 除此之外,SSD800MM 的额定写入量也高达 14.6PB,而 SSD36.5MM 为 800PB。 将这些尖端 SSD 彼此区分开来的不仅仅是耐用性。 读写各自的IOPS如下:SSD800MH – 145,000/100,000; SSD800MM – 145,000 IOPS/70,000 次写入; SSD1000MR – 145,000/20,000。

正如我们在我们的讨论中 东芝 PX02SM SSD 评测,由于 SAS 800Gb/s HBA 仍未投放市场,该驱动器和 SSD12MM 已经跃出大门。 这意味着目前,一些性能将受到通过 SAS 6Gb/s 向后兼容的驱动器的限制,尽管通过该接口的吞吐量仍然很强。 HGST 表示,6Gb/s 用户仍将获得小块性能增强,而当市场可用性带来 12Gb/s 的充分利用时,大块传输将更加令人印象深刻。

HGST 还提供其 Ultrastar 12Gb/s SAS SSD800MM,具有不同的加密风格或根本没有。 组织不仅可以选择,而且还可以选择可信计算组 (TCG) 加密、TCG + FIPS 140 加密,或者他们可以选择使用加密清理功能来安全擦除驱动器。

HGST Ultrastar SSD800MM 现已上市,提供五年保修,写入容量高达 36.5PB。

HGST Ultrastar SSD800MM 规格

  • 容量
    • 200GB(HUSMM8080ASS200)
    • 400GB(HUSMM8040ASS200)
    • 800GB(HUSMM8020ASS200)
    • 最后一个数字表示驱动器是否具有加密清理 (0)、TCG 加密 (1)、无加密 (4) 或 TCG + FIPS 认证加密 (5)
  • 与非:25nm MLC
  • 接口:SAS 6Gb/s 和 12Gb/s
  • 性能
    • 顺序读取(持续):1150MB/s
    • 顺序写入(持续):700MB/s
    • 随机读取 4k (IOPS):145,000
    • 随机写入 4k (IOPS):70,000
  • 环境
    • 环境温度:0° 至 60°C
    • 冲击(半正弦波):1000G(0.5ms); 500G(2毫秒)
    • 振动,随机 (G RMS):2.16,所有轴 (5-700 Hz)
  • 耐力 TBW:9.1PB (200GB)、18.3PB (400GB)、36.5PB (800GB)
  • MTBF:2 万小时
  • 尺寸(宽x深x高):70.1mm x 100.6mm x 15.0mm
  • 重量:70克
  • 5年有限保修

设计与建造

与大多数高性能企业级 SSD 一样,Ultrastar SSD800MM 具有 2.5 英寸的外形尺寸和 15 毫米的高度。 外观设计朴实无华,采用坚固耐用的金属结构。

SSD800MM 的正面是用于电源和数据的行业标准 SAS 连接,兼容 SAS 12Gb/s 并向后兼容 SAS 12Gb/s。

内部有一个 Intel 联名 DB29AA11B0 SAS 12Gb/s 控制器。 我们的 400GB 评测型号还有 18 个 Intel MLC NAND 芯片封装,每个封装的容量为 32GB。 因此,驱动器的原始容量为 576GB,未格式化的容量为 400GB。

测试背景和比较

HGST Ultrastar SSD800MM采用英特尔联名DB29AA11B0控制器和25nm MLC NAND,接口支持SAS 12Gb/s。 在这篇评论中,我们展示了 SAS 6Gb/s 性能在我们稳定的 ThinkServer RD630 平台上使用 LSI 9207-8i HBA 以及早期 SAS 12Gb/s 性能使用带有定制电缆的新 9300-8e HBA 的 beta 样本。

本次审查的可比性:

  • 东芝 PX02SM (400GB,Marvell联名TC58NC9036GTC主控,东芝24nm eMLC NAND,12Gb/s SAS)
  • 东芝 MKx001GRZB eSSD (400GB,Marvell 88SS9032-BLN2,东芝 32nm SLC NAND,6.0Gb/s SAS)
  • OCZ 塔罗斯 2 C (480GB,SandForce SF-2282 控制器,Intel 25nm MLC NAND,6.0Gb/s SAS)
  • OCZ 塔罗斯 2 R (400GB,SandForce SF-2500 控制器,Intel 25nm MLC NAND,6.0Gb/s SAS)
  • 日立SSD400M (400GB,英特尔 EW29AA31AA1 控制器,英特尔 25 纳米 eMLC NAND,6.0Gb/s SAS)
  • 智能擎天柱 (400GB, 第三方控制器, Toshiba 34nm MLC NAND, 6.0Gb/s SAS)
  • STEC s842(s840 系列) (800GB,STEC 24950-15555-XC1 控制器,东芝 MLC NAND,6.0Gb/s SAS)

所有 SAS/SATA 企业级固态硬盘均在我们的第二代企业级测试平台上进行基准测试,该平台基于 联想ThinkServer RD630. 这个新的基于 Linux 的测试平台包括最新的互连硬件,例如 LSI 9207-8i HBA 以及面向最佳闪存性能的 I/O 调度优化。 对于综合基准测试,我们使用适用于 Linux 的 FIO 2.0.10 版和适用于 Windows 的 2.0.12.2 版。

  • 2 x Intel Xeon E5-2620(2.0GHz,15MB 缓存,6 核)
  • 英特尔 C602 芯片组
  • 内存 – 16GB (2 x 8GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM
  • Windows Server 2008 R2 SP1 64 位、Windows Server 2012 Standard、CentOS 6.3 64 位
  • LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA(用于启动 SSD)
  • LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA(用于基准测试 SSD 或 HDD)
  • LSI 9300-8e SAS/SATA 12.0Gb/s HBA(用于基准测试早期的 SAS 12 SSD 或 HDD)
  • Mellanox ConnectX-3 10GbE PCIe 3.0 适配器
  • Mellanox ConnectX-3 InfiniBand PCIe 3.0 适配器

由于 800-12e 所需的早期 LSI MPT3SAS 驱动程序无法在 CentOS 9300 或 CentOS 的任何企业测试平台(四个不同的服务器供应商)上运行,因此该评论涵盖了 SSD8MM 在 SAS 6.2Gb/s 模式下的有限性能6.3. 我们确实让驱动程序在 Windows Server 2012 环境下运行,我们用它来收集本次审查的 SAS 12Gb/s 部分的综合性能数据。 因此,结果并不完全相同,应该被视为技术预览,而不是最终性能数据,因为 LSI 卡显然不是最终产品,从现在到 LSI 全面上市之间可能会有很多软件评论12Gb/s SAS HBA。

企业综合工作负载分析

闪存性能在每个存储设备的整个预处理阶段各不相同。 我们的企业存储基准流程首先分析驱动器在彻底预处理阶段的运行方式。 每个可比较的驱动器都使用供应商的工具进行安全擦除,在 16 个线程的重负载下使用相同的工作负载预处理到稳定状态,每个线程有 16 个未完成队列,然后按设定的时间间隔进行测试在多个线程/队列深度配置文件中显示轻度和重度使用情况下的性能。

预处理和初级稳态测试:

  • 吞吐量(读+写 IOPS 聚合)
  • 平均延迟(读+写延迟一起平均)
  • 最大延迟(峰值读取或写入延迟)
  • 延迟标准偏差(读+写标准偏差一起平均)

我们的企业综合工作负载分析包括四个基于实际任务的配置文件。 开发这些配置文件是为了更容易与我们过去的基准测试以及广泛发布的值(例如最大 4k 读写速度和 8k 70/30,通常用于企业驱动器)进行比较。

  • 4k
    • 100% 读取或 100% 写入
    • 100% 万
  • 8k 70/30
    • 70% 读取,30% 写入
    • 100% 万

我们的第一个测试测量 100% 4k 随机写入性能,负载为 16T/16Q。 在此设置中,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的爆发特性测试高达 106,000 IOPS,然后随着驱动器接近稳定状态而稳定在 65,000 IOPS 左右。 这两个数字都遥遥领先于竞争对手。 12Gb/s 接口对 HGST 驱动器的突发性能产生了重大影响 (35,000 IOPS),但东芝 PX02SM 没有。

在重 16T/16Q 负载下,HGST Ultrastar SSD800MM 的突发时间为 2.45 毫秒,并在接近稳态时扩大到约 3.9 毫秒。 这些标记再次将竞争对手甩在了后面,而 12Gb/s SAS 接口再次被证明对 HGST 的突发模式产生了影响。

比较 SSD 之间的最大延迟,HGST Ultrastar SSD800MM 在稳态下的最大响应时间范围为 16-24 毫秒。 该范围优于竞争对手,稳态范围也是如此。 超过 800Gb/s SAS 的 SSD6MM 产生了大约 10 毫秒的延迟。 此外,对于最大延迟,东芝 PX02SM 在 12Gb/s 接口下产生的延迟大约是其自身在 6Gb/s 下的一半。

更仔细地观察我们 4k 随机写入工作负载的延迟一致性,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 仅在 1.2ms 左右排名第一,而 Toshiba PX02SM 12Gb/s 接近 3.5ms。 两个驱动器产生的偏差只有 6Gb/s 的一半。

经过 6 小时的预处理后,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 提供了 4k 随机读取性能,达到同类领先的 149,697 IOPS,写入活动为 65,272。 再次,SSD800MM 产生了顶级数字。 这一次,12Gb/s 测试产生了更高的读取 IOPS,但写入 IOPS 相似。

在 16T/16Q 的工作负载下,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的平均 4k 随机读取延迟为 1.71ms,写入延迟为 3.92ms。 12Gb/s 提供的读取活动平均延迟减少 0.5 毫秒,写入活动减少 5 毫秒。 Toshiba PX02SM 在 12Gb/s 和 6Gb/s 上的表现几乎相同。

对于最大延迟,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 被取消了组读取活动标记的后面和组写入的中间。 6Gb/s 实际上表现更好。 这次 Toshiba PX02SM 12Gb/s 产生的延迟不到 6Gb/s 测试的一半。

比较延迟一致性,HGST Ultrastar SSD800MM 与 Toshiba PX4SM 一起在 02k 随机读写一致性方面表现最强。 两个驱动器都从 12Gb/s 接口中受益匪浅; 他们为读取活动产生了几乎为 0 的标准偏差延迟。

在我们的下一个工作负载中,我们将查看具有 8/70 读/写混合比率的 30k 配置文件。 在此设置中,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 产生了最大的吞吐量,从大约 95,000 IOPS 突发开始,然后减慢到接近稳定状态的大约 64,000 IOPS。 突发性能提供的 IOPS 比 40,000Gb/s 高出约 6,尽管与我们的 4k 测试一样,差距在稳态下缩小了很多。 在那里,6Gb/s 落后 10,000 IOPS。 Toshiba PX02SM 12Gb/s 的优势较为有限,约为 4,000 IOPS。

在我们的 800K 12/2.67 预处理测试开始时,HGST Ultrastar SSD8MM 70Gb/s 的平均延迟测​​得为 30 毫秒,随着它接近稳定状态,它增加到大约 4.02 毫秒。 这些同类最佳数据与 6Gb/s 之间的差异是显而易见的,尽管 Toshiba PX02SM 的评级彼此相似。

在我们的 8k 70/30 测试期间,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 和 Toshiba PX02SM 相互交叉并提供最佳峰值响应时间。 在大部分测试中,它们的最大延迟低于 20 毫秒。 他们的 12Gb/s SAS 接口被证明可以减少大约 40% 的延迟。

HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 延迟一致性表现最好,不到 6Gb/s 的一半,它也能够抵挡东芝 PX02SM 12Gb/s。

与我们在 16% 16k 写入测试中执行的固定 100 线程、4 队列最大工作负载相比,我们的混合工作负载配置文件可在各种线程/队列组合中扩展性能。 在这些测试中,我们将工作负载强度从 2 个线程和 2 个队列扩展到 16 个线程和 16 个队列。 在扩展的 8k 70/30 测试中,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的峰值为 63,000+ IOPS,以显着优势位居组首,而 6Gb/s 则低约 10,000 IOPS。 Toshiba PX02SM 12Gb/s 在其 6Gb/s 测试中几乎没有优势。

HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的平均延迟是一流的。 与 6Gb/s 相比,它没有很大的优势,但确实提供了一个小的增量。 东芝 PX02SM 没有提供明显的增量。

在我们可变负载 8k 70/30 测试期间,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的最大延迟保持非常低,大部分测试的峰值保持在 20 毫秒以下,直到终端队列深度。 在最高 21.73T/16Q 负载下,它略微跃升至 16 毫秒,这仍然是 SSD 中最低的峰值,超过了东芝 PX02SM 12Gb/s。 12Gb/s 测试产生的延迟大约是 6Gb/s 的一半。

标准偏差提供了与之前最大延迟测试相似的结果,HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 在我们的测试环境中再次名列前茅。 12Gb/s 的数据显示延迟大约是 6Gb/s 的一半。

结论

HGST Ultrastar SSD800MM 最大容量为 800GB,功耗仅为 11W/9W(可定制),最重要的是它是市场上第二款采用全新 12Gb/s SAS 接口的硬盘。 SSD800MM 还具有共同开发的 Intel/HGST 控制器和 25nm MLC NAND。 SSD800MM 与其主流和入门级同类产品一起,旨在处理对性能要求最高的工作负载,例如大数据分析、高频交易、网上银行和云计算。 HGST 还以不同的加密形式运送这些驱动器,以进一步定制数据安全性。

当需要使用我们的 800k 和 4k 综合基准测试测试 HGST Ultrastar SSD8MM 时,SSD800MM 表现出色。 除了一个例外,它提供了任何同类驱动器中最大的吞吐量和最短的延迟。 更进一步,它的吞吐量领先于竞争对手数万 IOPS,而且它的延迟很少匹配,尽管东芝在最大延迟和标准偏差方面保持领先。 SSD800MM 表现低于第一的唯一区域是 4k 最大延迟,它在读取活动中落在组的后面,在写入活动中落在中间。

HGST 驱动器具有如此令人难以置信的性能,但在驱动器数量方面样本量如此有限,而且没有具有完整驱动程序支持的生产就绪 HBA,这有点令人沮丧。 进一步推动这一点的是 SAS 12Gb/s 成熟阶段的早期阶段是布线线束,任何头脑正常的企业都不会部署,或者可能能够部署所有服务器机箱,而不是选择集成 SAS 背板。 或者,LSI 可以使用外部 Mini SAS HD x4 (SFF-8644) 到 Mini SAS x4 (SFF-8088) 电缆为服务器平台提供更多标准访问,尽管其他评估该技术的公司使用工作站平台而不是服务器。 无论如何,无论你如何到达那里,Linux 支持在这一点上都严重缺乏,加上缺乏经过验证的 HBA 选项,使得在支持产品达到全面生产状态之前采用 HGST 驱动器是不可能的。

然而,当生态系统更加发达时,HGST 驱动器应该显示出自己已准备好迎接黄金时段。 不幸的是,东芝在该领域提供的其他 SAS 12Gb/s 产品并没有那么大胆。 在本次审查中,当我们将其用于 LSI SAS 12 HBA 时,东芝 PX02SM 表现出小幅提升,但整体性能与产品在传统 SAS 6 环境中的表现大致相同。 这在很大程度上归结为工程设计,HGST 和英特尔共同开发了一款出色的控制器,该控制器在其他人迅速落后的地方继续发展。

优点

  • 4k 和 8k 综合基准测试标记远优于同类产品
  • 在综合测试中几乎全面获得 12Gb/s 的性能

缺点

  • 最大容量限制为 800GB
  • 性能受限于可用的 HBA 解决方案

底线

HGST Ultrastar SSD800MM 可能是第二款投放市场的 12Gb/s SAS SSD,但其性能确实令人瞩目。 事实上,HGST SSD800MM 为 SAS SSD 设定了新的性能标准,在 Windows 中拥有巨大的吞吐量。

HGST Ultrastar SSD800MM 产品页面

更新 2/13/2014 – HGST SSD80MM 评测更新 - SAS3平台