希捷 1200.2/美光 S600DC 企业级 SAS SSD 评测

by StorageReview 企业实验室 on 2015 年 12 月 4 日

企业版 ◇ SSD

今年二月，美光科技和希捷科技签署了一项战略合作协议，旨在充分发挥双方优势，共同打造下一代闪存存储产品。希捷科技在驱动器接口方面拥有深厚的知识产权组合，而美光科技则拥有丰富的NAND闪存资源；双方的优势完美互补。此次合作的首款产品是一款企业级SAS固态硬盘，采用双色设计，分别对应希捷1200.2和美光S600DC。两款硬盘本身完全相同；两家公司提供的所有组件、固件和功能都一致，甚至出自同一条生产线。唯一的区别在于各自的市场推广策略以及固态硬盘外壳上的标签。

深入研究驱动器本身，可用的配置旨在满足广泛的企业需求。有几十种配置选项，因为驱动器有九种容量配置，范围从 200GB 到 3.84TB，还有四种耐用性类别（每天 1、3、10 和 25 次驱动器写入）和三种加密选项（无、SED、 SED FIPS）。并非每种配置都提供容量，例如只有 200GB 和 400GB 具有巨大的 25DWPD 耐力等级，但配置选项的绝对数量应该满足绝大多数需求。

由于选项范围广泛，1200.2/S600DC 几乎可以用于企业需要的任何地方，该平台确实是所有行业的杰作，从写入密集型事务工作负载到更多以读取为中心的基于 Web 的应用程序需求。所有驱动器均提供 200,000 次 4K IOPS 随机读取和高达 80,000 次随机写入 IOPS（取决于容量）以及 115 微秒的平均延迟。其他主要功能包括高级介质磨损保护、断电数据保护、全路径数据保护、多层错误恢复技术以及针对 NAND 闪存优化的高级错误检测/纠正编码，并且每个都提供 5 年保修。

我们的评测样本包括 1.6TB 希捷 1200.2 SAS 固态硬盘，尽管数据在各个方面都与美光 S600DC 产品相同。

希捷 1200.2/美光 S600DC SAS SSD 规格

能力：
- 高耐久性（美光 S655DC）:
  - 400GB（ST400FM0323）
  - 200GB（ST200FM0133）
- 主流续航（美光S650DC）
  - 3.2TB（ST3200FM0023/S650DC）
  - 1.6TB（ST1600FM0003/S650DC）
  - 800GB（ST800FM0173/S650DC）
  - 400GB（ST400FM0233/S650DC）
- 耐光性（美光 S630DC）
  - 3.84TB（ST3840FM0003）
  - 3200GB（ST3200FM0063）
  - 1920GB（ST1920FM0003）
  - 1600GB（ST1600FM0073）
  - 960GB（ST960FM0003）
  - 800GB（ST800FM0233）
  - 480GB（ST480FM0003）
  - 400GB（ST400FM0303）
- 可扩展的耐用性（美光 S610DC）
  - 3840GB（ST3840FM0043）
  - 1920GB（ST1920FM0043）
接口双 12Gb/s SAS
NAND 闪存类型 eMLC
外形尺寸 2.5 英寸 × 7 毫米
性能
- 顺序读取 (MB/s) 峰值，128KB：高达 1900
- 顺序写入 (MB/s) 峰值，128KB：高达 850
- 随机读取 (IOPS) 峰值，4KB QD32：高达 200,000
- 随机写入 (IOPS) 峰值，4KB QD32 高达 80,000
- 平均延迟（微秒）：115
耐力/可靠性
- 终身耐力 (DWPD)：
  - 高耐力：25
  - 主流耐力：10
  - 耐光度：3
  - 可扩展耐力 1
- 每位读取的不可恢复读取错误：每 1E10 17 次
- 年化故障率 (AFR)：0.35%
电源管理
- +5/+12V 最大启动电流 (A)：0.44/0.41 至 0.44/0.42
- 平均睡眠功率 (W)：3.1
- 可配置功率限制设置 (W)：9 至 12
- 平均空闲功率 (W)：3.6 至 7.6
环境
- 内部工作温度 (°C)：0 至 70
- 非工作温度 (°C)：–40 至 75
- 温度变化率/小时，最大值 (°C)：20
- 相对湿度，非冷凝 (%)：5 至 95
- 冲击，0.5 毫秒 (Gs)：1000
- 振动，10Hz 至 500Hz (Grms)：1.98
有限保修（年）：5

设计和建造

希捷 1200.2/美光 S600DC 是一款 2.5 英寸外形规格的固态硬盘，z 轴高度为 15 毫米。虽然它比其他 SSD 更厚，但它仍然适合大多数阵列。硬盘整体颜色为金银色，顶部有大标签，上面有具体型号等信息。

打开驱动器，我们可以看到额外厚度的原因。有两个 PCB 通过带状电缆连接。该驱动器使用 LSI 控制器（下方的银色部分）并具有 10 微米 16 纳米 eMLC NAND 封装和 eASIC 桥接器，用于扩展每个通道的裸片数量。我们可以在 PCB 的外面看到 5 个 NAND pack。

PCB 内部还有另外 5 个 NAND 封装。

测试背景和比较

StorageReview企业测试实验室提供灵活的架构，用于在与管理员实际部署环境相近的环境中对企业存储设备进行基准测试。该实验室集成了各种服务器、网络、电源调节和其他网络基础设施，使我们的工作人员能够模拟真实环境，从而在评测过程中准确评估设备性能。

我们在评测中融入了实验室环境和测试流程的详细内容，以便IT专业人员和存储采购负责人能够了解我们取得以下结果的条件。我们所有的评测均未接受被测设备制造商的付费或监督。有关StorageReview企业测试实验室及其网络功能的更多详情，请参阅相关页面。

本次审查的可比性：

东芝PX04S 1.6TB SAS3
HGST 1.6TB SAS3

应用程序工作负载分析

为了解企业级存储设备的性能特征，必须对实际生产环境中的基础设施和应用工作负载进行建模。因此，我们首先对 Seagate 1200.2/Micron SC600DC 进行基准测试，测试内容包括通过 SysBench 测试 MySQL OLTP 性能，以及使用模拟 TCP-C 工作负载测试Microsoft SQL Server OLTP 性能。在我们的应用工作负载测试中，每个硬盘将运行 2-4 个配置相同的虚拟机。

StorageReview 的Microsoft SQL Server OLTP 测试协议采用事务处理性能委员会 (TPC) 基准测试 C (TPC-C) 的最新草案。TPC-C 是一款在线事务处理基准测试，能够模拟复杂应用环境中的各种活动。与合成性能基准测试相比，TPC-C 基准测试更能准确地评估数据库环境中存储基础架构的性能优势和瓶颈。本次评测中，我们使用的每个 SQL Server 虚拟机实例都包含一个 333GB（1,500 规模）的 SQL Server 数据库，并在 15,000 个虚拟用户的负载下测量其事务性能和延迟。

查看 SQL Server 输出时，希捷的吞吐量最高，为 3,152.7 TPS。实际上，两个虚拟机彼此的 TPS 相差在 0.1 以内，总计为 3,152.6 TPS。东芝硬盘紧追希捷，而 HGST 以 3,139.2 TPS 的最佳性能远远落后。

15k 用户 SQL Server 基准测试期间的平均延迟结果将 Seagate 驱动器置于包的中间，单个 VM 的延迟相同，为 15 毫秒，因此聚合也相同，为 15 毫秒。其他驱动器以及 Toshiba 的最低延迟为 8ms，HGST 驱动器为 27ms，单个 VM 和聚合的性能相同。

下一个应用基准测试是使用SysBench 对Percona MySQL OLTP 数据库进行测量。该测试测量平均 TPS（每秒事务数）、平均延迟以及平均第 99 百分位延迟。Percona 和 MariaDB 在其数据库的最新版本中都使用了 Fusion-io 闪存感知应用程序 API，但为了便于比较，我们仍使用它们的“传统”块存储模式对每个设备进行测试。

在平均每秒事务处理基准中，希捷处于中间位置，每个虚拟机之间的差异在 0.4TPS 以内（906.6 到 907），总得分为 3,627.1 TPS。 Toshiba 以 1,074.1 到 1,077.8 TPS 之间的单个 VM 运行和 4,302.2 TPS 的总得分位居榜首。 HGST 落后于其他两个驱动器，单个 VM 的运行速度在 863.8 到 864.5 TPS 之间，总得分为 3,456.8 TPS。

平均延迟为我们提供了相同的驱动器位置，希捷位于中间，总平均延迟为 35.3 毫秒，东芝领先，为 29.8 毫秒，HGST 位于尾端，总延迟为 37 毫秒。

在我们最坏情况下的 MySQL 延迟场景（第 99 个百分位延迟）方面，希捷再次以 67.9 毫秒的总分居中，东芝以 55.4 毫秒的总分领先，HGST 再次垫底总分 73.3 毫秒。

企业综合工作负载分析

闪存性能会随着驱动器逐渐适应工作负载而变化，这意味着在进行每次fio 综合基准测试之前，必须对闪存存储进行预处理，以确保基准测试的准确性。所有用于对比的驱动器均使用厂商提供的工具进行安全擦除，并在 16 个线程的高负载下（每个线程有 16 个未完成任务）进行预处理，使其达到稳定状态。

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）

预处理完成后，每个设备都会在多个线程/队列深度配置文件中按时间间隔进行测试，以显示轻度和重度使用情况下的性能。我们对 Seagate 1200.2 的综合工作负载分析使用了两个广泛用于制造商规范和基准测试的配置文件。重要的是要考虑到合成工作负载永远不会 100% 代表生产工作负载中看到的活动，并且在某些方面不准确地描绘了现实世界中不会发生的场景中的驱动器。

4k
- 100% 读取和 100% 写入
8k
- 70% 读取/30% 写入

在我们的吞吐量 4k 写入预处理测试中，希捷再次处于中间位置，开始时约为 140,000 IOPS，然后达到略低于 90,000 IOPS 的稳定状态。 Toshiba 在稳定状态下完成了 92,000 IOPS，HGST 完成了大约 70,000 IOPS。

接下来我们看看平均延迟，东芝和希捷都在 2 毫秒以下开始。东芝驱动器在第一个小时结束前出现峰值，从那时起，延迟一直保持在 2.769 毫秒左右。希捷硬盘在第一个小时后飙升，然后在 2.8 毫秒左右浮动略高。

对于最大延迟，我们看到希捷的延迟出现了一些巨大的峰值，而其他两个驱动器相比之下保持相对一致。虽然希捷给我们的峰值高达 98.74 毫秒，但它确实比其他两个驱动器低 7.485 毫秒。

标准偏差计算使希捷 1200.2 延迟性能结果的一致性更容易可视化。驱动器再次落在包的中间，开始时有一些更重的尖峰，并在测试接近尾声时再次发生。东芝驱动器提供了最低的延迟和最高的一致性。

在主要的 4k 综合基准测试中，希捷 1200.2 在我们的吞吐量测试中处于中间位置，尽管它与领先者东芝硬盘相差不远。希捷的读取性能为 182、546 IOPS，写入性能为 88,945 IOPS。

平均延迟给了我们类似的位置，中间的希捷只是落后于领导者，再次是东芝驱动器。希捷的读取延迟为 1.4 毫秒，写入延迟为 2.88 毫秒。

虽然最大延迟给了我们类似的位置，但东芝的读取延迟要好得多，为 5.1 毫秒。希捷的读取延迟为 21.5 毫秒，写入延迟为 16 毫秒。

标准偏差再次将 Seagate 硬盘置于中间位置（读取时间为 0.12ms，写入时间为 0.352ms），但它并没有接近 Toshiba 硬盘（读取时间为 0.023ms，写入时间为 0.238ms），它的表现远远超过了 HGST（0.224）毫秒读取和 0.867 毫秒写入）。

我们的下一个工作负载使用 8k 传输，读取操作占 70%，写入操作占 30%。在切换到主要测试之前，我们再次从预处理结果开始。这一次，希捷以 23,636 IOPS 的速度垫底，并在其预处理期间逐渐提高速度。但这不是驱动器问题，而是性能在不切实际的情况下出现偏差的方式。来自安全擦除状态，Seagate SSD 不会像数据预先写入这些区域时那样快地从驱动器的空白区域“读取”。当驱动器完全填满数据时，性能会提高。实际上，我们将此驱动器的预处理时间加倍，以确保其完全达到最佳性能。其他两个驱动器开始时更高，并且始终保持高得多。

平均延迟描绘了类似的画面。希捷硬盘开始时更高，并在前几分钟内飙升至 15.88 毫秒，然后在预处理期间下降。其他两个驱动器开始大约 2 毫秒，并且都保持在 4 毫秒以下，东芝的延迟最低，为 2.41 毫秒，比 HGST 的 1 毫秒整整 3.52 毫秒。

最大延迟再次给我们带来了峰值，只有希捷硬盘似乎使吞吐量达到峰值，测试高达 182.08 毫秒。希捷以 15.69 毫秒结束，低于 HGST 的 17.93 毫秒，但是 HGST 驱动器没有像希捷驱动器那样多的尖峰或尖峰那么高。

对于标准偏差，Seagate 在开始时飙升至 5.6 毫秒，然后在 1.5 小时后浮动至 6 毫秒以下。在另一个较小的峰值之后，希捷以最高延迟完成了大约 1.2 毫秒。

完全预调后，希捷在我们主要的 8k 70/30 测试中进入中间位置。希捷硬盘达到 83,840 IOPS 的峰值。

对于平均延迟，我们似乎得到了与我们在整个测试过程中看到的类似结果，希捷处于中间位置，运行在东芝驱动器之后，但在 HGST 驱动器之前。

在最大延迟的情况下，所有三个驱动器都运行了一个基本一致的测试，每个驱动器都有一个峰值。不过，这里的 HGST 飙升超过 100 毫秒。东芝再次在希捷中间跑得更好。

标准偏差显示所有三个驱动器运行紧密并保持在 1 毫秒以内，希捷运行在中间，东芝位居榜首，HGST 垫底。

结语

希捷 1200.2/美光 S600DC 系列硬盘提供 SAS 接口、高达近 4TB 的容量和四种不同的耐用等级，旨在满足大多数企业需求。这些驱动器一直到固件都是相同的（固件的功能部分，固件中的驱动器标识对于每个品牌都是唯一的），这是两家公司独特的开发和营销策略。 1200.2/S600DC 显然是两家公司自己生产的最好的 SAS SSD，因此合作伙伴关系的早期红利似乎得到了很好的回报。不过，长期来看会很有趣，因为这种联合战略非常适合发布，但如果希捷和美光都认为自己是未来的 SSD 供应商，那么随着时间的推移可能会证明是站不住脚的。只有当原始设备制造商从供应商多源采购的角度将其视为两个独立的产品时，缺乏差异化或统一的市场策略才会奏效，他们可能会认为这是一个新领域。

在性能方面，Seagate 1200.2/Micron S600DC 在我们的 SQL Server 测试中名列前茅，以 3,152.6 TPS 的总成绩击败 Toshiba 硬盘几个 TPS。在我们的其他应用程序测试中，我们看到 Seagate 1200.2/Micron S600DC 驱动器在我们其余大部分测试中都处于中间位置。在我们的 SQL Server 平均延迟中，我们看到总延迟为 15 毫秒。在我们的 Sysbench 测试中，我们看到总 TPS 为 3,627.1，平均延迟为 35.3 毫秒，最坏情况（第 99 个百分点）的总结果为 67.9 毫秒。

在我们的综合基准测试中，希捷 1200.2/美光 S600DC 正好落在中间，每次测试都为我们提供了 4k 吞吐量 182,546 IOPS 读取和 88,945 IOPS 写入，平均读取延迟为 1.4 毫秒，写入延迟为 2.88 毫秒，标准偏差为 0.12毫秒读取和 0.352 毫秒写入。在我们的 8k 70/30 工作负载中，Seagate SSD 排名中间，即使其独特的预处理性能比组中的其他产品慢。在每项主要测试中，Seagate 1200.2/Micron S600DC 都处于中间位置，落后于 Toshiba 并击败了 HGST SSD。

优点