希捷企业版 Turbo SSHD 评测

by StorageReview 企业实验室 on 2014 年 2 月 14 日

企业版 ◇ 硬盘

Seagate Enterprise Turbo SSHD 是一款 2.5" 15K SAS HDD，配备 32GB eMLC 闪存，专注于卓越的美元/IOPS 性能和容量。与 300 RPM HDD 相比，预计性能提高 15,000%，Enterprise Turbo SSHD 专注于在业务关键型交易环境（OLTP、VDI、SAP HANA）中，同时也比同类 SSD 解决方案更具成本效益。企业 Turbo SSHD 明确了 HDD 和 SSD 结合的优势：性能和人们期望从 SSD 获得的速度提升，具有 HDD 的价格点和容量。

Seagate Enterprise Turbo SSHD 性能提升背后的真正动力是其 NAND 缓存。凭借 32GB 的 eMLC 读取缓存，Enterprise Turbo 能够将“热”数据保存在 NAND 中，以实现更快的传输速度，否则可能会从盘片中传输。希捷还打算通过在 I/O 级别进行缓存来解决性能瓶颈，而其 AMT 算法可确保智能且正确地识别热点数据以进行缓存。一个额外的 8MB NVC（非易失性缓存）支持写缓存有助于进一步提高性能并防止意外断电。在这种断电的情况下，驱动器使用来自主轴电机的能量来刷新对 NV 内存的未决写入。希捷保证在这种情况下 NAND 的磨损可以忽略不计，因为企业环境中的电源故障非常罕见。

将 Seagate Enterprise Turbos 集成到现有基础设施中只是安装硬盘的问题；无需额外的驱动程序、软件或配置。易于部署还与一系列令人印象深刻的安全功能相匹配。 Turbo 驱动器可以不加密、加密或 FIPS 提供。这些驱动器还提供五年保修。

希捷显然在混合硬盘技术方面占据主导地位，或者更准确地说，是希捷更倾向于称之为固态混合硬盘的技术。了解这些硬盘在整个企业存储市场中的定位，对于理解Turbo的整体价值主张至关重要。希捷目前销售10K和15K标准硬盘。然而，这一市场正受到固态硬盘的猛烈冲击，尤其是在15K硬盘领域，固态硬盘在性能、运营成本和容量方面都能带来巨大的提升。事实上，大型阵列厂商正专门瞄准高速机械硬盘市场，用闪存取代传统硬盘，并在实现上述所有优势的同时，达到相同的性能水平。戴尔Compellent或许是这一领域最积极的倡导者之一，但其他厂商也纷纷效仿。

但这并不意味着10K/15K规格的硬盘会立即退出市场，因为它们仍然有很多理由继续生产。在绝大多数企业应用场景中，这些硬盘能够提供足够的性能，其每GB的价格也比闪存更具优势，而且硬盘的耐用性也毋庸置疑。考虑到10K规格在性能和密度方面的创新，其价值主张依然更强。例如，Savvio 10K.7的容量比上一代提升了33%，并在1.2TB的容量下实现了吞吐量和延迟的完美平衡。然而，15K规格的优势则相对难以凸显，因为其容量有限、成本较高，而且整个行业在该平台上的创新投入也相对较少。

在考虑闪存和 HDD 在数据中心中的位置时，还有另一个考虑因素，那就是缓存解决方案。除了提供集成分层或缓存解决方案的阵列供应商之外，似乎还有无穷无尽的主机内或分布式服务器端缓存解决方案供应，这些解决方案在传统的基于盘片的阵列前面利用某种形式的软件和闪存。不过这里的诀窍是，几乎所有这些解决方案都是只读缓存，而那些写缓存的解决方案至少可以说是非常规的。还需要弄清楚许可、软件/硬件的安装以及在某种程度上在每个计算节点/服务器中注入闪存。

这份高性能存储考量概述有助于我们理解企业级 Turbo 在存储市场中的定位。Turbo 采用成熟的平台——希捷 15K 600GB 硬盘，并搭载了耐久性优化的 eMLC NAND 闪存，从而提供集成的读取缓存解决方案。集成是关键所在，只需将硬盘插入任何支持该系统的系统中，即可显著提升系统性能。关注我们 Twitter 的用户应该已经从我们之前的评测中了解到，在某些情况下，性能提升超过两倍。考虑到 NAND 闪存的容量如此之小，这样的提升令人印象深刻。当然，这只是个引子，详细的测试结果以及与希捷主流 10K 硬盘的对比将在下文中呈现。

Turbo 提供 300GB、450GB 和 600GB 容量。我们的审核单元包含 600GB 容量中的 2014 个。 Enterprise Turbo 的 OEM 样品现已出货，量产将于 XNUMX 年年中开始。

Enterprise Turbo SSHD 规格

容量
- 600GB (ST600MX0004)
- 450GB（ST450MX0004）
- 300GB（ST300MX0004）
外形尺寸：2.5", 15mm
接口：SAS 6Gb/s
加密：无，标准加密或 FIPS
SSD 缓存：32GB eMLC 读取缓存，8MB NVC 支持的写入缓存
缓冲区：128MB DRAM
每分钟转数：15,000K
IOPS：高达 900
MTBF/AFR：2 万，44%
保修期：5年

设计与建造

从表面上看，Seagate Turbo SSHD 与任何其他标准企业级硬盘无异。当然，它还有更多功能，32GB 的 NAND 缓存隐藏在 PCB 上。 Turbo 遵循传统的 2.5 英寸 15 毫米 z 高度外形，使其与任何设计为使用企业 HDD 的系统兼容。

在 Seagate Turbo SSHD 内部，主控制器是一个 Marvell 芯片组，可以看到大型 32GB 三星 eMLC NAND 封装。

测试背景和比较

本次审查的 SAS Enterprise HDD 可比产品：

所有企业 HDD 都在同一测试平台上进行每项测试的基准测试。

对于我们的合成 FIO 测试，我们使用我们的 ThinkServer RD240 配置：

2 个英特尔至强 X5650（2.66GHz，12MB 缓存）
Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64 位和 CentOS 6.2 64 位
英特尔 5500+ ICH10R 芯片组
内存 – 8GB (2 x 4GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM
LSI 9211 SAS/SATA 6.0Gb/秒 HBA

每个应用测试都有其独特的环境，具体细节请参见各基准测试页面。例如，在测试 16 个硬盘的案例中，我们在测试环境中添加了一块iXsystems Titan 316J JBOD，并通过外部 SAS 线缆将其连接到相应的集群。

应用性能分析

在企业级市场，产品纸面性能与实际生产环境中的性能存在巨大差异。我们深知评估存储作为大型系统组件的重要性，尤其关注存储与关键企业应用程序交互时的响应速度。为此，我们推出了一系列应用测试，包括我们自主研发的MarkLogic NoSQL 数据库存储基准测试、通过 SysBench 测试的 MySQL 性能、通过 Benchmark Factory 测试的 SQL Server 性能，以及VMware 的 VMmark 虚拟化性能测试。

在MarkLogic NoSQL数据库环境中，我们测试了可用容量大于等于700GB的快速存储方案。我们的 NoSQL 数据库需要大约 650GB 的可用空间才能使用，平均分配给四个数据库节点。在我们的测试环境中，我们使用 SCST 主机并在 JBOD 中显示每个设备，每个数据库节点分配一个设备或分区。该测试以 24 个间隔重复进行，此类驱动器总共需要 36-48 小时。测量 MarkLogic 软件看到的内部延迟，我们记录了总平均延迟以及每个驱动器的间隔延迟。

在将希捷Turbo SSHD（RAID 10）与两块传统的10K和15K SAS硬盘进行平均延迟对比后，Turbo SSHD的性能提升非常显著。如果用户选择使用传统的15K SAS硬盘，延迟将增加64%；如果坚持使用10K SAS硬盘，延迟则会增加148%。在我们MarkLogic NoSQL基准测试中，希捷Turbo SSHD在所有测试设备中的整体排名也优于一些纯SSD产品。

在我们的 NoSQL 基准测试中查看 Seagate Turbo SSHD 的详细延迟视图，混合驱动器能够保持紧凑和一致的延迟，即使测试持续了两天以上。

向下移动到 RAID15 中的传统 10K SAS 驱动器，延迟视图在每个测试间隔内显着增加。

使用 RAID10 中的传统 10K SAS 驱动器，随着时间增加一倍以上，整体延迟情况变得更糟。

我们的下一个应用测试是通过 SysBench 对 Percona MySQL 数据库进行测试，以衡量 OLTP 活动的性能。在此测试配置中，我们使用一组Lenovo ThinkServer RD630 服务器，并将数据库环境加载到单个 SATA、SAS 或 PCIe 硬盘，或者使用 LSI 9286-8e RAID 卡将数据库加载到一组硬盘上。此测试测量平均 TPS（每秒事务数）、平均延迟以及 2 到 32 个线程范围内的平均第 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。

在大约 260GB 的工作数据库占用空间中，我们使用 Seagate Turbo SSHD 查看了 RAID10 和 RAID00 中的性能。虽然我们从不推荐在生产环境中使用 RAID00，但选择它的用途是为了展示 RAID10 的性能可能与 32 个驱动器的更大磁盘组有关。每个磁盘有 32GB 的 eMLC，在我们的 RAID256 配置中大约有 10GB 可用，在我们的 RAID512 配置中大约有 00GB 可用。与 Seagate Savvio 10K.7 1.2TB 10K SAS HDD 相比，Seagate Turbo SSHD 能够提供更高的吞吐量，在 RAID1,267 中达到 00TPS 峰值，在 RAID959 中达到 10TPS，而 10K SAS 达到 401TPS。

在我们的 Sysbench MySQL 测试中测量平均延迟时，Seagate Turbo SSHD 从 17.36 线程的 2ms 扩展到 RAID33.35 中的 10ms，而 RAID00 从 13.19ms 扩展到 25.25ms。

比较 TPC-C Sysbench 测试期间的第 99 个百分位延迟，Seagate Turbo SSHD 能够比传统的 10K SAS 阵列保持平静得多。

我们的下一个数据库测试涵盖 Microsoft SQL Server 环境中的性能，该环境利用 685GB（3,000 规模）SQL Server 数据库并测量事务性能和 30,000 VU 负载的延迟。我们还包括来自较小的 333GB（1,500 规模）SQL Server 数据库的结果，以更好地调整缓存大小以适应工作负载。

查看每个驱动器配置的事务性能，Savvio 10k.7 和 Turbo SSHD 之间的性能进步仅高出 14%，尽管我们将在下面查看延迟时看到差异要大得多。

比较每个存储配置之间的平均延迟，RAID10 中的 Seagate Turbo SSHD 提供了适度的 TPS 提升，如上所示，尽管延迟下降更为显着。与 37K SAS 驱动器相比，平均延迟下降了 10%，如果您关注 RAID00 配置，延迟下降了惊人的 88%。

在我们的 Turbo SSHD 的 RAID10 配置中转移到更适合 NAND 缓存量的更小的数据库大小，我们看到 Turbo RAID00 和 RAID10 之间的 TPS 差异，而 Savvio 10K.7 RAID10 不是那么大，尽管大多数幕后的区别在于延迟方面。

比较负载为 15,000 VU 的 SQL Server TPC-C 基准测试中的平均延迟，希捷 Turbo SSHD 与 17K.10 RAID7 存储池相比提高了 10%，或者在配置为 RAID80 时提高了 00%。

我们的 VMmark 协议利用一系列基于常见虚拟化工作负载和管理任务的子测试，结果使用基于图块的单元测量，该单元对应于系统执行各种虚拟工作负载的能力，例如虚拟机的克隆和部署，跨数据中心的自动 VM 负载平衡、VM 实时迁移 (vMotion) 和动态数据存储重定位 (storage vMotion)。

对于这两个 VMmark 基准测试，我们将比较 Seagate Turbo SSHD 和 Seagate Savvio 10K.7 1.2TB HDD 的性能，两者都配置在 RAID10 存储池中，并通过 Windows Server 2012 R2 存储主机呈现为网络存储。对于 RAID 卡，我们利用了 Adaptec 的新系列 8 8160ZQ，它安装在我们的 Lenovo ThinkServer RD630 中。

比较标准化的 VMmark 2.5.1 性能，Seagate Turbo SSHD 能够扩展到 4-tile 的负载，而 Seagate Savvio 10K.7 的最高负载为 2-tile。对于它们都运行的负载，Turbo 在运行期间由于更严格的 QoS 延迟而在性能上具有优势。

企业综合工作负载分析

闪存和缓存性能在每个存储设备的整个预处理阶段都会发生变化。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以相同的工作负载预处理到稳定状态，设备将在 16 个线程的重负载下进行测试，每个线程有 16 个未完成队列，然后在多个线程/队列深度配置文件中以设定的时间间隔进行测试在轻度和重度使用下显示性能。

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）

我们的浓缩企业综合工作负载分析包括一个配置文件，旨在显示每个设备的峰值随机 I/O。此配置文件旨在用作与交叉引用制造商声称的随机传输速度相比较的基准。

4k
- 100% 读取或 100% 写入
- 100% 万

在我们的 100% 4K 随机读写测试中，测量了 Seagate Turbo SSHD 在整个 LBA 范围内的性能（显示其基线 15K 速度），我们测量了 593 IOPS 读取和 457 IOPS 写入。相比之下，容量更大、主轴速度更慢的兄弟 Savvio 442K.363 的 10 IOPS 读取和 7 IOPS 写入。

Seagate Turbo SSHD 凭借其组中最快的主轴速度，在我们繁重的 16T/16Q 工作负载中提供了最低的平均延迟，读取时间为 431 毫秒，写入时间为 590 毫秒。

虽然 Seagate Turbo SSHD 提供了更高的吞吐量和最低的平均延迟，但其峰值延迟在读取时接近中上部，而在写入时则在底部。

与其在随机 4K 测试中的峰值延迟数据类似，Seagate Turbo SSHD 的标准偏差在读取活动中排名靠前，但落后于写入活动。

结语

Seagate 大胆宣称 Enterprise Turbo SSHD 是“世界上最快的硬盘”。通常情况下，存储公司喜欢虚张声势作为其营销宣传的一部分，但说“世界上最快的”是非常有力的。事情是这样的，他们是对的。 Turbo 绝对是冒烟的，结果击败了希捷自己的 10K SAS 驱动器，后者在某些情况下获得了 200% 以上的收益。对于希望更新阵列但没有全闪存解决方案的预算或 IOPS/延迟需求的企业，Turbo 是最佳选择。

深入研究性能，我们看到了所有企业应用程序工作负载的巨大收益。在我们的 MarkLogic NoSQL 数据库基准测试中，Seagate Turbo SSHD 与 10K 和 15K SAS HDD 相比提供了巨大的收益，甚至超过了我们迄今为止测试过的一些 SSD。在 CentOS MySQL 和 Windows Server 2012 SQL Server 环境中，我们在 TPC-C 工作负载下也看到了巨大的改进。最后但同样重要的是，我们的 VMware VMmark 2.5.1 基准测试的性能是传统 10K SAS HDD 的两倍。总的来说，我们没有遇到没有受益于 Seagate Turbo SSHD 的应用程序环境。

Turbo硬盘几乎无可挑剔。它支持即插即用，提供多种加密模式，并享有五年质保和200万小时的平均故障间隔时间（MTBF）。600GB的最高容量或许是唯一的不足之处，但这主要是因为它采用的是15K RPM的平台，而15K RPM对于最终需要将数据写入磁盘的情况来说恰到好处。不过，我们有理由相信希捷很快就会将这项技术应用到10K RPM的企业级硬盘上，或许还会增加缓存容量来弥补10K RPM硬盘容量翻倍带来的不足。当然，目前市面上已经存在10K RPM混合硬盘，例如希捷就生产IBM 600GB 10,000转/分 6Gbps SAS 2.5英寸混合硬盘。虽然10K RPM混合硬盘会蚕食15K RPM硬盘的市场份额，但从长远来看，从性价比的角度来看，10K RPM平台无疑是最佳选择。

优点