WD Black 4TB 评测 (WD4001FAEX)

by 凯文·奥布莱恩 on 2012 年 12 月 27 日

最终用户 ◇ 硬盘

4TB WD Black 是 Western Digital 的顶级容量和顶级性能的 7,200 RPM 客户端系统硬盘。标准的 3.5" 外形尺寸旨在为台式机使用提供大容量存储，同时仍提供一流的性能。WD 正在为 4TB Black 使用其标准的五盘片设计（注意：Caviar 已从品牌中删除），这也被突出显示通过 64MB 缓存、SATA 6Gb/s 接口提供 154MB/s 的吞吐量。

虽然固态硬盘 (SSD) 的速度显然更快——即使是WD VelociRaptor也拥有 205MB/s 的吞吐量——但 WD Black 系列一直以来都致力于提供大容量硬盘，并采用 7,200 转/分的机械硬盘，同时保持一流的性能。最新的 4TB Black 硬盘使 WD Black 系列的容量翻了一番，直接跳过了 3TB 的渐进式容量，从 2TB 跃升至 4TB。但这不仅仅是容量的提升，WD 还表示这款 4TB 硬盘的吞吐量提升了 12%，这对于机械硬盘市场来说意义重大。

WD 继续为黑色硬盘提供五年保修，这是业内最长的。在本次审查时，这些驱动器现已出货，市场价约为 330 美元。

WD Black 4TB 规格

接口：SATA 6Gb/s
转速：7,200 RPM
缓冲区大小：64MB
平均延迟：4.20 毫秒
装载/卸载周期：最少 300,000
格式化容量：4,000,787 MB
每个驱动器的用户扇区数：3,907,029,168
尺寸：高 26.1 毫米，深 147 毫米，宽 101.6 毫米
重量：0.78公斤
操作冲击（读取）：30G，2 毫秒
非工作冲击：300G，2 毫秒
声学：空闲模式：29 dBA（平均），搜索模式：34 dBA（平均）
温度：工作 -0° C 至 60° C，非工作 -40° C 至 70° C
功耗
- 读/写：10.40 瓦
- 空闲：8.10 瓦
- 待机：1.20 瓦
- 睡眠：1.20 瓦
每读取一位不可恢复的读取错误：<1 / 10¹⁴
保修期：5年

设计与建造

Western Digital 在其所有消费者和企业硬盘驱动器上都遵循一种非常普遍的设计实践。面向消费者的 WD Black 4TB 具有 WD 标准产品标签，除了型号外，每个产品系列的唯一区别是标签底部的黑色标志。

WD Black 4TB 是基于 SATA 3.5Gbps 接口的标准 6" 硬盘驱动器。我们看到西部数据的标准做法是将发热组件与驱动器主体接触。这允许诸如控制器、RAM 之类的东西和电机驱动器将热量分配到作为大型散热器的身体中。此外，Western Digital 使用放置在驱动器和电路板之间的泡沫垫来帮助吸收振动。

该电路板包括一个 Marvel 88i9346 控制器芯片，以及来自三星 K64T2QJ-BCE4 模块的 51163MB DDR7 RAM。

测试背景和比较

本次审查的可比性：

编辑说明：4TB 希捷尚未作为裸盘发布，列出的性能来自 4TB 外置台式机硬盘，我们从中提取了 Barracuda。希捷将于 2013 年初发布裸盘。

所有企业级和消费级硬盘均在我们基于联想ThinkServer RD240的企业级测试平台上进行基准测试。ThinkServer RD240的配置如下：

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

企业综合工作负载分析

我们的企业硬盘驱动器基准测试流程以相同的工作负载将每个驱动器置于稳定状态，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，然后在多线程/队列中以设定的时间间隔进行测试深度配置文件以显示轻度和重度使用下的性能。由于硬盘驱动器很快就会达到其额定性能水平，因此我们只绘制出每个测试的主要部分。

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。我们还包括两个传统的混合工作负载，传统的文件服务器和网络服务器，每个都提供广泛的传输大小组合。

4K
- 100% 读取或 100% 写入
- 100% 4K
8K 70/30
- 70% 读取，30% 写入
- 100% 8K
128K（连续）
- 100% 读取或 100% 写入
- 100% 128K
文件服务器
- 80% 读取，20% 写入
- 10% 512b、5% 1k、5% 2k、60% 4k、2% 8k、4% 16k、4% 32k、10% 64k
支持网络端
- 100% 阅读
- 22% 512b、15% 1k、8% 2k、23% 4k、15% 8k、2% 16k、6% 32k、7% 64k、1% 128k、1% 512k

在我们的第一个工作负载中，我们查看每个 4TB 硬盘驱动器在 100% 随机 4K 写入或 100% 4K 读取工作负载下的性能。在此测试中，WD Black 4TB 处于中间位置，在读写活动方面落后于 Deskstar 7K4000。

WD Black 256TB 的有效队列深度为 16 (16T/4Q)，读取延迟为 2,463 毫秒，写入延迟为 1,674 毫秒。

比较最大延迟，WD 处于中间位置，峰值写入延迟为 5,013 毫秒，峰值读取延迟为 4,399 毫秒。

比较 4K 读写延迟标准差，WD Black 4TB 具有平均读取一致性，并且高于平均写入一致性。

切换到我们的 8K 70/30 混合工作负载，我们测量从 2T/2Q（QD4 有效）到 16T/16Q（QD256 有效）的低负载的性能。在此设置中，WD Black 4TB 排在 4TB Seagate Barracuda XT 之上，但远远落后于 Hitachi Deskstar 7K4000。一个更大的差异是 Deskstar 看到了更大的提升，因为每个线程数的队列深度增加了，而 4TB Black 和 4TB Barracuda 则趋于稳定。

对于 WD Black 8TB，我们 70K 30/50.71 配置文件的平均延迟在 2T/2Q 的 2,382 毫秒到 16T/16Q 的 4 毫秒之间变化。

比较每个 4TB 硬盘之间的最大延迟，WD Black 4TB 在测试期间具有最高的峰值响应时间，随着队列深度的增加而被放大。

虽然在我们的 4K 8/70 工作负载中 WD Black 30TB 的峰值延迟更高，但它的延迟一致性仍略好于 Seagate Barracuda 4TB，但仍低于 Hitachi Deskstar 7K4000。

比较每个硬盘在 128K 顺序工作负载中的顺序性能，Seagate Barracuda 4TB 的顺序读取速度最高，为 172.9MB/s。 WD Black 4TB 以 145MB/s 的读取速度和 153MB/s 的写入速度排名第三（总体排名第三）。

我们的下一个混合工作负载测量传统文件服务器配置文件中每个硬盘驱动器的性能，传输大小从 512b 到 64K 不等。在线程/队列负载的大部分范围内，4TB WD Black 紧随希捷 Barracuda XT 以及日立 Deskstar 7K4000。 WD Black 的性能从 66T/2Q 的 2 IOPS 扩展到 86T/16Q 的 16 IOPS，而 7K4000 的性能从 82 IOPS 扩展到 102 IOPS。

在我们的文件服务器工作负载的线程/队列级别中，4TB WD Black 的平均延迟范围从 59.66T/2Q 的 2ms 到 2.935T/16Q 的 16ms。

在应用负载范围内，WD Black 4TB 的峰值延迟最高，每个线程计数中的 8-16 队列负载达到最高。这与 Hitachi 或 Seagate 4TB 产品相比，可以更好地管理此特定工作负载。

将我们的观点转向文件服务器工作负载的延迟一致性，WD Black 4TB 落后于消费类 4TB 硬盘驱动器，从低负载到高负载的延迟标准偏差最高。

我们最后的混合工作负载在我们的 Web 服务器配置文件中测量性能，其中包括完全只读模式下 512b 到 512K 的传输大小。凭借这种 100% 的读取活动，4TB WD Black 的传输速度从 57T/2Q 的 2 IOPS 到 63T/16Q 的 16 IOPS 不等，而领先的 Hitachi Deskstar 7K4000 从 88 IOPS 扩展到 112 IOPS .

我们的 Web 服务器配置文件中的平均延迟范围从 68.98T/2Q 的 2 毫秒到 3,988T/16Q 的 16 毫秒。

查看 Web 服务器配置文件中的最大延迟，我们从 WD Black 4TB 中看到了与我们在前两个混合工作负载中看到的类似趋势。它重复了相同的高最大响应时间模式，每个线程级别在 8-16 个队列时达到峰值。

虽然 WD Black 4TB 的峰值延迟最高，但在我们的 Web 服务器配置文件中，其延迟一致性在整体上处于中等水平，排在 Seagate Barracuda 4TB 之前。

结语

对于那些需要大量存储空间来存放媒体文件或其他数字存储需求的用户来说，4TB硬盘是一个不错的选择。虽然7,200转/分的硬盘作为外置硬盘已经上市一段时间了，但如今它们终于变得更加普及。西部数据（WD）在其高性能3.5英寸7,200转消费级硬盘系列中完全跳过了3TB容量，在其Black系列中直接从2TB跳到了4TB。当然，WD也提供3TB和4TB的企业级硬盘，虽然结构相似，但企业级硬盘的性能调校要好得多；在某些情况下，WD RE 4TB的读写速度是消费级硬盘的两倍。当然，企业级硬盘的价格也高出150美元，但了解消费级和企业级市场之间的差异很有意义。过去，企业级存储阵列厂商等经常会偷偷地将消费级硬盘塞进企业级设备中。但鉴于WD硬盘的性能调校如此精良，这种做法可能会逐渐减少，因为节省的成本与性能损失相比并不划算。

这并不是说 WD Black 4TB 性能差。它在目标市场中表现出色，并且在某些领域与高性能消费类 HDD 类别中的其他驱动器具有可比性。在我们的 100% 随机 4K 工作负载中，它落后于 Hitachi Deskstar 7K4000，但排在 Seagate Barracuda 之上。我们的 8K 70/30 工作负载也是如此，它在 Barracuda 之前提供了小幅提升，尽管它落后于 Deskstar 7K4000 的幅度更大。在我们的文件服务器和 Web 服务器工作负载中，4TB Black 在 I/O 方面落后于竞争对手，并且随着队列深度的增加难以控制峰值延迟。鉴于 Hitachi Deskstar 7k4000 和 WD Black 4TB 目前的价格平价，很难推荐 WD，因为它几乎在所有地方都落后于 Hitachi。然而，如果出现明显的价格差距，消费者会对 WD 感到满意，因为在大多数用例中很难“感受到”性能差异。

优点