HGST Ultrastar He10 10TB 企業級硬盤評測

by 亞當·阿姆斯特朗 on 2016 年 12 月 8 日

企業 ◇ 硬盤

數據量，尤其是大數據，繼續以驚人的速度增長，但是，IT 預算並沒有以同樣的速度增長。組織希望降低總擁有成本 (TCO) 以幫助他們應對不斷增長的數據量。 HGST 最新的氦氣驅動器 He10 是公司可以用來實現這一目標的有效工具。 He10 是一款 10TB HDD，它採用 PMR 技術和 HGST 久經考驗的 HelioSeal 技術。這種新的 HDD 旨在為數據中心提供容量、效率、可靠性和更低的功耗。

如前所述，驅動器是密封的並充滿氦氣以減少摩擦。隨著驅動器內部干擾的減少，可以容納更多的盤片並且需要更少的功率。與充氣式 8TB HDD 相比，He10 的容量增加了 25%，功耗降低了 44%，能效（瓦/TB）提高了 56%，可靠性提高了 25%。 HGST 添加了第二代雙級致動器（HGST 微型致動器），以通過增強的頭部定位提供更好的性能。該執行器在更可能發生振動的多驅動環境（例如數據中心）中變得更加重要。

該驅動器提供 SAS 和 SATA 接口，並提供 5 年保修。對於我們的審查，我們將查看 10TB、SAS 模型。

HGST 氦硬盤規格

型號
- SAS：HUH7280xxAL420y
- SATA：HUH7210xxALE60y
接口：SAS 12Gb/s，SATA 6Gb/s
容量（GB）：10TB
扇區大小（可變，字節/扇區）：
- SAS：
  - 512e: 512 / 520 / 528
  - 4Kn：4096，4112，4160，4224
- SATA：
  - 512e：512
  - 4Kn：4096
最大面密度 (Gbits/sq. in.)：816
外形：3.5 英寸 HDD
性能：
- 數據緩衝區 (MB)：256
- 轉速（RPM）：7200
- 接口傳輸速率（MB/秒，最大值）：600 (SATA) / 1,200 (SAS)
- 持續傳輸速率（MB/秒，典型值）：249
- 尋道時間（讀取，毫秒，典型值）：8.0
可靠性：
- 錯誤率（不可恢復，位讀取）：1 in 10^15
- MTBF（百萬小時）：2.5
- 加載/卸載循環：600,000
- 平均利率：0.35%
- 可用性（小時/天 x 天/週）：24×7
- 可靠性 – 保修期（年）：5
閒置（貝爾）：2.0
電力
- 要求：+5 VDC (+/-5%), +12VDC (+/-5%)
- 運行 (W)：9.5 (SAS)、6.8 (SATA)
- 閒置 (W)：5.8 (SAS)、5.0 (SATA)
物理尺寸
- Z 軸高度（毫米）：26.1
- 尺寸（寬 x 深，mm）：101.6(+/-0.25)x147
- 重量（克，最大）：660
環境（運行）
- 環境溫度：5º 至 60ºC
- 衝擊（半正弦波）：70
- 振動（5 至 500Hz）：0.67 (XYZ)
環境（非經營）
- 環境溫度：-40º 至 70ºC
- 衝擊（半正弦波）：300
- 振動（5 至 500Hz）：1.04 (XYZ)

企業綜合工作負載分析

在啟動每項fio 綜合基準測試之前，我們的實驗室會先對設備進行預處理，使其在 16 個執行緒的重負載下達到穩定狀態，每個執行緒的未處理佇列為 16。然後，我們會以設定的時間間隔，使用多種執行緒/佇列深度配置對儲存裝置進行測試，以展示其在輕負載和重負載下的效能。預處理和主要穩定狀態測試：

吞吐量（讀+寫 IOPS 聚合）
平均延遲（讀+寫延遲一起平均）
最大延遲（峰值讀取或寫入延遲）
延遲標準偏差（讀+寫標準偏差一起平均）

我們的濃縮企業綜合工作負載分析包括一個配置文件，旨在顯示每個設備的峰值隨機 I/O。此配置文件旨在用作與交叉引用製造商聲稱的隨機傳輸速度相比較的基準。

4k
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 4k
8K 70/30
- 70% 讀取，30% 寫入
- 100% 8K
128K（連續）
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 128K

在本評測的下一部分，我們將展示10TB He10硬碟在iSCSI和CIFS配置下的效能表現。 HGST向StorageReview提供了八塊新SAS硬碟樣品，我們將其配置為RAID10陣列，並部署在Synology RackStation RC18015xs+上。其餘硬碟則在Synology DiskStation DS1815+上進行測試，因為它們採用的是SATA接口，而He10是SAS接口。雖然Synology機架式NAS的效能表現明顯優於HGST，但為了保持峰值頻寬與DS1815+一致，我們僅使用了四個千兆乙太網路連接埠進行測試。迄今為止，所有測試過的硬碟（實際上是所有硬碟）的隨機存取效能都遠低於Synology NAS的峰值頻寬。

我們將在 DS1815+ 配置中包括以下驅動器作為比較：

希捷網絡存儲（4TB，5,900RPM）
WD 紅色（6TB，5,400RPM）
希捷企業級網絡存儲（6TB、8TB 7,200轉）
WD Red Pro （4TB，5,400RPM）
希捷鋼鐵狼（10TB，7,200RPM）

在我們測量 4K 隨機性能 (CIFS) 的吞吐量測試中，He10 以 3,748 IOP 的寫入性能顯示出巨大優勢，比緊隨其後的希捷 IronWolf 硬盤高出 1,000 IOPS。在讀取吞吐量方面，He10 以 626 IOPS 位居第三。

在 iSCSI 4k 吞吐量中，He10 具有強大的寫入性能，達到 2,029 IOPS，僅次於 IronWolf，位居第二。讀取性能為 2,883 IOPS，使 He10 處於中間到底部的位置。

看看 4k 平均延遲 (CIFS)，He10 再次以 68.28 毫秒的速度獲得最佳寫入性能，讀取性能以 408.83 毫秒位居第三。

切換到 iSCSI 4k 平均延遲時，He10 的寫入性能排名第二，為 126.16 毫秒，讀取性能排名第四，為 88.76 毫秒。

CIFS 的 4k 最大延遲顯示 He10 在讀取和寫入方面的性能最佳，分別為 1,976 毫秒和 1,040 毫秒。

對於 iSCSI 4k 最大延遲，He10 的性能不如其 CIFS 性能令人印象深刻。儘管它以 1,102 毫秒的寫入性能排名第三，但它的讀取性能最差，為 2,981 毫秒。

CIFS 的標準偏差再次使 He10 以 103 毫秒的寫入時間和 489 毫秒的讀取時間位居榜首。

對於 iSCSI 標準偏差，He10 以 148 毫秒的寫入性能排名第三，但以 141 毫秒的讀取延遲排名倒數第二。

下一個基準測試在 100% 讀/寫活動下測試驅動器，但這次是在 8K 順序吞吐量下。使用 CIFS 配置時，He10 的寫入性能最佳，達到 54,879 IOPS，次之，WD Red 落後超過 10,000 IOPS。不過，讀取性能並沒有那麼令人印象深刻，因為 He10 以 57,095 IOPS 位列第三。

在查看 iSCSI 的 8k 100% 讀/寫時，He10 以 21,948 IOPS 的寫入性能在七項中排名第四。該驅動器以 10,696 IOPS 的讀取性能再次名列第三。

我們的下一個測試將重點從純 8K 順序 100% 讀/寫場景轉移到混合 8K 70/30 工作負載，我們將在其中展示性能如何在從 2T/2Q 到 16T/16Q 的設置中擴展。在 CIFS 中，He10 從領先者的第三位起步，從性能最低的驅動器位居第三。 He10 的峰值為 490 IOPS。

在 iSCSI 中，He10 的性能優於 CIFS 的變化。 He10 開始時接近墊底，但慢慢上升到頂部，以 2,274 IOPS 的最高性能結束。

在我們針對混合 8K 70/30 工作負載的平均延遲測試中，在 CIFS 中，He10 的平均延遲在大約 523 毫秒之前出現了一些峰值。

對於 iSCSI 平均延遲，He10 再次顯示出比 CIFS 配置更強的整體性能，完成了大約 113 毫秒——該組中延遲最低的。

對於 CIFS 中的最大延遲，He10 總體表現良好，以最佳延遲結束，幾乎超過希捷企業 8TB 硬盤。

在 iSCSI 最大延遲中，He10 再次表現出色，以 1,317 毫秒排名第三。

我們在 CIFS 中的 8K 70/30 基準測試的標準偏差延遲結果顯示 He10 再次表現出色，在被 IronWolf 以 372.44 毫秒的微弱優勢排在第三位（IronWolf 以 372.29 毫秒結束）。

在 iSCSI 配置中，He10 的標準差得分第二高，達到 109 毫秒。

我們最後的測試是 128K 基準測試，這是一個大塊順序測試，顯示了最高的順序傳輸速度。在 CIFS 中，所有驅動器的讀取速度都非常接近。 He10 以 462.7MB/s 排名第五（得分最高的硬盤是 Seagate Enterprise NAS 6TB，以 462.9MB/s 排名）。然而，He10 的寫入速度最好，為 454.9MB/s。

在我們的 iSCSI 塊級測試中，He10 以 463MB/s 的最佳寫入速度和 413MB/s 的第三最佳讀取速度表現得更加出色。

結語

HGST 憑藉其最新的氦氣驅動器 He10（容量為 10TB）繼續突破 HDD 的容量限制。 He10 利用 PMR 和 HGST 的 HelioSeal 技術提供比 8TB 充氣驅動器更大的容量和更低的功耗。 He10 帶有 SAS 或 SATA 接口，可直接用於需要更多容量的所有主流應用程序。這樣一來，HGST 添加了新的微型執行器，該微型執行器應該通過增強的頭部定位來提供更好的性能。

就性能而言，我們在 Synology RC10xs+ 和通常的 DS18015+ 中測試了 He1815（包括 CIFS 和 iSCSI 配置），因為我們這次測試的是 SAS 接口。在我們的 4k 基準測試中，He10 為我們提供了高達 3,748 IOPS 的寫入和 2,883 IOPS 讀取的數字，以及低至 68.28 毫秒寫入和 88.76 毫秒讀取的平均延遲數字。在我們的 8k 100% 讀/寫中，He10 的寫入性能能夠達到 54,879 IOPS。該驅動器真正閃耀的地方是在我們的大塊順序測試中，它具有最佳寫入速度，在 CIFS 中為 454.9MB/s，在 iSCSI 中為 463MB/s。

大塊順序工作負載可能是此類驅動器最常見的，因此很高興在那裡看到性能亮點。這類大容量驅動器存在於各種用例中，包括監控記錄系統、大數據分析平台和存檔系統。借助 He10，HGST 繼續使用越來越大、越來越快的硬盤驅動器來支持這些不斷增長的數據量。

優點