HGST Ultrastar SSD800MM SAS3 企業級固態硬盤評測

by StorageReview 企業實驗室 on 2014 年 2 月 13 日

企業 ◇ SSD

我們最初評測HGST Ultrastar SSD800MM時，由於主要測試平台的限制，只能展示其在 SAS 6Gb/s 傳輸速率下的效能。雖然我們也使用客製化線材測試了 12Gb/s 的合成資料效能，但這並不符合我們在企業級平台和硬體上進行測試的標準流程。因此，當時的測試結果更像是技術預覽，而非實際效能評測。現在，有了Supermicro SuperStorage Server AR24NV SAS3 認證平台，我們將能夠獲得這款產品以及未來 SAS3 硬碟在實際應用中的效能資料。

回顧一下驅動器本身，HGST Ultrastar SSD800MM 企業級 SSD 是首批推向市場的 12Gb/s SAS 接口驅動器之一。它具有共同開發的 Intel/HGST 控制器和 25nm MLC NAND。顧名思義，SSD800MM 提供高達 800GB 的容量。整個 SAS3 產品線的設計考慮了要求最嚴苛的應用：大數據分析、高頻交易、網上銀行和雲計算。最重要的是，SSD800MM 設計靈活，可選擇 9W 或 11W 的功耗以利用能效或性能。

12Gb/s SAS 系列中的三個驅動器在耐用性和性能方面差異最為顯著。我們正在評測的 Ultrastar SSD800MM 的額定耐久性為每天 10 次全驅動器寫入 (DW/D)，持續五年，而最高耐久性型號 SSD800MH 的額定值為 25 DW/D，而較輕型 SSD1000MR 的額定值為在 2 DW/D。就總驅動器耐用性而言，SSD800MM 的額定寫入量高達 14.6PB，而 SSD36.5MM 的額定寫入量為 800PB。將這些尖端 SSD 彼此區分開來的不僅僅是耐用性。各讀寫IOPS如下：SSD800MH – 145,000/100,000； SSD800MM – 145,000 IOPS/70,000 次寫入； SSD1000MR – 145,000/20,000。

HGST 還提供其 Ultrastar 12Gb/s SAS SSD800MM，具有不同的加密風格或根本沒有。組織不僅可以選擇，而且還可以選擇可信計算組 (TCG) 加密、TCG + FIPS 140 加密，或者他們可以選擇使用加密清理功能來安全擦除驅動器。

HGST Ultrastar SSD800MM SAS3 現已上市，並提供五年保修。

HGST Ultrastar SSD800MM SAS3 企業級固態硬盤規格：

容量
- 200GB (HUSMM8080ASS200, HUSMM8080ASS201, HUSMM8080ASS204, HUSMM8080ASS205)
- 400GB（HUSMM8040ASS200, HUSMM8040ASS201, HUSMM8040ASS204, HUSMM8040ASS205)
- 800GB (HUSMM8020ASS200, HUSMM8020ASS201, HUSMM8020ASS204, HUSMM8020ASS205)
- 最後一個數字表示驅動器是否具有加密清理 (0)、TCG 加密 (1)、無加密 (4) 或 TCG + FIPS 認證加密 (5)
與非：25nm MLC
接口：12Gb/s
性能
- 順序讀取（持續）：1150MB/s
- 順序寫入（持續）：700MB/s
- 隨機讀取 4k (IOPS)：145,000
- 隨機寫入 4k (IOPS)：70,000
環境建議
- 環境溫度：0° 至 60°C
- 衝擊（半正弦波）：1000G（0.5ms）； 500G（2毫秒）
- 振動，隨機 (G RMS)：2.16，所有軸 (5-700 Hz)
電力
- 要求：+5 VDC (+/-5%) +12 VDC (+/-5%)
- 低功耗空閒（W，平均）：2.2 / 2.1 / 2.1
- 工作（W，典型值）：9.0 /11.0/ 11.0
耐力 TBW：9.1PB (200GB)、18.3PB (400GB)、36.5PB (800GB)
MTBF：2萬小時
尺寸（寬x深x高）：70.1mm x 100.6mm x 15.0mm
重量：164克
5年有限保修

設計與建造

Ultrastar SSD800MM 是一個 2.5" 的外形規格，高度為 15mm，與大多數高性能企業級 SSD 一樣。外觀設計是堅固的金屬結構，除了部件號外沒有任何注意事項。

SSD800MM 的正面是用於電源和數據的行業標準 SAS 連接，兼容 SAS 12Gb/s 並向後兼容 SAS 6Gb/s。

內部有一個 Intel 聯名 DB29AA11B0 SAS 12Gb/s 控制器。我們的 400GB 評測型號還有 18 個 Intel MLC NAND 芯片封裝，每個封裝的容量為 32GB。因此，驅動器的原始容量為 576GB，未格式化的容量為 400GB。

測試背景和比較

HGST Ultrastar SSD800MM採用英特爾聯名DB29AA11B0控制器和25nm MLC NAND，接口支持SAS 12Gb/s。在這篇評論中，我們展示了 SAS 6Gb/s 和 SAS 12Gb/s 在我們的 Supermicro SuperStorage Server AR24NV 平台上利用 SAS 12Gb/s 性能的性能。

本次審查的可比性：

東芝 PX02SM （400GB，Marvell聯名TC58NC9036GTC主控，東芝24nm eMLC NAND，12Gb/s SAS）
OCZ 塔羅斯 2 R （400GB，SandForce SF-2500 控制器，Intel 25nm MLC NAND，6.0Gb/s SAS）
日立SSD400M （400GB，英特爾 EW29AA31AA1 控制器，英特爾 25 納米 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，東芝 MLC NAND，6.0Gb/s SAS）

所有 SAS/SATA 企業級 SSD 均在我們基於Supermicro SuperStorage Server AR24NV 的第二代企業級測試平台上進行基準測試。

2 x Intel Xeon E5-2687 v2（3.4GHz，25MB 緩存，8 核）
英特爾 C602 芯片組
128GB 內存（8GB x 16 Hynix DDR3，每個 CPU 64GB）
3 x Supermicro SAS3 HBA（LSI SAS 3008 控制器）
- 100GB 美光 P400e Linux CentOS 6.3 啟動
- 100GB Micron P400e Linux CentOS 6.3 boot (Sysbench) w/ Micron M500 960GB 用於數據庫存儲

應用性能分析

在企業級市場，產品紙面性能與實際生產環境中的性能有巨大差異。我們深知評估儲存作為大型系統元件的重要性，尤其關注儲存與關鍵企業應用程式互動時的回應速度。為此，我們推出了一系列應用測試，包括我們自主研發的MarkLogic NoSQL 資料庫儲存基準測試以及透過 SysBench 進行的 MySQL 效能測試。

在 MarkLogic NoSQL 數據庫環境中，我們測試了可用容量大於或等於 700GB 的單個 PCIe 應用加速器。我們的 NoSQL 數據庫需要大約 650GB 的可用空間才能使用，平均分配給四個數據庫節點。在我們的測試環境中，我們使用 SCST 主機並在 JBOD 中呈現每個 SSD（而一些 PCIe SSD 利用軟件 RAID0），每個數據庫節點分配一個設備或分區。該測試以 24 個間隔重複進行，對於此類 SSD 總共需要 30-36 小時。測量 MarkLogic 軟件看到的內部延遲，我們記錄了總平均延遲以及每個 SSD 的間隔延遲。

HGST SSD800MM 在我們的 MarkLogic NoSQL 數據庫基準測試中獲得了最高分，明顯領先於之前在 MLC SAS SSD 組中獲得最高榮譽的 Smart/Sandisk Optimus。

在我們的 NoSQL 基準測試中查看 HGST SSD800MM 的詳細整體延遲性能，我們發現該驅動器在測試期間保持非常低的延遲。雖然它確實有一些比 Optimus 略高的尖峰，但它的大部分延遲使其能夠以更快的速度進入最高分。

SanDisk Optimus 延遲性能的詳細圖表顯示大多數操作保持在 6 毫秒或以下，少數小峰值達到 7 毫秒和 11 毫秒之間。

Hitachi 的 Ultrastar SSD400M 的延遲變化比 SanDisk 的同類產品都大，NoSQL 日誌寫入操作期間的延遲最大。

OCZ Talos 2 R 的整體性能與 SSD400M 相似，延遲峰值在 9-32 毫秒之間，但其最高峰值出現在合併寫入操作期間。

Toshiba PX02SM 在 NoSQL 基準測試中性能最低，日誌寫入延遲為 10-30 毫秒

我們的下一個應用測試是透過 SysBench 對 Percona MySQL 資料庫進行測試，以衡量 OLTP 活動的效能。在此測試配置中，我們使用一組Lenovo ThinkServer RD630 伺服器，並將資料庫環境載入到單一 SATA、SAS 或 PCIe 硬碟上。此測試測量平均 TPS（每秒交易數）、平均延遲以及 2 到 32 個執行緒範圍內的平均第 99 個百分位延遲。 Percona 和 MariaDB 在其資料庫的最新版本中都使用了 Fusion-io 快閃記憶體感知應用程式 API，但為了便於比較，我們仍使用它們的「傳統」區塊儲存模式對每個裝置進行測試。

HGST SSD800MM 在我們的 Sysbench MySQL 測試中表現非常出色，在 2,112 線程的領先下達到 32TPS 的峰值。這使其遠高於我們的其他可比產品，儘管它們也在針對 SAS2 基準測試穩定的不同平台上進行了測試。

HGST SSD800MM 的平均延遲非常出色，從 6.09 線程的 2 毫秒擴展到 15.15 線程的 32 毫秒。

第 99 個百分點的平均延遲也非常高，從 16.94 線程的 2 毫秒到 34.46 線程的 32 毫秒不等。

企業綜合工作負載分析

閃存性能在每個存儲設備的整個預處理階段各不相同。我們的企業存儲基準流程首先分析驅動器在徹底預處理階段的運行方式。每個可比較的驅動器都使用供應商的工具進行安全擦除，在 16 個線程的重負載下使用相同的工作負載預處理到穩定狀態，每個線程有 16 個未完成隊列，然後按設定的時間間隔進行測試在多個線程/隊列深度配置文件中顯示輕度和重度使用情況下的性能。

預處理和初級穩態測試：

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）

我們的企業綜合工作負載分析包括四個基於實際任務的配置文件。開發這些配置文件是為了更容易與我們過去的基準測試以及廣泛發布的值（例如最大 4k 讀寫速度和 8k 70/30，通常用於企業驅動器）進行比較。

4k
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 4k
8k 70/30
- 70% 讀取，30% 寫入
- 100% 8k

我們的第一個測試測量 100% 4k 隨機寫入性能，負載為 16T/16Q。在此設置中，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的爆發特性測試高達 98,024 IOPS，然後隨著驅動器接近穩態而穩定在 66,000 IOPS 左右。這兩個數字都遙遙領先於競爭對手。 6Gb/s接口的SSD800MM，雖然沒有一開始的12Gb/s那麼高，但還是遙遙領先於競品。

接下來我們看一下平均延遲。在 16T/16Q 負載較重的情況下，HGST Ultrastar SSD800MM 在突發情況下使用 2.62Gb/s SAS 接口測得的時間為 12ms，使用 3.58Gb/s SAS 接口的時間為 6ms，並且在接近穩態時都增加到大約 3.9ms。這些標記再次將比賽甩在了後面。

比較 SSD 之間的最大延遲，HGST Ultrastar SSD800MM 在兩個接口的穩態下的最大響應時間範圍為 18-35 毫秒。該範圍優於競爭對手，穩態範圍也是如此。 SSD800MM 產生的延遲大約是下一個最接近的驅動器的一半。

進一步觀察我們 4k 隨機寫入工作負載的延遲一致性，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 在 2.1Gb/s 接口和 12Gb/s 接口上分別為 2.2 毫秒和 6 毫秒。再次產生的結果是下一個最接近的驅動器的兩倍。

接下來我們測量隨機 4K 吞吐量。 HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 以一流的 4 IOPS 提供 149,697k 隨機讀取性能，寫入活動為 66,367 IOPS。 6Gb/s 接口提供 110,697 IOPS 的讀取性能（略低於 Toshiba PX02SM 的讀取性能，112,479 IOPS）和 64,356 IOPS 的寫入性能。再次，SSD800MM 產生了頂級數字。這一次，寫入性能比讀取性能更令人印象深刻。

在 16T/16Q 的工作負載下，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的平均 4k 隨機讀取延遲為 1.72ms，寫入延遲為 3.85ms。雖然 6Gb/s 接口的寫入性能為 3.97 毫秒，但其讀取性能再次高於東芝 PX02SM，速度分別為 2.31 毫秒和 2.27 毫秒。

對於最大延遲，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 以 18.5ms 的讀取速度跌至中間位置，而 6Gb/s 接口的讀取速度為 21.55ms，跌得更遠。然而，這兩個接口在寫入時很容易被包炸毀，39Gb/s 為 12ms，40Gb/s 為 6ms。

比較延遲一致性，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s接口在4k隨機讀寫一致性方面表現最強。雖然 6Gb/s 接口在寫入性能方面排名第二，但在讀取性能方面確實略微落後於東芝 PX02SM。

在我們的下一個工作負載中，我們將查看具有 8/70 讀/寫混合比率的 30k 配置文件。在此設置中，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 產生了最大的吞吐量，從大約 90,000 IOPS 突發開始，然後減慢到接近穩定狀態的大約 64,000 IOPS。突發性能提供了比 Toshiba PX20,000SM 多約 02 的 IOPS，並且這種差異或多或少始終保持不變。

在我們的 800K 12/2.82 預處理測試開始時，HGST Ultrastar SSD8MM 70Gb/s 的平均延遲測得為 30 毫秒，隨著接近穩定狀態，延遲增加到 4 毫秒左右。雖然東芝 PX02SM 開始低於 SSD800MM 6Gb/s（3.48 毫秒至 4.61 毫秒），但 SSD800MM 6Gb/s 在接近穩態時下降得更低。

在我們的 8k 70/30 測試期間，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 再次名列前茅，但只是在接近穩態時才如此。早期，SSD800MM 12Gb/s 接口與 6Gb/s 接口 Toshiba PX02SM 以及 STEC s842 800GB 的頭把交椅。

HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 延遲一致性表現最好。 SSD800MM 6Gb/s 開始落後於 Toshiba PX02SM，但在接近穩態時下降到更低的延遲。

與我們在 16% 16k 寫入測試中執行的固定 100 線程、4 隊列最大工作負載相比，我們的混合工作負載配置文件可在各種線程/隊列組合中擴展性能。在這些測試中，我們將工作負載強度從 2 個線程和 2 個隊列擴展到 16 個線程和 16 個隊列。在擴展的 8k 70/30 測試中，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的峰值為 63,000+ IOPS，以顯著優勢位居組首，而 6Gb/s 則低約 10,000 IOPS。

HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的平均延遲是一流的。緊隨其後的是 6Gb/s 接口，然後是 Toshiba PX02SM。

在我們可變負載 8k 70/30 測試期間，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 的最大延遲保持非常低，大部分測試的峰值保持在 20 毫秒以下，直到終端隊列深度。它在最高 33.54T/16Q 負載下躍升至 16ms。 Toshiba PX02SM 能夠在更高的隊列深度之前超越 HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s。

標準偏差提供了與之前平均延遲測試相似的結果，HGST Ultrastar SSD800MM 12Gb/s 在我們的測試環境中再次名列前茅。

結語

HGST Ultrastar SSD800MM採用SAS3接口，低功耗11W/9W，聯合開發Intel/HGST主控，25nm MLC NAND，但最大容量限制僅為800GB。 SSD800MM 可以處理對性能要求最高的工作負載：大數據分析、高頻交易、網上銀行和雲計算。 HGST 還以不同的加密形式運送這些驅動器，以進一步定制數據安全性。

當使用我們的 800k 和 4k 綜合基準測試測試 HGST Ultrastar SSD8MM 時，SSD800MM 表現出色。除了少數例外，它提供了任何可比驅動器中最大的吞吐量和最短的延遲。更進一步，它的吞吐量領先於競爭對手數万 IOPS，而且它的延遲也很少有人能與之匹敵。 HGST Ultrastar SSD800MM 在競爭中完全佔據主導地位，利用其 SAS3 接口將傳輸速度提高到超過 ~550MB/s 的隨機工作負載。

在我們的應用程序測試中，SSD800MM 毫不遜色於競爭型號，在我們的 MarkLogic NoSQL 數據庫基準測試中創造了新記錄，總體平均延遲大幅下降，並且在我們的 Sysbench MySQL 測試中事務性能大幅提升。綜上所述，目前我們所見的 SAS SSD 空間中沒有可與 HGST Ultrastar SSD800MM 匹敵的產品。

優點