東芝 HK3R2 評測

by StorageReview 企業實驗室 on 2014 年 12 月 5 日

企業 ◇ SSD

東芝HK3R2系列是該公司全新推出的高效能企業級固態硬碟（SSD）產品線，是HK3R eSSD系列的直接繼任者。 HK3R2專為讀取密集型工作負載而設計，採用2.5吋規格，最大容量可達960GB，支援SATA 6Gb/s接口，並搭載東芝第二代A19nm MLC NAND快閃記憶體。 HK3R2也具備多項關鍵的企業級功能，包括斷電保護和端對端保護，以及東芝獨有的QSBC（四重擺動碼）糾錯技術。 QSBC糾錯技術能夠有效保護資料免受NAND快閃記憶體媒體磨損造成的損壞。東芝本週也發表了HK3R2的姊妹產品HK3E2，但其目標客戶群是那些尋求高性價比、高負載工作負載SSD的企業用戶。

HK3R2 設計用於讀取密集型應用程序和工作負載，包括讀取緩存、視頻流和數據中心存儲。因此，東芝表示所有容量的讀取速度都非常令人印象深刻，達到 500MB/s 以及 4 IOPS 的良好隨機 75,000K 讀取性能（也適用於所有容量）。話雖如此，寫入速度和性能因容量而異，連續寫入速度在 120GB 中為 120MB/s，在 270GB 中為 240MB/s，在 400GB 和 480GB 中為 960MB/s。隨機性能被引用為 4,000GB 為 120 IOPS，10,000GB 為 240 IOPS，12,000GB 為 480 IOPS，14,000GB 為 960 IOPS。東芝還構建了 HK3R2，使其非常適合目標用例，支持在隨機 4K 工作負載下每天寫入一個驅動器。

東芝 HK3R2 系列提供 120GB、240GB、480GB 和 960GB 容量，並提供 5 年保修。我們的評測是針對 4x960GB 型號的。

HK3R2規格

驅動能力：
- 120GB
- 240GB
- 480GB
- 960GB
NAND技術：東芝A19nm MLC
驅動器接口：SATA 3.2（6.0 Gbit/s、3.0 Gbit/s、1.5 Gbit/s）
邏輯塊 (LBA)：512B
4KiB 隨機讀取（持續）：75,000 IOPS
4KiB 隨機寫入（持續）：
- 4,000 次 IOPS (120GB)
- 10,000 次 IOPS (240GB)
- 12,000 次 IOPS (480GB)
- 14,000 次 IOPS (960GB)
64KiB 順序讀取（持續）：500 MiB/s
64KiB 順序寫入（持續）：
- 120 MiB/秒 (120GB)
- 270 MiB/秒 (240GB)
- 400 MiB/秒 (480GB)
- 400 MiB/秒 (960GB)
產品壽命：5年
- 電源要求
- 電壓：5V (+/- 5%)
- 功耗：4.5W 典型值
- 能耗效率 16,600 IOPS/W
尺寸（寬）x（深）x（高）：69.85 毫米 x 100.45 毫米 x 7.0 毫米
重量：60克
可靠性：
- 可用性（小時/天 x 天/週）：24 x 7
- 耐力——寫入的總字節數：
  - 220TB（120GB）
  - 440TB（240GB）
  - 880TB（480GB）
  - 1,760TB（960GB）
質保：5年

設計和建造

東芝 HK3R2 的每個容量都使用 7mm z 高度外形沖壓鋁機身。與大多數企業驅動器一樣，在設計方面沒有多餘的裝飾。它只是在驅動器上貼有一個產品標籤，上面有條形碼、驅動器詳細信息和其他信息，包括認證和名稱。 HK3R2 使用 SATA 6.0Gb/s 接口。

側面輪廓顯示了四個螺絲孔，可以輕鬆安裝東芝 HK3R2。

拆卸蓋子很簡單，只需卸下 4 個螺絲，然後撬開頂部。我們的 960GB 評測型號使用東芝品牌的控制器，而存儲則來自東芝的 A19nm MLC NAND 芯片封裝。

測試背景和比較

StorageReview企業測試實驗室提供靈活的架構，用於在與管理員實際部署環境相近的環境中對企業儲存設備進行基準測試。該實驗室整合了各種伺服器、網路、電源調節和其他網路基礎設施，使我們的工作人員能夠模擬真實環境，從而在評測過程中準確評估設備效能。

我們在評測中融入了實驗室環境和測試流程的詳細內容，以便IT專業人員和儲存採購負責人能夠了解我們取得以下結果的條件。我們所有的評測均未接受被測設備製造商的付費或監督。有關StorageReview企業測試實驗室及其網路功能的更多詳情，請參閱相關頁面。

我們使用基於聯想ThinkServer RD630的第二代企業級測試平台對SAS和SATA企業級固態硬碟進行基準測試。該測試平台配備了最新的互連硬件，例如LSI 9207-8i HBA，並針對最佳閃存性能進行了I/O調度優化。對於綜合基準測試，我們使用Linux平台的FIO 2.0.10版本和Windows平台的FIO 2.0.12.2版本。

2 x Intel Xeon E5-2620（2.0GHz，15MB 緩存，6 核）
英特爾 C602 芯片組
內存 – 16GB (2 x 8GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM
Windows Server 2008 R2 SP1 64 位、Windows Server 2012 Standard、CentOS 6.3 64 位
- 100GB 美光 RealSSD P400e 啟動固態硬盤
LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA（用於啟動 SSD）
LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA（用於基準測試 SSD 或 HDD）
Mellanox ConnectX-3 10GbE PCIe 3.0 適配器
Mellanox ConnectX-3 InfiniBand PCIe 3.0 適配器

應用程序工作負載分析

為了解企業級儲存設備的效能特徵，必須對實際生產環境中的基礎架構和應用工作負載進行建模。因此，我們對東芝 HK3R2 進行了前三項基準測試：MarkLogic NoSQL 資料庫儲存基準測試、透過 SysBench 測試的 MySQL OLTP 效能以及使用模擬 TCP-C 工作負載測試的 Microsoft SQL Server OLTP 效能。

我們的 MarkLogic NoSQL 數據庫環境需要四個一組的 SSD，可用容量至少為 200GB，因為 NoSQL 數據庫的四個數據庫節點需要大約 650GB 的空間。我們的協議使用 SCST 主機並在 JBOD 中呈現每個 SSD，每個數據庫節點分配一個。測試在 24 個間隔內重複進行，總共需要 30-36 小時。 MarkLogic 記錄每個 SSD 的總平均延遲以及間隔延遲。

在我們使用 MarkLogic NoSQL 資料庫基準測試進行的整體平均延遲測試中，HK3R2 的表現非常出色，以 2.122 毫秒的成績位居 SATA SSD 組榜首。

NoSQL 基準測試期間大多數操作的延遲結果低於 12 毫秒；然而，HK3R2 在我們的測試接近尾聲時出現了一些尖峰。這不是不尋常的 SSD，因此我們並不感到驚訝。

Toshiba HK3R2 在我們的 MySQL 基準測試中保持領先（從頭到尾），在 1,650 線程工作負載下每秒處理大約 32 個事務。

下一個應用基準測試是使用SysBench 對 Percona MySQL OLTP 資料庫進行測量。在此配置中，我們使用一組Lenovo ThinkServer RD630伺服器作為資料庫用戶端，並將資料庫環境儲存在單一磁碟機上。此測試測量平均 TPS（每秒事務數）、平均延遲以及在 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，我們在此測試中使用的是每個裝置的「傳統」區塊儲存模式。

同樣，HK3R2 以最低的平均延遲表現出色，甚至擊敗了 SM853T。

在我們最糟糕的 MySQL 延遲情況下，東芝 HK3R2 的結果處於中間位置。這裡表現最好的是三星 PM853T。

StorageReview 的 Microsoft SQL Server OLTP 測試協定採用事務處理效能委員會 (TPPC) 基準測試 C (TPC-C) 的最新草案。 TPC-C 是一款線上事務處理基準測試工具，能夠模擬複雜應用環境中的各種活動。與合成效能基準測試相比，TPC-C 基準測試更能準確評估資料庫環境中儲存基礎架構的效能優勢和瓶頸。我們的 SQL Server 協定使用一個 685GB（3,000 規模）的 SQL Server 資料庫，並透過 30,000 VU 負載來測量交易效能和延遲。

HK3R2 的 SQL Server Output TPS 在驅動器中擁有最高的性能，儘管大多數可比較的結果都相似。

在查看我們的 SQL 平均延遲時，HK3R2 擊敗了所有測試的驅動器（三星 845DC Pro 除外，它並列），總體平均延遲僅為 12 毫秒。

綜合工作負載分析

我們的綜合基準測試協議均首先使用與測試設備時相同的負載，對目標儲存設備進行預處理，使其達到穩定狀態。預處理過程使用 16 個執行緒進行高負載運行，每個執行緒的待處理佇列為 16。

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）

預處理完成後，每個被比較的設備都會在多個線程/隊列深度配置文件中進行測試，以顯示輕度和重度使用情況下的性能。我們對 Toshiba HK3R2 的綜合工作負載分析使用 4k 和 8k 配置文件，這些配置文件廣泛用於製造商規範和基準測試。

4k 配置文件
- 100% 讀取和 100% 寫入
8K 配置文件
- 70% 讀取，30% 寫入
- 100% 8K

在 4K 預處理過程中，HK3R2 顯示出出色的爆發結果，儘管它顯示吞吐量在接近 80 分鐘大關時持續下降，最終略低於 24,000 IOPS 大關。

HK3R2 在我們的預調節平均延遲圖表中排名倒數第三。它再次開始強勁，但在整個基準測試中延遲穩步上升。話雖這麼說，它並沒有顯示出延遲的跳躍並且非常一致。

在我們的最大延遲基準測試中，主要表現出整個基準測試的主要峰值。三星 845DC Pro 是迄今為止最好的驅動器。

HK3R2 在我們的 4k 預處理測試的標準偏差部分中排在倒數第三，儘管沒有檢測到明顯的尖峰。

在查看 4K 吞吐量時，東芝 HK3R2 重回巔峰，它以 75,899 IOPS 的最佳讀取吞吐量而自豪（三星 845DC Pro 以 74,900 IOPS 緊隨其後）。也就是說，新的東芝驅動器具有低於標準的寫入性能（19,055 IOPS），而 845DC Pro 擁有令人印象深刻的 49,888 IOPS，遙遙領先。

轉向平均延遲，東芝 HK3R2 再次獲得最佳讀取性能，儘管它在寫入類別中下滑了很多。寫入延遲表現最佳的再次是三星 845DC Pro。

HK3R2 在最大延遲的讀取列中繼續其令人印象深刻的表現，在我們的圖表中僅獲得 20.13 毫秒的頭把交椅。三星 845DC Pro 的最大寫入延遲最好，為 33.29 毫秒。

從標準偏差來看，HK3R2 保持了其僅 1.60 毫秒的最佳讀取性能，儘管它的寫入性能低於標準，為 8.16 毫秒。不出所料，三星 845DC Pro 的寫入延遲最好，僅為 2.62 毫秒。

我們的下一個工作負載使用 8k 傳輸，讀取操作佔 70%，寫入操作佔 30%。在這裡，HK3R2 在 180 分鐘大關之前的表現最為穩定，在 31,200 分鐘大關之前略有下降，最終排在第四位，略低於 845 IOPS 大關。整體表現最好的是三星 XNUMXDC Pro。

8k 70/30 預處理的標準偏差計算顯示東芝 HK3R2 在我們的測試結束時再次排在第四位，它徘徊在 8 毫秒的延遲標記附近。

在我們的 3k 2/8 預處理期間查看 HK70R30 的最大延遲結果時，該驅動器在整個測試過程中振盪到接近 140 毫秒，並出現主要尖峰。

8k 70/30 預處理的標準差計算顯示，HK3R2 最終排名倒數第三；然而，它是最穩定的驅動器之一，在 180 分鐘左右只有一次重大峰值。

驅動器經過預處理後，8k 70/30 吞吐量基準會改變工作負載強度，從 2 個線程和 2 個隊列到 16 個線程和 16 個隊列。在我們的吞吐量基準測試中，HK3R2 的數據處於中等水平，峰值約為 24,000IOPS。三星 845DC Pro 以 35,000 的峰值 IOPS 繼續其統治地位。

在我們的平均延遲測試中，東芝HK3R2在延遲較高的組別中表現不佳，總體排名第四。而在延遲最低的三款硬碟中，845DC Pro略勝一籌。

在我們的 8k 70/30 最大延遲基準測試中，HK3R2 再次發現自己接近墊底，儘管距離表現驅動器的最後一位（OCZ Intrepid 3600）還差得很遠。英特爾 DC S3700 是實現最大延遲的最佳整體驅動器。

我們最後的測試著眼於標準偏差。在這裡，HK3R2 是性能最差的驅動器，達到 16T16Q 標記，超過 9 毫秒。

結語

東芝 HK3R2 系列企業級固態硬盤專為讀取密集型工作負載而設計，最大容量為 960GB。支持SATA 6.0Gb/s接口，採用東芝二代A19nm MLC NAND，具備掉電保護、端到端數據路徑保護和QSBC糾錯等重要數據安全/可靠性措施企業。

在應用程序性能方面，HK3R2 全面取得了一流的領先成績。在我們的 MarkLogic NoSQL 數據庫環境和 SysBench 測試中，除了第 99 個百分位數測試之外，新東芝企業級硬盤在所有類別中均表現最佳。我們的 SQL Server 輸出基準測試中的平均延遲非常令人印象深刻，比任何其他驅動器都快 7 毫秒，而之前同類最佳的三星 845DC Pro 是唯一實現這一目標的其他驅動器。

當我們切換到我們的綜合測試時，事實證明它對反映真實條件的作用不大，東芝 HK3R2 SSD 在我們的 4K 100% 讀/寫測試中繼續佔據主導地位，儘管主要是在讀取活動列（其寫入分數與與之比較的其他企業級 SSD 相比，實際上相當弱）。至於它的預處理和 8k 70/30 基準測試，它的性能有所下降，並且在吞吐量和延遲方面始終處於墊底位置。正如我們已經指出的那樣，當驅動器在我們的應用程序測試中完全主導該組時，較慢的合成結果並不重要。

最終結果是東芝 HK3R2 在入門級企業級 SSD 類別中樹立了新的性能標準，在我們的應用程序測試和大多數綜合領域中經常派遣其競爭對手。驅動器的唯一權衡是每天寫入一個驅動器的適度耐用等級，但這是購買過程的一部分。通過放棄耐用性，驅動器可以在驅動令人難以置信的吞吐量的同時具有成本效益。這只是企業閃存市場不斷成熟並根據客戶需求和使用情況進行分層的一個例子。

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