東芝 MG04SCA 系列企業級硬盤採用 3.5" 外形尺寸、7,200 RPM 主軸和 SAS 接口，容量高達 5TB。該驅動器在 205TB 容量下的吞吐量高達 5MB/s，使用五個 1TB 盤片（上一代使用 800GB/盤片）。MG04SCA 也是第一款配備 4K 本機扇區長度的企業級硬盤，不過也提供 AF 型號。東芝還為這些驅動器提供了他們所謂的“持久寫入緩存技術”，從而提高性能和數據可靠性。
持久寫入快取 (PWC) 的基本意義是，寫入快取中尚未完全寫入儲存媒體的資料在突然斷電的情況下仍能「保留」下來；這對於支援模擬 512 (512e) 磁區的高階格式磁碟機非常有用。當發生非對齊寫入時，可能會觸發「讀-修改-寫」操作，即需要額外旋轉磁碟一次才能將修改後的磁區寫入儲存媒體。因此，當發生電源突波或斷電時，主軸馬達的反電動勢能量將用於為寫入資料遺失保護電路供電，同時也能為 RMW 資料傳輸到 NV 記憶體供電。電源恢復後，RMW 資料將從 NV 記憶體恢復到寫入緩存，RMW 操作完成。此功能有助於減少主機傳輸的寫入資料與磁碟機實際寫入儲存媒體的資料之間的不一致。至於它對MG04SCA系列效能的影響，PWC 功能在停用寫入快取運行時可加速隨機寫入 IOPS 效能。
東芝 MG04SCA 提供 2TB、3TB、4TB 和 5TB 容量，並提供 5 年有限保修。 我們將在本次評測中查看 16TB 容量的 5 倍。
東芝 MG04SCA 系列規格
- 硬盤容量：2TB、3TB、4TB、5TB
- 驅動器接口：SAS-2.0（1.5 Gb/秒、3.0 Gb/秒、6.0 Gb/秒）
- 邏輯塊 (LBA)：
- MG04SCAxxxA/AY：4,096/4,160/4,224B
- MG04SCAxxxE/EY：512/520/528B（仿真）
- 性能
- 平均尋道時間（讀取）：8.5 毫秒
- 平均尋道時間（寫入）：9.5 毫秒
- 轉速：7,200 RPM
- 平均延遲：4.17 毫秒
- 持續傳輸速率（最大值）：
- 175 MiB/秒 (2TB)
- 185 MiB/秒 (3TB)
- 185 MiB/秒 (4TB)
- 205 MiB/秒 (5TB)
- 緩衝區大小：64MiB FIFO 環形緩衝區
- 電源要求
- 電壓：+5V±5%，+12V±5%
- 讀/寫功率：11.3 瓦
- 低功耗空閒：6.2 瓦
- 物理尺寸
- 尺寸（寬）x（深）x（高）：101.6 毫米 x 147 毫米 x 26.1 毫米
- 重量：720 克（最大）
- 環境建議
- 溫度 – 工作：5° 至 55°C
- 溫度 – 非工作狀態：-40° 至 70°C
- 振動 - 操作：
- 7.35米/秒²{0.75G} (5～300Hz)
- 2.45米/秒²{0.25G} (300～500Hz)
- 振動 – 非工作時：49 m/s² {5G} (5～500Hz)
- 衝擊 – 運行：686 m/s² {70G}（持續 2 毫秒）
- 衝擊 – 非工作：2,940 m/s² {300G}（持續 2 毫秒）
- 聲學（就緒）：31 dB
- 可靠性
- MTTF：1,400,000 小時
- 加載/卸載：600,000次
- 運行條件：24小時/天，7天/週
- 保修：有限保修/5 年（自購買之日起）
設計和建造
MG04SCA 的設計與東芝的其他系列企業級硬盤驅動器非常相似：它具有黑色機身和不銹鋼頂蓋，上面貼有基本驅動器信息和品牌標籤。
MG04SCA 是一款標準的 3.5" 硬盤，基於 SAS 6Gbps 接口。東芝 MG04SCA 硬盤的側面有六個螺絲孔，可以讓我們安裝硬盤。
東芝 MG04SCA HDD 使用 LSI 控制器。
測試背景和比較
在我們的測試中，我們使用了 16 個 5TB 東芝 MG04SCA 硬盤驅動器。 本次審查的企業硬盤可比產品：
所有企業 HDD 都在同一測試平台上進行每項測試的基準測試。
對於我們的合成 FIO 測試，我們使用我們的 ThinkServer RD240 配置：
- 2 個英特爾至強 X5650（2.66GHz，12MB 緩存）
- Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64 位和 CentOS 6.2 64 位
- 英特爾 5500+ ICH10R 芯片組
- 內存 – 8GB (2 x 4GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM
- LSI 9211 SAS/SATA 6.0Gb/秒 HBA
每個應用測試都有其獨特的環境，具體細節請參閱各基準測試頁面。例如，在測試 16 個硬碟的案例中，我們在測試環境中新增了一塊iXsystems Titan 316J JBOD，並透過外部 SAS 線纜將其連接到對應的叢集。
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程式測試，包括透過 SysBench 測試 MySQL 效能以及透過 Benchmark Factory 測試 SQL Server 效能。
我們的第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，或使用 LSI 9286-8e RAID 卡將資料庫載入到一組硬碟上。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，我們仍使用它們的「傳統」區塊儲存模式對每個裝置進行測試。
在我們的每秒平均交易基準測試中，東芝 MG04SCA 開始表現不佳，在測試結束時以 219.93TPS 墊底。 正如預期的那樣，這裡表現最好的是 Seagate Enterprise Capacity SAS，接近 350TPS。
在我們的 Sysbench MySQL 測試中測量平均延遲講述了一個類似的故事，東芝驅動器以 145.49 毫秒的速度接近底部。 表現最佳的再次是 Seagate Capacity SAS。
就我們最糟糕的 MySQL 延遲情況（第 99 個百分位延遲）而言，東芝 MG04SCA 4K 這次（416.24 毫秒）下降了 32T。
StorageReview 的Microsoft SQL Server OLTP 測試協定採用交易處理效能委員會 (TPC) 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。在本測試中，我們的 SQL Server 協定使用一個 333GB（1,500 規模）的 SQL Server 資料庫，並在 15,000 個虛擬使用者的負載下測量交易效能和延遲。
與我們在Sysbench 測試中的發現類似，交易表現排名也大致相同；東芝 MG04SCA排名倒數第三，交易速度為 2,822.8TPS。
結果反映在 SQL 輸出平均延遲基準測試期間。 在這裡，東芝驅動器以 574 毫秒再次排名倒數第三。 不出所料，Seagate Enterprise Capacity SAS 再次獲得第一名。
企業綜合工作負載分析
我們的企業硬盤驅動器基準測試流程以相同的工作負載將每個驅動器置於穩定狀態，設備將在 16 個線程的重負載下進行測試，每個線程有 16 個未完成隊列，然後在多線程/隊列中以設定的時間間隔進行測試深度配置文件以顯示輕度和重度使用下的性能。 由於硬盤驅動器很快就會達到其額定性能水平，因此我們只繪製出每個測試的主要部分。
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輕鬆地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
- 128K（連續）
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 128K
在我們的第一個企業工作負載中，我們測量了具有 4% 寫入和 100% 讀取活動的隨機 100k 性能的長樣本，以獲得我們的峰值持續隨機 I/O 結果。 在這裡，東芝 MG04SCA 發布了令人印象深刻的 271 IOPS 寫入和 277 IOPS 讀取，在這兩個類別中均排名第一。
同樣，在查看平均延遲時，東芝驅動器在讀取和寫入功能方面都是最快的驅動器。 在此基準測試中，它的讀取時間僅為 922.48 毫秒，寫入時間為 940.94 毫秒，次佳硬盤是 Seagate Enterprise Capacity v.4。
查看最大延遲讀數時，東芝驅動器的性能略有下降，讀取時間為 3,903 毫秒，寫入時間為 2,634 毫秒，處於中間位置。
在我們的標準偏差基準測試中，東芝 MG04SCA 再次公佈了將其置於我們排名中間的數字（寫入 304.99 毫秒，讀取 484.15 毫秒）。
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。 東芝 MG04SCA 是在擴展的 8k 70/30 基準測試中測試的更好的驅動器之一。
在吞吐量方面，東芝 MG04SCA 表現最佳，在 282T16Q 測試結束時達到 16 IOPS。 大多數其他驅動器都超過了 200 IOPS 標記，希捷 Constellation 3TB 除外。
在我們的平均延遲基準測試中，東芝 MG04SCA 驅動器再次以 905.23 毫秒位居領先榜首，這是整個測試中唯一保持在 1000 毫秒以下的驅動器。
在記錄最大延遲時，大多數驅動器表現出相當不一致的性能。 也就是說，東芝 MG04SCA 以 16 毫秒的延遲以 16T3,438.76Q 位居第二。 希捷 Constellation ES.3 4TB 在測試結束時的性能最快，為 3,286.2 毫秒。
在大多數基準測試中，東芝驅動器在標準偏差分析中表現出良好的一致性； 但是，它在 16T16Q 出現了巨大的峰值，最終以相對較高的 522.34 毫秒接近底部。
我們的 Enterprise Synthetic Workload 128K 測試是一個大塊順序測試，顯示了盤片驅動器的最高順序傳輸速度。 在查看 128% 寫入和 100% 讀取活動的 100K 性能時，東芝 MG04SCA 在讀取和寫入功能方面表現非常出色，在兩個列中均排名第二（分別為 214,155KB/s 和 214,685KB/s）。 這僅次於 Seagate Enterprise Capacity v.4 6TB，讀取速度為 221,683KB/s，寫入速度為 221,729KB/s。
結語
東芝 MG04SCA 是一款 3.5 英寸企業 HDD，專為容量點高達 5TB 的中線和近線關鍵業務工作負載等用例而設計。 MG04SCA 也是第一款配備 4K 原生扇區長度的企業級硬盤，同時還提供 AF 版本以擴大使用範圍。 東芝為其驅動器系列配備了有用的功能，例如永久寫入緩存和“即時”加密擦除 (SIE)，這允許在需要時快速擦除驅動器。 前者有助於防止突然斷電期間的數據丟失，並有助於提高性能和整體數據可靠性。
查看其性能的細節，東芝 MG04SCA 在我們的綜合測試中表現出色，但在我們的應用測試中表現不佳。 在我們的許多 FIO 工作負載中，它在我們的排行榜中名列前茅。 在我們的 4k 基準測試中，東芝硬盤在我們的吞吐量（271 IOPS 寫入和 277 IOPS 讀取）和平均延遲（922.48ms 讀取和 940.94ms 寫入）類別中均名列第一。 我們的 8K 70/30 工作負載，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，顯示 Toshiba MG04SCA 是經過測試的更好的驅動器之一，在吞吐量 (282 IOPS) 和平均延遲方面均獲得最高榮譽(905.23ms) 到隊列深度的末尾。 然而，在更實際的應用方面，東芝驅動器在我們的 SQL Server 或 MySQL 測試中表現不佳。 它在這兩個領域都墊底，落後於更具競爭力的希捷 6TB 型號。
由於 4K 格式，該驅動器在我們的實驗室中也遇到了一些兼容性問題。 我們遇到了某些 RAID 卡（包括流行的 LSI 9286-8e）在連接到裝有這些驅動器的 JBOD 時會出現讀/寫錯誤的問題。 我們最終選擇了更新的 SAS3 LSI 9380-8e，它似乎沒有遇到同樣的問題。 另一個對東芝不利的不利因素是他們的產能落後於其他行業。 雖然其他公司為網絡規模用例提供 6TB 和 8-10TB 產品，但東芝提供的 5TB 高端產品感覺有點輕。 也就是說，在很多情況下，用戶並不需要 6TB 或更大的驅動器，而 5TB 足以滿足需求。 當 MG04SCA 定價合適時，它絕對是一個可行的選擇，可以滿足其兼容平台上的大容量存儲需求。
優點
- 合成性能強
- 持久寫入緩存有助於在禁用傳統寫入緩存時提高性能
缺點
- SQL Server 和 MySQL 中的應用程序性能較差
- 高端產能低於競爭對手
- 可能的主機兼容性問題
底線
東芝 MG04SCA 作為首款 4K 原生企業 HDD 開闢了新天地，它為需要中等性能和高容量的數據中心提供了完整的功能集。 MG04 系列確實從密度的角度來看落後於市場，雖然綜合測試看起來不錯，但缺乏應用程序性能。 儘管如此，當價格具有競爭力時，MG04SCA 足以勝任大多數值得考慮的大容量存儲任務。
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