WD Black 4TB 評測 (WD4001FAEX)

by 凱文·奧布萊恩 on 2012 年 12 月 27 日

消費者 ◇ 硬盤

4TB WD Black 是 Western Digital 的頂級容量和頂級性能的 7,200 RPM 客戶端系統硬盤。標準的 3.5" 外形尺寸旨在為台式機使用提供大容量存儲，同時仍提供一流的性能。WD 正在為 4TB Black 使用其標準的五盤片設計（注意：Caviar 已從品牌中刪除），這也被突出顯示通過 64MB 緩存、SATA 6Gb/s 接口提供 154MB/s 的吞吐量。

雖然固態硬碟 (SSD) 的速度顯然更快——即使是WD VelociRaptor也擁有 205MB/s 的吞吐量——但 WD Black 系列一直以來都致力於提供大容量硬碟，並採用 7,200 轉/分的機械硬碟，同時保持一流的性能。最新的 4TB Black 硬碟使 WD Black 系列的容量翻了一番，直接跳過了 3TB 的漸進式容量，從 2TB 躍升至 4TB。但這不僅僅是容量的提升，WD 還表示這款 4TB 硬碟的吞吐量提升了 12%，這對機械硬碟市場來說意義重大。

WD 繼續為黑色硬盤提供五年保修，這是業內最長的。在本次審查時，這些驅動器現已出貨，市場價約為 330 美元。

WD Black 4TB 規格

接口：SATA 6Gb/s
轉速：7,200 RPM
緩衝區大小：64MB
平均延遲：4.20 毫秒
加載/卸載循環：最少 300,000 次
格式化容量：4,000,787 MB
每個驅動器的用戶扇區數：3,907,029,168
尺寸：高 26.1 毫米，深 147 毫米，寬 101.6 毫米
重量：0.78公斤
操作衝擊（讀取）：30G，2 毫秒
非工作衝擊：300G，2 毫秒
聲學：空閒模式：29 dBA（平均），搜索模式：34 dBA（平均）
溫度：工作時 -0°C 至 60°C，非工作時 -40°C 至 70°C
功耗
- 讀/寫：10.40 瓦
- 空閒：8.10 瓦
- 待機：1.20 瓦
- 睡眠：1.20 瓦
每讀取一位不可恢復的讀取錯誤：<1 in 10¹⁴
保修期：5年

設計和建造

Western Digital 在其所有消費者和企業硬盤驅動器上都遵循一種非常普遍的設計實踐。面向消費者的 WD Black 4TB 具有 WD 標準產品標籤，除了型號外，每個產品系列的唯一區別是標籤底部的黑色標誌。

WD Black 4TB 是一款基於 SATA 3.5Gbps 接口的標準 6 英寸硬盤。我們看到西部數據的標準做法是將發熱組件與硬盤主體接觸。這使得控制器、RAM 等部件能夠正常工作。和電機驅動器將熱量散發到機身中，充當大型散熱器。此外，西部數據還利用放置在驅動器和電路板之間的泡沫墊來幫助吸收振動。

該電路板包括 Marvel 88i9346 控制器芯片，以及來自 Samsung K64T2QJ-BCE4 模塊的 51163MB DDR7 RAM。

測試背景和比較

本次審查的可比性：

編輯說明：4TB 希捷尚未作為裸盤發布，列出的性能來自 4TB 外置台式機硬盤，我們從中提取了 Barracuda。希捷將於 2013 年初發布裸盤。

所有企業級和消費級硬碟均在我們基於聯想ThinkServer RD240的企業級測試平台上進行基準測試。 ThinkServer RD240的設定如下：

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

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。

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。我們還包括兩個傳統的混合工作負載，傳統的文件服務器和網絡服務器，每個都提供廣泛的傳輸大小組合。

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
文件服務器
- 80% 讀取，20% 寫入
- 10% 512b、5% 1k、5% 2k、60% 4k、2% 8k、4% 16k、4% 32k、10% 64k
網絡服務器
- 100% 閱讀
- 22% 512b、15% 1k、8% 2k、23% 4k、15% 8k、2% 16k、6% 32k、7% 64k、1% 128k、1% 512k

在我們的第一個工作負載中，我們查看每個 4TB 硬盤驅動器在 100% 隨機 4K 寫入或 100% 4K 讀取工作負載下的性能。在此測試中，WD Black 4TB 處於中間位置，在讀寫活動方面落後於 Deskstar 7K4000。

WD Black 256TB 的有效隊列深度為 16 (16T/4Q)，讀取延遲為 2,463 毫秒，寫入延遲為 1,674 毫秒。

比較最大延遲，WD 處於中間位置，峰值寫入延遲為 5,013 毫秒，峰值讀取延遲為 4,399 毫秒。

比較 4K 讀寫延遲標準差，WD Black 4TB 具有平均讀取一致性，並且高於平均寫入一致性。

切換到我們的 8K 70/30 混合工作負載，我們測量從 2T/2Q（QD4 有效）到 16T/16Q（QD256 有效）的低負載的性能。在此設置中，WD Black 4TB 排在 4TB Seagate Barracuda XT 之上，但遠遠落後於 Hitachi Deskstar 7K4000。一個更大的差異是 Deskstar 看到了更大的提升，因為每個線程數的隊列深度增加了，而 4TB Black 和 4TB Barracuda 則趨於穩定。

對於 WD Black 8TB，我們 70K 30/50.71 配置文件的平均延遲在 2T/2Q 的 2,382 毫秒到 16T/16Q 的 4 毫秒之間變化。

比較每個 4TB 硬盤之間的最大延遲，WD Black 4TB 在測試期間具有最高的峰值響應時間，隨著隊列深度的增加而被放大。

雖然在我們的 4K 8/70 工作負載中 WD Black 30TB 的峰值延遲更高，但它的延遲一致性仍略好於 Seagate Barracuda 4TB，但仍低於 Hitachi Deskstar 7K4000。

比較每個硬盤在 128K 順序工作負載中的順序性能，Seagate Barracuda 4TB 的順序讀取速度最高，為 172.9MB/s。 WD Black 4TB 以 145MB/s 的讀取速度和 153MB/s 的寫入速度排名第三（總體排名第三）。

我們的下一個混合工作負載測量傳統文件服務器配置文件中每個硬盤驅動器的性能，傳輸大小從 512b 到 64K 不等。在線程/隊列負載的大部分範圍內，4TB WD Black 緊隨希捷 Barracuda XT 以及日立 Deskstar 7K4000。 WD Black 的性能從 66T/2Q 的 2 IOPS 擴展到 86T/16Q 的 16 IOPS，而 7K4000 的性能從 82 IOPS 擴展到 102 IOPS。

在我們的文件服務器工作負載的線程/隊列級別中，4TB WD Black 的平均延遲範圍從 59.66T/2Q 的 2ms 到 2.935T/16Q 的 16ms。

在應用負載範圍內，WD Black 4TB 的峰值延遲最高，每個線程計數中的 8-16 隊列負載達到最高。這與 Hitachi 或 Seagate 4TB 產品相比，可以更好地管理此特定工作負載。

將我們的觀點轉向文件服務器工作負載的延遲一致性，WD Black 4TB 落後於消費類 4TB 硬盤驅動器，從低負載到高負載的延遲標準偏差最高。

我們最後的混合工作負載在我們的 Web 服務器配置文件中測量性能，其中包括完全只讀模式下 512b 到 512K 的傳輸大小。憑藉這種 100% 的讀取活動，4TB WD Black 的傳輸速度從 57T/2Q 的 2 IOPS 到 63T/16Q 的 16 IOPS 不等，而領先的 Hitachi Deskstar 7K4000 從 88 IOPS 擴展到 112 IOPS .

我們的 Web 服務器配置文件中的平均延遲範圍從 68.98T/2Q 的 2 毫秒到 3,988T/16Q 的 16 毫秒。

查看 Web 服務器配置文件中的最大延遲，我們從 WD Black 4TB 中看到了與我們在前兩個混合工作負載中看到的類似趨勢。它重複了相同的高最大響應時間模式，每個線程級別在 8-16 個隊列時達到峰值。

雖然 WD Black 4TB 的峰值延遲最高，但在我們的 Web 服務器配置文件中，其延遲一致性在整體上處於中等水平，排在 Seagate Barracuda 4TB 之前。

結語

對於那些需要大量儲存空間來存放媒體檔案或其他數位儲存需求的用戶來說，4TB硬碟是一個不錯的選擇。雖然7,200轉/分的硬碟已經上市一段時間了，但如今它們終於變得更加普及。西部數據（WD）在其高性能3.5英寸7,200轉消費級硬碟系列中完全跳過了3TB容量，在其Black系列中直接從2TB跳到了4TB。當然，WD也提供3TB和4TB的企業級硬碟，雖然結構相似，但企業級硬碟的效能調校要好得多；在某些情況下，WD RE 4TB的讀寫速度是消費級硬碟的兩倍。當然，企業級硬碟的價格也高出150美元，但了解消費級和企業級市場之間的差異很有意義。過去，企業級儲存陣列廠商等經常會偷偷地將消費級硬碟塞進企業級裝置中。但鑑於WD硬碟的效能調校如此精良，這種做法可能會逐漸減少，因為節省的成本與效能損失相比並不划算。

這並不是說 WD Black 4TB 性能差。它在目標市場中表現出色，並且在某些領域與高性能消費類 HDD 類別中的其他驅動器具有可比性。在我們的 100% 隨機 4K 工作負載中，它落後於 Hitachi Deskstar 7K4000，但排在 Seagate Barracuda 之上。我們的 8K 70/30 工作負載也是如此，它在 Barracuda 之前提供了小幅提升，儘管它落後於 Deskstar 7K4000 的幅度更大。在我們的文件服務器和 Web 服務器工作負載中，4TB Black 在 I/O 方面落後於競爭對手，並且隨著隊列深度的增加難以控制峰值延遲。鑑於 Hitachi Deskstar 7k4000 和 WD Black 4TB 目前的價格平價，很難推薦 WD，因為它幾乎在所有地方都落後於 Hitachi。然而，如果出現明顯的價格差距，消費者會對 WD 感到滿意，因為在大多數用例中很難“感受到”性能差異。

優點