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万转捷豹重生 希捷Cheetah NS硬盘评测

  【IT168评测中心】18个月前,Seagate希捷推出了其3.5" 15K RPM(15000RPM)的第五代捷豹硬盘产品Cheetah 15K.5以及2.5" 10K RPM(10000RPM)的第二代硬盘产品Savvio 10K.2,却没有对3.5" 10K RPM(10000RPM)的Cheetah 10K.7进行更新;而后,Cheetah 15K.5顺利替代Cheetah 15K.4地成为高端企业硬盘的主力,而Savvio却没有顺利地替代10K.7的位置,一时间中端企业级应用上看到的不是老面孔10K.7(也很少见了)就是15K.4、15K.5。


Cheetah(捷豹)是希捷高端企业级硬盘的主力品牌


万转捷豹Cheetah 10K.8

  其实Seagate早先已决定Cheetah 10K.7是万转捷豹系列的最后一代产品,以后将不再发展万转的3.5英寸硬盘,并以2.5英寸规格企业硬盘代替,此后Cheetah家族将只有15K RPM的转速,不过市场上看2.5英寸规格虽然是提升存储性能密度比的捷径,然而中端企业级应用未必会因此买账,因此Seagate重新动了3.5"万转捷豹的心思,重生后的产品名字不是Cheetah 10K.8,而是Cheetah NS,于6个月前发布,我们在第一时间内拿到了通路市场而非OEM市场的实际产品。

Cheetah NS的定位:

关键任务存储/关键商业存储

NAS网络附加存储
高容量、高性能应用服务器
集群系统
医疗影像、CAD、仿真
丰富的媒体内容存储——音频、视频、图片
协作——电子邮件、即时消息
基础设施——上网、打印、存档

Cheetah NS的特点:

基于15K5的平台技术,更侧重于容量提升
PMR垂直记录技术
非常好的的$/GB和GB/W
3.5"关键任务企业硬盘中最低的功耗
比10K.7高33%的存储容量
比标准10K RPM企业硬盘更高的IOPS

  3.5英寸万转捷豹的上一代,是2004年中发布的Cheetah 10K.7,距离2007年中发布的Cheetah NS,刚好是3年的时间。一款硬盘支撑三年,也属不易。从定位上看,Cheetah 10K.7和Cheetah NS是一致的。


Seagate Cheetah NS

Cheetah NS的定位:

关键任务存储/关键商业存储

NAS网络附加存储
高容量、高性能应用服务器
集群系统
医疗影像、CAD、仿真
丰富的媒体内容存储——音频、视频、图片
协作——电子邮件、即时消息
基础设施——上网、打印、存档

Seagate Cheetah 10K.7

Cheetah 10K.7的定位:

关键任务存储/关键商业存储

高端企业工作站
数据仓库与数据采集
多用户多媒体应用
AN系统与超级计算机
数字A/V与图像处理
图形与医疗影像
Internet与电子商业服务器


Cheetah 10K.7已经在2007年第四季度停止供货

  Cheetah 10K.7和10K.6比没有太大改进,只是容量方面增大,而Cheetah NS和Cheetah 10K.7相比,改动却是相当大的。

存储密度

  得益于垂直记录技术的采用,Cheetah NS的最大容量从Cheetah 10K.7的300GB上升到400GB,由于碟片数量没有变动,同样为4张,因此最大容量就由75GB上升到100GB,提升了33%,这将会是性能提升的主要因素。

  从参数上看,ST3400755SS每一个记录面具有92200个磁道,TPI(Tracks per inch每英寸磁道数)为155000,BPI(Bits per inch,每英寸位数)峰值为979k,Areal Density(记录密度)达到了151.7 Gbits/inch2

  其次,Cheetah的接口方面已经升级为SAS,随着时间的变迁,07年SAS串行SCSI技术得到了实质性的大规模普及,并被评为我们的IT168技术卓越奖。Seagate的企业级别硬盘也都开始采用SAS接口。采用SAS接口可以提高RAID的最大性能,并可以更好地支持大规模的硬盘。Cheetah NS也提供10K.7上FC 2Gbps接口的更新版:FC 4Gbps,以组建高速大容量规模的SAN。

极高的可靠性

  企业级别应用很注重可靠性,除了24 x 7是基本要求外,MTBF(Mean Time Before Failure)是一个衡量硬盘可靠性的常见数字(有时硬盘厂商们会用Mean Time Between Failures,缩写仍然是MTBF),这个数字越大,出现故障的几率越低,硬盘也就越可靠。通常桌面硬盘的这个MTBF指标为60万小时,企业级SATA硬盘通常达到120万小时(如Barracuda ES.2),Cheetah NS高一些,为140万小时,保持了和Cheetah 10K.7一致的标准。

  和MTBF相比,AFR(Annualized Failure Rate)也是一个比较重要的指标,Cheetah NS的AFR为0.62%,作为对比,企业级SATA硬盘Barracuda ES.2的AFR为0.73%。

  最后一个关于可靠性的参数上表现出了各种硬盘的级别:Nonrecoverable Read Error Rate不可恢复读错误率,如下面所示:
家用SATA硬盘:10-14,如Seagate Barracuda 7200.11
企业级SATA硬盘:10-15,如Seagate Barracuda ES.2
SCSI/SAS/FC硬盘:10-16,如Seagate Cheetah NS


Seagate Cheetah NS


Cheetah NS vs Cheetah 10K.7

  崭新的Cheetah NS,显得线条比较硬朗,特别是和有些旧的Cheetah 10K.7相比。


Seagate Cheetah NS

  我们收到的型号是Cheetah NS中容量最大的一款:ST3400755SS,400GB的容量,具备16MB的缓存,符合RoHS绿色标准。

  Firmware为0001,这是最初的韧件版本。


Seagate Cheetah NS

  Cheetah NS采取了侧面无操作孔的设计,因此我们看不到其他硬盘上常见的密封纸片。希捷现在的硬盘大多都采用了这样的设计。


Seagate Cheetah NS

   仔细观察,可以发现顶盖是由三层金属片组成的。


Seagate Cheetah NS

  内置的单宽度SAS 3Gbps接口,可以提供300MB/s的单向传输带宽、600MB/s的双向传输带宽,这个接口看起来和SATA有些相像,不过SATA硬盘虽然可以插入SAS背板,不过反之却不行:接口突起的部分阻碍了这个操作,这个部分是被SAS的第二个端口占用,额外的第二个端口可以用于冗余容错、组建集群系统等功能。


Cheetah NS vs Cheetah 10K.7

  我们记得,内置SCSI(16bit的)是分为两种接口的,一种是68针,一种是80针,对照于Seagate的硬盘就是LW和LC的后缀区别,其中前者是普通类型,后者是热插拔的类型,而对于SAS而言,这两种接口都统一到了一种接口,这对大家都有好处,厂商不必花费心思多做设计,用户们也不必担心一些情况下有硬盘用不了的以及80->68转接头可能带来的性能降低等尴尬问题。


Seagate Cheetah NS

 


Cheetah NS vs Cheetah 10K.7

   Cheetah NS的主控制芯片面积大为缩小了。硬盘电路板的形状、大致设计则没有大的变迁。


Seagate Cheetah NS

  SMOOTH 100332744电机控制芯片,Cheetah 10K.7使用的是SMOOTH 100331044。


Seagate Cheetah NS

  Marvell 88C7500P-LAE1 High PHY Read Channel芯片,10K.7和15K.4都采用88C7500M-LAE1芯片。


Seagate Cheetah NS

  主控制芯片型号是LSI L2A3075,10K.7用的是L202148。内存则会因批次不同而产生变迁,我们测试的样品用的是台湾EtronTech的产品/

  为了测试SAS硬盘,我们采用了LSI1068芯片作为磁盘控制器,它在很多主板、控制卡、阵列卡上都有应用。我们采用的是集成在ASUS DSBF-D/SAS主板上面的LSI1068芯片。ASUS DSBF-D/SAS采用了Intel 5000P + Intel 6321ESB + Intel 6702PXH芯片的组合,其中LSI1068 SAS控制芯片就直接挂接在6321ESB南桥的PCI-X总线上。

  主系统磁盘也挂接在6321ESB的PCI-X总线上,基于Adaptec 2130S RAID阵列卡(带有128MB ECC缓存),由3个ST373207LW组成RAID 0配置,我们安装了最新的LSI、Adaptec驱动。用来对比的Cheetah 10K.7硬盘(ST373207LC)另外挂接在Intel 6702PXH PCI-X总线上的一块LSI 2100R SCSI 320控制卡上,而对比的Barracuda ES.2 1TB的测试数据则来自于以往ICH8R测试平台。


Cheetah NS vs Cheetah 10K.7:串行SCSI vs 并行SCSI


Cheetah Barracuda ES.2,1TB,SATA接口

  我们还加入了一个15K.4硬盘作为对比,型号是ST373455SS,这个硬盘同样是SAS接口。15K.4是和10K.7同期推出的1万5千转硬盘系列,其后代15K.5推出、应用好一段时间了,最新的15K.6也已经发布,不过尚未见到产品。

  我们首先使用了HD Tach RW 3.0.1.0版本进行了测试,HD Tach可以很快速地得到一个硬盘的读写曲线以及各项参数,已被广泛用来对比磁盘的性能。HD Tach RW 3.0.1.0总共具有三种测试模式,我们采用的是Long Bench(32mb zones)模式。


HD Tach RW : Cheetah NS

最外圈:读102MB/s,写92MB/s
平均:读85.4MB/s,写77.7MB/s
最内圈:读60MB/s,写56MB/s
突发:221.7MB/s
随机存取时间:7.4ms


HD Tach RW : Cheetah NS vs Cheetah 10K.7


HD Tach RW : Cheetah NS vs Cheetah 15K.4


HD Tach RW : Cheetah NS vs Barracuda ES.2

  最外圈传输速度,Cheetah NS已经超过了100MB/s,和目前最快的SATA硬盘保持了相似的水准。

  平均传输速率方面,Cheetah NS的读取要比Cheetah 10K.7快30%、写入要快22%,这得益于33%的单碟容量提升。

  突发传输速率也非常高,得益于最新的主控制芯片,Cheetah NS的突发比1万5千转的Cheetah 15K.4还要高。

  同为万转捷豹,Cheetah NS的随机存取比起Cheetah 10K.7有一点点进步:从7.8ms变为7.4ms。

 

  随后我们用HD Tune进行了测试,HD Tune也是一个方便的测试程序。


HD Tune : Cheetah NS

  单纯的传输曲线无法表达一个硬盘实际应用的快慢,IO能力是无法从这些曲线中直接体现出来的,因此我们需要IOMeter。

  IOMeter是一款功能非常强大的IO测试软件,它除了可以在本机运行测试本机的IO(磁盘)性能之外,还提供了模拟网络应用的能力。我们使用了其最新版本:2006.07.27。

注:IOMeter测试中一个有趣的现象是WD10EACS测试时间的长短明显影响到其最终结果(普通的硬盘影响甚微),这应该是和WD10EACS转速不恒定相关的。我们仍然采用了每个子项目的每个队列深度测试2分钟的方法。

连续读写IOps

  连续读写IOps基于100%连续的512Bytes大小的块读写,以测试硬盘的最大输入输出能力,硬盘最终接受、返回数据都是以一个个的操作为计量,因此IOps就代表了实际环境上硬盘的处理能力。

  得益于大单碟容量/高存储密度,因此Cheetah NS的小区块连续读写能力轻易地超过了其他硬盘。

随机读写IOps

  随机读写IOps基于100%随机的512Bytes大小的块读写,以测试硬盘在完全随机状态下的最大输入输出能力,这个更加考验的是硬盘的机械能力,随机寻道时间好的硬盘在这里表现会非常好。

  随机测试方面,15KRPM硬盘开始显示其优势,而同样的10KRPM,Cheetah NS要比Cheetah 10K.7快20%(写入要更高一些),比起SATA硬盘中的王者,Cheetah NS要快接近100%

连续传输MBps

  连续读写的MBps基于100%连续的64KBytes大小的块读写,以测试硬盘的最大传输速率,之所以采用64KB的数值是因为,Windows操作系统的默认最大磁盘读写块大小就是64KB,采用更大的块大小实际上会分解为多个64KB块。
 

  结果和HD Tach RW测试很像,Cheetah NS比前一代要快上不少,和目前最快的SATA硬盘接近,而不及15KRPM硬盘。

结论:IOMeter的理论性能表明,依靠33%的单碟容量提升,Cheetah NS比前一代要快20%以上,成绩很理想。

文件服务器IOps

  文件服务器测试模拟了实际文件服务器上的磁盘IO动作,其中读取部分占80%,写入部分占20%,它基于100%随机的操作,因此平均响应时间参数更好的硬盘表现也会更好。


 

网站服务器IOps

  网站服务器测试模拟了实际网站服务器上的磁盘IO动作,其中读取部分占100%(近年的网站服务器写入操作也开始增加了),100%随机操作,因此平均响应时间参数更好的硬盘表现也会更好。

 

数据库服务器IOps

  数据库服务器测试模拟了实际数据库服务器上的磁盘IO动作,其中读取部分占67%,写入部分占33%,可想而知,数据库服务器是100%随机操作。数据库服务器测试基于8KB的小区块。

 

工作站IOps

  工作站测试模拟了实际工作站上的磁盘IO动作,其中读取部分占80%,写入部分占20%,工作站操作的随机程度不如服务器,为80%。测试基于8KB的小区块。

结论:所有的测试都表现出,Cheetah NS比起上一代Cheetah 10K.7要快20%~30%,一方面单碟容量有所提升,另一方面随机存取时间也有了些微进步。Cheetah 10K.7的IOps曲线上有一个明显的特点,就是64队列深度下有一个明显的凹陷,而新一代Cheetahn NS的曲线特点是:32队列深度开始硬盘性能就停止了大的提升,这种现象在近年的Seagate硬盘上表现很明显。

  最后还有说明的一点是:Cheetah NS支持的队列深度是128,而不是SAS/SCSI TCQ的256。在实际环境中,64~128的队列深度属于存储负荷较高的状态。

注:SATA的NCQ(Native Command Queueing,本地命令排序)支持的最大队列深度为32,SAS/SCSI的TCQ(Tagged Command Queueing,标记命令排序)支持的队列深度则为256。

  【IT168评测中心】Cheetah NS从定位上看,就是Cheetah 10K.7的继任者,相比起来,依靠着33%的单碟容量提升,Cheetah NS的最大容量、性能得到了全面的增强。功耗方面,Cheetah NS略为变高,达到了13W(10K.7为11W),不过2W的改变难以察觉,13W也属于和SATA硬盘一致的水平。

  在测试环境下,Cheetah NS的发热量、噪声、震动都很低,这意味着桌面使用也是可能的,一般的发烧友都可以接受。依靠20%以上的性能提升,Cheetah NS也可以顺利地替代Cheetah 10K.7应用于关键任务存储/关键商业存储,在Seagate的控制下,万转Cheetah NS和1万5千转硬盘仍然维持了一定的性能差,这也便于厂商、用户作出选择。

Cheetah NS的定位:

关键任务存储/关键商业存储

NAS网络附加存储
高容量、高性能应用服务器
集群系统
医疗影像、CAD、仿真
丰富的媒体内容存储——音频、视频、图片
协作——电子邮件、即时消息
基础设施——上网、打印、存档

Cheetah NS的特点:

基于15K5的平台技术,更侧重于容量提升
PMR垂直记录技术
非常好的的$/GB和GB/W
3.5"关键任务企业硬盘中最低的功耗
比10K.7高33%的存储容量
比标准10K RPM企业硬盘更高的IOPS

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