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SAS走进TB级别 酷鱼ES.2企业硬盘测试

  【IT168评测中心】早在6个月前,我们测试了Seagate的企业级SATA硬盘Barracuda ES.2的SATA版本。Barracuda ES.2是采用了希捷第二代垂直记录技术的单碟容量250GB的企业级硬盘,同时提供了SATA接口版本和SAS接口版本。


Barracuda酷鱼企业版第二代:ES.2
 

  与桌面级硬盘相比,企业级硬盘最重要的不同之处在于可靠性,对于企业级应用来说,长时间不间断的稳定运行是最基本的诉求,因此企业级硬盘都具有24 x 7的可用性(一周7天一天24小时连续运行),以及很高的MTBF(Mean Time Between Failure,平均故障时间),因此就接口类型来说,SAS接口会比SATA更可靠一些,也更适合企业级别应用:

Seagate Barracuda ES.2的定位:高容量、关键事务企业硬盘
面向的应用包括:
大容量消耗存储的商业应用
网络附加存储(NAS)
最大容量的服务器
丰富的媒体内容存储——音频、视频、图片
参考资料以及相关辅助数据存储
企业备份及还原——D2D、虚拟磁带
协作——电子邮件、即时消息
基础设施——上网、打印、存档


Segate Barracuda ES.2 SAS : ST31000640SS

  对于SAS硬盘来说,1TB目前是最大的容量型号,而这也是Seagate Barracuda ES.2当中容量最大的型号,我们IT168评测中心以前测试过的SATA 3Gbps版本型号为ST31000340NS,而现在我们得到的SAS 3Gbps版本型号则为ST31000640SS,后缀的SS表明基于SAS接口,它和SATA接口的兄弟会有着什么样的不同表现呢?

  从下列规格表可以看到,SAS版本和SATA版本的参数极其相近,基本上,除了接口,其他方面并无太多不同。


Seagate Barracuda ES.2规格表

  在规格表上我们看到的4处不同中,接口带来的就有三个:接口速率、接口端口数量、缓存。采用SATA接口可以兼容SATA 1.5Gbps,而SAS只有3Gbps——SAS 1.5Gbps只有在极早期的产品中出现过,因此没什么问题。而接口端口数量方面则是SAS的优势:SATA只能提供一个端口,而SAS则是两个,更多的端口可以提供更好的冗余容错,更加适合于企业应用环境。还有一处SAS接口带来的是:扇区容量大小不同,SATA只能使用固定的512字节,而SAS则可以使用512、520、524、528几种不同容量的设置,一般人可能不清楚可变扇区容量具有什么作用:比普通扇区容量略多在一些数据库应用或者在一些特殊文件系统上可以额外存储一些索引信息,以用来提高性能,或者用于容错。

  除此之外,SAS和SATA版本就只有缓存容量不同了,SAS版本只有SATA版本的一半,为16MB。根据我们的测试,16MB和32MB的差别很小。

  基本参数方面,1TB ES.2均使用了4张碟片,单碟容量250GB,这在目前仍然是一个比较高的数字。ES.2全线均为7200RPM(顶着Barracuda名号的都是)。 

  可靠性方面,Barracuda ES.2系列硬盘都具有24 x 7的可用性,不同于一般桌面级别硬盘的8 x 7的可用性,同时具有120万小时的MTBF(Mean Time Between Failure,平均故障时间)指标。通常桌面硬盘的这个MTBF指标为60万小时,Barracuda 7200.11的75万小时是比较高的,而Barracuda ES.2的120万小时MTBF则属于真正的企业级标准了。

  除了24 x 7可用、120万MTBF、10-15的不可恢复读取错误率之外,Barracuda ES.2还具备了多种特性来提升阵列环境下的性能以及硬盘的稳定性:

  企业级应用的一个特色是磁盘阵列/多硬盘同时运转,由于振动会影响到精细的磁头的定位,从而导致性能下降,因此Rotational Vibration旋转振动补偿/纠正能力是企业级硬盘的基础能力,Seagate通过前向补偿控制减缓旋转震动,从而能在多硬盘环境保持正常的硬盘性能。

  WesternDigital的RE系列企业级SATA硬盘也具有类似的特性,只不过命名为RAFF(Rotary Accelerometer Feed Forward,旋转加速前向反馈

  所有的ATA硬盘(包括SATA硬盘以及PATA硬盘)都具有Error Recovery错误恢复以及坏区重置的能力,当一块ATA硬盘处于错误恢复状态时,它不会发出任何错误信息也不会响应来自RAID控制器的任何指令——这个设计不符合阵列应用,因为错误恢复状态持续超过8秒的时间,RAID控制器会自动卸载该硬盘并报告错误,然后开始进入冗长的阵列恢复过程,这对RAID应用来说,无疑是一场灾难。

  为了避免这个状况,有一个特性是企业级SATA硬盘必须的,就是ERC(Error Restoration Control差错恢复机制),硬盘处于错误恢复状态时,在限定的8秒时间内(可选)会继续与RAID控制器通信,避免控制器认为硬盘失效以及伴随而来的阵列崩溃/重建。企业级别的硬盘都具有这样的功能,希捷的酷鱼ES一代就开始具备了,WesternDigital的RE系列企业级SATA硬盘也有,当然,名字上不相同,WD的叫做TLER(Time-Limited Error Recovery,限时错误恢复

  Seagate Barracuda ES.2还搭载了Workload Management工作量管理技术和PowerTrim技术,前者监控及控制硬盘不见温度,控制硬盘工作以保障数据完整性,后者则根据实时活动级别来调整硬盘的PowerTrim级别,从而降低硬盘的能耗,平均降低可以达到2W。

  Write Same技术通过模式化单一命令,允许主机简化RAID初始化过程,降低约5%的时间。

  iRAW(Idle Read after Write,闲置时写后读)利用闲置时间校验近期写入数据,在发现数据错误的时候,会重新写入错误部分,从而提供重要事务应用所需要可靠性。

  通过种种技术,Barracuda ES.2提供了完善的企业级应用所需要的特性,可靠性得到了保障。


Seagate Barracuda ES.2 : ST31000640SS

  ST31000640SS是一个标准的3.5英寸硬盘。


Seagate Barracuda ES.2 : ST31000640SS

  与SATA版本以及桌面级别SATA版本的兄弟们对比:


Seagate Barracuda ES.2 : ST31000340NS和Seagate Barracuda 7200.11 : ST31000340AS


Seagate Barracuda ES.2 : ST31000640SS


Seagate Barracuda ES.2 : ST31000640SS


Seagate Barracuda ES.2 : ST31000640SS


Seagate Barracuda ES.2 : ST31000640SS

  SAS设备的特点就是天生的双端口,上图在接口板上可以看到的亮金属触点就是第二个端口。


Seagate Barracuda ES.2 : ST31000640SS

  第一个端口以及电源的位置都和SATA硬盘一致,这也是SAS背板兼容SATA硬盘的要求。从上图的SAS接口我们可以看出,SAS硬盘无法插入SATA背板中,因此SAS插口是一整条的长条,而通常的SATA是中间隔断的。反过来则没有问题。

DELL 2950测试平台

主板 DELL
处理器 Xeon E5430 x 2
主频 2.66GHz
FSB 1333MHz
L1容量 64K(Data容量为32K)
L2容量 12MB(共享)
芯片组 Intel 5000X
内存 2GB FBD DDR2 667 SDRAM x 8
磁盘控制器 LSI Logic MegaRAID SAS 8408ELP
系统硬盘 Seagate Cheetah 146GB 15K.5 SAS x 3
测试硬盘 Seagate Barracuda ES.2 ST31000640SS 1TB
SAS 3Gbps 7200RPM 16MB Cache
阵列卡设置 WriteBack, Cached I/O, Adptive Read Ahead
硬盘设置 RAID 5,条带大小64KB,适应性预读,Cached IO
主系统分区30GB,次分区50GB,NTFS格式
网卡 Broadcom BCM5708C千兆网卡 X 4
操作系统 Windows Server 2003 R2 Enterprise Edition SP2

  我们使用了一块LSI MegaRAID SAS 8408ELP阵列卡来作为磁盘控制器,它基于LSI SAS 1078芯片组,采用了500MHz PowerPC处理器并提供了128MB DDR2 667 Cache,可以硬件支持RAID 6阵列。由于8408ELP在已有阵列下无法支持单独的硬盘,以此我们把待测的单块ST1000640SS硬盘单独设置为一个阵列。

测试硬盘:


ST31000640SS,属于希捷的Barracuda ES.2家族,容量1TB,转速7200RPM,缓存16MB

对比硬盘:

ST31000340SS,同样属于希捷的Barracuda ES.2家族,容量1TB,转速7200RPM,缓存32MB

ST3400755SS,属于希捷的Cheetah NS家族,容量400GB,而Cheetah家族硬盘的转速均为15000RPM,缓存16MB

ST31000640SS : Segate Barracuda ES.2系列(酷鱼),1TB容量,7200RPM,16MB缓存,SAS接口
ST31000340SS : Segate Barracuda ES.2系列(酷鱼),1TB容量,7200RPM,32MB缓存,SAS接口
ST3400755SS : Segate Cheetah NS系列(捷豹),400GB容量,15000RPM,16MB缓存,SAS接口
ST373455SS : Segate Cheetah 15K.5系列(捷豹),73.4GB容量,15000RPM,16MB缓存,SAS接口


HD Tach RW : ST31000640SS @ LSI MegaRAID 8408E

  我们原以为光是接口不同不会有太大的测试变化,结果显示,HD Tach RW当中,SAS版本+SAS阵列卡的表现要好于SATA版本+SATA磁盘控制器,特别是读取传输速率,SAS版本达到了123MB/s左右,平均读取速度则为103.2MB/s,写入速度(具有很多尖峰的那条曲线)由于阵列卡的缓存作用,数值高于实际值,因此仅能供参考。


HD Tach RW : ST31000640SS VS ST31000340NS

  直接对比可以看出,SAS版本全面胜出SATA版本。


HD Tach RW : ST31000640SS VS WD6400AAKS

  WD6400AAKS是最新的单碟320GB 7200RPM SATA硬盘,从测试结果来看,竟然是单碟160GB 7200RPM SAS接口的ST31000640SS性能更好一些。


HD Tach RW : ST31000640SS VS WD3000BLFS

  WD3000BLFS就是WD VelociRaptor,单碟容量150GB,10000RPM,SATA接口,由于转速上高一个等级,因此尽管此盘盘片直径小上一号,也能提供更胜一筹的传输速率,同时在寻道方面更具优势。


HD Tune : ST31000640SS @ LSI MegaRAID 8408E


HD Tune : ST31000340NS @ Intel ICH8R

  HD Tune上也得到了和HD Tach RW类似的结果。

ST31000640SS : Segate Barracuda ES.2系列(酷鱼),1TB容量,7200RPM,16MB缓存,SAS接口
ST31000340SS : Segate Barracuda ES.2系列(酷鱼),1TB容量,7200RPM,32MB缓存,SAS接口
ST3400755SS : Segate Cheetah NS系列(捷豹),400GB容量,15000RPM,16MB缓存,SAS接口
ST373455SS : Segate Cheetah 15K.5系列(捷豹),73.4GB容量,15000RPM,16MB缓存,SAS接口


IOMeter MaxIO : ST31000640SS


IOMeter MaxIO : ST31000640SS

  上两张图的结果十分惊人,然而我们要提醒一点:就是我们使用的磁盘控制器是一张硬件阵列卡,因此得到的连续IO都是得到了缓存的增益的,因此这些数字现在并没有非常大的意义。


IOMeter MaxIO : ST31000640SS

  随机操作则不同,其总是要存取磁盘,因此可以反映出硬盘的实力,从这里来看,ST31000640SS的曲线很规则,在32队列深度之前都要略好于SATA版同胞ST31000340NS。


IOMeter MaxIO : ST31000640SS

  随机写入,SAS版本要比SATA版本好上17%左右。


IOMeter MaxIO : ST31000640SS


IOMeter MaxIO : ST31000640SS

  连续大区块读写体现了磁盘的真实传输速率,最终得到的成绩为读取125MB/s,写入122MB/s,非常快速,可以跟15000RPM的ST373455SS媲美。

ST31000640SS : Segate Barracuda ES.2系列(酷鱼),1TB容量,7200RPM,16MB缓存,SAS接口
ST31000340SS : Segate Barracuda ES.2系列(酷鱼),1TB容量,7200RPM,32MB缓存,SAS接口
ST3400755SS : Segate Cheetah NS系列(捷豹),400GB容量,15000RPM,16MB缓存,SAS接口
ST373455SS : Segate Cheetah 15K.5系列(捷豹),73.4GB容量,15000RPM,16MB缓存,SAS接口

  从理论测试成绩来看,ST31000640SS的传输速率很快,然而IOps并不突出,那么它在模拟实际应用上的表现如何呢?


IOMeter File Server : ST31000640SS


IOMeter Web Server : ST31000640SS


IOMeter Database Server : ST31000640SS


IOMeter Workstation Server : ST31000640SS

  从测试结果来看,SAS接口的Barracuda ES.2要比SATA接口版本的好上一些,然而这个差异实在太小了,基本上可以忽略,在看重IOps不管其他的场合,接口并不是最主要的因素。

  【IT168评测中心】在我们的测试当中,我们发现Barracuda ES.2的SAS版本在传输速率方面具有优势,达到了125MB/s,比起SATA版本要快25%。SAS版本和SATA版本在机械/盘片部分应该是一致的,因此这种差别应该是电路引起的。SAS版本和SATA版本在IOps方面并无明显区别,相对来说,SAS版本好上一些。


Barracuda酷鱼企业版第二代:ES.2
 

  与SATA接口相比,SAS版本的Barracuda ES.2可以提供可变的扇区大小(当然,这是一个SCSI硬盘的惯例),并且天生具备了双端口,因此更适合于企业应用环境,同时SAS版本的传输速率更快,在1TB这样的大容量硬盘面向的应用上更为占优。

Seagate Barracuda ES.2的定位:高容量、关键事务企业硬盘
面向的应用包括:
大容量消耗存储的商业应用
网络附加存储(NAS)
最大容量的服务器
丰富的媒体内容存储——音频、视频、图片
参考资料以及相关辅助数据存储
企业备份及还原——D2D、虚拟磁带
协作——电子邮件、即时消息
基础设施——上网、打印、存档


Segate Barracuda ES.2 SAS : ST31000640SS

  对于用户来说,在SAS硬盘和SATA硬盘之间进行选择主要依赖于已有或者打算部署的磁盘控制器,你选择了SAS接口的话,那么你就需要购买算是比较昂贵的SAS控制卡,而SATA则基本上所有机器都能支持,而在磁盘方面,选用不同的接口带来的成本变化只在于电路板,相对来说是不大的。目前除了入门级别的服务器都已经流行SAS控制器,因此尽可能地使用SAS版本显得更为明智。而SAS接口方面现在终于出现了首款1TB容量的硬盘,大容量媒体服务器又有了新的选择。

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