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地球最快的硬盘 希捷捷豹15K6性能测试

  【IT168评测中心】在上一篇文章《地球最快的硬盘 捷豹15K6抵达评测中心》中,我们已经可以从技术规格中见识到Seagate希捷第6代15000RPM捷豹Cheetah硬盘的威力,这个采用了最新的垂直磁记录技术的大容量快速硬盘可以提供极快的速度和不小的容量,可以为事务密集型应用提供充足的支持。

 
Seagate Cheetah 15K.6

  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。而对于10000RPM的通常企业级别硬盘来说,15000RPM的Cheetah 15K提供的性能更高,面向的应用也更高端一些,然而随着Cheetah 15K.6容量的提升,它的定位悄悄地发生了变化,不再局限于事务密集型应用

Seagate Cheetah 15K.6的定位:所有的企业应用
包括:
电子邮件
事务处理
交易处理
决策支持
SAN存储局域网
NAS网络附加存储
互联网及电子商务


Segate Cheetah 15K.6 SAS : ST3450856SS

  我们收到的三个捷豹15K.6都是450GB容量,也是这个系列中最大容量的型号,接下来我们就开始观赏它的性能表现了。

 

DELL PowerEdge 2900 III测试平台

主板DELL PE2900
BIOS:2.3.1
处理器Xeon E5430 x 2
主频2.66GHz
FSB1333MHz
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DELL Perc 5/i RAID Controller
LSI Logic MegaRAID SAS 8408ELP
LSI 21320S SCSI Controller
系统硬盘Seagate Cheetah 15K.5
ST314655SS 146GB 16MB
SAS x 3
测试硬盘Seagate Cheetah 15K.6
ST3450856SS 450GB 16MB SAS x 3

Seagate Cheetah 15K.5
ST314655SS 146GB 16MB SAS x 3
Seagate Cheetah 15K4
ST373454LC 73.4GB 16MB SCSI x 1
Western Digital VelociRaptor
WD3000BLFS 300GB 32MB SATA x 1
阵列卡设置WriteBack, Cached I/O, Normal Read Ahead
硬盘设置RAID 0,条带大小64KB
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硬盘单独设置为一个阵列。

测试硬盘:


ST3450856SS,属于希捷的Cheetah 15K.6家族,容量450GB,转速15000RPM,缓存16MB

对比硬盘:

 
从左起:Cheetah 15K4、Cheetah 15K.5、Cheetah 15K.6
万转SATA企业级硬盘VelociRaptor : WD3000BLFS


HD Tach RW : ST3450856SS @ LSI MegaRAID 8408E

  15K.6确实是前所未有的快,最外圈的读取传输速率超过了170MB/s,波动的上沿甚至可以达到180MB/s,写入稍微慢一些,最外圈约为150MB/s,总体指标和标称的很相近(读取171MB/s)。平均读取为147.1MB/s,平均写入为133.7MB/s。至于5.8ms的随机存取时间则在15000RPM硬盘中处于正常值。对于7200RPM的桌面级别来说,这个数字通常是13ms~14ms,这意味着读取指令发出之后需要13ms~14ms才能返回数据,而15K.6只需要不到一半的时间。


HD Tach RW : ST3450856SS vs ST3146655SS

  无疑15K.6比起上一代15K.5快了很多,主要体现在传输速率上面。随机存取方面15K.6没有体现出什么优势(至少在HD Tach RW上是这样)。


HD Tach RW : ST3450856SS vs ST373454LC

  古老的15K4在传输速率上与15K.6相去甚远,后者几乎是前者的两倍。


HD Tach RW : ST3450856SS vs WD VelociRaptor

  转速10000RPM的企业级SATA硬盘WD VelociRaptor也是一款传输速率很快的硬盘,不过15K.6明显技高一筹。在随机存取时间上,10000RPM的典型值为7.0ms,和15000RPM的5.7ms数值上已经相去不远(虽然要跨越数量上的差别是千难万难)。

  我们仍然使用了IOMeter 2006.07.27来获得其IOps参数大小,这个参数可以代表一个磁盘子系统在单位时间内可以完成多少操作。有些时候,连续传输速率很快的硬盘其IOps却不高,这表明其实际上干不了太多的活。


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WB Cached I/O


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WB Cached I/O

  在阵列卡采用自适应性预读、WriteBack缓存策略以及Cached I/O的设置下,Cheetah 15K.6和Cheetah 15K.5都能获得最高68000 IOps的成绩,然而要注意到,这是阵列卡下的成绩。阵列卡上具有的缓存机制会让我们得不到真实的磁盘性能,我们现在要的不是阵列性能,因此我们需要对阵列卡进行另外的设置才能得到真实的IOps成绩。

  15K4采用的是Ultra SCSI 320控制卡,而WD VelociRaptor采用的是Intel ICH7R南桥芯片的磁盘控制器,因此没有这些问题。


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O

  如图所示才很好地符合了实际磁盘的性能:我们采用了WriteThrough缓存策略以及Direct I/O模式,这样阵列卡的缓存影响将会降低到非常小。最终的结果显示15K.6具有着58941.1的峰值读取IOps,从数据来看,比15K.5略为高上一丁点。从曲线上看,15K.5和15K.6都是在1~64的队列深度上维持较高的IOps,一旦过了64就大为降低,这一点是和这两系列硬盘的特点很符合的:这两个捷豹兄弟的设计支持队列深度都是64。虽然SCSI/SAS规范上可以支持最高256的TCQ队列深度,不过似乎没有什么磁盘有实现。对于SATA来说,NCQ的队列深度最大值是32。

  写入IOps曲线很怪,可能跟阵列卡也有关系,15K.6峰值达到了31611.6 IOps,不过之后则惨不忍睹。大体上,在这块阵列卡上15K.5和15K.6的连续写入IOps都不高。

注解:

  WriteThrough与WriteBack:在缓存技术上经常会碰到的词,一个被叫做“写通”,另一个则是“写回”,具体上就是在具有缓存的IO上,写通是写入时数据不使用缓存直接写入(到硬盘),而写回则不是,它会先保存到缓存,在空闲的时候才将数据写入(到硬盘),换句话说,一个是同步写入操作,一个是异步写入操作。通常WriteBack设置会提高总的吞吐率,然而有些情况下却不是这样。具体的设置将会在下一篇文章中介绍。


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O

  在100%随机的测试上,缓存帮不了读取什么忙:系统总是要实际上读取。在写入上则会具有一些优势。从测试结果来看,15000RPM的读取IOps表现都很相近,不过最新两代捷豹都在32~256的队列深度上维持平直的IOps曲线,这应该是这个系列本身的特征,就像在15K4那个年代在128队列深度总要凹下去一样。在随机写入IOps上,15K.6脱颖而出。


IOMeter MaxIO : ST3450856SS


IOMeter MaxIO : ST3450856SS

  结果就和HD Tach RW测试差不多,15K.6遥遥领先。这意味着从整个读写上来说,15K.6的IOps表现和传输速率表现都很不错。


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O

  在这里不同的阵列卡设置会带来不同的数值,不过总体而言,15K.6是性能最高的。让人的眼睛有些跌破的是配合SCSI控制卡的15K.4性能上相差也不是太多,在高队列深度下表现还好一些——不过一旦上到了阵列卡,表现将会“泯然众人”矣。


IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O处理器占用率

  我们还顺便检查了采用不同配置下的处理器占用率,对应的测试是512bytes 100%随机读取IOps测试。最终的结果表明15K.6居然比15K.5的占用率更低一些。此外,毫无疑问,SCSI/SAS在这方面是要比SATA更有优势的,特别是考虑到对应的IOps能力的情况下。

  另一个结论是采取了阵列卡也不会让CPU完全从磁盘操作上脱离出来,即使是在双Xeon E5430四核这样的配置上也可能占用最高10%的CPU。当然不同的阵列卡以及不同的阵列卡设置在这点上会有所区别,例如正常的WriteBack + Cached I/O设置的处理器占用率是要比我们使用的WriteThough + Direct I/O设置要低一些。人们的目标就是建立CPU占用率最低、性能却最好的磁盘子系统。

 
IOMeter MaxIO : ST3450856SS ARA WT Direct I/O

   【IT168评测中心】毫无疑问,从测试结果来看,Seagate Cheetah 15K.6在各个方面都是目前速度最快的硬盘,其和上一代最大的改进是传输速率飞快,最外圈达到了170MB/s,比以往的其他硬盘都要快。


Seagate Cheetah 15K.6

  和上一代Cheetah 15K.5相比,15K.6的IOps方面也具有着较小的进步,这主要是因为随机寻道指标的进步。不过总体而言,已经配置了15K.5的服务器没有什么必要升级到15K.6,除非你需要极快速的传输速率,例如,做视频编辑等。而新服务器用户则可以直接考虑15K.6。

  得益于最新的垂直磁记录的应用,单个Cheetah 15K.6最高可以提供450GB的容量,这使得它的定位发生了变化,不再局限于事务密集型应用,在需要大容量存储的地方也可以发挥优势。有买过15K.5硬盘的用户可能会发觉其实15000RPM的价格也不是很高,这些集合起来可能预示着希捷打算让15000RPM硬盘逐渐普及(这确实是希捷的想法,他们正在规划下一代20000RPM的硬盘,而10000RPM的最新一代Cheetah曾经一度不存在于希捷的计划上)。

Seagate Cheetah 15K.6的定位:所有的企业应用
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NAS网络附加存储
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短跑冠军猎豹Cheetah

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