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64MB缓存2TB硬盘对决 WD RE4 vs 酷鱼XT

   【IT168评测中心】西部数据推出WD RE4硬盘已经有一段时日了。RE:RAID Edition,阵列版本,顾名思义就是专门为阵列应用而设计的硬盘。实际上,WD的RE2/RE3/RE4系列硬盘都搭载了阵列应用至关重要的两项技术:TLER(Time-Limited Error Recovery,限时错误恢复)以及RAFF(Rotary Accelerometer Feed Forward,旋转加速前向反馈)。此外,企业级硬盘也一如既往地拥有着更好的不可恢复错误率指标、24x7的可用性以及至少100万小时的MTBF,一般都达到了120万小时,是一般桌面硬盘的2倍。


WD RE4,2TB,2009年10月

可靠性:24 x 7、不可恢复错误率、MTBF

  对于企业级应用来说,长时间不间断运行肯定是必然的条件,这也是跟普通桌面级别硬盘首先的不同。WD RE阵列硬盘系列都具有24 x 7的可用性,而一般的桌面级别硬盘只能达到8 x 5的可用性,前一个数字指每天工作的时间,后一个数字指一个星期可以工作的天数,24 x 7意味着可以持续不停地工作。一些IBM/Hitachi桌面硬盘也具有24 x 7这个能力,而FC/SCSI硬盘上这是一个基本的要求。

  普通8 x 5设计的硬盘在24 x 7环境下可能在开始的时候可以正常工作,然而却会很快地引发各种稀奇古怪的问题,如数据丢失,无法启动等问题,使用普通硬盘构建服务器不稳定的原因通常就在于硬盘,因此企业级应用都需要选择24 x 7设计的硬盘。

 
24x7、10-15不可恢复错误率,120万小时MTBF,RAFF和TLER

  除了基本的24 x 7之外,更高的可靠性还可以从两个参数可以表现出来:不可恢复错误率和MTBF。

  不可恢复错误率是指在操作中发生的经过纠错结构无法得出正确数据的几率,一般用多少个bit位读取中发生一个错误来表示,如WD RE4为10-15,就表示在1015个位的读取中,会发生一个位的不可恢复错误。

  MTBF是另外一种形式的指标,MTBF(Mean Time Before Failure,平均失效间隔时间)是指一个可修复系统失效的平均间隔时间,MTBF越大,这个系统就越可靠。WD RE4能提供120万小时的MTBF,这些MTBF都能在24 x 7的工作环境下达到。作为对比,8 x 5设计的硬盘的MTBF通常为60万小时。

TLER(Time-Limited Error Recovery,限时错误恢复)

  所谓的企业级应用,对硬盘来说就意味着一件事——组成RAID使用,RAID用来提供更强大的性能,以及数据安全性。

  所有的ATA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控制器会自动卸载改硬盘并报告错误,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。

  TLER改变了这个状况,TLER的Time-Limited意味着硬盘处于错误恢复状态时,在限定的8秒时间内(通常,在7秒钟内)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。在普通桌面组成的阵列当中,这种情况非常容易出现。

RAFF(Rotary Accelerometer Feed Forward,旋转加速前向反馈)

  RAID Edition顾名思义是多个硬盘组建阵列的应用,在同一个机箱内存在的各个硬盘产生的各种干扰会互相干扰,这种干扰将会影响磁头定位(个头非常之小的磁头对位置的敏感度是很高的),并导致读写性能下降,严重的时候还会导致磁头和磁道损坏。普通的桌面硬盘设计时仅考虑单个硬盘的工作情况,因此一般人群也不知道多个硬盘下振动的负面影响,然而在企业级应用下,多个硬盘同时工作已经是设计下的默认工作状态,因此WD RE系列硬盘也要设计一种机制对这种振动进行补偿。

  RAFF就是这样的一个机制,通过在硬盘的PCB上加装一个振动传感器来实现相关的补偿,WD RE/RE2通过这个技术,真正成为了一款RAID Edition硬盘。


WD RE4 WD2003FYYS官方规格表

 


到来的是一个防静电袋的包装,再外面则是一个普通的盒子……

还没开封~

 
揭开袋子之后是这样的


表面黑色的部分很多,看起来很高档……当然实际上也比较高档

底部大大的字样:Enterprise Storage
RE4符合RoHS环保规范,这个硬盘出生于2009年8月中,标称5V电流0.6A,12V电流,0.45A,功耗不算高
按照企业级硬盘的惯例,标出了WWN号(SAS拓扑中每一个设备都具有的全局号码)

背部倒是干干净净,和笔者用过的RE2是一样的;元件都分布在电路板下面,可以一定程度上保护其安全

 


清晰大图是这样子的

同上

拆掉六个六角螺钉之后就将电路板分离了出来;电路板和硬盘体之间还有一层软垫,以减免两者间发生短路的几率

中央的封条用于将工厂加工时使用的孔洞封闭,同样的洞盘体边上还有一个;要是这些纸碎了让空气进去,硬盘多半要完蛋

电路板是这个样子的,主要是三个IC,并通过SATA接口连接主机,通过两个触点阵列连接硬盘

主控芯片:Marvell产的88i8945P-TFJ2,比较新
缓存:Hynix的HY5DU121622DTP-D43,容量64MB
电机控制:SMOOTH的L7251

  刚好,最近希捷推出了同样具有2TB容量和64MB缓存的高端桌面硬盘Barracuda XT,规格和WD RE4很相似。不过,从定位来看,Seagate Barracuda XT略低于WD RE4,在阵列功能上、MTBF上,都是WD RE4要强。当然RE4价格也更高一些。


世界首款支持SATA 6Gb/s的硬盘:Seagate Barracuda XT

型号是ST32000641AS

背面

电路板倒装,更好地保护电路和芯片

容量是2TB,单碟500GB
 

这个硬盘螺丝比较结实,差点把六角螺丝刀给拧坏了

电路板,使用绝缘片进行短路保护

三个部件:缓存、主芯片、电机控制,分别是Hynix的HY5DU121622DTP-D43、Seagate的CCZZ001TQ20、TI的SH6968B

这个芯片支持SATA 3.0规范、SATA 6Gb/s速率以及ATA-8 ACS指令集

  测试使用了两种配置:基于一块LSI SAS 3041E-R SAS 3Gb/s控制器,以及基于经典的Intel ICH10R SATA 3Gb/s控制器,它们都支持NCQ特性。此外,测试Barracuda XT的平台则使用了ASUS P7P55D Premium主板的PCH芯片成绩。ASUS P7P55D Premium是一块支持SATA 6Gb/s的主板,Barracuda XT则是首款支持SATA 6Gb/s的硬盘。关于Barracuda XT还具有多个配置下的成绩,可以看这里:

存储革命 华硕SATA三代P55主板全国首测

测试平台、测试环境
测试分组
类别
对比测试平台
WD RE4测试平台
WD RE4测试平台
处理器子系统
处理器
Intel Core i5 750
Intel Core i7 920
主频
2.66GHz
主板
主板型号
ASUS P7P55D Premium
ASUS P6T Deluxe V2
芯片组
Intel Ibex Peak P55
Intel Tylersburg X58 + ICH10R
主板驱动
Intel Chipset Device Software
9.1.1.1020
内存控制器
CPU集成双通道DDR3 1333
CPU集成三通道DDR3 1333
内存
2GB DDR3 1333 SDRAM x2
2GB DDR3 1333 SDRAM x3
系统磁盘子系统
磁盘控制器
Intel P55 PCH SATA AHCI Controller
LSI SAS 3041E-R
磁盘控制器规格
6x SATA 3Gb/s
AHCI w/ NCQ
RAID 0/1/3/5
4x SAS 3Gb/s
HostRAID 0/1
磁盘控制器设置
AHCI w/ NCQ
SAS 3Gb/s
NCQ
磁盘控制器驱动
Intel Matrix Storage Manager 8.9.0.1023
LSI SAS
1.30.02 x64
磁盘
WesternDigital
RE4
WD2003FYYS
Seagate
Savvio 15K.2 x1
磁盘规格
7200RPM
2TB
SATA 3Gb/s
NCQ
64MB Cache
15000RPM
146GB
SAS 6Gb/s
16MB Cache
磁盘设置
SATA 3Gb/s
NCQ
50GB系统分区
SAS 3Gb/s
NCQ
50GB系统分区
测试磁盘子系统
磁盘控制器
Intel P55 PCH SATA AHCI Controller
LSI SAS 3041E-R
Intel ICH10R SATA AHCI Controller
磁盘控制器规格
6x SATA 3Gb/s
AHCI w/ NCQ
RAID 0/1/3/5
4x SAS 3Gb/s
HostRAID 0/1
6x SATA 3Gb/s
AHCI w/ NCQ
RAID 0/1/3/5
磁盘控制器设置
AHCI w/ NCQ
SAS 3Gb/s
NCQ
AHCI w/ NCQ
磁盘控制器驱动
Intel Matrix Storage Manager 8.9.0.1023
LSI SAS
1.30.02 x64
Intel Matrix Storage Manager 8.9.0.1023
磁盘
Seagate
Barracuda XT
ST32000641AS
WesternDigital
RE4
WD2003FYYS
磁盘规格
7200RPM
2TB
SATA 6Gb/s
NCQ
64MB Cache
7200RPM
2TB
SATA 3Gb/s
NCQ
64MB Cache
磁盘设置
SATA 3Gb/s
NCQ
SATA 3Gb/s
NCQ
图形子系统
显卡
Misc
显卡驱动
Misc
软件环境
操作系统
Microsoft
Windows 7 Ultimate x64

  可见两款硬盘非常相似,只是Barracuda XT支持SATA 6Gb/s,而RE4并不支持。测试时使用了Barracuda XT在SATA 3Gb/s下的数据,在SATA 6Gb/s接口下的数据特性有些不同。

  HD Tach RW测试可以很快地知道一个存储设备的传输曲线以及突发传输速率,可以用来简单地评估一个存储系统的部分性能。


Seagate Barracuda XT @ PCH SATA 3Gb/s


WD RE4 @ LSISAS 3041E-R SATA 3Gb/s,最明显的特点是,读取要比写入快 


WD RE4 @ ICH10R SATA 3Gb/s

  可以看到,在Intel的南桥SATA口上,读取和写入曲线都是几乎重合的,但是独立的控制芯片就不是这样了,使用LSISAS 3041E-R的时候是这样,在之前测试的Marvell 88SE9123控制器也是这样,88SE9123是一个SATA 6Gb/s的控制器:


Seagate Barracuda XT @ Marvell 88SE9123上

  独立的控制器的表现比较特别,后面将会细说。下面继续说硬盘:


Barracuda XT @ PCH vs RE4 @ LSISAS3041E-R


Barracuda XT @ PCH vs RE4 @ ICH10R


RE4 @ LSISAS3041E-R vs RE4 @ ICH10R

  由于独立控制器的奇异特性,我们主要眼光放在了Intel的SATA控制器上,可以看出,Barracuda XT和RE4的曲线是很相近的,因为它们都是单碟500GB的产品。

  不过,RE4确实要快一些,传输曲线上仅仅快一点点,但是在随机存取表现上,RE4要好得多,12ms的随机存取时间表现在7200RPM硬盘中属于“很快”的行列。

  HD Tach RW只能知道传输曲线的大概,无法知晓背后具有的分别。Iometer测试则可以分辨出同样曲线的硬盘可能具有的处理能力的不同。Iometer的测试项目比较多,测试时间也比较长。

  首先进行的是512B区块的传输,在实际应用中并不多见,不过在一些情况下这可以测试出一个存储子系统的最大IO处理能力。然后测试继续分为顺序和随机、读取和写入共四个测试。


512B顺序读取IOps

   能支持SATA 6Gb/s的Barracuda XT的性能最高,这表明它的控制器具有较强的能力。


512B顺序写入IOps

  写入上峰值大致相等,不过Barracuda XT在低队列深度下表现较好。


512B随机读取IOps

  WD RE4的随机处理能力很强,这也符合了前面HD Tach RW测试中优良的随机存取时间表现。在各个队列深度下,RE4都要好过Barracuda XT约25%


512B随机读取IOps

  随机写入上则要好得更多,在正常的队列深度下是42%

  和512B相比,4KB区块在实际应用中更为常见一些。和前面一样,整个测试也分为了四个子测试:


4KB顺序读取IOps

  在顺序IOps上,仍然是Barracuda XT占优。


4KB顺序写入IOps

  同上。


4KB随机读取IOps

   两个硬盘的曲线都可以很明显地分成两截:32队列深度之前和32队列深度之后,32这个数值刚好是SATA NCQ的队列深度上限。在超过队列深度上限之前,WD RE4性能比Barracuda XT高42%,在超出队列深度上限之后,Barracuda XT保持一致的IOps水准,而WD RE4则持续提升,虽然速率有所下降。在高负荷的应用下,WD RE4是Barracuda XT的两倍性能。


4KB随机写入IOps

  早年,在Windows Vista之前的操作系统中,64KB的区块是最常见的,因为它是内核限制的最大区块。更大的区块读写被分为若干个64KB的块。即使到了Windows Vista/7的现在,就机械硬盘来说,64KB区块的性能和1MB区块的性能非常接近。 


64KB顺序读取IOps

  到达磁盘内部传输速率上限后,大家表现都一样。从另一个方面来说,这两个硬盘表现非常接近。


64KB顺序写入IOps

  大致同上,WD RE4表现略好。


64KB随机读取IOps

  WD RE4仍然表现出了强劲的随机IOps。


64KB随机写入IOps

  我们还针对常见的工作站/服务器磁盘应用作了测试(其实也是我们的标准测试之一):

 
File Server文件服务器IOps


Web Server网站服务器IOps


Database Server数据库服务器IOps


Workstation工作站IOps

  我们可以了解到一件事:WD RE4的随机IOps明显高于Barracuda XT硬盘。

  PCMark Vantage是一套模拟了Vista系统日常操作的测试套件,可以代表典型的日常操作性能,比较具有参考性。我们使用了前几天推出的1.0.1.0版本。

 
RE4 @ LSISAS3041E-R vs @ ICH10R


Seagate Barracuda XT @ Marvell 88SE9123 vs @ PCH

 
512B随机读取IOps

 
512B随机读取IOps,图例中除了蓝色的线条使用的是Intel PCH芯片,其它的都是Marvell 88SE9123独立控制器

  仔细观察在Marvell 88SE9123、LSISAS3041E-R这两个独立控制器下的表现,首先是HD Tach RW曲线,读取要比写入高一点。这个情况是一直存在的。而需要注意的是IOps测试,可以发现,独立控制器的随机IOps被限制住了,在3041E-R上是一致保持在很低的水准,在88SE9123上是不高于128,这一点很反常,在以前的测试中并没有发现这个情况。笔者怀疑原因是在系统IO模型这一块,可能是Windows 7本身,也可能是驱动程序。看起来后者可能性会高一点,或许以后会有机会搞清楚这个问题。

  前面的测试都是偏向理论性的测试,可以知晓一个存储子系统的各个方面的指标。PCMark Vantage则是一套模拟了Vista系统日常操作的测试套件,可以代表典型的日常操作性能,比较具有参考性。我们使用了不久前推出的1.0.1.0版本。


Seagate Barracuda XT @ PCH,6299分


Seagate Barracuda XT @ 88SE9123 SATA 6Gb/s,6409分


WD RE4 @ LSISAS 3041E-R,6356分


WD RE4 @ ICH10R,6421分

  较快的传输速率和较强的随机IOps都可以提升最终得分,但是显然传输速率在这个测试中比重大一些,这确实比较符合通常的桌面应用。最终结果:


最终对比图

  可见相差确实不远,不过,就笔者而言更喜欢随机IO能力强的RE4一点。

  【IT168评测中心】WD RE4是WD的第四代RAID Edition阵列版企业SATA硬盘,目标定位在工作站/服务器上的阵列应用,因此具有24x7的可用性、120万MTBF平均无故障时间,以及RAFF震动补偿、TELR限时纠错等能力,以及5年的保修期限。尽管Maxtor的MaxLine最先开创了企业级SATA硬盘产品线:NearLine近线存储的先河,然而后来的WD RE系列显得风头更盛。

 
WD RE4,2TB,2009年10月

  拿企业级别的WD RE4和桌面级别的Seagate Barracuda XT对比或许对Barracuda XT有些不公平,不过WD RE4目前也没有很好的竞争对手。它是一个单碟容量500GB、总容量2TB,并拥有64MB缓存的硬盘,这些参数和Barracuda XT是一致的,除了定位之外。类似参数的硬盘还有RE4的桌面版本。此外,WD RE4的价格可想而知会比较贵,估计接近3000元,并且目前还难以买到。

 
底部大大的字样:Enterprise Storage

  WD RE4还搭载了两个特别的技术:双驱动器系统和双处理器,前者可以提高磁头定位准确性,后者可以提高硬盘控制芯片的处理能力,它们存在与否倒是很难验证,特别是双处理器技术,在硬盘上并不是第一次看到,被标以“双核”的概念,不过按照笔者的体验,一直都是噱头居多。


WD RE4:优异7200RPM硬盘(注意这个官方宣传图上只有3个碟片可不是笔者的错)

  不管真假,在WD RE4上,倒是可以测试到和普通硬盘明显的不同:极快的随机存取能力和极强的随机IO能力,随机存取时间达到了12ms,一般的7200RPM都是14ms左右;WD RE4的随机IO能力也比测试的对比硬盘高30~40%,总的来说,性能十分强劲,虽然其最高IOps仍不如Barracuda XT。后者搭载的是SATA 6Gb/s接口,因此其控制芯片也具有强劲的峰值输出能力。


WD RE4:发烧友的选择

  在一段时间的使用中,WD RE4让人非常满意,它不仅仅适用于企业级近线应用,也适合于要求较高的发烧友:大容量、快速、稳定可靠,你唯一需要接受的就是其较高的售价。

官方站点上宣传的WD RE4主要特点:

大容量 - WD RE4 企业级 SATA 硬盘提供 2 TB 的超大容量。
双驱动器系统 - 采用双驱动器的磁头定位系统,可大幅提高数据跟踪的定位准确性。主用驱动器使用常规的电磁驱动器原理提供粗粒度的移置。备用驱动器使用压电动技术来优化磁头定位,以实现更高级别的精确度。
双处理器 - 此外,凭借双倍的处理能力,WD RE4 还提升了 WD RE 系列中所有硬盘的最高性能。
StableTrac - 机轴两端固定,以在读写运行中减少系统引起的振动并稳定磁盘,进而做到精确数据跟踪。
RAFF - 增强的 RAFF 技术融入了精密的电子元件,能够监控硬盘并对线性振动和转动振动进行实时纠正。从而使高振动环境中的性能较之以往几代硬盘有了大幅提升。
IntelliSeek技术 - 计算出非常好的搜寻速度,减少不必要的功耗、噪音和振动。
多轴震动传感器 - 自动检测最轻微的振动并进行补偿,从而保护数据。
RAID 专用的限时差错恢复(TLER)功能 - 可预防因扩展硬盘错误恢复进程而导致的硬盘故障,这类故障在台式机硬盘上很常见。
第三代动态飞行高度 - 为了实现非常好的可靠性,每一读写磁头的飞行高度都会实时进行调整。
热扩展高温老化测试 - 每一种硬盘都通过了循环变温加热的扩展式高温老化测试,确保能可靠运行。
NoTouch斜坡加载技术 - 记录头从不接触磁盘介质,确保最大限度减少记录头和介质的磨损,在运输中提供了更好的保护。
垂直磁记录(PMR) - 借助 PMR 技术,WD RE4 硬盘实现了更大的面密度、更高的可靠性和更多的设计余量。
主动节能 - 此外,先进的 WD 固件还能通过主动搜寻模式来降低功耗,在不影响性能的情况下提供一流的功耗节省。

 

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