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走近企业存储 六款希捷SAS硬盘纵向对比

  【IT168评测中心】IT(Information Technology,信息技术),其基础就是对信息的传播、存储以及处理,在计算机和网络结构尚未能达到和现在生物大脑那样的三者融合唯一的现在,它们目前还是分离的:处理器、存储、网络,它们都是很重要的基础部件。


温彻特硬盘

  显然,作为信息的载体,我们离不开存储——不论是什么领域。我们有着各式各样的存储设备,不过我们最常接触的还是硬盘(特别地,温彻特硬盘):大容量、稳定,随时存取。我们组织了一次硬盘性能数据的对比分析,其中包括了各种各样的硬盘,现在我们首先来看的是企业级存储常用的:SAS硬盘。


SAS Logo

  SAS(Serial Attached SCSI,串行SCSI)是现在企业级存储最流行的接口之一,它是以往的并行SCSI的进化版本,拥有着简化的线缆带来的空间节约及散热增强、点对点结构带来的强化连接能力和性能增强,并且它可以兼容桌面/消费级产品常用的SATA(Serial ATA,穿行ATA)设备,因此经过数年的实践就已经完全替代了以往的并行SCSI,成为目前企业级存储的主流接口。

兼收并蓄 SATA与SAS技术分析

  接下来我们将会看到市面上常见的数款Seagate SAS企业级硬盘的性能表现。在企业级硬盘,Seagate是当之无愧的行业老大。

  Cheetah捷豹系列是Seagate的常青树,产品从10000RPM到15000RPM转速的都有,目前以15000RPM为主,Cheetah 10K系列已经转向了Cheetah NS的名称。

  目前市面上主流的Cheetah 15K产品以15K.6为主,15K.5和15K.7都比较少见,我们IT168评测中心早年购买的内部基准服务器上配置了9块15K.5硬盘,时至今日,送测的服务器产品已经不为多见。


左:Cheetah 15K.7,右:CHeetah 15K.6


左:Cheetah 15K.7,右:CHeetah 15K.6

硬盘的转速意味着什么?

  基本上,捷豹系列都是面向最高端的关键任务应用,因此通常拥有着160万的MTBF,0.55%~0.6%的AFR等稳定性指标,同时还有着很好的随机访问时间。硬盘的随机访问时间指的是从收到控制器的命令到相关操作完成返回的时间,包含了指定的扇区转到磁头下、磁头旋转到扇区所在磁道(寻道时间)以及硬盘控制芯片处理数据并与磁盘控制器交互的过程,硬盘的转速影响的是第一个因素:定的扇区转到磁头下的时间,这个时间叫做Average Latency平均潜伏期,就是硬盘旋转半圈需要的时间。因此和很多人的认知不同,硬盘的转速其实和寻道时间没什么关系,只不过是转速高的硬盘通常寻道也会搭配地快一些。

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  Barracuda酷鱼也是Seagate的一个重要品牌,桌面流行的Barracuda 7200.x一开始也是靠着使用企业级酷鱼硬盘技术的口号出现桌面级硬盘市场。Barracuda系列的转速基本上以7200RPM为主,不过也有Barracuda LP这样的5400RPM的变体。从转速就可以看出,Barracuda系列面向主流的桌面应用,以及需要大容量存储的企业级应用。

  使用企业级Barracuda ES硬盘的多为NAS或者文件服务器这样的产品,主流系列为Barracuda ES.2。和所有的企业级存储产品一样,具有着24x7的可用性,不过MTBF时间有所降低,在100~120万小时左右。桌面级产品为60万左右,因此用在企业级环境会很快就损坏。 


Barracuda ES.2 


Barracuda ES.2,这个系列已经推出三年,接下来应该是被Constellation ES替代

NearLine与大容量

  其实大容量的企业级存储和桌面使用的大容量型号血缘关系比较深,不过是更稳定。因此也有些发烧友使用它们来搭建系统(ES.2也有SATA的版本,这样接口上的花费会比SAS低不少)。这些在企业级存储当中靠近桌面级应用的产品现在有一个名字来描述:NearLine近线,以区别高端的Mission Critical关键事务应用产品。

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  嗯……这个系列好像还没有中文名,如果谁有好的主意,可以发在评论里……Savvio系列企业级2.5"硬盘是应企业级应用越来越高的IOps要求而生,通过采用比3.5"硬盘更小的盘片,2.5"硬盘可以获得更好的寻道性能——因为磁臂移动的角度变小了。此外,较小的外形可以让服务器/磁盘柜在同体积下集成更多数量的硬盘,提供更高的IOps,可见,和笔记本硬盘是为了较小的体积以获得便携性和省电是完全不同的,企业级2.5"硬盘具有不同的取向。

  应该说,2.5"规格具有不少优势,硬盘厂商们在企业级市场倾向于转向2.5"外型因子,不过实际的厂商们使用传统的3.5"的惯性还在。从出货量来看,目前3.5"仍然占了一个较大的份额。


Seagate Savvio双雄:15K.2(左)和10K.3(右)


Seagate Savvio双雄:15K.2(左)和10K.3(右),上方是一个桌面3.5"硬盘(Barracuda 7200.11)

小身形,高性能

  如在Cheetah捷豹系列里面述说的一样,转速直接影响的是平均潜伏期,而寻道时间则看……磁臂的移动速度,以及移动的距离,当然还有定位速度方面……2.5"外型因子的硬盘占的就是降低磁臂移动距离的优势,由于盘片比3.5"硬盘的更小,因此磁臂需要移动的距离会更低,寻道时间表现也就更好。以往,有一些3.5"硬盘通过屏蔽掉磁盘内圈的部分容量,也起到了相同的作用。这些硬盘都具有很好的随机性能。

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  嗯……星座就是Constellation的直译,笔者不清楚Seagate到底会不会起一个另外的中文名,同样,如果谁有好的主意,可以发在评论里……Constellation系列一方面是为了填补Savvio系列只有10000RPM和15000RPM两个转速的情况,这个情况和3.5"上的Cheetah系列倒也一样,不过3.5"规格里还有一个Barracuda负责低端、大容量产品线。Constellation角色就是和Barracuda相似,甚至它还替代了Barracuda:在推出2.5" Constellation的同时希捷还退出了3.5"的COnstellation ES,它们的定位都是NearLine近线存储,经济,大容量且不需要太高的性能。

  在具有Constellation之后,希捷2.5"规格产品线就已经完全完善,和3.5"规格一样具有从低到高的各种产品,有助于推动2.5英寸取代3.5英寸在企业级市场主流地位的进程。


Seagate Constellation 7200 ST9500430SS

Seagate Constellation 7200 ST9500430SS,2.5" Constellation的最大容量为500GB

2.5"与3.5"

  大约在6年前,硬盘厂商们认为2.5"最终将会替代3.5",并开始推出2.5"企业级硬盘,不过从市场来看,显然到今日2.5"还没有成为绝对的主流——原因有很多,其中一点是产品线还不够全,在2009年初Constellation推出之前,只有高性能但容量较低的Savvio可以选择,容量规格也不多,这很是限制了对应设备的定位范围。在具有Constellation之后,2.5"主流化的速度有望加快,不过笔者觉得还需要有更大容量的型号。

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  HD Tach RW是一个很快得出一个硬盘的传输曲线的测试软件,不过现在我们最先给出的是HD Tach RW得出的随机访问时间,包括了前面所说的平均潜伏期(依赖转速)、随机寻道时间(规格相关)和电路处理时间(硬盘电路部分,一般忽略)。基本上,同一外形因子同一转速的硬盘在这个参数上都属于同一个等级。

  大致上,硬盘的排列是从上到下按照硬盘转速排,转速相同时2.5"排在3.5"前面,这个排列基本上就是排列了硬盘的随机访问时间——但凡事总有例外,3.5" 7200RPM的Barracuda ES.2看起来随机访问时间比2.5" 7200RPM的Constellation要低,而且还比较明显。最快的自然是2.5"的1500RPM Savvio 15K.2,4.9ms,非常生猛。

 

  传输速率得到了三个图片:外圈传输速率、平均传输速率和内圈传输速率,我们知道硬盘都是外圈快内圈慢的。显然转速快盘片大的硬盘在传输速率上就会有优势,3.5" 15000RPM的Cheetah 15K.7的表现是最好的,最外圈达到了214MB/s,最内圈也有130MB/s,平均也达到了183MB/s(读取)。在平均传输速率上,Savvio 15K.2表现也很不错,达到了144.7MB/s,和Cheetah 15K.6很是接近。

  Iometer可以全面地测试存储子系统的性能,并且可以得出衡量硬盘处理操作快慢的IOps数据。

  基本上,512B随机性能排列就和我们定的硬盘在图标上的排列顺序一样大致上:从上到下按照硬盘转速排,转速相同时2.5"排在3.5"前面。也就是说随机性能和前面的HD Tach RW测试的随机访问时间极为相关。512字节最生猛的Savvio 15K.2可以提供最高512的512字节随机IOps,而7200RPM的Barracuda ES.2只能提供183个随机IOps,普通的桌面硬盘甚至要更慢,这清楚地表现出了企业级硬盘和桌面级硬盘的不同。

  不过512字节随机操作在桌面系统不是主流,并且采用多大的磁盘IO块还跟操作系统和硬盘控制器驱动有关。在64KB块大小下,3.5"硬盘取回了一点优势,Cheetah 15K.7在随机吞吐量上也比Savvio 15K.2要好一点,至于连续吞吐量上,更是要高出不少。

 

  这些企业级的应用都偏向于随机性能,不过也多少有一些连续性能因素,因此最终结果就是:2.5" 15000RPM的Savvio 15K.2性能在各个测试当中都是最强,但是最新推出的3.5" 15000RPM Cheetah 15K.7性能也不差,在三个测试当中和Savvio 15K.2表现很是接近。普通的3.5" 7200RPM硬盘和它们相差比较远。

  【IT168评测中心】从6款Seagate SAS硬盘的数据对比可以看出,2.5"规格硬盘性能确实强劲,Seagate想2.5"取代3.5"也不是毫无理由。不过2.5"想要全面获胜,还需要最终厂商们的支持。我们IT168评测中心收到的服务器有使用2.5"的,也有使用3.5"的,不过还是后者多一点。2011年到2012年左右2.5"规格有望成为企业级硬盘主流。 


Seagate Savvio 15K.2,Savvy + I/O = Savvio 


Seagate Cheetah 15K.7

  依靠转速区分产品定位大致是不错的,15000RPM产品面向关键事务型,10000RPM产品则面向主流应用,而7200RPM则面向大容量的二级存储(前面的属于一级存储),或者说NearLine近线应用。转速之后再按照3.5"还是2.5"外形因子区分,大致上,采用同转速的2.5"硬盘确实会比3.5"硬盘要快,当然硬盘推出日期不能相差太远。用户可以根据这个来选择需要的硬盘。

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