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NAS HDD是随着面向家用以及商用的中小型NAS服务器兴起而出现的产品,数年前市场并没有相应的产品。

来源:ZDNetCBSi企业方案解决中心频道 2016年04月12日

关键字:企业级硬盘 Enterprise NAS HDD 希捷硬盘 HDD seagate 希捷

【ZD Research】大约在数个月前,专业硬盘生产厂商Seagate希捷推出了多款8TB容量的驱动器,包括消费级和企业级产品,从而将8TB容量引入了主流市场的范围。当前市面上早已经出现了数款10TB的硬盘,包括Seagate自家的Archive归档硬盘以及HGST的一款HelioSeal,然而,它们不是面向特殊的架构就是价格高贵象征意义居多,主流市场仍然是以6TB容量为主。

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测
Seagate 8TB硬盘:一门三杰

  希捷较早就送来一批属于8TB硬盘其中一员的Enterprise NAS HDD硬盘,号称为:”唯一一款专为中型网络存储、服务器和云存储优化的8TB硬盘“。面向NAS网络存储硬盘市场,业界各大厂商都有专门的产品线,其中希捷就有两条:面向小型NAS的NAS HDD和面向中型的Enterprise NAS HDD硬盘,对于小型和中型的定义,大致上,前者适用于1~8个硬盘,后者是则是1~16个硬盘,之所以有适用硬盘数量的限制,是因为硬盘本身的振动会互相干扰,硬盘数量越多,影响会越大。

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测
Seagate Enterprise NAS HDD,容量达8TB

  NAS HDD是随着面向家用以及商用的中小型NAS服务器兴起而出现的产品,数年前市场并没有相应的产品,接下来我们将首先介绍一下Enteprise NAS HDD与普通NAS HDD以及普通HDD的区别,然后对其进行细致的测试。

  希捷的Enterprise NAS HDD产品线包括了2TB到8TB一共7个容量,并且每个容量具有两个型号,分别是普通版和+Rescue版,后者由Seagate特别提供了SRS(Seagate Recovery Services,希捷恢复服务)能力,可以应对RAID控制器故障、RAID配置丢失、意外重新配置、意外重新初始化、电涌导致的多个硬盘故障、RAID分区丢失、RAID分区格式化、病毒破坏以及自然灾害、人为失误和硬盘故障,成功率接近90%。对于注重数据安全的用户而言,硬盘厂商官方推出的恢复服务真的是一个福音,在很多时候,增加的一些成本对保存的数据来说不值一提,丢失过数据的人都应该能够理解。

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  从容量大小和带不带Rescue,Enterprise NAS HDD一共提供了14个型号,其中8TB版本的型号稍微不太一样,在容量字段后跟随的是”NE“而不是之前的”VN“,此前,”VN“编号一直是由NAS HDD和Enterprise NAS HDD同时使用,8TB版本显得很独特:

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  从最接近桌面硬盘的NAS HDD开始,一直到最高端的Cheetah和Savvio,在可用性上都是24x7(每天24小时、每周7天),也就是全天候持续运行,区别在于MTBF(Mean Time Between Failure,平均故障间隔)、AFR年失效率、不可回复错误率(包括Nonrecoverable Read Errors per Bits Read)以及负载率有所不同,有两个参数可以简单的对比,一个是MTBF,一般桌面硬盘是60~75万小时,NAS HDD是100万小时,而Enterprise NAS HDD达到了120万小时,另外一个是负载率,低一级别的NAS HDD每年写入量只有180TB,而Enterprise NAS HDD为300TB,也就是NAS HDD只有Enterprise NAS HDD的60%,如下图所示:

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测
希捷三个中端企业级硬盘产品线对比

  要达成更高的可靠性需要的是独特的设计,NAS HDD没有而从Enterprise NAS HDD往上才具有的特性是RV Sensor和AcuTrac,RV Sensor(Rotational Vibration Sensor,旋转振动传感器)是为了避免在多硬盘配置下硬盘本身的振动以及如电源、各种风扇带来的振动对硬盘的性能造成影响,它通过主动监测振动并对磁头进行反馈控制而达到,后者全称是AcuTrac Servo(Accurate Tracking Servo,精确寻道伺服,注意这个英文全称是笔者的猜测),实际上就是DSA(Dual-Stage Actuator,二阶段致动器),通过额外的磁头驱动技术来提高磁头动作精度,降低磁头定位错误率。

  除了两个主动技术之外还有一个被动技术,也就是从Enterprise NAS HDD往上会通过在盘片转轴两端都进行精密固定而(被动地)达到提升旋转的稳定性,降低抖动、晃动乃至振动的目的,由于我们不能拆开硬盘,因此无法展示这个技术以及AcuTrac Servo技术,不过在本页页末我们将可以看到旋转振动传感器。

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测
型号为ST8000NE0001

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反转安装的PCB,也许以后这样安装的电路板会被认为是”正装“

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电路板面积不算大,接口是SATA 6Gb/s——NAS HDD和Enterprise NAS HDD系列全都是这个接口

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拆掉PCB的盘体

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PCB与盘体之间有垫片保护以防意外的短路,在主要的两块控制芯片——主控制器和电机控制器上具有散热垫将热量传到盘体,利用整个硬盘帮助散热

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需要特别说明的是,ST8000NE0001特别配备了256MiB的内存,可以看到芯片是Samsung的K4B2G1646Q,作为对比,其它容量更低的型号用的是K4B1G1646x

  接下来就是特别展出的RV Sensor旋转振动传感器们:

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希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测

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  一共三个RV旋转振动传感器,理论上三维世界也确实有三个方向,但是,它们是RV旋转振动传感器,实际上硬盘旋转轴方向是没有传感器的,上图中有两个传感器(第一和第三张图)的朝向是一致的,并和最后一个传感器(第二张图)垂直,两个一致朝向的传感器分处PCB的两端,或许是用来通过计算而消除PCB形变影响,可能。

  我们使用了一台双路的Dell PowerEdge R720服务器服务器进行了测试,其搭载了两个Intel Xeon E5-2690处理器。为了测试硬盘,我们特地使用了一块Avago MegaSAS 9212-4i4e SAS HBA——其前身是LSI MegaSAS 9212-4i4e。这是一块8口、6Gb/s速率的SAS介面卡,当然,它也支持SATA。为了更好地测试硬盘,我们将其刷新为IT模式,这个模式下,HBA卡提供了最纯粹的SAS/SATA控制能力,并去掉了IR模式下带来的软RAID堆栈延迟。Avago MegaSAS 9212-4i4e SAS HBA直接连接至CPU1提供的一个PCI Express 3.0 x16插槽上,只是HBA的界面速率最高只能到达PCI Express 2.0 x8。测试使用的操作系统是Windows Server 2012 R2 Datacenter,安装了最新的Update和硬件驱动,使用的测试软件为最新的Iometer 1.1.0。

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测试平台与测试环境

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LSI MegaSAS 9212-4i4e现在已经改名叫Avago MegaSAS 9212-4i4e

  我们使用Iometer仔细测试了基准性能指标和应用性能指标。需要特别注明的是,ST8000NE0001在Avago MegaSAS 9212-4i4e上仅能支持SATA 3Gb/s速率,目前。我们也在主板PCH芯片自带的SATA 6Gb/s接口进行了一次完整的测试,除了ST8000NE0001此时运行在SATA 6Gb/s速率之外,大部分的实际项目其性能还要低上一点。

  Iometer首先进行的是基准指标测试,一般来说,现代的这个基准指标测试的性能会和一个特性比较紧密的联系在一起,那就是磁盘扇区格式。几乎所有的企业级硬盘都提供了4Kn(4KiB Native)和512e(512Byte Emulation)的扇区格式选择,但是,Seagate Enterprise NAS HDD只有512e(512Byte emulation)可以选择,512e的物理存储是4KiB扇区格式,但对主机模拟为512B扇区格式,也就是存在一个转换层,由于物理存储的ECC校验码是以扇区为单位,因此这个转换层会带来性能上的问题。在我们的测试中,所有的项目都进行了4KiB扇区对齐。

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测

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  512B的连续读取和写入性能差距有些大,因为物理扇区是4KiB,而硬盘对外提供的扇区格式是512B,每一个512B读取实际上就是一个4KiB的读取——在连续读取IO下,由于读缓存,连续的8个IO可以合并为一个4KiB的读取,因此性能可以很快,而每一个512B的写入就意味着一次4KiB的读取加上一次4KiB的写入,并且需要独立地计算512B扇区ECC,因此512B连续写入性能比较差,随机性能则还不错,随机读取约为13.8ms,随机写入约为9.0ms,这个性能要比NAS HDD以及桌面HDD要好。

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测

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    4KiB块性能在现下是比较重要的指标,连续读写能力不错。在随机读写上,峰值分别为173 IOps和205 IOps,不错,写入比读取好是由于Cache的作用。ST8000NE0001的延迟表现也不错,1队列深度下随机读取延迟约为14.2ms,写入为5.0ms,处于适中的水平。

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测

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  1MiB块大小下可以衡量硬盘在时下正常负载下的工作能力,ST8000NE0001可以提供233MiB/s的读取/写入速率,很出色,其随机写入性能也能达到96MiB/s,256MiB的内存应该起到了一定的作用。

  基准性能指标可以大致推测出企业应用脚本的性能,只要没有明显的缺陷的话:

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  文件服务器混合了大部分读取和小部分写入,结果是176 IOps,还不错。

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  网站服务器,172 IOps。

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  数据库服务器包含了少量的写入,测试成绩191 IOps。

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  OLTP服务器主要是8KiB的操作,表现和上面的数据库服务器很接近,为190 IOps。

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  工作站,173 IOps。

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  Workstation和Real Workstation的区别是,前者只包含了8KiB块,后者包含了8KiB、16KiB、24KiB、32KiB四种,出乎意料地,成绩达到了245 IOps,可见越大的块这个硬盘具有的优势越大。

【ZD Research】Seagate Enterprise NAS HDD属于略高档的NAS硬盘,具有5年质保,120万小时的MTBF,300TB的年写入负荷量,并搭载了RV Sensor旋转振动传感器AcuTrac Servo精确寻道伺服技术。RV Sensor(Rotational Vibration Sensor,旋转振动传感器)是为了避免在多硬盘配置下硬盘本身的振动以及如电源、各种风扇带来的振动对硬盘的性能造成影响,它通过实时主动监测振动而对磁头进行反馈控制而达到;AcuTrac Servo(Accurate Tracking Servo,精确寻道伺服,注意这个英文全称是笔者的猜测)实际上就是DSA(Dual-Stage Actuator,二阶段致动器),通过额外的磁头驱动技术来提高磁头动作精度,降低磁头位置错误率,在以后我们还将详细介绍这个技术。

  除了两个主动技术之外还有一个被动技术,也就是从Enterprise NAS HDD往上会通过在盘片转轴两端都进行精密固定而(被动地)达到提升旋转的稳定性,降低抖动、晃动乃至振动的目的。下图为前面提到的Seagate Enterprise NAS HDD 8TB型号上搭载的RV Sensor,另外两个技术需要拆解硬盘才能看到。图中方形带有陶瓷质感和一头”工“字型触点的那个元器件就是RV Sensor:

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测
Seagate Enterprise NAS HDD上一共有三个旋转振动传感器,用于检测垂直于盘片旋转轴(或者说平行于盘片)的两个垂直方向的振动分量,并对磁头进行主动补偿以降低自身振动和其它振动对硬盘的影响

  由于独特的技术比较多,因此Enterprise NAS HDD和低一级别的NAS HDD实际上差别比较巨大,对于硬盘数量比较多的NAS应用,强烈推荐应用。NAS HDD、Enterprise NAS HDD、Enterprise Capacity 3.5 HDD的差别如下,Enterprise Capacity 3.5 HDD是标准的NearLine近线硬盘:

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测
希捷三个中端企业级硬盘产品线对比

  在性能上,Enterprise NAS HDD表现也不错,但是我们希望用户更关注的是其稳定运行的能力,毕竟,数据无价。

希捷Enterprise NAS HDD 8TB硬盘评测
Seagate Enterprise NAS HDD,容量达8TB

  实际上,我们也收到了Seagate的Enterprise Capacity 3.5 HDD,在之后我们会继续对其进行测试,敬请期待。

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