Análise do disco rígido corporativo HGST Ultrastar He10 de 10 TB

O volume de dados, especialmente Big Data, continua a crescer a taxas surpreendentes, no entanto, os orçamentos de TI não estão crescendo na mesma proporção. As organizações estão procurando reduzir o custo total de propriedade (TCO) para ajudá-las a lidar com o crescente volume de dados. A mais recente unidade de hélio da HGST, He10, é uma ferramenta eficaz que as empresas podem usar para fazer exatamente isso. O He10 é um HDD de 10 TB que utiliza a tecnologia PMR e a comprovada tecnologia HelioSeal da HGST. Este novo HDD foi projetado para fornecer capacidade, eficiência, confiabilidade e uso reduzido de energia para o data center.

Conforme declarado, a unidade é selada e preenchida com hélio para reduzir o atrito. Com menos distúrbios dentro da unidade, mais pratos podem caber e menos energia é necessária. Quando comparado a um HDD de 8 TB cheio de ar, o He10 oferece 25% mais capacidade, usa 44% menos energia, é 56% mais eficiente em termos de energia (Watts/TB) e é 25% mais confiável. A HGST adicionou um atuador de estágio duplo de segunda geração (o Micro-Atuador HGST) para oferecer melhor desempenho por meio do posicionamento aprimorado da cabeça. Esse atuador se torna mais importante em ambientes com vários drives (como um data center), onde a vibração é mais provável.

O Drive vem em interface SAS e SATA e tem garantia de 5 anos. Para nossa análise, veremos o modelo SAS de 10 TB.

Especificações do HGST Hélio HDD

Modelo
- SAS: HUH7280xxAL420y
- SATA: HUH7210xxALE60y
Interface: SAS 12Gb/s, SATA 6Gb/s
Capacidade (GB): 10 TB
Tamanho do setor (variável, Bytes/setor):
- SAS:
  - 512e: 512/520/528
  - 4Kn: 4096, 4112, 4160, 4224
- SATA:
  - 512e: 512
  - 4Kn: 4096
Densidade máxima de área (Gbits/polegadas quadradas): 816
Fator de forma: HDD de 3.5 polegadas
Desempenho:
- Buffer de dados (MB): 256
- Velocidade rotacional (RPM): 7200
- Taxa de transferência de interface (MB/s, máx.): 600 (SATA) / 1,200 (SAS)
- Taxa de transferência sustentada (MB/seg, tip.): 249
- Tempo de busca (leitura, ms, típico): 8.0
Confiabilidade:
- Taxa de erro (não recuperável, bits lidos): 1 em 10^15
- MTBF (M horas): 2.5
- Ciclos de Carga/Descarga: 600,000
- AFR: 0.35%
- Disponibilidade (horas/dia x dias/semana): 24×7
- Confiabilidade - Garantia (anos): 5
Ocioso (Bels): 2.0
Energia
- Requisito: +5 VDC (+/-5%), +12VDC (+/-5%)
- Operacional (W): 9.5 (SAS), 6.8 (SATA)
- Ocioso (W): 5.8 (SAS), 5.0 (SATA)
Tamanho físico
- Altura Z (mm): 26.1
- Dimensões (largura x profundidade, mm): 101.6(+/-0.25)x147
- Peso (g, máx.): 660
Ambiental (operacional)
- Temperatura ambiente: 5º a 60ºC
- Choque (meia onda senoidal): 70
- Vibração (5 a 500 Hz): 0.67 (XYZ)
Ambiental (não operacional)
- Temperatura ambiente: -40º a 70ºC
- Choque (meia onda senoidal): 300
- Vibração (5 a 500 Hz): 1.04 (XYZ)

Análise de Carga de Trabalho Sintética Corporativa

Antes de iniciar cada uma das benchmarks sintéticos fio, nosso laboratório precondiciona o dispositivo em estado estacionário sob uma carga pesada de 16 threads, com uma fila pendente de 16 por thread. Em seguida, o armazenamento é testado em intervalos definidos com vários perfis de profundidade de encadeamento/fila para mostrar o desempenho sob uso leve e pesado. Testes de pré-condicionamento e estado estacionário primário:

Rendimento (Agregado de IOPS de Leitura+Gravação)
Latência média (latência de leitura+gravação calculada em conjunto)
Latência máxima (latência máxima de leitura ou gravação)
Desvio padrão de latência (desvio padrão de leitura + gravação calculado em conjunto)

Nossa análise de carga de trabalho sintética empresarial condensada inclui um perfil projetado para mostrar I/O aleatório de pico de cada dispositivo. Este perfil é projetado para ser usado como uma linha de base comparável às reivindicações do fabricante de referência cruzada de velocidades de transferência aleatórias.

4k
- 100% de leitura ou 100% de gravação
- 100% 4K
8K 70/30
- 70% de leitura, 30% de gravação
- 100% 8K
128K (Sequencial)
- 100% de leitura ou 100% de gravação
- 100% 128K

Na seção seguinte desta análise, mostraremos o desempenho do He10 de 10 TB nas configurações iSCSI e CIFS. A HGST forneceu à StorageReview oito amostras de seus novos HDDs SAS, que configuramos em RAID10 em um Synology RackStation RC18015xs+. O resto das unidades que testamos em um Synology DiskStation DS1815 + pois eram interface SATA e o He10 é interface SAS. Embora haja uma diferença distinta no desempenho disponível no Synology montado em rack, limitamos o teste a apenas quatro portas LAN de 1 GbE, mantendo a largura de banda de pico alinhada com o DS1815+. O desempenho de acesso aleatório de todos os discos rígidos testados até o momento (na verdade, qualquer disco rígido) ainda fica bem abaixo dos limites máximos de qualquer Synology NAS.

Incluiremos as seguintes unidades como comparáveis na configuração do DS1815+:

NAS Seagate (4 TB, 5,900 RPM)
WD Vermelho (6 TB, 5,400 RPM)
Seagate Enterprise NAS (6 TB, 8 TB 7,200 RPM)
WD Red Pro (4 TB, 5,400 RPM)
Seagate Iron Wolf (10 TB, 7,200 RPM)

Em nosso teste de taxa de transferência medindo o desempenho aleatório de 4K (CIFS), o He10 mostrou uma tremenda vantagem no desempenho de gravação com 3,748 IOPs, mais de 1,000 IOPS a mais do que o próximo HDD mais próximo, o Seagate IronWolf. Na taxa de transferência de leitura, o He10 ficou em terceiro lugar com 626 IOPS.

Na taxa de transferência iSCSI 4k, o He10 teve um forte desempenho de gravação em 2,029 IOPS, ficando em segundo lugar geral, atrás do IronWolf. O desempenho de leitura foi de 2,883 IOPS, colocando o He10 no meio da lista.

Olhando para a latência média de 4k (CIFS), o He10 mais uma vez teve o melhor desempenho de gravação em 68.28ms e um desempenho de leitura que o colocou em terceiro lugar com 408.83ms.

Mudando para a latência média iSCSI 4k, o He10 teve o segundo melhor desempenho de gravação em 126.16 ms e ficou em quarto lugar em desempenho de leitura em 88.76 ms.

A latência máxima de 4k para CIFS mostrou o He10 com o melhor desempenho em leitura e gravação com 1,976ms e 1,040ms, respectivamente.

Para latência máxima iSCSI 4k, o desempenho do He10 não foi tão impressionante quanto o desempenho do CIFS. Embora tenha ficado em terceiro lugar em desempenho de gravação com 1,102ms, teve o pior desempenho em leitura com 2,981ms.

O desvio padrão para CIFS mais uma vez colocou o He10 no topo do pacote com 103ms de gravação e 489ms de leitura.

Para o desvio padrão iSCSI, o He10 foi o terceiro em desempenho de gravação com 148 ms, mas foi o penúltimo em latência de leitura com 141 ms.

O próximo benchmark testa as unidades em 100% de atividade de leitura/gravação, mas desta vez com taxa de transferência sequencial de 8K. Com a configuração CIFS, o He10 teve o melhor desempenho de gravação, com 54,879 IOPS, e a próxima unidade mais próxima, o WD Red, ficou mais de 10,000 IOPS atrás. O desempenho de leitura não foi tão impressionante, já que o He10 terminou em terceiro lugar geral com 57,095 IOPS.

Ao olhar para 8k 100% de leitura/gravação para iSCSI, o He10 ficou em quarto lugar entre sete em desempenho de gravação com 21,948 IOPS. A unidade mais uma vez ficou em terceiro lugar em desempenho de leitura com 10,696 IOPS.

Nosso próximo teste muda o foco de um cenário puro de leitura/gravação 8% sequencial de 100K para uma carga de trabalho mista de 8K 70/30, onde mostraremos como o desempenho escala em uma configuração de 2T/2T até 16T/16T. No CIFS, o He10 largou em terceiro do líder e terminou em terceiro no drive de menor desempenho. O He10 atingiu um pico de 490 IOPS.

No iSCSI, o He10 teve um desempenho melhor do que no CIFS, para variar. O He10 começou perto do fundo do pacote, mas lentamente subiu até o topo, terminando com o maior desempenho de 2,274 IOPS.

Em nosso teste de latência média para carga de trabalho mista de 8K 70/30, no CIFS, a latência média do He10 teve alguns picos antes de terminar em torno de 523 ms.

Para a latência média do iSCSI, novamente o He10 mostrou um desempenho geral mais forte do que na configuração CIFS, terminando em torno de 113 ms – a menor latência do grupo.

Para latência máxima em CIFS, o He10 teve um bom desempenho geral, terminando com a melhor latência e quase superando o Seagate Enterprise 8TB HDD.

Na latência máxima do iSCSI, o He10 novamente apresentou bom desempenho, terminando em terceiro com 1,317ms.

Os resultados de latência de desvio padrão para nosso benchmark 8K 70/30 no CIFS mostraram que He10 mais uma vez teve um desempenho forte, chegando em terceiro depois de ser superado por pouco pelo IronWolf, terminando em 372.44ms (o IronWolf terminou em 372.29ms).

Na configuração iSCSI, o He10 teve a segunda melhor pontuação em desvio padrão, terminando em 109ms.

Nosso último teste é o benchmark de 128K, que é um teste sequencial de blocos grandes que mostra a maior velocidade de transferência sequencial. No CIFS, todas as unidades apresentaram velocidades de leitura próximas umas das outras. O He10 terminou em quinto lugar com 462.7 MB/s (a unidade de maior pontuação, o Seagate Enterprise NAS 6TB, terminou com 462.9 MB/s). No entanto, o He10 teve a melhor velocidade de gravação por alguma margem com 454.9 MB/s.

Em nosso teste de nível de bloco iSCSI, o He10 conseguiu brilhar um pouco mais com a melhor velocidade de gravação de 463 MB/s e a terceira melhor velocidade de leitura de 413 MB/s.

Conclusão

A HGST continuou a ultrapassar os limites de capacidade dos HDDs com sua mais recente unidade de hélio, a He10 com 10 TB de capacidade. O He10 utiliza a tecnologia HelioSeal PMR e HGST para fornecer mais capacidade e menor consumo de energia do que as unidades de 8 TB preenchidas com ar. O He10 vem com interface SAS ou SATA e está pronto para todos os aplicativos convencionais que precisam de mais capacidade. Por aí, o HGST adicionou seu novo Micro-Atuador que supostamente oferece melhor desempenho por meio do posicionamento aprimorado da cabeça.

No que diz respeito ao desempenho, testamos o He10, nas configurações CIFS e iSCSI, no Synology RC18015xs+ versus o DS1815+ normal, devido ao fato de estarmos testando uma interface SAS desta vez. Em nossos benchmarks de 4k, o He10 nos deu números tão altos quanto 3,748 IOPS na gravação e 2,883 IOPS na leitura, e números de latência média tão baixos quanto 68.28 ms na gravação e 88.76 ms na leitura. Em nosso 8k 100% de leitura/gravação, o He10 foi capaz de atingir 54,879 IOPS no desempenho de gravação. Onde a unidade realmente brilhou foi em nosso teste sequencial de blocos grandes com as melhores velocidades de gravação com 454.9 MB/s em CIFS e 463 MB/s em iSCSI.

Cargas de trabalho sequenciais de blocos grandes são provavelmente as mais comuns para esse tipo de unidade, portanto, é bom ver um destaque de desempenho aí. As unidades de grande capacidade nesta classe são encontradas em todos os tipos de casos de uso, incluindo sistemas de gravação de vigilância, plataformas de análise de big data e sistemas de arquivo. Com o He10, o HGST continua a suportar esses crescentes volumes de dados com discos rígidos progressivamente maiores e mais rápidos.

Vantagens