Ultrastar SN100 系列企业级 SSD 是 HGST 首次涉足 NVMe 驱动器，他们之前的工作主要集中在 SAS 接口上。 驱动器系列分为两类，SN100 指的是 2.5 英寸外形尺寸，SN150 指的是半高半长附加卡 (AIC) 外形尺寸。 无论哪种形状，驱动器都旨在满足最苛刻的工作负载，重点是云、超大规模和企业应用程序。 SN100 系列容量高达 3.2TB，读取吞吐量高达 3GB/s（seq 128k），随机读写 IOPS 分别为 743,000 和 140,000。
Ultrastar SN100 系列企业级 SSD 是 HGST 首次涉足 NVMe 驱动器，他们之前的工作主要集中在 SAS 接口上。 驱动器系列分为两类，SN100 指的是 2.5 英寸外形尺寸，SN150 指的是半高半长附加卡 (AIC) 外形尺寸。 无论哪种形状，驱动器都旨在满足最苛刻的工作负载，重点是云、超大规模和企业应用程序。 SN100 系列容量高达 3.2TB，读取吞吐量高达 3GB/s（seq 128k），随机读写 IOPS 分别为 743,000 和 140,000。
SN150 AIC 驱动器提供 1.6TB 和 3.2TB 容量，2.5 英寸外形规格还增加了 800GB 容量。 所有驱动器都建立在 HGST 提供优质企业闪存解决方案的悠久历史之上，包括： 得益于闪存感知 RAID、端到端数据路径保护、高级 ECC 和电源故障保护等功能，UEFI 引导支持、高级电源管理和企业级可靠性。 这些驱动器提供五年保修，支持每天写入 XNUMX 次驱动器的耐久度数据。
我们的评测单元是 SN3.2 AIC 的 150TB 容量。
HGST Ultrastar SN100 系列 NVMe SSD 规格
- 接口：PCIe 3.0 x4：
- 构成因素：
- HH-HL 附加卡
- 小尺寸 2.5 英寸驱动器
- 容量（GB）：
- 3200 / 1600 (工商)
- 800（2.5 英寸）
- 性能
- 读取吞吐量（最大 MB/s，顺序 128k）：3000
- 写入吞吐量（最大 MB/s，顺序 128k）：1600
- 读取 IOPS（最大 IOPS，随机 4k）：743,000
- 写入 IOPS（最大 IOPS，随机 4k）：140,000
- 混合 IOPS（70/30 R/W，随机 4k）：310,000
- 读取 IOPS（最大 IOPS，随机 8k）：385,000
- 写入 IOPS（最大 IOPS，随机 8k）：75,000
- 延迟 512B（微秒）：20
- 可靠性
- MTBF（百万小时）：2
- 年故障率 (AFR)：0.44%
- 耐力：3 DW/D
- 功耗（活动/空闲）：25 瓦 / 8 瓦
- 工作温度：0° 至 55°C
- 非工作温度：-40° 至 70°C
- 气流 (LFM)：300
- 保修期：5年
设计和建造
HGST Ultrastar SN150 采用半高半长 PCIe x4 外形。 该卡本身不使用任何品牌，并且正面没有任何驱动器信息。
散热器覆盖了驱动器的大部分； 采用这种设计，卡产生的任何热量都将通过强制对流消散。 HGST 表示气流应朝卡的支架端排出。 此外，SN150 具有多个板载温度传感器，用于监控驱动器的关键组件。 如果检测到问题，它将触发热节流系统以防止因过热而造成损坏。
PCIe 3.0 x4 接口位于 SN150 AIC 的底部。
在散热器的另一侧，我们可以看到四个 NAND 封装，每个封装都采用 A19nm eMLC NAND 技术，标签下方带有设备信息。 我们还可以看到美光DRAM。
测试背景和比较
特 StorageReview 企业测试实验室 提供了一个灵活的架构，用于在与管理员在实际部署中遇到的环境相当的环境中对企业存储设备进行基准测试。 企业测试实验室结合了各种服务器、网络、电源调节和其他网络基础设施，使我们的员工能够建立真实世界的条件，以便在我们的审查期间准确地衡量性能。
我们将这些关于实验室环境和协议的详细信息纳入审查，以便 IT 专业人员和负责存储采购的人员能够了解我们取得以下成果的条件。 我们的评论都不是由我们正在测试的设备制造商支付或监督的。 有关的其他详细信息 StorageReview 企业测试实验室 和 其网络功能的概述 在这些相应的页面上可用。
我们测试了 HGST SN100，同时将其与以下其他 AIC NVMe SSD 进行了比较：
- 记忆 PBlaze4 3.2TB
- 英特尔 DC P3608 1.6TB
- 华为 ES3000v2 3.2TB
- 华为 ES3000v1 1.6TB
应用程序工作负载分析
为了了解企业存储设备的性能特征，必须对实时生产环境中的基础架构和应用程序工作负载进行建模。 因此，我们对 HGST Ultrastar SN100 的第一个基准测试是 通过 SysBench 的 MySQL OLTP 性能 和 Microsoft SQL Server OLTP 性能 具有模拟的 TCP-C 工作负载。 对于我们的应用程序工作负载，每个驱动器将运行 2-4 个配置相同的虚拟机。
存储评论的 Microsoft SQL Server OLTP 测试协议 采用事务处理性能委员会基准 C (TPC-C) 的当前草案，这是一种在线事务处理基准，模拟复杂应用程序环境中的活动。 TPC-C 基准比综合性能基准更接近于衡量数据库环境中存储基础设施的性能优势和瓶颈。 我们用于本次审核的 SQL Server VM 的每个实例都使用 333GB（1,500 规模）的 SQL Server 数据库，并测量 15,000 个虚拟用户负载下的事务性能和延迟。
在查看 SQL Server 输出时，HGST 驱动器显示的结果位于排行榜底部，最高 TPS 为 3,152.13，总计为 3,149.97 TPS。
查看 15k 用户 SQL Server 基准测试期间的平均延迟结果显示，HGST 驱动器与 SanDisk、Memblaze 和华为 SSD（均发布 7.0ms）一起位居排行榜首位。
下一个应用程序基准测试包括通过 SysBench 测量的 Percona MySQL OLTP 数据库。 此测试测量平均 TPS（每秒事务数）、平均延迟以及平均 99% 延迟。 Percona 和 MariaDB 在其最新版本的数据库中使用 Fusion-io 闪存感知应用程序 API，尽管为了进行比较，我们在其“传统”块存储模式下测试了每个设备。
在平均每秒事务处理基准中，HGST 以 5,853.6 TPS 的总和接近排行榜的首位，仅次于 Memblaze 和英特尔驱动器。 单个虚拟机的范围从 1,477.3 TPS 到 1,448.0 TPS。
在查看平均延迟结果时，HGST 取得了相当不错的结果，单个虚拟机的运行时间在 21.66 毫秒到 22.10 毫秒之间，总延迟为 21.87 毫秒。
就我们最坏情况下的 MySQL 延迟情况（第 99 个百分位延迟）而言，HGST 显示虚拟机运行时间在 49.62 毫秒到 50.07 毫秒之间（总计 49.81 毫秒），而性能最好的 SanDisk 驱动器的总计仅为 41.92 毫秒，令人印象深刻。
企业综合工作负载分析
闪存性能随着驱动器适应其工作负载而变化，这意味着闪存存储必须在每个 fio 综合基准 以确保基准是准确的。 每个可比较的驱动器都使用供应商的工具进行了安全擦除，并在 16 个线程的重负载和每个线程 16 个未完成队列的情况下预处理到稳定状态。
- 预处理和初级稳态测试：
- 吞吐量（读+写 IOPS 聚合）
- 平均延迟（读+写延迟一起平均）
- 最大延迟（峰值读取或写入延迟）
- 延迟标准偏差（读+写标准偏差一起平均）
预处理完成后，每个设备都会在多个线程/队列深度配置文件中按时间间隔进行测试，以显示轻度和重度使用情况下的性能。 我们对 Memblaze PBlaze4 的综合工作负载分析使用两个配置文件，它们广泛用于制造商规范和基准测试。 重要的是要考虑到合成工作负载永远不会 100% 代表生产工作负载中看到的活动，并且在某些方面不准确地描绘了现实世界中不会发生的场景中的驱动器。
- 4k
- 100% 读取和 100% 写入
- 8k
- 70% 读取/30% 写入
在我们的吞吐量 4k 写入预处理测试中，HGST 开始时大约为 440,000 IOPS，同时达到了 160,000 IOPS 左右的稳定状态。 此处整体性能最高的硬盘是华为 3.2TB 硬盘。
接下来我们查看平均延迟，其中最不一致的驱动器主要是 HGST，因为它在大部分测试期间具有最大的延迟峰值。 此处的顶级驱动器再次是华为 3.2TB，稳态测量刚好超过 1.0 毫秒。
在测量最大延迟时，HGST 是最不一致的驱动器之一，因为在测试过程中的几个点出现了一些严重的峰值（尽管它最终以倒数第二低的延迟结束）。 总体而言，英特尔驱动器表现出最佳性能。
标准偏差计算旨在更轻松地可视化 SSD 延迟性能结果的一致性。 在这种情况下，全面的读数非常不一致。 尽管一路上有一些明显的峰值，但 HGST 实际上在测试结束时具有最佳延迟。 Intel 的整体结果最稳定，在稳定状态下徘徊在 1.6 毫秒以下。
现在驱动器已经过预处理，我们将查看主要的 4k 合成基准。 在吞吐量方面，HGST 显示了中间结果，读取 706,394 IOPS 和写入 144,933 IOPS。 英特尔驱动器在读取列中表现最佳，达到令人印象深刻的 851,693 IOPS（达到 157,940 IOPS 写入），而华为 3.2TB 驱动器以 229,914 IOPS 显示最佳写入性能。
查看平均延迟显示 HGST 驱动器的读取时间为 0.36 毫秒，写入时间为 1.76 毫秒。 英特尔发布了最佳的平均读取延迟，为 0.30 毫秒，而华为 3.2TB 驱动器发布了最佳的写入延迟，为 1.11 毫秒。
在最大延迟中，HGST 驱动器以 4.9 毫秒的读取时间和 33.4 毫秒的写入时间发布了令人印象深刻的结果。 读取方面表现最好的是 Memblaze 驱动器，为 4.6 毫秒； 但是，它的写入延迟要高得多。
查看标准偏差显示 HGST 再次取得令人印象深刻的结果，读取时间为 0.146 毫秒，写入时间为 1.584 毫秒，后者是测试驱动器中写入延迟最高的。 读取方面表现最好的是 Memblaze 驱动器，其读取时间为 0.107 毫秒。
我们的下一个工作负载使用 8k 传输，读取操作占 70%，写入操作占 30%。 同样，在切换到主要测试之前，我们将从预处理结果开始。 在吞吐量方面，HGST 驱动器在 80 分钟内表现出不稳定的性能，突发速度达到大约 460,000 IOPS。 它最终达到了大约 187,000 IOPS 的稳定状态，其中大多数驱动器也最终达到了稳定状态。 迄今为止最稳定的驱动器是 Memblaze。
接下来我们看看平均延迟，其中最不一致的驱动器是 HGST，尽管它在测试结束时的平均延迟第二好。 这里的顶级驱动器再次是华为 3.2TB，终端平均延迟略低于 1.0 毫秒。
在测量最大延迟时，HGST 是最不一致的驱动器之一，在我们的整个测试过程中都会出现重大峰值。 然而，总体而言，Memblaze 驱动器的结果最不一致，而华为和英特尔驱动器表现出最佳性能。
标准偏差计算旨在更轻松地可视化 SSD 延迟性能结果的一致性。 在这种情况下，HGST 在测试开始时出现一系列主要峰值，直到大约 70 分钟。 华为3.2TB的成绩最为稳定，在稳定状态下徘徊在1.0ms以下。
在我们对 HGST 驱动器进行全面预处理后，我们对其进行了主要的 8k 70/30 测试。 在吞吐量方面，除了华为 3.2TB 之外，大多数驱动器的性能几乎相同。 HGST 最终在终端中获得了近 170,000 IOPS。
平均延迟显示出非常相似的结果，Intel、Memblaze、HGST 和 1.6TB Huawei 驱动器在最后一个队列深度上的性能并驾齐驱。 此处表现最佳的驱动器再次是 3.2TB 华为驱动器，在 0.9T/16Q 下结束时略低于 16ms。
查看最大延迟显示 HGST 驱动器的结果相当一致，尽管它确实在接近测试结束时开始出现峰值。 英特尔和华为驱动器表现出最好的整体性能。
标准偏差表明所有驱动器之间的性能（最大/平均延迟）趋势非常相似。 在这里，华为 3.2TB 驱动器在 8T8Q 标记附近拉开距离，以略高于 0.9 毫秒的速度发布了最佳整体结果。
结论
HGST 在创建优秀的企业闪存解决方案方面有着悠久的历史，新的 SN100 系列 NVMe SSD 也不例外，因为它具有 UEFI 启动支持、高级电源管理和企业级可靠性，这要归功于闪存感知 RAID、终端- 端到端数据路径保护、高级 ECC 和电源故障保护。 HGST 系列提供 AIC (SN150) 和 2.5” (SN100) 外形规格，前者更易于部署，因为几乎任何现代服务器都可以无缝部署处理这种类型的卡。
在性能方面，HGST Ultrastar SN100 系列在我们测试的基准测试中表现出良好的性能，甚至在几个类别中处于领先地位。 在我们的第一个应用程序工作负载分析中，HGST 驱动器在排行榜底部显示结果，最高 TPS 为 3,152.13，在 SQL Server 输出测试中总计为 3,149.97 TPS，同时平均延迟达到 7.0 毫秒。 在我们的 Sysbench 测试中，我们看到 HGST 驱动器的整体性能不错。 在平均每秒事务处理基准测试中，HGST Ultrastar SN100 系列总计测得 5,853.6 TPS，仅略低于 Intel 和 Memblaze 驱动器。 在查看平均延迟结果时，HGST 的单个虚拟机运行时间在 21.66 毫秒到 22.10 毫秒之间，总延迟为 21.87 毫秒。 就我们最坏的 MySQL 延迟情况而言，HGST 显示 VM 运行时间在 49.62 毫秒到 50.07 毫秒之间，总计为 49.81 毫秒，这使其在我们测试的 AIC SSD 中处于中间位置。
在我们的综合基准测试中，HGST Ultrastar 发布了一个相当不错的数字，4k 吞吐量为 706,933 IOPS 读取和 229,914 IOPS 写入。 相比之下，英特尔驱动器以 851,693 IOPS 的读取和写入达到 197,940 IOPS 的最高成绩而自豪。 平均延迟显示出很好的结果，读取时间为 0.36 毫秒，写入时间为 1.76 毫秒（仅次于英特尔驱动器）。 在我们的 8k 传输（由 70% 的读取操作和 30% 的写入操作组成的比率）中，HGST 最高达到 173,022 IOPS，超过了 Intel 模型，但仅低于测得 4 IOPS 的 Memblaze PBlaze173,275。
优点
- 满足给定需求的多种外形尺寸
- 强大的数据库性能
缺点
- 在繁重的工作负载下出现一些最大延迟峰值
底线
HGST SN100 系列是 HGST 的第一款 NVMe SSD，它在各种外形规格和容量方面均具有出色的性能和卓越的品质。
