Ultrastar SSD400M 是 Hitachi 为在新兴的 eMLC 企业级 SSD 领域提供有力竞争者所做的努力。 SSD400M 提供了企业购买者可能想要的所有血统，不仅包括日立在存储行业的长期领导地位，还包括英特尔的领导地位。 SSD400M 利用英特尔最高质量的 25 纳米 eMLC NAND 和固态硬盘处理器技术，结合日立/英特尔联合设计的固件。 由此产生的 SSD400M 带有日立的品牌名称，但却是强大的共同开发努力的结果。
Ultrastar SSD400M 是 Hitachi 为在新兴的 eMLC 企业级 SSD 领域提供有力竞争者所做的努力。 SSD400M 提供了企业购买者可能想要的所有血统，不仅包括日立在存储行业的长期领导地位，还包括英特尔的领导地位。 SSD400M 利用英特尔最高质量的 25 纳米 eMLC NAND 和固态硬盘处理器技术，结合日立/英特尔联合设计的固件。 由此产生的 SSD400M 带有日立的品牌名称，但却是强大的共同开发努力的结果。
日立提供带有 2.5Gb/s SAS 接口的 400″ Ultrastar SSD6.0M，并提供高达 495 MB/s 读取、385 MB/s 写入、56,000 随机 4K 读取 IOPS 和 24,000 随机 4K 写入 IOPS 的吞吐量。 但在企业中，SSD 不仅仅与速度有关，还有更大的总体拥有成本衡量标准在起作用。 Hitachi 的报价为 8,360 IOPS/watt，适用于那些在做出存储购买决策时将功耗因素考虑在内的产品。
SSD400M 不仅仅与性能有关，日立的工程设计和认证使 SSD 极其可靠，年故障率仅为 44%（2 万小时 MTBF）。 从耐用性的角度来看，该驱动器提供高达 7.3PB（400GB 容量）的写入，相当于 4 年内每天 10TB 的写入器，以及无限次读取。 其他亮点包括 TXNUMX 数据完整性字段 (DIF) 标准、扩展纠错码 (ECC)、用于防止闪存芯片故障的异或 (XOR) 奇偶校验、无需外部写入缓存的奇偶校验内部数据路径，以及电源不需要超级电容器的丢失数据管理功能。
Hitachi 提供 400GB 和 200GB 容量的 SSD400M，可选 TCG 自加密，并提供五年保修。
日立 Ultrastar SSD400M 规格：
- 容量
- 400GB
- HUSML4040ASS600
- HUSML4040ASS601 TCG加密
- 200GB
- HUSML4020ASS600
- HUSML4020ASS601 TCG加密
- 400GB
- 接口 – 双端口 SAS 6Gb/s
- 英特尔 EW29AA31AA1 控制器
- 英特尔企业多层单元 (MLC) 25 纳米 NAND x 39（624GB+ 原始，400GB 可用）
- 海力士 H5PS1G83EFR 1Gb x 4 DDR2 内存 (512MB)
- 外形——2.5 英寸，15 毫米 z 轴高度
- 传输性能
- 读取吞吐量（连续 64K）495MB/s 最大
- 写入吞吐量（连续 64K）385MB/s 最大
- 最大读取 IOPS（随机 4K）56,000
- 最大写入 IOPS（随机 4K）24,000
- 耐力（随机写入）
- 400GB 容量最大 7.3PB
- 200GB 容量最大 3.7PB
- 错误率（不可恢复，读取位）——十分之一16
- MTBF——2.0万
- 能量消耗
- 性能空闲 1.7W
- 典型运行 5.5W
- 功耗效率 (IOPS/Watt) – 8,360
- 尺寸（宽 x 深、高 mm）– 70.1 x 100.6 x 15
- 重量（最大）– 206 克 (400GB)、221 克 (200GB)
- 环境温度 0 至 60ºC
- 冲击（半正弦波）1000G（0.5ms）、500G（2ms）
- 振动（随机 G RMS）– 2.16，所有轴，5 至 700 Hz
设计与拆卸
Hitachi Ultrastar SSD400M 拥有光滑的不锈钢机身，冲压成高度为 2.5 毫米的 15 英寸驱动器的精确形状。 在驱动器的顶部，一个白色的贴纸占据了整个顶部表面，对驱动器进行了详细描述，直至认证和固件版本。 底部包括额外的贴纸，重申驱动器的序列号和部件号。 机身外观比较简洁干净，重量高达 205 克，其中很大一部分重量与内部散热有关。 考虑到露天数据中心的冷却设计（使用外部空气而不是冷却或空调空气）以及降低与冷却相关的能源成本的普遍推动，Hitachi 为 Ultrastar SSD400M 提供了 70C / 158F 的最高工作温度。
驱动器的侧面轮廓清楚地显示了构成 SSD400M 主体的两个部分。 日立在 SSD 的侧面和底部使用行业标准螺丝位置进行垂直或水平安装。
Ultrastar SSD400M 的正面仅包括双链路 6.0Gb/s SAS 连接器，从驱动器外部看不到其他连接。
打开驱动器展示了 Ultrastar SSD400M 的一些散热特性，并解释了一些重量的来源。 顶盖和底盖均采用厚导热垫，可将 SSD 关键组件的热量排出。 顶盖包括一个额外的散热器，以进一步增加外壳主体可以吸收大量使用期间升温的内部电路板的能量。 SSD 的设计分为两部分，控制器在每个电路板之间面向内。 外壳底部的白色垫片旨在将热量从控制器底部带走，粉红色的导热垫片对准 NAND 部件。 主体在外部尽可能平坦，以允许与驱动器托架有更大的表面接触，以将热能散发到服务器机箱中，并最终通过强制空气冷却散发出去。
日立 Ultrastar SSD400M 的核心是英特尔 EW29AA31AA1 处理器，使用日立和英特尔共同开发的固件。 对于缓存，SSD400M 使用四个 128MB Hynix 内存块，总共有 512MB。
分布在两块电路板上的是 39 块英特尔企业 MLC NAND。 这使它总共有超过 624GB 的原始 NAND，尽管只有 400GB 可用。 日立混合使用不同大小的 NAND，但未指定内部用途。 此保留空间很可能用于后台垃圾收集、磨损均衡和处理模具故障，而不会在其生命周期内减慢或禁用驱动器。
电路板向内的部分包括英特尔 EW29AA31AA1 控制器、额外的 NAND，以及连接 SSD 两半的长接口。
下面显示的是 Hitachi Ultrastar SSD400M 的两个朝外的部分。 请注意，此 SSD 设计未使用超级电容器。 相反，日立选择了 XNUMX 个钽基 KEMET 有机电容器 (KO-CAP)。 这些电容器的使用寿命更长，不会像其他替代品那样迅速膨胀或退化。 在消费级产品上都发现了类似的设置 英特尔SSD 320 和企业级 英特尔SSD 710.
这些电容器为驱动器提供了足够的时间将 SDRAM 刷新为 NAND，但未指定实际的保持时间量。
企业基准
Hitachi Ultrastar SSD400M采用Intel 25nm eMLC NAND、Intel EW29AA31AA1控制器和6.0Gb/s SAS接口； 我们的审查单位是 400GB。 用于本次审查的比较对象包括以下最近测试的企业级 SSD： 美光P300 (100GB, Marvell 9174, Micron 34nm SLC NAND, SATA), 东芝 MKx001GRZB （400GB、Marvell 9032、东芝 32nm SLC NAND、SAS）和 三星SM825 （200GB，三星 S3C29MAX01-Y330，三星 30nm eMLC NAND，SATA）。 所有企业 SSD 都在我们的企业测试平台上进行基准测试 联想ThinkServer RD240. 所有 IOMeter 数字都表示为 MB/s 速度的二进制数字。
我们的第一个测试着眼于具有大块传输的顺序写入环境中的速度。 此特定测试使用 IOMeter 的 2MB 传输大小，4k 扇区对齐并测量队列深度为 4 的性能。在这种情况下，Hitachi 声称其 495GB Ultrastar 的最大读取速度为 385MB/s，写入速度为 400MB/s固态硬盘400M。
在我们的大块顺序传输测试中，Ultrastar SSD400M 的读取速度为 527MB/s，稳态写入速度为 385MB/s。 读取速度高于 Hitachi 的估计，但写入速度完全正常。 这些直线基准测试将 SSD400M 置于我们图表的顶部。
转向随机访问配置文件，但仍保持 2MB 的大块传输大小，我们开始看到性能在多用户环境中的变化。 该测试保持我们在之前的顺序传输基准测试中使用的相同队列深度级别 4。
随着转向随机大块传输，Hitachi Ultrastar SSD400M 保持了读取速度的领先地位，达到 525MB/s。 其稳态写入速度降至 153MB/s，仍处于领先地位。
转向更小的 4K 随机访问传输大小，我们更接近在重度随机访问环境中可能发现的数据包大小，例如具有多个 VM 访问同一阵列的服务器设置。 在第一个测试中，我们查看扩展的 4K 读取性能以及它如何从 1 的队列深度扩展到最大 64。
查看我们的随机 4K 斜坡图表，我们注意到 Ultrastar SSD400M 的强劲性能，排名低于东芝 eSSD，最大 4K 读取速度为 57,261 IOPS，队列深度为 64。
我们的下一个测试着眼于静态队列深度为 4 时的 32K 随机写入性能，一旦驱动器达到稳态，就会记录结果并取平均值。 虽然 IOPS 性能是衡量稳态性能的一个很好的指标，但另一个重要的关注领域是平均和峰值延迟。 更高的峰值延迟数字可能意味着某些请求可以在大量连续访问下备份。
日立声称 4K 随机写入工作负载峰值速度为 24,000 IOPS，我们在测试中发现在稳定状态下为 21,525 IOPS。 这个速度在我们小组中排名最高，高于基于 SLC 的美光 P300。 在这些条件下，Ultrastar SSD400M 测得的平均速度为 84MB/s，平均响应时间为 1.49ms。 最大响应时间可能是最令人印象深刻的，仅为 34.43 毫秒。
我们最后一系列的综合基准测试比较了一系列服务器混合工作负载中的两种企业驱动器，静态队列深度为 32。与本次审查开始时的综合基准测试一样，这些测试也是在稳定状态下进行测量的。 我们的每个服务器配置文件测试都对读取活动有强烈的偏好，范围从 67% 读取我们的数据库配置文件到 100% 读取我们的 Web 服务器配置文件。
第一个是我们的数据库配置文件，67% 的读取和 33% 的写入工作负载组合主要集中在 8K 传输大小上。
Hitachi Ultrastar SSD400M 在我们的数据库配置文件中以 15,441 IOPS 的平均传输速度稳定下来，与采用 eMLC 技术的三星 SM825 并驾齐驱。 这两个驱动器都属于 SLC 对应产品； 东芝和美光固态硬盘。
下一个配置文件查看一个文件服务器，80% 的读取和 20% 的写入工作负载分布在从 512 字节到 64KB 的多种传输大小上。
在我们的文件服务器跟踪中，日立 SSD400M 紧挨着三星 SM825，平均速度为 14,488 IOPS，而三星 SM14,980 为 825。 日立的速度比东芝 SLC SSD 慢大约 25%。
我们的 Web 服务器配置文件是只读的，传输大小从 512 字节到 512KB 不等。
凭借其快速的 SAS 6.0Gb/s 接口，Hitachi Ultrastart SSD400M 能够在我们的网络服务器配置文件中大显身手，仅次于 Toshiba SLC SSD，速度为 18,593 IOPS。 相比之下，东芝 eSSD 为 24,193 IOPS，美光 P16,584 为 300 IOPS，三星 SM12,199 为 825 IOPS。
最后一个配置文件查看工作站，使用 20K 传输混合使用 80% 的写入和 8% 的读取。
在我们的工作站配置文件中，日立 SSD400M 排在三星 SM825 之上，测量值为 18,422，而 SM6,443 为 825 IOPS。 在此配置文件中，东芝 eSSD 测得 26,337 IOPS，而美光 P300 平均为 22,926 IOPS。
企业用电量
在为数据中心或其他密集存储环境选择驱动器时，性能并不是公司在考虑 SSD 或硬盘驱动器时唯一感兴趣的指标。 在某些情况下，功耗可能是一个巨大的问题，因此您想知道驱动器在恒定工作负载下的性能如何是有道理的。
在本次评测的 Enterprise Power 部分，我们在之前用于测试读写速度的相同条件下查看每个驱动器。 这包括队列深度为 2 的顺序和随机 4MB 传输以及队列深度为 4 的小型随机 32K 读取和写入传输。与我们之前的测试一样，我们正在测量稳态下的所有数据，以使驱动器处于最佳状态耗电条件。
在除启动之外的所有条件下，Hitachi Ultrastar SSD400M 使用的功率为 5.62 瓦或更低。 SSD400M 最耗电的活动是顺序 QD4 2MB 写入，在测试期间平均耗电 5.62 瓦。 第二个是随机 4K QD32 写入，第三个是顺序 QD4 读取，然后是 4K QD32 稳定读取，排在第四位。 在大量写入活动期间，Hitachi Ultrastar SSD400M 使用的功率刚好低于 SAS 6.0Gb/s Toshiba MKx001GRZB 所需的功率，尽管功率迅速下降到更低的水平，与 Micron P300 或 Samsung SM825 几乎持平，在读取大量负载。
数据中心环境中对 eMLC SSD 的大力推动是围绕每 GB 成本和 IOPS/Watt。 我们在队列深度为 19,484 的纯随机 4K 读取中计算出 32 IOPS/瓦的数字，如果您改为查看稳定的 6,150K 随机写入，则下降到 4 IOPS/瓦。 相比之下，SLC Micron P38,481 的读取速度为 10,119 IOPS/瓦，写入速度为 300 IOPS/瓦，SLC Toshiba MKx16,385GRZB 的读取速度为 3,082 IOPS/瓦，写入速度为 001 IOPS/瓦，读取速度为 14,980 IOPS/瓦，写入速度为 2,043 IOPS/瓦eMLC 三星 SM825。 这实际上归结为业务需求，找到购买 SSD 或硬盘驱动器时考虑的功率与性能（或直接性能）的最佳结合。
总结
Hitachi Ultrastar SSD400M 采用英特尔控制器、英特尔 NAND 以及由日立和英特尔工程师开发的定制固件。 最终结果令人印象深刻，在我们的企业测试环境中提供了强大的性能。 基于企业 MLC 或 eMLC NAND，SSD400M 提供了基于 SLC 的 SSD 的大部分性能，但以更好的 $/GB 或 $/IOPS 投资。 在某些情况下，Hitachi eMLC SSD 甚至能够胜过它的一些 SLC 竞争对手，就像我们的 4K 稳态基准测试中的情况一样，它测得图表最高的 21,525 IOPS。
当我们查看单一工作负载基准时，eMLC Ultrastar SSD400M 能够在写入速度方面超过美光和东芝的 SLC SSD。 它提供最高的大块顺序和随机传输速度，分别为 385MB/s 和 153MB/s。 它还提供了该组中最高的 4K 稳态速度，测量值为 21,525 IOPS 或 84MB/s。 从混合工作负载性能来看，与三星 SM400 相比，日立 SSD825M 在我们的只读 Web 服务器配置文件中提供了强劲的速度，在我们的工作站配置文件中提供了非常强大的性能。
即使单一工作负载数据强劲，SSD400M 在我们的数据库和文件服务器配置文件中的排名仍低于基于 SLC 的东芝 MKx001GRZB 和美光 P300，仅次于三星 SM825。 这意味着在一些写入繁重的工作负载中，如果性能是主要目标，SLC-SSD 仍然更可取。 然而，取决于 TCO 对购买决定的重要性，SSD400M 的 eMLC 性能可能足够接近以值得考虑。
与我们评测过的其他一些企业驱动器不同的是，日立没有走在 SSD400M 内部使用超级电容器的路线，而是选择了 KEMET 有机电容器。 这些电容器在发生电源故障时无法提供相同的保持时间，但它们的配置仍然允许驱动器将缓存刷新到 NAND 中，因此数据不会丢失在易失性存储器中。 这些组件允许 70C 的更高工作温度，而不是三星 SM55 或东芝 MKx825GRZB 的 001C，两者都使用超级电容器。 由于数据中心希望降低成本，能够在更高温度下运行设备而不会增加故障风险，这使得系统可以在外部风冷或 HVAC 系统转向更高的环境温度以节省冷却费用。
优点
- 出色的 2MB 顺序、2MB 随机和 4K 随机写入速度
- 能够在高工作温度下运行
- 出色的 eMLC SSD IOPS/Watt 数据
缺点
- 混合工作负载场景中的写入速度下降
底线
对于 Ultrastar SSD400M，日立基本上是在与合作伙伴一起执行时编写操作指南。 日立/英特尔联合开发的企业级 SSD 是市场上整体性能最好的 eMLC 驱动器之一，在某些情况下甚至超过 SLC 竞争对手，例如 4K 稳态性能。 日立还设计了比其他驱动器具有更高耐热性的 SSD400M，使其适合露天数据中心，并普遍降低冷却费用，进一步降低 TCO。
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