Ultrastar SSD400M 是 Hitachi 為在新興的 eMLC 企業級 SSD 領域提供有力競爭者所做的努力。 SSD400M 提供了企業購買者可能想要的所有血統，不僅包括日立在存儲行業的長期領導地位，還包括英特爾。 SSD400M 利用英特爾最高質量的 25 納米 eMLC NAND 和固態硬盤處理器技術，結合日立/英特爾聯合設計的固件。 由此產生的 SSD400M 帶有日立的品牌名稱，但卻是強大的共同開發努力的結果。
Ultrastar SSD400M 是 Hitachi 為在新興的 eMLC 企業級 SSD 領域提供有力競爭者所做的努力。 SSD400M 提供了企業購買者可能想要的所有血統，不僅包括日立在存儲行業的長期領導地位，還包括英特爾。 SSD400M 利用英特爾最高質量的 25 納米 eMLC NAND 和固態硬盤處理器技術，結合日立/英特爾聯合設計的固件。 由此產生的 SSD400M 帶有日立的品牌名稱，但卻是強大的共同開發努力的結果。
日立提供帶有 2.5Gb/s SAS 接口的 400″ Ultrastar SSD6.0M，並提供高達 495 MB/s 讀取、385 MB/s 寫入、56,000 隨機 4K 讀取 IOPS 和 24,000 隨機 4K 寫入 IOPS 的吞吐量。 但在企業中，SSD 不僅僅與速度有關，還有更大的總體擁有成本衡量標准在起作用。 Hitachi 的報價為 8,360 IOPS/watt，適用於那些在做出存儲購買決策時將功耗因素考慮在內的產品。
SSD400M 不僅僅與性能有關，日立的工程設計和認證使 SSD 極其可靠，年故障率僅為 44%（2 萬小時 MTBF）。 從耐用性的角度來看，該驅動器提供高達 7.3PB（400GB 容量）的寫入，相當於 4 年內每天 10TB 的寫入器，以及無限次讀取。 其他亮點包括 TXNUMX 數據完整性字段 (DIF) 標準、擴展糾錯碼 (ECC)、用於防止閃存芯片故障的異或 (XOR) 奇偶校驗、無需外部寫入緩存的奇偶校驗內部數據路徑，以及電源不需要超級電容器的丟失數據管理功能。
Hitachi 提供 400GB 和 200GB 容量的 SSD400M，可選 TCG 自加密，並提供五年保修。
日立 Ultrastar SSD400M 規格：
- 容量
- 400GB
- HUSML4040ASS600
- HUSML4040ASS601 TCG加密
- 200GB
- HUSML4020ASS600
- HUSML4020ASS601 TCG加密
- 400GB
- 接口 – 雙端口 SAS 6Gb/s
- 英特爾 EW29AA31AA1 控制器
- 英特爾企業多層單元 (MLC) 25 納米 NAND x 39（624GB+ 原始，400GB 可用）
- 海力士 H5PS1G83EFR 1Gb x 4 DDR2 內存 (512MB)
- 外形——2.5 英寸，15 毫米 z 軸高度
- 傳輸性能
- 讀取吞吐量（連續 64K）495MB/s 最大
- 寫入吞吐量（連續 64K）385MB/s 最大
- 最大讀取 IOPS（隨機 4K）56,000
- 最大寫入 IOPS（隨機 4K）24,000
- 耐力（隨機寫入）
- 400GB 容量最大 7.3PB
- 200GB 容量最大 3.7PB
- 錯誤率（不可恢復，讀取位）——十分之一16
- MTBF——2.0萬
- 電源消耗功率
- 性能空閒 1.7W
- 典型運行 5.5W
- 功耗效率 (IOPS/Watt) – 8,360
- 尺寸（寬 x 深、高 mm）– 70.1 x 100.6 x 15
- 重量（最大）– 206 克 (400GB)、221 克 (200GB)
- 環境溫度 0 至 60ºC
- 衝擊（半正弦波）1000G（0.5ms）、500G（2ms）
- 振動（隨機 G RMS）– 2.16，所有軸，5 至 700 Hz
設計與拆卸
Hitachi Ultrastar SSD400M 擁有光滑的不銹鋼機身，沖壓成高度為 2.5 毫米的 15 英寸驅動器的精確形狀。 在驅動器的頂部，一個白色的貼紙佔據了整個頂部表面，對驅動器進行了詳細描述，直至認證和固件版本。 底部包括額外的貼紙，重申驅動器的序列號和部件號。 機身外觀比較簡潔乾淨，重量高達 205 克，其中很大一部分重量與內部散熱有關。 考慮到露天數據中心的冷卻設計（使用外部空氣而不是冷卻或空調空氣）以及降低與冷卻相關的能源成本的普遍推動，Hitachi 為 Ultrastar SSD400M 提供了 70C / 158F 的最高工作溫度。
驅動器的側面輪廓清楚地顯示了構成 SSD400M 主體的兩個部分。 日立在 SSD 的側面和底部使用行業標準螺絲位置進行垂直或水平安裝。
Ultrastar SSD400M 的正面僅包括雙鏈路 6.0Gb/s SAS 連接器，從驅動器外部看不到其他連接。
打開驅動器展示了 Ultrastar SSD400M 的一些散熱特性，並解釋了一些重量的來源。 頂蓋和底蓋均採用厚導熱墊，可將 SSD 關鍵組件的熱量排出。 頂蓋包括一個額外的散熱器，以進一步增加外殼主體可以吸收大量使用期間升溫的內部電路板的能量。 SSD 的設計分為兩部分，控制器在每個電路板之間面向內。 外殼底部的白色墊片旨在將熱量從控制器底部帶走，粉紅色的導熱墊片對準 NAND 部件。 主體在外部盡可能平坦，以允許與驅動器托架有更大的表面接觸，以將熱能散發到服務器機箱中，並最終通過強制空氣冷卻散發出去。
日立 Ultrastar SSD400M 的核心是英特爾 EW29AA31AA1 處理器，使用日立和英特爾共同開發的固件。 對於緩存，SSD400M 使用四個 128MB Hynix 內存塊，總共有 512MB。
分佈在兩塊電路板上的是 39 塊英特爾企業 MLC NAND。 這使它總共有超過 624GB 的原始 NAND，儘管只有 400GB 可用。 日立混合使用不同大小的 NAND，但未指定內部用途。 此保留空間很可能用於後台垃圾收集、磨損均衡和處理模具故障，而不會在其生命週期內減慢或禁用驅動器。
電路板向內的部分包括英特爾 EW29AA31AA1 控制器、額外的 NAND，以及連接 SSD 兩半的長接口。
下面顯示的是 Hitachi Ultrastar SSD400M 的兩個朝外的部分。 請注意，此 SSD 設計未使用超級電容器。 相反，日立選擇了 XNUMX 個鉭基 KEMET 有機電容器 (KO-CAP)。 這些電容器的使用壽命更長，不會像其他替代品那樣迅速膨脹或退化。 在消費級產品上都發現了類似的設置 英特爾SSD 320 和企業級 英特爾SSD 710.
這些電容器為驅動器提供了足夠的時間將 SDRAM 刷新為 NAND，但未指定實際的保持時間量。
企業基準
Hitachi Ultrastar SSD400M採用Intel 25nm eMLC NAND、Intel EW29AA31AA1控制器和6.0Gb/s SAS接口； 我們的審查單位是 400GB。 用於本次審查的比較對象包括以下最近測試的企業級 SSD： 美光P300 (100GB, Marvell 9174, Micron 34nm SLC NAND, SATA), 東芝 MKx001GRZB （400GB、Marvell 9032、東芝 32nm SLC NAND、SAS）和 三星SM825 （200GB，三星 S3C29MAX01-Y330，三星 30nm eMLC NAND，SATA）。 所有企業 SSD 都在我們的企業測試平台上進行基準測試 聯想ThinkServer RD240. 所有 IOMeter 數字都表示為 MB/s 速度的二進制數字。
我們的第一個測試著眼於具有大塊傳輸的順序寫入環境中的速度。 此特定測試使用 IOMeter 的 2MB 傳輸大小，4k 扇區對齊並測量隊列深度為 4 的性能。在這種情況下，Hitachi 聲稱其 495GB Ultrastar 的最大讀取速度為 385MB/s，寫入速度為 400MB/s固態硬盤400M。
在我們的大塊順序傳輸測試中，Ultrastar SSD400M 的讀取速度為 527MB/s，穩態寫入速度為 385MB/s。 讀取速度高於 Hitachi 的估計，但寫入速度完全正常。 這些直線基準測試將 SSD400M 置於我們圖表的頂部。
轉向隨機訪問配置文件，但仍保持 2MB 的大塊傳輸大小，我們開始看到性能在多用戶環境中的變化。 該測試保持我們在之前的順序傳輸基準測試中使用的相同隊列深度級別 4。
隨著轉向隨機大塊傳輸，Hitachi Ultrastar SSD400M 保持了讀取速度的領先地位，達到 525MB/s。 其穩態寫入速度降至 153MB/s，仍然領先。
轉向更小的 4K 隨機訪問傳輸大小，我們更接近在重度隨機訪問環境中可能發現的數據包大小，例如具有多個 VM 訪問同一陣列的服務器設置。 在第一個測試中，我們查看擴展的 4K 讀取性能以及它如何從 1 的隊列深度擴展到最大 64。
查看我們的隨機 4K 斜率圖表，我們注意到 Ultrastar SSD400M 的強勁性能，在隊列深度為 4 時以 57,261 IOPS 的最大 64K 讀取速度排名在東芝 eSSD 之下。
我們的下一個測試著眼於靜態隊列深度為 4 時的 32K 隨機寫入性能，一旦驅動器達到穩態，就會記錄結果並取平均值。 雖然 IOPS 性能是衡量穩態性能的一個很好的指標，但另一個重要的關注領域是平均和峰值延遲。 更高的峰值延遲數字可能意味著某些請求可以在大量連續訪問下備份。
日立聲稱 4K 隨機寫入工作負載峰值速度為 24,000 IOPS，我們在測試中發現在穩定狀態下為 21,525 IOPS。 這個速度在我們小組中排名最高，高於基於 SLC 的美光 P300。 在這些條件下，Ultrastar SSD400M 測得的平均速度為 84MB/s，平均響應時間為 1.49ms。 最大響應時間可能是最令人印象深刻的，僅為 34.43 毫秒。
我們最後一系列的綜合基準測試比較了一系列服務器混合工作負載中的兩種企業驅動器，靜態隊列深度為 32。與本次審查開始時的綜合基準測試一樣，這些測試也是在穩定狀態下進行測量的。 我們的每個服務器配置文件測試都對讀取活動有強烈的偏好，範圍從 67% 讀取我們的數據庫配置文件到 100% 讀取我們的 Web 服務器配置文件。
第一個是我們的數據庫配置文件，67% 的讀取和 33% 的寫入工作負載組合主要集中在 8K 傳輸大小上。
Hitachi Ultrastar SSD400M 在我們的數據庫配置文件中以 15,441 IOPS 的平均傳輸速度穩定下來，與採用 eMLC 技術的三星 SM825 並駕齊驅。 這兩個驅動器都屬於 SLC 對應產品； 東芝和美光固態硬盤。
下一個配置文件著眼於一個文件服務器，80% 的讀取和 20% 的寫入工作負載分佈在從 512 字節到 64KB 的多種傳輸大小上。
在我們的文件服務器跟踪中，日立 SSD400M 緊挨著三星 SM825，平均速度為 14,488 IOPS，而三星 SM14,980 為 825。 日立的速度比東芝 SLC SSD 慢大約 25%。
我們的 Web 服務器配置文件是只讀的，傳輸大小從 512 字節到 512KB 不等。
憑藉其快速的 SAS 6.0Gb/s 接口，Hitachi Ultrastart SSD400M 能夠在我們的網絡服務器配置文件中大顯身手，僅次於 Toshiba SLC SSD，速度為 18,593 IOPS。 相比之下，東芝 eSSD 為 24,193 IOPS，美光 P16,584 為 300 IOPS，三星 SM12,199 為 825 IOPS。
最後一個配置文件查看工作站，使用 20K 傳輸混合使用 80% 的寫入和 8% 的讀取。
在我們的工作站配置文件中，日立 SSD400M 排在三星 SM825 之上，測量值為 18,422，而 SM6,443 為 825 IOPS。 在此配置文件中，東芝 eSSD 測得 26,337 IOPS，而美光 P300 平均為 22,926 IOPS。
企業用電量
在為數據中心或其他密集存儲環境選擇驅動器時，性能並不是公司在考慮 SSD 或硬盤驅動器時唯一感興趣的指標。 在某些情況下，功耗可能是一個巨大的問題，因此您想知道驅動器在恆定工作負載下的性能如何是有道理的。
在本次評測的 Enterprise Power 部分，我們在之前用於測試讀寫速度的相同條件下查看每個驅動器。 這包括隊列深度為 2 的順序和隨機 4MB 傳輸以及隊列深度為 4 的小型隨機 32K 讀取和寫入傳輸。與我們之前的測試一樣，我們正在測量穩態下的所有數據，以使驅動器處於最佳狀態耗電條件。
在除啟動之外的所有條件下，Hitachi Ultrastar SSD400M 使用的功率為 5.62 瓦或更低。 SSD400M 最耗電的活動是順序 QD4 2MB 寫入，在測試期間平均耗電 5.62 瓦。 第二個是隨機 4K QD32 寫入，第三個是順序 QD4 讀取，然後是 4K QD32 穩定讀取，排在第四位。 在大量寫入活動期間，Hitachi Ultrastar SSD400M 使用的功率剛好低於 SAS 6.0Gb/s Toshiba MKx001GRZB 所需的功率，儘管功率迅速下降到更低的水平，與 Micron P300 或 Samsung SM825 幾乎持平，在讀取大量負載。
數據中心環境中對 eMLC SSD 的大力推動是圍繞每 GB 成本和 IOPS/Watt。 我們在隊列深度為 19,484 的純隨機 4K 讀取中計算出 32 IOPS/瓦的數字，如果您改為查看穩定的 6,150K 隨機寫入，則下降到 4 IOPS/瓦。 相比之下，SLC Micron P38,481 的讀取速度為 10,119 IOPS/瓦，寫入速度為 300 IOPS/瓦，SLC Toshiba MKx16,385GRZB 的讀取速度為 3,082 IOPS/瓦，寫入速度為 001 IOPS/瓦，讀取速度為 14,980 IOPS/瓦，寫入速度為 2,043 IOPS/瓦eMLC 三星 SM825。 這實際上歸結為業務需求，找到購買 SSD 或硬盤驅動器時考慮的功率與性能（或直接性能）的最佳結合。
結論
Hitachi Ultrastar SSD400M 採用英特爾控制器、英特爾 NAND 以及由日立和英特爾工程師開發的定制固件。 最終結果令人印象深刻，在我們的企業測試環境中提供了強大的性能。 基於企業 MLC 或 eMLC NAND，SSD400M 提供了基於 SLC 的 SSD 的大部分性能，但以更好的 $/GB 或 $/IOPS 投資。 在某些情況下，Hitachi eMLC SSD 甚至能夠勝過它的一些 SLC 競爭對手，就像我們的 4K 穩態基準測試中的情況一樣，它測得了圖表最高的 21,525 IOPS。
當我們查看單一工作負載基準時，eMLC Ultrastar SSD400M 能夠在寫入速度方面超過美光和東芝的 SLC SSD。 它提供最高的大塊順序和隨機傳輸速度，分別為 385MB/s 和 153MB/s。 它還提供了該組中最高的 4K 穩態速度，測量值為 21,525 IOPS 或 84MB/s。 從混合工作負載性能來看，與三星 SM400 相比，日立 SSD825M 在我們的只讀 Web 服務器配置文件中提供了強勁的速度，在我們的工作站配置文件中提供了非常強大的性能。
即使單項工作負載數據強勁，SSD400M 在我們的數據庫和文件服務器配置文件中的排名仍低於基於 SLC 的東芝 MKx001GRZB 和美光 P300，僅次於三星 SM825。 這意味著在一些寫入繁重的工作負載中，如果性能是主要目標，SLC-SSD 仍然更可取。 然而，取決於 TCO 對購買決定的重要性，SSD400M 的 eMLC 性能可能足夠接近以值得考慮。
與我們評測過的其他一些企業驅動器不同的是，日立沒有走在 SSD400M 內部使用超級電容器的路線，而是選擇了 KEMET 有機電容器。 這些電容器在發生電源故障時無法提供相同的保持時間，但它們的配置仍然允許驅動器將緩存刷新到 NAND 中，因此數據不會丟失在易失性存儲器中。 這些組件允許 70C 的更高工作溫度，而不是三星 SM55 或東芝 MKx825GRZB 的 001C，兩者都使用超級電容器。 由於數據中心希望降低成本，能夠在更高溫度下運行設備而不會增加故障風險，這使得系統可以在外部風冷或 HVAC 系統轉向更高的環境溫度以節省冷卻費用。
優點
- 出色的 2MB 順序、2MB 隨機和 4K 隨機寫入速度
- 能夠在高工作溫度下運行
- 出色的 eMLC SSD IOPS/Watt 數據
缺點
- 混合工作負載場景中的寫入速度下降
底線
對於 Ultrastar SSD400M，日立基本上是在與合作夥伴一起執行時編寫操作指南。 日立/英特爾聯合開發的企業級 SSD 是市場上整體性能最好的 eMLC 驅動器之一，在某些情況下甚至超過 SLC 競爭對手，例如 4K 穩態性能。 日立還設計了比其他驅動器具有更高耐熱性的 SSD400M，使其適合露天數據中心，並普遍降低冷卻費用，進一步降低 TCO。
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