iXsystems Titan iX-316J 是一個 16 3.5 英寸托架、JBOD 存儲擴展架。 JBOD 已成為 存儲審查實驗室，使我們能夠通過 LSI 9207-8e SAS 擴展器將 SATA 或 SAS 驅動器直接連接到主機計算系統。 iX-316J 可用於各種用例，從接受高達 64TB 的 SATA 驅動器，一直到速度更快的 2.5" 10K 和 15K 驅動器，如果用戶選擇走那條路的話。 在這篇評測中，我們研究了三組不同的硬盤驅動器，清楚地說明了現代企業硬盤驅動器在性能與容量之間的權衡。
iXsystems Titan iX-316J 是一個 16 3.5 英寸托架、JBOD 存儲擴展架。 JBOD 已成為 存儲審查實驗室，使我們能夠通過 LSI 9207-8e SAS 擴展器將 SATA 或 SAS 驅動器直接連接到主機計算系統。 iX-316J 可用於各種用例，從接受高達 64TB 的 SATA 驅動器，一直到速度更快的 2.5" 10K 和 15K 驅動器，如果用戶選擇走那條路的話。 在這篇評測中，我們研究了三組不同的硬盤驅動器，清楚地說明了現代企業硬盤驅動器在性能與容量之間的權衡。
存儲架或 JBOD 的概念是存儲架構中較為基本的概念之一。 機箱本質上是驅動器，通過主機中的 SAS 電纜和 HBA 連接到主機。 這種類型的安排在企業用戶希望將存儲保留在主機本地，但可能已經超出可用驅動器托架，或者有其他獨特要求並且不需要完整的 SAN 的情況下繼續流行自己的存儲控制器。 事實上，展望未來，我們將展示這些與緩存解決方案配對的相同硬盤驅動器配置，以展示閃存和軟件如何使企業環境中的大型硬盤驅動器陣列受益。 JBOD 的用例隨著主機端的新技術和強大的計算能力而不斷擴展。
iXsystems Titan iX-316J 規格
- 外形規格：3U 存儲機箱支持多達 16 個硬盤驅動器
- 尺寸：17.2英寸寬 x 5.2英寸高 x 25.5英寸深
- 風扇：6 x 40×56，4 針 PWM 風扇組件
- 安裝導軌：導軌套件，快速/快速
- 硬盤驅動器托架：16 x 3.5” 熱插拔 SAS/SATA – SATA 驅動器需要插入器附加卡
- RAID 支持：通過主機 RAID 控制器支持
- SAS2合規性
- 6Gb 支持
- SAS 連接：與任何 SAS、SAS2.0 或 SAS3.0 主機總線適配器兼容
- 2 個 SFF-8088 連接器
- 電源：帶 PMBus 的冗餘 720W 高效電源
影片總覽
構建和設計
iXsystems Titan iX-316J 是一個 3U 機架安裝外殼，帶有 16 個可從前面訪問的 3.5 英寸驅動器托架。 它提供一個主動-主動 HA SAS 接口以連接到兩個主機，以及一個擴展端口以將多個 JBOD 單元串在一起。 通過使用通用驅動器盒，它本身支持 3.5 英寸和 2.5 英寸驅動器。 雖然 SAS 和 SATA 驅動器均受支持，但 SATA 驅動器必須使用適配器才能為其提供雙端口功能。 Titan 316J 的正面配備了一個電源開關，以及在連接處於活動狀態和設備在線時顯示的接口燈。 這個特殊的機箱在設計時考慮到了 JBOD 和存儲服務器的職責，在我們的配置中有些燈沒有連接。
iXsystems Titan iX-316J 的背面非常基本，因為該裝置不包含您可能在服務器中找到的任何計算接口。 與該裝置的唯一連接是兩個電源和四個 SAS 連接。 內部擴展器的主要鏈接是一個 4 通道 SFF-8088 連接，使該單元的峰值傳輸速度約為 2,400MB/s。 每側的一個端口專用於連接到將託管它的服務器，而另外兩個端口用於將 316J 連接到另一個 JBOD 架。
由於單元和背板適用於 HA 環境，iXsystems 為我們提供了 LSI SATA-to-SAS 適配器，我們在測試帶有 SATA 硬盤驅動器的 JBOD 時使用了這些適配器。 驅動器盒在設計時就考慮到了這些適配器，因此安裝起來輕而易舉。
為了快速輕鬆地進行機架安裝，iXsystems 包括一個帶有 Titan iX-316J JBOD 的滑軌套件。 安裝僅需幾分鐘，因為導軌在我們的機架中卡入到位，無需使用工具。 安裝後，延長接收導軌，將安裝導軌安裝在機箱側面，然後將設備滑入到位。
測試背景和比較
iXsystems Titan 316J JBOD 支持 3.5 英寸和 2.5 英寸 SATA 和 SATA 硬盤驅動器。 對於這次審查，我們使用了帶有 SAS 適配器的大容量 4TB 7,200RPM SATA 驅動器，以及 2.5 英寸 10K 和 15K SAS 驅動器。
本次評測中使用的硬盤：
- 東芝 MK01GRRB （147GB、15,000RPM、6.0Gb/秒 SAS）
- 東芝 MBF2600RC（600GB，10,000RPM，6.0Gb/s SAS）
- 日立 Ultrastar 7K4000（4TB，7,200RPM，6.0Gb/s SATA）
所有企業存儲設備都在我們的下一代企業測試平台上進行了基準測試，該平台基於 聯想ThinkServer RD630. ThinkServer RD630 配置有：
- 2 個英特爾至強 E5-2620（2.0GHz，15MB 緩存）
- Windows Server 2008 R2 SP1 64 位、Windows Server 2012 64 位和 CentOS 6.3 64 位
- 英特爾 C602 芯片組
- 內存 – 16GB (2 x 8GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM
- LSI 9207 SAS/SATA 6.0Gb/秒 HBA
企業綜合工作負載分析
我們的企業存儲基準流程首先分析驅動器在徹底預處理階段的運行方式。 每個可比較的硬盤驅動器陣列都設置在 RAID10 中，允許完全同步，然後在 16 個線程的重負載下進行測試，每個線程有 16 個未完成隊列，低至 2 個線程的輕負載，每個線程有 2 個未完成隊列線。
我們在隨機工作負載中測量的性能屬性：
- 吞吐量（讀+寫 IOPS 聚合）
- 平均延遲（讀+寫延遲一起平均）
- 最大延遲（峰值讀取或寫入延遲）
- 延遲標準偏差（讀+寫標準偏差一起平均）
我們的企業綜合工作負載分析包括六個配置文件，其中一些基於真實世界的任務。 開發這些配置文件是為了更容易與我們過去的基準測試以及廣泛發布的值（例如最大 4K 讀寫速度和 8K 70/30，通常用於企業驅動器）進行比較。 我們還包括兩個傳統的混合工作負載，傳統的文件服務器和網絡服務器，每個都提供廣泛的傳輸大小組合。
- 順序
- 8K
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 8K
- 128K
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 128K
- 8K
- 隨機
- 4K
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 4K
- 8K 70/30
- 70% 讀取，30% 寫入
- 100% 8K
- 文件服務器
- 80% 讀取，20% 寫入
- 10% 512b、5% 1k、5% 2k、60% 4k、2% 8k、4% 16k、4% 32k、10% 64k
- 網絡服務器
- 100% 閱讀
- 22% 512b、15% 1k、8% 2k、23% 4k、15% 8k、2% 16k、6% 32k、7% 64k、1% 128k、1% 512k
- 4K
我們在測量 iXsystems Titan iX-316J 性能時看的第一個測試是 8K 順序讀寫。 在本次測試中，主軸速度和麵密度都發揮了作用，7,200RPM Hitachi Ultrastar 7K4000 RAID10 提供了最快的 8K 讀取速度，測得 911MB/s，而 Toshiba 15K RAID10 測得 811MB/s，Toshiba 10K RAID10 測得612MB/秒。 比較寫入速度，15K RAID10 為 186MB/s，10K RAID10 為 178MB/s，7.2K RAID10 為 82MB/s。
我們的下一個順序測試測量了大塊傳輸速度。 在此測試中，15K SAS 陣列的讀取速度為 1,535MB/s，寫入速度為 839MB/s，7.2K SATA 陣列的讀取速度為 1,361MB/s，寫入速度為 912MB/s，10K SAS 陣列以 1,142MB/s 的速度墊底讀取和 540MB/s 寫入。
對於本次審查中的其餘基準測試，我們從順序測試切換到完全隨機測試。 從 iX-316J，我們能夠從 6,162K SAS 驅動器獲得 4 IOPS 3,474K 讀取和 4 IOPS 15K 寫入，從 4,379K SAS 驅動器獲得 4 IOPS 2,361K 讀取和 4 IOPS 10K 寫入，以及從 2,218 獲得 4 IOPS 1,069K 讀取和 4 IOPS 7.2K 寫入K SATA 驅動器。
比較我們 100% 4K 隨機測試的平均延遲，當 iXsystems Titan iX-316J 配備 15K SAS 驅動器時，響應時間低至讀取 41 毫秒和寫入 73 毫秒。 安裝更大容量的 7.2K SATA 驅動器後，讀取延遲增加到 115 毫秒，寫入延遲增加到 239 毫秒，有效隊列深度為 256。
比較最大延遲，10K 和 15K 陣列的峰值響應時間最短，而 7.2K 陣列的峰值響應時間最長。
比較我們的 iX-316J 中的延遲一致性，15K SAS 陣列提供最低的讀取延遲標準偏差和寫入標準偏差。 有線性顛簸向下移動到 10K 或 7.2K 主軸速度，這表明了解工作負載並根據要求選擇最有意義的驅動器是有意義的。
切換到我們的 8K 70/30 配置文件，工作負載從 2T/2Q 擴展到 16T/16Q，我們測得 4,803K SAS RAID15 陣列的峰值 I/O 速率為 10 IOPS，3,600K 陣列為 10 IOPS，1,673 IOPS 7.2K陣列。
如果要求將延遲保持在 20 毫秒以下，則發現 10K 和 15K SAS 陣列的速度點的有效隊列深度為 32 或以下。 在此設置中，2,686K SAS 陣列的最大吞吐量為 15 IOPS，2,055K SAS 陣列的最大吞吐量為 10 IOPS。 保持對 7.2K SATA 陣列的相同要求，其最佳點是有效隊列深度為 8 或更低，可提供 460 IOPS 的峰值吞吐量。
對於每個主軸速度，將有效隊列深度保持在 32 以下可使最大響應時間保持最低，對 7.2K 陣列的影響最大。
在延遲一致性方面，10K 和 15K SAS 驅動器在較低隊列深度下提供相似的性能，在最高有效隊列深度上 15K SAS 驅動器具有優勢。
切換到我們的文件服務器工作負載後，主軸速度對我們的 16 盤位 iX-316J 的影響變得更加明顯。 在 256 的峰值有效隊列深度下，15K SAS 陣列測得 4,943 IOPS，而 10K SAS 陣列測得 3,652 IOPS。 7.2K 陣列最高時僅提供 1,296 IOPS。
比較 16 盤位 JBOD 中每種驅動器類型之間的平均延遲，10K 和 15K SAS 驅動器在我們的文件服務器工作負載中提供了最佳性能，而 7.2K 陣列在該區域具有更高的延遲。 就最佳性能與延遲而言，SAS 陣列提供了最佳性能，而不會因隊列深度低於 32（10K 陣列）和 64（15K 陣列）的高延遲而陷入困境。
比較峰值響應時間，兩個 SAS 陣列在有效隊列深度 500 及以下時將延遲保持在 64 毫秒以下。 對於 7.2K SATA 陣列，有效隊列深度負載超過 32 會導致峰值響應時間急劇上升。
比較文件服務器配置文件中的延遲標準偏差，我們發現 10K 和 15K 陣列的性能相似，其中 15K 陣列在最高有效隊列深度處具有優勢。 在這個特定的傳輸配置文件中，較慢的 7.2K 硬盤驅動器在負載增加超過 32 的有效速率時更難保持延遲一致。
我們最後一個涵蓋模擬 Web 服務器活動的配置文件是完全只讀的。 在此設置中，7,200RPM 硬盤驅動器能夠保持比之前混合寫入活動的測試更好的速度。在我們的最高線程和隊列計數下，我們使用 5,786K SAS 陣列測得的峰值 I/O 速率為 15 IOPS ，我們的 4,068K SAS 陣列為 10 IOPS，而 2,081K SATA 陣列為 7.2 IOPS。
iXsystems Titan iX-10J 內部的 15K 和 316K SAS 陣列能夠在有效隊列深度低於 64 時控制平均延遲，而 7.2K 陣列在平均延遲顯著增加之前的下限為 32。
我們的 Web 服務器測試中的最大延遲與平均延遲部分的結果相似，其中峰值響應時間在有效隊列深度低於 64 或 32 時保持在最低水平（分別針對 10/15K SAS 陣列和 7.2K SATA 陣列）。
在沒有寫入活動的情況下，15K SAS 陣列在整個線程和隊列級別範圍內具有最佳延遲標準偏差，其次是 10K，然後是 7.2K 陣列。 最佳點也是如此，對於更快的主軸和 64K 陣列的 EQD32 具有低於 EQD7.2 的最佳一致性。
結論
很多時候，無頭 JBOD 非常適合不斷增長的存儲需求。 iXsystems Titan iX-316J 提供易於配置的 3U 機箱，配備 4TB 硬盤，可支持 64TB 的總容量。 當然，正如我們所展示的，它很容易適應 2.5 英寸驅動器，儘管與 iXsystems 2U 24 盤位 SFF 選項相比，您在這種情況下確實放棄了密度優勢。 在兼容性方面，Titan iX-316J 可以通過行業標準的 SFF-8088 連接連接到 HBA 和 RAID 卡。 唯一的缺點是單個 4 通道 SAS 連接在 SAS 2,400Gb/s 上限制為 6.0MB/s，僅當您在此陣列中安裝 SSD 時才適用。 該限制不會阻礙盤片驅動器，但每個峰值達到 500MB/s+ 的閃存驅動器將需要更多的 miniSAS 連接才能發揮其全部潛力。
10K 和 15K 硬盤驅動器陣列在我們的隨機活動混合工作負載中提供了最大的吞吐量和最低的延遲。 在順序工作負載中，7.2K RAID10 陣列提供了最高的 8K 讀取速度和 128K 寫入速度。 對於為特定應用程序決定最佳硬盤驅動器的企業買家，他們需要權衡容量需求與性能需求，然後再將成本考慮在內。 7.2K 驅動器提供最佳的性價比，但無法與速度更快的 10K 和 15K 驅動器的 I/O 性能相提並論。 對於某些需求，如備份或大容量存儲，隨機訪問並不那麼重要，這使得 7.2K 硬盤驅動器更具吸引力。 在這兩種情況下，無論驅動器大小或接口如何，iXsystems Titan iX-316J 都能很好地工作。
優點
- 輕鬆部署到 HA 基礎設施中
- 適用於 SAS 和 SATA 硬盤驅動器
- 兼容任何通過 SFF-8088 支持 JBOD 的設備
- 包括雙電源
缺點
- 在某些場景下對 SSD 的吞吐量支持不足
底線
iXsystems Titan iX-316J 是一款易於部署的無頭存儲系統，具有廣泛的企業用例。 雖然直接附加存儲不一定很複雜，但它確實需要可靠地工作，iX-316J 在三組 SATA 和 SAS 硬盤驅動器上做到了這一點。
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