09.29 拆解測評:“洋垃圾”HGST Ultrastar SN150 1.6TB AIC企業級固態

自從NAND市場大幅降價以來,洋船(洋垃圾)SSD就以各種各樣的形式開始入侵DIY市場。不少企業級淘汰的型號都開始以各種形式流入到普通玩家的PC中。

很多人選擇這些企業級硬盤的原因,無非看在企業級SSD有更高的寫入耐久能力,又或者更高的性能。特別是本身在零售型號有對應的企業型號版本的SSD,當然還有很多是跟風貪便宜。不過這些企業級洋垃圾也有高通電狀態,高寫入狀態的問題。所以也就有了所謂的刷Smart值。

所以就拿這塊SSD作為代表,來看看所謂的“企業級福利”到底有哪些坑。

HGST Ultrastar SN100 系列(以下簡稱SN150)是目前Western Digital SN200系列的前身。在2018年西數宣佈正式廢棄HGST的名稱後,HGST下所掛名的東西也逐漸改為了WD所屬。目前由於HGST所有的網站已被重定向或關閉,SN150相關的信息很少。目前通過留存於各大網站的存檔可知,SN150適用於高性能雲計算服務,同時也是HGST高性能企業級SSD代表之一。SN150僅提供AIC方案。容量分為1600/3200G。本型號容量為1600G。

拆解測評:“洋垃圾”HGST Ultrastar SN150 1.6TB AIC企業級固態

HGST Ultrastar SN150 1.6T規格:

規格:AIC

容量:1600G

接口:PCIE3.0 X4

協議:NVMe 1.1

顆粒: Toshiba A19 eMLC

順序讀取(128K):3000MB/s

順序寫入(128K):1600MB/s

隨機4K讀取:743000IOPS

隨機4K寫入:140000IOPS

隨機8K讀取:385000IOPS

隨機8K寫入:75000IOPS

70%隨機讀取/30%隨機寫入:310000IOPS

MTBF:2,000,000 Hours

終身寫入壽命:3DW/D

數據保持:40℃下保持3個月

拆解:

AIC的SSD都拆解都很簡單,你能見到的螺絲拆了就行了。但可惜由於這塊SSD的螺絲口被貼了保修貼,而且這塊SSD拆起來的肉真的很疼,所以拆解的具體圖片就無法呈現了,但是內容維持。

拆解測評:“洋垃圾”HGST Ultrastar SN150 1.6TB AIC企業級固態

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拆解測評:“洋垃圾”HGST Ultrastar SN150 1.6TB AIC企業級固態

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作為一塊企業級的SSD,複雜的電路保護,供電設計是很正常的。SN150的待機功耗能達到8W,滿載功耗能達到25W,同時由於配備了大量的NAND,供電系統非常複雜。整套電路能看到不少你在普通SSD裡看不到的電壓調節器。當然具體就不介紹了,因為重點不是這裡。

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當年的顆粒容量並不大,要在那麼一小塊PCB上達到那麼高的容量,單純的平面面積完全不夠,所以解決方法就是如今3D NAND的解決方法,利用立體空間堆疊顆粒。可以看到整塊SSD除了PCB上顆粒,還有通過“飛線”PCB“飛”出來顆粒。

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顆粒方面為東芝旗下的A19 eMLC,編號TH58TFG9EFKBA8K。單顆容量為512Gb,本身PCB上使用了8顆NAND,“飛”出去的PCB有24顆,共計32顆NAND,總容量2048G,OP空間達到了28%。28%是一個非常高的值,基本上就要和高性能SSD扯上關係了。

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控制器方面,SN150沒有使用我們常見的零售市場的控制器,而是來自PMC-Sierra的PM8602 NVMe1016(89HF16P04CG3)。2016年,PMC-Sierra被Microsemi收購。

PMC可以說是非常出名的存儲應用方案解決廠商,和LSI,Adaptec等齊名。當然包括我在內也不知道他是個什麼苗頭。

PM8602是一個提供32通道的PCIE NVMe控制器,同時支持PCIE3.0 X8(PCIE3.0 X4熱備份模式)。然後還有一大堆企業級需要的ECC,加密等等民用不可能涉及到的東西,就不多累述了,自己可以去了解一下。

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緩存方面,使用了九顆美光旗下的DDR3L 1600 2Gb顆粒,編號D9PSH,也就是總共2304M的容量。

測試:本文的測試內容非本文重點,請根據自己的需求與理解閱讀。

測試方法:

SN150隸屬於企業級高性能雲計算SSD,其性能特性傾向於大規模,高性能,多線程。但考慮到現在買這塊SSD的人不可能還是企業級用戶,所以重點依舊放在如果把這塊SSD放在家用環境上,這塊SSD會有如何的表現上。當然為了說明這塊固態的性能特性,依舊準備了簡單的多線程跑分。本次測試採用傳統軟件跑分與Txbench混合多模式跑分以測試其性能。

測試項目:

空盤狀態下:

CrystalDiskMark 5.0.3 16G

ASSSD 2.0.6821.41776 10G

95%順序讀取(寫入)/5%隨機寫入(讀取)(模擬系統盤下讀寫大型數據)

50%隨機(順序)讀取/50%隨機(順序)寫入(模擬非系統盤內數據讀寫)

80%順序讀取/20%順序寫入(模擬常見大型數據讀寫)

60%順序寫入/40%隨機寫入(模擬混合寫入隊列)

80%滿盤下:

95%順序讀取(寫入)/5%隨機寫入(讀取)(模擬系統盤下讀寫大型數據)

50%隨機(順序)讀取/50%隨機(順序)寫入(模擬非系統盤內數據讀寫)

80%順序讀取/20%順序寫入(模擬非系統盤間數據讀寫)

60%順序寫入/40%隨機寫入(常見大型數據讀寫)

多線程性能測試。

*(1.所有混合隊列讀寫任務使用QD8,模擬日常系統使用的隊列深度

*(2.企業級SSD本身就應該在極度良好的風道環境中使用,故測試過程中,使用風扇直吹的方式保證SSD不出現過熱的問題。

測試平臺:

CPU:intel Xeon E5-2630L V3

主板:微星X99A SLI PLUS

顯卡:微星紅龍 GTX970

內存:鎂光Ballstix Sport DDR4 8G*4 2400

系統盤:東芝 XG3 256G

電源:振華GX1000

系統:Windows 10 1803 (關閉網絡)

空盤狀態下:

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ASSSD表現還行,基本達到了主流甚至高端SSD的性能。

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CDM方面表現就稍微差一點,主要還是因為測試的線程不高,所以4K表現一般,低隊列的4K表現也很一般。

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95%順序讀取/5%隨機寫入模擬的是系統盤進行大規模讀取時系統所能留有的冗餘運作空間。

低隊列下的SN150表現一般,寫入只有0.3MB/s上下,非常低,也是因為本身SSD是依賴於高隊列才能實現高寫入狀態的SSD,所以對於家用平臺而言,這塊SSD的表現可能不會那麼好。

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95%順序寫入/5%隨機讀取模擬的是系統盤進行大規模寫入時系統所能留有的冗餘運作空間。

QD8下的表現也一般,本身由於SSD偏向於順序讀寫,所以順序讀寫速度很高,寫入就一般。

拆解測評:“洋垃圾”HGST Ultrastar SN150 1.6TB AIC企業級固態

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50%順序讀取/50%順序寫入模擬的是非系統盤內進行的讀寫操作。

SN150的盤內讀寫表現就很好了,其實如果寫入的隊列更高點,這個速度會更高。

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50%隨機讀取/50%隨機寫入模擬的是非系統盤內進行的讀寫操作。

隨機盤內讀寫同樣受限於寫入的速度,在100MB/s上下。

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80%順序讀取/20%順序寫入模擬的是常見大型數據的讀寫操作。

這種環境下只要想方設法提高寫入壓力,讀取表現都不錯。

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60%順序寫入/40%隨機寫入模擬的不常見的大規模混合寫入,比如一些下載,緩存隊列等。

沒什麼問題,基本跑不滿。

85%滿盤下:

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95%順序讀取/5%隨機寫入下

變化基本不是很大,可以說沒什麼區別。

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95%順序寫入/5%隨機讀取下

也基本沒什麼變化

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50%隨機讀取/50%隨機寫入下

這裡SN150終於發生了變化,在25秒左右出現了速度下跌的問題,也許和滿容量後OP等等問題變化有關係。從1100MB/s左右跌倒700MB/s左右。

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50%隨機讀取/50%隨機寫入下

相比於空盤還是有點速度跌幅的,不過問題不大。

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80%順序讀取/20%順序寫入下

收尾時讀取速度發生下跌,其他還行。

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60%順序寫入/40%隨機寫入下,

前段出現速度波幅,其後又正常。

以上小結:

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基本上滿盤其後都沒什麼太大差距。

多線程測試:

其實文中一直在強調多線程的問題。稍微分析一下都可以知道,SN150本身應用於高性能雲計算,那麼這些設備不可能是使用單路幾個核心的平臺,甚至都能有節點形式的計算規模。也就意味著本身SN150不需要太關注低隊列的表現性能,其性能的爆發點還是在高隊列下。

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這裡使用CDM測試高隊列下的表現。由於E5 2630L V3在Q16下就達到了單個線程的4K極限,所以只能不斷提高線程數量來壓榨SN150的性能。最終,順序讀寫在32隊列下達到了最高速度,而隨機讀寫則需要256隊列下才能達到標稱速度。家用平臺是不可能有那麼高的請求隊列的。

所以如果真的把這塊SSD放在家用平臺上,性能未免太浪費了點。

挖掘這塊SSD更多的特性

其實作為一塊企業級的SSD,如果單純只是能夠跑跑分,應對一些處理數據的壓力,未免過於貧乏了一點。SN150除了單純的跑分以外,還配套了一套專門用於修改SSD性能的官方軟件。

使用這套軟件需要專門配套的HGST NVMe驅動,以及HGST Device Manager,並在CLI下使用。

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軟件本身雖然僅支持到Win8.1,但是Win10上也能順利運行。可惜這套驅動與軟件在HGST的網站上已經根本找不到了,到最後還是求助了賣家才拿到了驅動。

和NVMe-CLI一樣,同樣是一套支持 修改SSD絕大部分參數的軟件。不過功能會更多里面。

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在這裡你可以修改功耗上限,格式化,更新固件等等。這裡來說一說一個代表功能。

容量修改:

SN150強大的地方不僅僅在於性能,還能在壽命與容量中做出選擇。

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以1600G型號為例,容量可以設置為1120-1910之間的任意值,因此其DW/D能從3提升到7.5,亦或者為了容量,從1600變成1910。

如果是1120G的容量,此時的OP空間達到了83%!1910下也有7%的OP空間,此時的SN150變成典型的讀密集型SSD。無疑對於普通的家用平臺而言,擴成1910G問題也不大。

然後這裡就會牽扯到一個壽命問題,壽命問題自然就會牽扯到一個很多人都關心的Smart問題。

都忘了SMART是什麼東西了嗎?

其實正如人要定期做體檢一樣,SMART也是一個給硬盤做體檢的“軟件”,本質依舊是通過統計一些顯而易見的錯誤,來給使用者警告。企業級SSD的Smart雖然在參數上更嚴謹,但是因為支持的功能很多,所以嚴謹的同時,也意味著更改更容易。

大部分的SSD依賴於兩個值來確定SSD的壽命是否到期

Available Spare、Available Spare Threshold

其中Available Spare就是所謂的保留塊數量。SSD和HDD一樣,都有為了保證出現壞塊的Block數據丟失,所以有保留塊,這個保留塊就是SSD裡的OP(當然OP的實際功能可能會更多)。那麼自然的,保留塊數量越少也就意味著SSD的壽命即將到了。

所以,以默認的1600G為例,結合上面的容量修改引起的DW/D變化,修改容量後的SN150 Available Spare將會變大或變小。

而Available Spare Threshold也就是保留塊下限,一旦低於這個保留塊下限值,SSD就會進入保護狀態(intel SSD甚至會進入自毀狀態),此時SSD將不再支持讀寫。

那麼問題來了,每塊SSD的Threshold都是有固定值的。一般來說廠商設計的值是保險且保證安全的值。而恰恰是,如果此時你把SN150的容量設置為了1910G,此時必然會觸發Available Spare Threshold。那麼為了能夠使用這塊SSD,HGST Device Manager就有了修改SMART的功能!

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從HGST的文檔描述,你可以設置,清除,重置SMART裡的任意一個值,甚至可以全部清除,讓這塊SSD“回覆”到原來全新的狀態!

所以為什麼到現在我都還沒把CDI的圖放出來呢?

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因為我無意間把部分SMART給清除了。這塊SSD最初有將近20T的寫入,現在只有4161GB!更關鍵的是,可以看到我把這塊SSD的容量設置為了1800G,此時如果按照上面的基準,Available Spare應該低於100,但此時,卻等於100。

暫且先不說一些全新0通電的SSD,即使不改SSD的參數,把警告全部清除,都能把一塊即將暴斃的SSD變回一塊還能養老的SSD。但暴斃可能就在一瞬間。

所以買這種洋垃圾,能看到寫入狀態反而比那些“全新0通電”來的更讓人安心了(笑)


謝謝觀看!

文章內容為作者原創,不代表本論壇觀點

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