【綜合簡測】大容量企業級/NAS(2) - 18TB至20TB CMR/PMR 7200轉 SATA硬碟機效能亂評 (圖多)

Day_knight

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繼前篇16TB大容量CMR/PRM SATAT硬碟機測試,本篇為系列測試完結篇。


先貼出本篇測試的硬碟圖片檔,本篇插花者為Seagate Exos 7E10系列,
主要是想了解同屬單碟2TB架構,它與其它大容量硬碟的差異。
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目前國內通路能買到的18-20TB大容量CMR硬碟機,除了HC560是單碟2.2
TB容量,大多是單碟2TB容量的架構為主。除此之外,對於大容量的硬
碟來說多數是採氦氣封裝居多,而單碟2TB者目前僅Exos 7E10系列為非
採氦氣封裝。考慮IronWolf Pro同屬單碟2TB架構,因此也把它納入本
篇測試,唯一只剩下WD Red Pro 18/20TB因為國內、外幾乎都買不到,
在本篇測試中被迫排除,僅剩IronWolf Pro為定位中的NAS碟。此外,
Toshiba MG09系列比較尷尬點,部分的NAS系統標配是採MG08/MG09系列
的磁碟機,它究竟算企業碟或是NAS碟?感覺有點模糊。


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各廠商的規格大致簡述於上,基本上保固條件幾乎一致,除了IronWolf
Pro的MTBF值縮短約一半,最大差異性在於傳輸率、耗電量及快取記憶
容量。整個傳輸率官方規格為Exos X20最高,相對的運作耗電量也是最
高。若以連續高負載運作溫度,Exos 7E10是最高溫,氦氣碟陣營是Exos
X18最高溫。Seagate Exos及HC550/HC560硬碟機同時提供512e及4Kn雙
格式供使用者自行轉換,Toshiba及WD Gold系列維持採取雙格式分開出
售,使用者購買前需張大眼選對型號才可以,而IronWolf Pro僅提供512e
格式於零售市場。另外一點最大不同處就是,18TB以上容量的硬碟,WD
或Toshiba均採取512MB快取,僅只有Seagate Exos/IronWolf Pro維持
256MB快取記憶體容量,不知512MB的會不會比256M平均表現好些?



測試環境簡述:

M/B: ASUS MAXIMUS XIII Hero BIOS 1202
CPU: i7-11700K oc 5.0G
RAM: GSkill DDR4-3000 8G*4
OS SSD: Samsung 980 PRO 2TB
測試碟: 附表各型號的SATA企業級硬碟機,選用512e格式
OS: Windows 10 Enterprise 21H2 64-bit
Driver: Intel RST v18.31.5.1038


以下測試分為幾個部分評比:循序讀寫、4K讀寫、應用軟體整合、存
取時間等,這樣合計拆分為七個測試組別。由於測試檔案圖檔太多,
均採Excel圖表整理。


思考後,本篇測試決定維持以Seagate Exos X16為測試基準,最主要
為了在文末額外列出16-20TB的效能比較圖,希望測試基準能一致性。



(一)非壓縮環境,循序讀寫測試:

Anvils軟體裡,循序讀取/寫入都是MG09平均表現最好。Exos X18的整
體表現顯然不如預期,HC560因密度提高因素普遍優於HC560,但在整
個競賽團隊中表現只能算中等。
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AS SSD裡設定檔案容量為1GB,循序讀取或寫入都是Exos 20最快,相對
地HC550普遍表現最弱。
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NetworkDLS - DiskMark採預設封包值64K測試,平均讀取速率是Exos
X20最快;平均寫入速率則是HC560最快。
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HDTune循序讀取/寫入測試,平均讀取速率是MG09最快;平均寫入速率
由IronWolf Pro些微差距贏過其它競爭者獲勝。
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HDTune額外讀寫測試,分離出的循序讀寫項目,讀取速率外圈最快是
Exos X20,中段是同為MG09,內圈是HC560最快;寫入速率外圈最快是
Exos X20,中段是同為HC550,內圈是HC560最快。
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HDTune的File Benchmark選項以Block Size 512MB檔案長度為基準,設
定50MB、500MB、2000MB及4000MB,測試資料型態為Mixed。循序讀取是
MG09平均較快;寫入速率是Exos X20平均表現較快。
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HDTach 8MB小檔讀取速率是HC560最快,32MB大檔讀取測試是MG09最快。
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HDTach-RW 8MB小檔讀取或寫入速率都是HC560最快;32MB大檔讀取速率
是MG09最快,寫入速率是Exos X20最快。
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Inhouse DiskBenchmark循序讀取或寫入速率皆是MG09最快。
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Parkdale設為Block 64KB或是Block 1M兩種格式,大檔讀取或寫入可以
發現到MG09最快,HC550小檔的讀取速率大多偏慢,Exos X18在Block
1M格式中的寫入速率多落後。
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Q1T1項目,Crystal Diskmark軟體裡,MG09在小檔的循序讀取或寫入速
率都表現不是那麼理想,完全沒發揮到512MB快取記憶體的優勢,須等
到2GiB或4GiB才有其效果,Exos X20整體表現較一致,僅取得亞軍,
Exos X18或是HC550在寫入速率表現不是很理想。
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Q8T1測試項目,Crystal Diskmark軟體的讀取測試,同樣地MG09小檔
讀取速率偏弱,要到2GiB以上才表現驚人,Exos X20平均表現平穩;
寫入測試以Exos X20平均表現最佳,HC550幾乎一路落後到最終。
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Q32T1測試項目,TxBench循序讀取測試,小檔以Exos X20較佳,大檔
由MG09超車,兩者並列第一;寫入測試是MG09平均表現最佳,HC550是
所有大容量硬碟表現最弱。
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(二)非壓縮環境,非循序或非4K讀寫測試:

HDTune額外讀寫測試,分離出的隨機讀寫項目,大檔讀取測試是HC550
與HC560或MG09互有領先,小檔仍是IronWolf Pro較快;寫入測試是以
7E10獲得多數的領先,MG09、HC550/HC560幾乎都是最慢。
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HDTune隨機讀寫測試,讀取測試裡Exos X18平均表現最慢;寫入測試在
小檔中是HC560最快,但大檔反倒是IronWolf Pro最快。
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Inhouse Diskbenchmark隨機測試,隨機讀取可以發現IronWolf Pro在
多數測試項目表現較佳;寫入測試MG09很明顯地較其它人突出,表現
最好,HC560是小檔表現偏弱,最後大檔(4MB)直追MG09。
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512B項目,AS SSD軟體裡設定檔案為1GB。讀取測試M是IronWolf Pro最
快,HC560最慢;寫入測試意外的是7E10擊敗Exos X20獲得冠軍,MG09
仍然是最慢。
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32K讀取測試項目,Anvils由IronWolf Pro平均表現最好,HC550平均表
現最差,HC560則是倒數第二慢。
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128K讀取測試項目,Anvils還是IronWolf Pro平均表現最好,HC550最弱。
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Q1T1測試項目,TxBench隨機讀取的小檔或大檔讀取均是IronWolf Pro
最快;寫入測試小檔是Exos X20平均表現較好,MG09最弱。
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QD32測試項目,Parkdale設為Block 64KB或是Block 1M兩種格式,隨機
讀取速率很明顯分為兩群,領先群是Exos X系列及7E10,HC550幾乎最
慢;隨機寫入速率則是分成三群,Exos X20平均表現最佳,MG09不論在
那個項目都是最慢。
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(三)非壓縮環境,4K相關讀寫測試:

QD1項目

Anvils軟體裡,讀取測試意外的是IronWolf Pro最優,勝過Exos X20
一段差距,第二名是Exos X20,HC550/HC560很明顯的落後別人一大
截甚至於連Exos X16都不如;寫入測試是Exos X20平均較快,7E10還
勝過X18,前四名全由Exos各產品線包辦。MG09寫入測試墊底,IronWolf
Pro寫入測試僅略快於MG09,HC550/HC560的表現還是讓人失望。
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AS SSD軟體裡,設定檔案為1GB。讀取測試仍是IronWolf Pro一馬當先,
HC560最慢;寫入測試由Exos X20險勝7E10取得冠軍,MG09非常弱。
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Crystal Diskmark軟體,讀取測試中小檔64MB以IronWolf Pro最快,
512MiB以上的4K讀取大多是MG09平均較快,HC560在整體的表現都偏弱;
寫入測試分成三個群組,領先群以Exos X20平均表現最快,墊底群仍是
MG09最弱。
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HDTune的File Benchmark選項以Block Size 512MB檔案長度為基準,設
定50MB、500MB、2000MB及4000MB,測試資料型態為Mixed。讀取測試中
不論是小檔50MB或是其它檔案容量都以7E10最快;寫入測試仍是以7E10
平均表現最好,MG09仍是最慢的。
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TxBench隨機讀取的小檔或大檔讀取均是IronWolf Pro最快;寫入測試
小檔是Exos X20平均表現較好,MG09最弱。
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QD4項目
Anvils軟體的讀取速率,MG09讀取速率領先別人,IronWolf Pro優於
Exos X20為第二名,HC550幾乎是單碟2TB架構最慢者;寫入速率仍然是
Exos系列包辦前幾名,以Exos X20平均表現最好,MG09再度墊底,Iron
Wolf Pro仍然受制於512e架構而次慢之。
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QD16項目

Anvils軟體的讀取速率還是MG09遙遙領先,這回HC550/HC560總算有點
長進取得第二及第三名;寫入速率還是Exos X20表現最好,MG09墊底。
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Q32T1項目

Crystal Diskmark軟體,讀取測試中小檔64MB以IonWolf Pro最快,其
餘較大檔案的讀取測試是IronWolf Pro與Exos表現平分秋色,7E10平
均表現最弱;寫入測試還是分成三群,7E10平均表現最佳擊敗Exos X20
而獲勝,MG09仍是最弱。
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HDTune的File Benchmark選項以Block Size 512MB檔案長度為基準,設
定50MB、500MB、2000MB及4000MB,測試資料型態為Mixed。讀取測試中
小檔50MB以IronWolf Pro最快,稍大檔的讀取速率則是Exos X20較快;
寫入測試是7E10壓著大家打,直到大檔才掉下來。
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TxBench的隨機讀取的不論是小檔或大檔都是IronWolf Pro最快,MG09
的大檔讀取速率偏弱;寫入測試以Exos X20平均表現最好,MG09偏弱。
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QD64項目

AS SSD軟體裡,設定檔案為1GB,讀取速率最快是IronWolf Pro,Exos
X20與HC560同樣墊底;寫入速率意外的是非氦氣碟的7E10奪冠,Exos
X20/X18只能獲得第二、三名,MG09還是最弱。
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(四)非壓縮環境,應用軟體整合測試:

AIDA64 Read Test Suite 1MB或8M環境,外圈或圈循序讀取速大多是
IronWolf Pro最快,Exos X20次之,MG09第三快。隨機讀取前兩名多由
Exos X20及MG09包辦,但是Buffer Read測試可以看到512MB快取的各廠
牌全都輸給Exos X18/X20。
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Anvils的非壓縮環境,讀取分數因為MG09的循序讀取及部分的4K讀取測
試效能優異,無可挑剔地取得冠軍,Exos X18似乎是18TB容量以上的整
體讀取表現最慢的;寫入分數因為Exos系列整體表現較佳,Exos X20壓
倒性全勝,7E10在部分測試小勝Exos X18,但大檔就出現落後,MG09得
到最低的分數。將讀取及寫入分數加權後,Exos X20及X18分別是這套
軟體的前二高,MG09因寫入落後別人太多,總分還是多為最低分。
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AS SSD裡設定檔案為1GB,Copy Benchmark測試項目,HC550是程式載入
及遊戲的最高分。觀察其耗時表現,HC550也是這兩項最快的。
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AS SSD的讀寫分數比較,讀取分數由Exos X20及IronWolf Pro並列第
一,寫入分數由7E10獲勝,總分數由Exos X20最高分,7E10次之,X18
第三名。
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PCMark 7得分以IronWolf 最高分,HC560最低分;原始得分反倒是Exos
X16最高分,HC560仍是最低分,其它細項測試就請直接看圖。
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PCMark 8總得分是MG09最高分,頻寬則是Exos X16最佳,HC550/HC560
在這軟體測試中普遍落後其它大容量硬碟,其它細項測試請直接看圖。
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PCMark 10採資料碟測試,總得分及頻寬是IronWolf 最高,還勝過其它
Exos系列,相反地,HC550得分最低,HC560得分次低。
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(五)壓縮環境,應用軟體整合測試:

AJA 設定影片格式為3840*2146 4K RED HD解析度,編碼為16bit RGB。
扣除小檔因素外,大於1GB後的讀取或寫入速率以MG09表現較好,
IronWolf Pro表現不輸給Exos X20老大哥,HC550/HC560有點讓人失望。
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(六)混合測試:

ATTO設定測試型態Overlapped I/O,佇列深度4 (QD4)模式,抓取64KB、
512MB、1GB、4GB、32GB的檔案容量,曲線直接貼出,讓各位一目瞭然。
此外,也抓出IOPS的圖形曲線,這樣就可以明顯看出與SSD差異性。若以
機械式硬碟來說,IOPS差異大概在4KB以前還有明顯差異,從8KB到64MB
的差異性相對有限。

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IOPS
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(七)存取時間測試:

AS SSD裡設定檔案大小為1GB,讀取存取時間是IronWolf Pro最快,所
有的企業碟全都輸給它;寫入存取時間是7E10最快,MG09最慢。
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QD32測試項目,Parkdale設為Block 1M格式,隨機讀取以HC550或MG09
最耗時;隨機寫入是MG09一路落後到底,Exos X20平均表現最快。
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PCMark 10採資料碟測試,HC550的耗時最久,HC560緊追其後,成為最慢
的兩個硬碟機,意外的是IronWolf Pro的耗時最短,表現最好。
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測試至此,作個簡單的測試分類表:

循序相關讀寫比較概表
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隨機相關讀寫比較概表
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4K QD1相關讀寫比較概表
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4K QD4至QD32相關讀寫比較概表
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512B相關讀寫比較概表
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32K相關讀寫比較概表
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128K相關讀寫比較概表
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應用程式相關讀寫比較概表
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緩衝或Burst相關讀寫比較概表
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存取時間相關讀寫比較概表
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公布最後測試結果,若以單碟2TB或2.2TB為主的18-20TB大容量硬碟機
為主要測試選手,採用256MB快取的Exos系列一致地將採用512MB快取的
HC550、HC560或MG09,全部遠遠拋於遠處。而Exos 7E10甚至於還小贏
Exos X18。讓人傷感的是,不論是WD或Toshiba竟然都還輸給IronWolf
Pro,這對512MB快取記憶體架構而言,有點輸的非常難堪。
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若將所有Burst Speed因素拿掉,領先群排名及差距變化不大。但是落
後群的HC550僥倖小贏過MG09,避開了拿掉雙輸王的窘況。
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最後將16TB容量級距再納入一起作評比,讓目前16TB至20TB級距評比更
完整。還是一樣的結果,因為Exos系列不論是循序或4K讀寫較均衡的設
定調校,領先群仍是Seagate Exos系列,Exos X18的16TB取代7E10居於
亞軍。IronWolf Pro的結果還是讓人刮目相看,雖然輸給Exos系列,且
部分的寫入效能不佳,卻仍然狂電其它廠牌的大容量CMR/PMR硬碟機。
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測完這一系列後,感覺隨著硬碟的單碟容量演進讓整體硬碟容量快速增
加,即使HC570即將上市,目前的硬碟廠商似乎僅剩Seagate還願意在4K
讀寫有所著墨,另外兩家品牌的產品,或許可以說幾乎放棄對4K效能的
改善。雖然說雲端或企業運用,可能讓4K讀寫被SSD取代,在大容量SSD
還無法完全取代大容量硬碟機時,太早放棄4K效能的維護,對我個人而
言可能還無法接受。


Toshiba MG09這款型號,即便到了最大容量的18TB,部分環境的寫入低
落情況始終未解,若說其較偏向於NAS碟或許不為過,可是印象中的NAS
碟應該不是只強調讀取快吧?若很多小圖檔透過網路寫入時,這時的寫
入速度可能會讓我等不下去。



以上不專業之簡單測試到此結束,下台一鞠躬,一切的批評希望廠
商能見諒,本文不作筆戰用,若有指教歡迎大家一起來討論。
 
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