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企業(yè)SAS對(duì)決SSD 15000轉(zhuǎn)超強(qiáng)硬盤首測(cè)

    走過了硬盤技術(shù)發(fā)展迅速的2008年，我們看到了單碟容量的突飛猛進(jìn)?？蛇M(jìn)入2009年后，許是受經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，許是機(jī)械硬盤的發(fā)展速度似乎放緩了。一直眾所期盼的2TB硬盤直到最近才在媒體上溜達(dá)了一圈。

    作為電腦上少有的不以性能論英雄的部件——硬盤，一直扮演著又愛又恨的角色。近幾年，相比電腦中其它配件的飛速升級(jí)，硬盤一直拖系統(tǒng)性能的后腿。但硬盤也有惹人偏愛的地方，容量。在信息爆炸的年代，誰沒有幾TB的數(shù)據(jù)需要貯藏呢？所以雖然性能不濟(jì)，但好歹有容量撐腰，不像軟驅(qū)那樣被歷史所淘汰！

    有需求就會(huì)有發(fā)展，研發(fā)工程師通過尋找新的存儲(chǔ)介質(zhì)，克服存儲(chǔ)產(chǎn)品性能劣勢(shì)（機(jī)械架構(gòu)），那就是SSD。一時(shí)間，硬盤即將被取代的言論四起，不少人都希望SSD能夠盡快降下身價(jià)，進(jìn)而取代硬盤。那么，傳統(tǒng)機(jī)械架構(gòu)的硬盤，真的在性能上弱不禁風(fēng)嗎？今天，我們將為大家作出答案，使用地表上最強(qiáng)的機(jī)械硬盤對(duì)比SSD來釋疑！

    ● 此次評(píng)測(cè)之目的：

• 目前機(jī)械硬盤極限轉(zhuǎn)速能否擊敗SSD？
• 機(jī)械硬盤在性能上還有提升空間嗎？
• 硬盤單碟容量越大，性能越強(qiáng)嗎？
• 尋道時(shí)間對(duì)硬盤的性能影響有多大？

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    不同于常見的SATA硬盤，SAS（Serial Attached SCSI）硬盤天生就是為企業(yè)級(jí)用戶設(shè)計(jì)的。要說SAS與SATA的關(guān)系，可以這樣概述，對(duì)IT產(chǎn)品來講，一般都是首先設(shè)計(jì)生產(chǎn)適應(yīng)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)制造水平的優(yōu)異產(chǎn)品，未來根據(jù)產(chǎn)品自身特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行閹割，進(jìn)而較易生產(chǎn)出定位全面的產(chǎn)品。像Intel的CPU，通過緩存進(jìn)行區(qū)分定位，NVIDIA的GPU，通過流處理器數(shù)量劃分不同等級(jí)。SAS與SATA的關(guān)系也類似，當(dāng)年存儲(chǔ)設(shè)備從并行接口轉(zhuǎn)變至對(duì)數(shù)據(jù)傳輸更為有利的串行接口，SAS就此誕生，而去除了一些民用不必要的特性后，就是我們常見的SATA。

最新的SATA 6Gb/s，也是SAS衍生物

    由于同源性的特性，SAS接口可以向下兼容SATA。具體來講，兼容性主要體現(xiàn)在物理層和協(xié)議層。在物理層，SAS接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盤可以直接使用在SAS環(huán)境中，從接口標(biāo)準(zhǔn)上而言，SATA是SAS的一個(gè)子標(biāo)準(zhǔn)，因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盤，但SAS硬盤卻不能直接使用在SATA的環(huán)境中，因?yàn)镾ATA控制器并不能對(duì)SAS硬盤進(jìn)行處理；在協(xié)議層，SAS由3種類型協(xié)議組成，根據(jù)連接的不同設(shè)備使用相應(yīng)的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其中串行SCSI協(xié)議（SSP）用于傳輸SCSI命令；SCSI管理協(xié)議（SMP）用于對(duì)連接設(shè)備的維護(hù)和管理；SATA通道協(xié)議（STP）用于SAS和SATA之間數(shù)據(jù)的傳輸。因此在這3種協(xié)議的配合下，SAS可以對(duì)SATA無縫結(jié)合，反之，SATA卻不能結(jié)合SAS。

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    昂貴的SAS受到企業(yè)級(jí)用戶的青睞，必然有其無可比擬的優(yōu)勢(shì)，首先，在磁盤性能上SAS具有強(qiáng)大的性能優(yōu)勢(shì)。主要得益于強(qiáng)大SCSI指令集（包括SCSI指令隊(duì)列）、雙核處理器（對(duì)比SATA使用的單核處理器，即使有SATA硬盤使用雙核處理器，性能也相差甚遠(yuǎn)），以及對(duì)硬件順序流處理的支持。 SAS硬盤支持雙向全雙工模式，為同時(shí)發(fā)生的讀寫操作提供了兩路活動(dòng)通道。相比之下，SATA只能提供單通道和半雙工模式，無疑弱了不少。

    雙端口接口提供兩個(gè)分開的SAS端口用于數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了更高的性能和可靠性。這些端口為控制卡提供了分別的冗余鏈路，即大家耳熟能詳?shù)摹半p通道故障切換”。硬盤上的兩個(gè)端口通過不同電纜，分別連接到控制卡上的不同端口。當(dāng)兩條連接都啟用時(shí)，SAS磁盤控制器能夠通過這種雙通道配置為高流量存儲(chǔ)環(huán)境提升性能。如果一條電纜或一條連接出現(xiàn)故障，控制卡能夠立即切換到另一條連接，并保持對(duì)SAS硬盤的存取。

    安全性上，SAS除了提供出色的性能，更能滿足用戶復(fù)雜的數(shù)據(jù)完整性與數(shù)據(jù)保護(hù)要求。SAS所采用的I/O ErrorDetection（IOEDC）技術(shù)可同時(shí)校驗(yàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容和位置，而相比之下，SATA只能校驗(yàn)內(nèi)容。同樣， SAS I/O ErrorCorrection（IOECC）能夠糾正讀和寫操作中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，而SATA只能在寫操作時(shí)完成此項(xiàng)工作。

    在我們的印象中，高性能硬盤都是3.5吋的產(chǎn)品，但事實(shí)真是如此嗎？

來之不易的希捷和發(fā)燒友提供的評(píng)測(cè)盤

    得益于SAS帶來的磁盤控制器體積縮小。硬盤可以較原來做的更小，與2.5吋移動(dòng)型硬盤為了"瘦身"而不惜犧牲性能的做法相反，2.5吋企業(yè)級(jí)硬盤恰恰是從改善性能的角度出發(fā)才決定"減肥"的！

    為什么這么說呢？從"硬盤功耗正比于轉(zhuǎn)速的2.8次方、盤片直徑的4.6次方"的古老定律不難看出，盤片直徑對(duì)硬盤功耗的影響比主軸轉(zhuǎn)速要顯著得多，因此只需稍稍縮減盤片尺寸即可抵消轉(zhuǎn)速從7200RPM上升到10000RPM的帶來的功耗增長，進(jìn)而減少發(fā)熱。

不同于我們常見的SATA接口

    盤片面積減少，雖然在硬盤容量上有損失，但磁頭的行程將由此顯著縮短。即使尋道機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速率沒有提高，15000RPM硬盤的尋道時(shí)間也得到改善，更小尺寸的盤片對(duì)提高IOPS性能也做出了巨大的貢獻(xiàn)。所以從產(chǎn)品角度看，使用2.5吋硬盤是性能和功耗的雙豐收。

   筆者的最愛，來自于adaptec的 SAS 5805，堪稱地表上最強(qiáng)的刀版SAS卡，具體規(guī)格為磁盤處理器INTEL IOP 1.2GHz雙核、512MB DDR2緩存。

    通過前文的介紹大家可以了解到，此次我們使用目前地表上最強(qiáng)的機(jī)械硬盤對(duì)比SSD，所以我們征用了Adaptec 5805和希捷Savvio 15K.2以及目前占據(jù)絕大市場(chǎng)份額的J-micron方案SSD。

    硬件方面，為了不讓系統(tǒng)中其它配件成為影響硬盤發(fā)揮性能的瓶頸，所有配件均使用最強(qiáng)的產(chǎn)品，以檢測(cè)SAS硬盤與SSD的真實(shí)性能區(qū)別。

    測(cè)試中，使用Intel至尊版I7 965并超頻至4G，12GB海盜船統(tǒng)治者內(nèi)存同步到1866MHz，主板采用基于X58芯片組制造的華碩Rampage II extreme，測(cè)試SAS硬盤與SSD的性能差距！

    在此，因?yàn)镾AS并未我們常見的產(chǎn)品，所以在評(píng)測(cè)產(chǎn)品上，筆者感謝speedtime和北天致遠(yuǎn)科技對(duì)我們的大力支持。

    HD TACH是一款專門針對(duì)硬盤底層性能的測(cè)試軟件。它主要通過分段拷貝不同容量的數(shù)據(jù)到硬盤進(jìn)行測(cè)試，可以測(cè)試硬盤的連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率、隨機(jī)存取時(shí)間、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率及CPU占用率。

關(guān)閉SAS卡緩存

開啟SAS卡緩存

    筆者首先測(cè)試經(jīng)典的HD TACH，存儲(chǔ)密度的提高，和平均傳輸率呈正比關(guān)系，反應(yīng)到性能上，5000BEVT的平均傳輸率達(dá)到了驚人的68.5MB/s。受限于5400RPM的轉(zhuǎn)速，存取時(shí)間不可能很快，不過對(duì)于這個(gè)轉(zhuǎn)速的硬盤來說，16.5ms還是在可接受范圍內(nèi)。

    通過上表可以直觀的看到：在傳輸率比拼上，與動(dòng)輒百M(fèi)B/s的SSD相比，Savvio 15K.2絲毫不落下風(fēng)，雖然單碟容量僅為73GB，但憑15000RPM的轉(zhuǎn)速，傳輸率達(dá)到了驚人地143MB，RAID 0后性能更甚接近于300MB/s。實(shí)際測(cè)試圖對(duì)比中，開啟SAS卡緩存后（512MB），性能大幅提升，讀取寫入速度都超過320MB/s，但公平起見，我們對(duì)比了關(guān)閉緩存后的成績。

   HD TUNE是一款小巧易用的硬盤工具軟件，其主要功能有硬盤傳輸速率檢測(cè)、健康狀態(tài)檢測(cè)、溫度檢測(cè)及磁盤表面掃描等。另外，還能檢測(cè)出硬盤的固件版本、序列號(hào)、容量、緩存大小以及當(dāng)前的Ultra DMA模式等。

    從另一款基準(zhǔn)測(cè)試軟件HD Tune成績看，平均傳輸率也高達(dá)270MB/s，在RAID模式下CPU占用率為1%。

    通過上表可以直觀的看到：SAS硬盤延續(xù)了生猛的威力，傳輸率讀取寫入都在同一水平上，力壓群雄，而SSD因?yàn)榇鎯?chǔ)介質(zhì)的問題，寫入與讀取相差較大。和Savvio 15K.2不在同一檔次。

    新版的HD Tune 3.5中，加入了IOPS的測(cè)試。IOPS即I/O per second，即每秒進(jìn)行讀寫（I/O）操作的次數(shù)，多用于數(shù)據(jù)庫等場(chǎng)合，衡量隨機(jī)訪問的性能。數(shù)值越大，則存儲(chǔ)的真實(shí)反應(yīng)速度越快。

    從測(cè)試結(jié)果看，即使是15000RPM下，仍舊不能克服物理環(huán)境的影響，與沒有存取時(shí)間的SSD相比，有一定差距。

    要知道，IOPS對(duì)于服務(wù)器應(yīng)用來說，是十分重要的，企業(yè)級(jí)硬盤比拼性能就是比拼IOPS的性能。IOPS反應(yīng)到我們的應(yīng)用上，就是IOPS越高，系統(tǒng)的反應(yīng)速度越快，在這方面較量上，機(jī)械硬盤飲恨而歸。

    Futuremark最新一代基準(zhǔn)測(cè)試軟件PCMark Vantage，結(jié)合時(shí)代應(yīng)用專為Windows Vista打造，可以模擬目前多數(shù)電腦的實(shí)際應(yīng)用測(cè)試。PCMark Vantage可以衡量各種類型PC的綜合性能。從多媒體家庭娛樂系統(tǒng)到筆記本，從專業(yè)工作站到高端游戲平臺(tái)，無論是在專業(yè)人士手中，還是屬于普通用戶，都能在PCMark Vantage里通過得分了解自己電腦的各組件性能強(qiáng)弱。筆者的測(cè)試基于硬盤測(cè)試部分。

    PCMark Vantage的磁盤性能測(cè)試不同于前面幾款理論測(cè)試軟件，它是盡可能的模擬用戶在日常使用中的實(shí)際硬盤讀寫情況，包括vista啟動(dòng)、各種程序啟動(dòng)、文件搜索、大文件打開等等，這些應(yīng)用沒有一樣是需要持續(xù)讀寫某一區(qū)塊的，基本上可以算作是隨機(jī)讀取各種小文件，因此對(duì)于硬盤的尋道時(shí)間特別敏感。

    根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，PC Mark vantage對(duì)存取時(shí)間過于敏感，所以在這項(xiàng)對(duì)比中，總分上SSD獲勝。

    以上的測(cè)試基于理論的測(cè)試，畢竟對(duì)硬盤來說，多數(shù)操作都離不開復(fù)制粘貼，為了改進(jìn)先前拷貝高清文件檢測(cè)硬盤傳輸速度的方法，此次使用貼近用戶使用的測(cè)試方法。GHOST安裝系統(tǒng)和在硬盤間拷貝6GB零碎文件。

vista的時(shí)尚AERO界面讓人愛不釋手

    對(duì)絕大多數(shù)人來說，最痛苦的事情莫過于裝系統(tǒng)了，而現(xiàn)今最方便最省時(shí)的系統(tǒng)安裝方法就是GHOST，所以GHOST過程越短，用戶煎熬的時(shí)間就越短。

    GHOST的過程是鏡像拷貝的過程，其間會(huì)夾雜大量零碎文件，是一項(xiàng)很好地檢測(cè)寫入速度的測(cè)試方法。從先前的測(cè)試結(jié)果看，但凡涉及寫入的測(cè)試，SSD都會(huì)表現(xiàn)不佳，Savvio 15K.2依舊生猛，RAID 0模式下237.58的速度甚至?xí)屓藨岩蛇@是一顆2.5吋硬盤做出的。

    目前處于高清時(shí)代我們，存儲(chǔ)高清視頻可以說是很平常的操作，為了體現(xiàn)各硬盤的復(fù)制粘貼能力，筆者特意選取了由H264壓縮的總?cè)萘繛?8GB的高清《失落的城市》作為測(cè)試文件。測(cè)試方法為硬盤內(nèi)復(fù)制，也就是說硬盤在讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)還要寫入。

失落的城市

    從測(cè)試結(jié)果看，拷貝過程中，SSD因?yàn)榇鎯?chǔ)芯片及磁盤控制器的原因，表現(xiàn)差強(qiáng)人意，但Savvio 15K.2則沒有這種煩惱，2分多的時(shí)間就可以拷貝完成一部18.1GB的電影，速度為127.59MB/s。

    至此，極限機(jī)械硬盤與SSD的對(duì)比測(cè)試就此結(jié)束了，所有的測(cè)試成績進(jìn)行分析對(duì)比后，可以得出以下結(jié)論：

• 機(jī)械硬盤在傳輸率方面，相比SSD還是有一定優(yōu)勢(shì)的；
• SSD的性能優(yōu)勢(shì)主要依靠RAID來提高，但通道數(shù)一味增長并不是好事。帶來的安全和穩(wěn)定隱患值得商榷；
• 存取時(shí)間上，機(jī)械硬盤受物理因素限制，不可能與SSD比肩；

    Savvio 15K.2的定位并非民用市場(chǎng)，與SSD對(duì)比其實(shí)是不正確的，但我們這樣做，僅是為了設(shè)想下硬盤極限狀態(tài)下性能（15000RPM）。通過測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的SSD，某些方面還難以取代機(jī)械硬盤作為關(guān)鍵服務(wù)器使用。

    對(duì)存儲(chǔ)產(chǎn)品來說，架構(gòu)上都是一樣的，磁盤主控、存儲(chǔ)介質(zhì)、PCB以及數(shù)據(jù)接口。其中磁盤主控對(duì)性能的影響是十分關(guān)鍵的。SSD與機(jī)械硬盤的差異在主要體現(xiàn)在存儲(chǔ)介質(zhì)上。而SAS控制器，對(duì)各種數(shù)據(jù)流均有優(yōu)化，這點(diǎn)是SATA不可比擬的?？梢哉f硬盤在每個(gè)領(lǐng)域都有其特殊的產(chǎn)品，SSD要代替硬盤是不可能的。
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