根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)iSuppli的報(bào)告，2014全年NAND Flash價(jià)格恐將持續(xù)下滑。使用NAND Flash等半導(dǎo)體作為信息儲(chǔ)存裝置的固態(tài)硬盤（Solid State Drive；SSD），也將從原本高不可攀的價(jià)格逐漸親民化，增加消費(fèi)者的采購意愿并同時(shí)加速市場(chǎng)普及率。超輕薄設(shè)計(jì)的SSD不只是應(yīng)用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品上，其優(yōu)異的性能表現(xiàn)也開始被廣泛地運(yùn)用在企業(yè)級(jí)（Enterprise）產(chǎn)品上，同時(shí)市面上也出現(xiàn)了介于消費(fèi)者跟企業(yè)級(jí)應(yīng)用間的產(chǎn)品。

為了了解消費(fèi)者跟企業(yè)級(jí)產(chǎn)品在能性能表現(xiàn)上的差異，我們挑選了六款市面上售賣的SSD做為受測(cè)產(chǎn)品，其中硬盤A至E為同一家廠牌的產(chǎn)品，包含了作為入門等級(jí)跟高級(jí)用途的eSSD跟cSSD產(chǎn)品，硬盤F則為另外一間大廠的企業(yè)級(jí)硬盤。在此篇測(cè)試比較報(bào)告中我們將依序測(cè)試六款SSD，并就硬盤本身的硬件組件跟性能表現(xiàn)做進(jìn)一步地分析比較，盤點(diǎn)廠商針對(duì)不同的市場(chǎng)需求所采取的不同開發(fā)重點(diǎn)，并掌握產(chǎn)品在不同測(cè)項(xiàng)上的表現(xiàn)，協(xié)助廠商開發(fā)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。

六款受測(cè)產(chǎn)品的產(chǎn)品類別及基本特色：

Model Name	Type	MTBF (Hours)	Characteristic
A	Consumer	1.5M	Faster performance for everyday use
B	Consumer	1.5M	Faster performance for everyday use
C	Enterprise	1.5M	Fit for Front-end Web, Streaming Media, Email, messaging and collaboration
D	Enterprise	2.0M	Fit for Cloud, SQL Database Logs, System Booting, Virtualization, Video on Demand and OLTP
E	Enterprise	2.0M	Fit for Big Data systems, VDI and Cloud Infrastructures, Rack-designed Systems and virtualized environments
F	Enterprise	2.0M	Optimized for read-intensive applications such as read-caching, error logging, boot. Also features Power-loss-protection and end-to-end data protection

在本次的測(cè)試分析上，我們聚焦在以下兩個(gè)重點(diǎn)，做近一步的分析：

• 硬盤元件分析 Hardware Components Analysis
• SSD性能表現(xiàn)足跡分析 SSD Performance Footprint Analysis

硬件組件分析 （Hardware Components Analysis）

SSD標(biāo)榜高效能、低功耗、高耐受度及體積輕薄等特性，即使是相同品牌的SSD也會(huì)有不同的硬件設(shè)計(jì)，尤其針對(duì)不同的目標(biāo)客戶群時(shí)，會(huì)有些許零件上材料上的差異，這些差異就有可能造成性能及穩(wěn)定度的不同。在硬件組件分析的過程中，百佳泰的資深專家團(tuán)隊(duì)拆開硬盤，檢視其內(nèi)部構(gòu)造，并分析硬盤的各項(xiàng)組件，包含：Controller、PMIC、NAND Flash、Poly-Tantalum Capacitor及LPDDR2，并就其排列設(shè)計(jì)觀察優(yōu)缺點(diǎn)，給予建議。

表二：六款受測(cè)硬盤的硬件組件結(jié)構(gòu)

如表二中簡(jiǎn)單地列出了這六款硬盤的組成組件。

 

SSD性能表現(xiàn)足跡分析 （SSD Performance Footprint Analysis）

市面上針對(duì)消費(fèi)型硬盤所設(shè)計(jì)的效能測(cè)試工具，例如：CrystalDiskMark，并不能忠實(shí)呈現(xiàn)企業(yè)用硬盤在真實(shí)環(huán)境中的表現(xiàn)，無法驗(yàn)證企業(yè)級(jí)產(chǎn)品的真實(shí)功效。如表三所示，硬盤A在消費(fèi)型測(cè)試工具上的表現(xiàn)理想，但是在企業(yè)級(jí)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)上卻不盡理想；反觀硬盤F雖然在消費(fèi)型測(cè)試工具上表現(xiàn)平平，但是在企業(yè)環(huán)境使用上卻性能表現(xiàn)良好。因此，百佳泰選了幾個(gè)專門測(cè)試企業(yè)用硬盤的工具，加上我們自己累積多年經(jīng)驗(yàn)開發(fā)的工具，針對(duì)企業(yè)用服務(wù)器工作量仿真、讀寫速度耐久度、產(chǎn)品性能退化、性能退化一致性…等，各方面來評(píng)估受測(cè)產(chǎn)品的整體表現(xiàn)。以下為分析SSD性能表現(xiàn)足跡所采用的三種不同測(cè)試工具：

1. File IO Benchmark – Server Workload
2. File IO Benchmark – Sustained Test
3. Allion Benchmark – Performance Stability Test
4. File IO Benchmark – Enterprise File IO Data Payload
5. Database Benchmark – SysBench

表三：消費(fèi)型測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)VS. 企業(yè)級(jí)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

•  File IO Benchmark – Server Workload

測(cè)試工具為：VDBench

測(cè)試平臺(tái)為：Intel Z87、Core i7、16GB RAM

企業(yè)所需要處理的數(shù)據(jù)規(guī)模比一般消費(fèi)者使用的還要大，因此我們所選的這套工具能夠模擬企業(yè)用服務(wù)器在面對(duì)巨量資料時(shí)的情景，反應(yīng)硬盤在處理郵件、串流影音、網(wǎng)絡(luò)檔案時(shí)的效能表現(xiàn)，做廠商再挑選產(chǎn)品時(shí)的參考之一。

圖三：模擬郵件服務(wù)器工作量測(cè)試

 

圖四：仿真多媒體串流工作量測(cè)試

 

圖五：模擬服務(wù)器在處理網(wǎng)頁檔案工作量測(cè)試

Server	Block Size in Bytes	Read/Write Percentage	Random/Sequential Percentage
Mail Server	4KB	67% / 33%	100% / 0%
Media Streaming Server	64KB	98% / 2%	0% / 100%
Web File Server	4KB, 8KB, 64KB	95% / 5%	75% / 25%

表四：Server Workload的測(cè)試結(jié)構(gòu)

在Server Workload的測(cè)試中，硬盤E在郵件服務(wù)器工作量（Mail Server Workload）中，在相同的時(shí)間內(nèi)以最高的每秒輸入輸出數(shù)（IOPS）超過其他五款硬盤。而硬盤F在多媒體串流工作量（Media Streaming Workload）和網(wǎng)頁檔案工作量（Web File Server Workload）兩測(cè)項(xiàng)中，表現(xiàn)最優(yōu)異，尤其在網(wǎng)頁檔案工作量上，硬盤F大幅領(lǐng)先其他產(chǎn)品。從上面三張圖可以看到硬盤C的表現(xiàn)皆為倒數(shù)第二名，甚至名次低于消費(fèi)型硬盤B，顯示出的企業(yè)用低級(jí)eSSD入門產(chǎn)品并不一定在各方面表現(xiàn)都優(yōu)于消費(fèi)型硬盤。

•  File IO Benchmark – Sustained Test

測(cè)試平臺(tái)：Intel Z87、Core i7、16GB RAM

測(cè)試工具：IOmeter

根據(jù)聯(lián)合電子設(shè)備工程委員會(huì)（JEDEC）的數(shù)據(jù)顯示，4K單位大小檔案是企業(yè)用SSD最常遭遇的檔案大小。此耐久度測(cè)試采用IOmeter工具產(chǎn)生的4K QD 32 Random Write來測(cè)試6款硬盤在連續(xù)24小時(shí)中，讀寫速度是否會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的拉長(zhǎng)而改變。

圖六：24小時(shí)讀寫速度耐久度測(cè)試

如圖六所示，在24小時(shí)讀寫速度耐久度測(cè)試中，每一款硬盤一開始都會(huì)有很高的IOPS值，但是在剩下的22小時(shí)中都會(huì)驟降至穩(wěn)定的速度狀態(tài)。

圖七：前30分鐘內(nèi)效能退化比較表

我們?nèi)舭涯途枚葴y(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果聚焦在第一個(gè)小時(shí)中，由圖七可以發(fā)現(xiàn)硬盤A跟硬盤C的效能退化下降幅度比較大。另一方面，硬盤F的效能退化低于其他五款，平均而言，在24小時(shí)的測(cè)試當(dāng)中擁有最高的讀寫速度，顯示出硬盤F在長(zhǎng)時(shí)間的Random Write壓力測(cè)試下能夠有最佳的表現(xiàn)，符合企業(yè)級(jí)產(chǎn)品所需的可靠穩(wěn)定性特質(zhì)。

• Allion Benchmark – Performance Stability Test

測(cè)試平臺(tái)：Intel DZ68DB system

測(cè)試工具：Allion stress tool

差勁的耗損平均技術(shù)（Wear Leveling）遇上吃重的工作負(fù)荷時(shí)，硬盤可能會(huì)產(chǎn)生性能不一致（Performance Inconsistency）或尚余儲(chǔ)存空間變動(dòng)減少（Fluctuation）現(xiàn)象。因此，百佳泰憑借著耕耘SSD產(chǎn)品驗(yàn)證多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，專門開發(fā)的企業(yè)級(jí)產(chǎn)品測(cè)試解決方案，客制化的性能穩(wěn)定度測(cè)試（Performance Stability Test）能診斷出受測(cè)產(chǎn)品是否有性能不一致缺點(diǎn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠度。百佳泰的性能穩(wěn)定度測(cè)試能仿真企業(yè)用硬盤在處理大檔案的情境，設(shè)計(jì)總共10TB的真實(shí)數(shù)據(jù)存取工作量，文件類型包含：影片（例如：3GP、AVI）、聲音（例如：MP3、WAV）、圖片（例如：BMP、JPG）及其他（例如：BAT、DLL、ZIP），并針對(duì)4K Random/Sequential讀寫、16K Random讀寫、64K Sequential讀寫進(jìn)行性能表現(xiàn)監(jiān)控。

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是以每一受測(cè)產(chǎn)品整體的讀寫表現(xiàn)數(shù)值做為平均值，并設(shè)自身平均值的正負(fù)10%為標(biāo)準(zhǔn)范圍。如果一硬盤95%以上的讀寫表現(xiàn)數(shù)值均分布在自己的標(biāo)準(zhǔn)范圍外，則會(huì)被警告為性能不穩(wěn)定（Unstable）。匯整并整理原始資料后，從表四可以看到硬盤F有最好的穩(wěn)定度表現(xiàn)，只有在4K Random寫入速度上表現(xiàn)不穩(wěn)定。硬盤A則表現(xiàn)最差。硬盤E雖然售價(jià)比企業(yè)用入門等級(jí)硬盤D高，但是在穩(wěn)定度表現(xiàn)卻沒有相對(duì)穩(wěn)定的表現(xiàn)，因?yàn)橛脖PE在大檔案的寫入存取上，穩(wěn)定度表現(xiàn)并不理想。

表五：性能穩(wěn)定度測(cè)試比較I.

從整體的表現(xiàn)來看，數(shù)值最高的10%跟數(shù)值最低的10%相差值如果超過平均數(shù)值的20%，則代表有潛在的風(fēng)險(xiǎn)危機(jī)。在表五中我們可以發(fā)現(xiàn)，硬盤F只有在4K Random寫入測(cè)項(xiàng)上有高的高低差異性，整體的表現(xiàn)則是最為穩(wěn)定，符合企業(yè)用產(chǎn)品所需的特征。反觀硬盤A與硬盤E在10TB數(shù)據(jù)量存取上有極高的高低差異性顯示出SSD的發(fā)展至今，雖然性能表現(xiàn)速度越來越快，但是廠商在維持產(chǎn)品的穩(wěn)定度上還是有長(zhǎng)足進(jìn)步的空間。

表六：性能穩(wěn)定度測(cè)試比較II.

•  File IO Benchmark – Enterprise File IO Data Payload

測(cè)試平臺(tái)：Gigabyte GA-Z77-D3H

測(cè)試工具：VDBench

為了要評(píng)估受測(cè)產(chǎn)品在長(zhǎng)時(shí)間企業(yè)用環(huán)境下的壓力表現(xiàn)，我們選用VDBench測(cè)試工具，仿真硬盤在處理0.5K、4K、16K到64K等不同檔案大小時(shí)的性能表現(xiàn)。除了配置文件案大小外，并根據(jù)JEDEC的企業(yè)用工作量定義：40% Random讀取、60% Random寫入，設(shè)定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，分析硬盤在50個(gè)小時(shí)受測(cè)時(shí)間中的性能表現(xiàn)，并依照IOPS的結(jié)果來評(píng)斷受測(cè)產(chǎn)品的表現(xiàn)。從圖八可以看到硬盤F的IOPS的平均值超過1000，領(lǐng)先其他產(chǎn)品，性能表現(xiàn)最佳。

圖八：Enterprise File IO Data Payload測(cè)試比較結(jié)果

若我們把Random讀取調(diào)高至70%、Random寫入調(diào)低到30%，同樣可以看到硬盤F的IOPS仍然保持高水平，顯示出這款硬盤在處理不管是隨機(jī)讀取還是隨機(jī)寫入檔案時(shí)都能保有一定水平的效能表現(xiàn)。如圖九所示，硬盤C在8至16小時(shí)中間發(fā)生性能下降的現(xiàn)象，顯示出這款硬盤在處理企業(yè)用數(shù)據(jù)時(shí)有不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

圖九：Enterprise File IO Data Payload II. 測(cè)試比較結(jié)果

•  Database Benchmark – SysBench MySQL

測(cè)試平臺(tái)：Dell T620 Xeon*2, 64GB RAM

測(cè)試工具：SysBench MySQL

MySQL作為企業(yè)使用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)有多年歷史，最大的優(yōu)點(diǎn)就是效能高且可靠度高。我們以此測(cè)試工具模擬200個(gè)用戶的中型企業(yè)數(shù)據(jù)庫環(huán)境，測(cè)試設(shè)定使用40個(gè)Table同時(shí)運(yùn)算，每個(gè)Table有一千萬筆數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)量約106GB）。評(píng)量方式為儲(chǔ)存裝置在不同的Buffer Pool Size設(shè)定和多個(gè)Thread設(shè)定下的性能表現(xiàn)。

當(dāng)設(shè)定OLTP吞吐量的Buffer Pool Size低于15GB，且Thread為64時(shí)，如圖十所示，硬盤F的平均數(shù)據(jù)吞吐量值為2820.63，為表現(xiàn)最佳的硬盤。而圖中每一個(gè)點(diǎn)都是測(cè)試時(shí)的吞吐量落點(diǎn)，點(diǎn)與點(diǎn)之間越離散的話則表示性能表現(xiàn)越不一致，例如：硬盤A和硬盤C，都有此問題。而硬盤F除了在此測(cè)試上有最佳表現(xiàn)外，其穩(wěn)定的性能足以勝任中型企業(yè)數(shù)據(jù)庫環(huán)境的使用。

圖十：OLTP吞吐量測(cè)試比較結(jié)果

 

表七：受測(cè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力分析

百佳泰的專家團(tuán)隊(duì)認(rèn)為硬盤F在絕大多數(shù)的企業(yè)級(jí)性能測(cè)試上都有絕佳的表現(xiàn)，其硬件組件也是采高規(guī)格的設(shè)計(jì)，但是他的高價(jià)定價(jià)策略可能會(huì)讓中型及小型企業(yè)卻步，因?yàn)椴皇敲總€(gè)公司都需要頂級(jí)規(guī)格的SSD。此外，我們觀察到在硬盤A到E的受測(cè)產(chǎn)品中，彼此之間的硬件組件設(shè)計(jì)并沒有特別顯著的差別，但是其差別定價(jià)（Price Discrimination）策略讓這品牌各類型的產(chǎn)品能夠符合各種不同需求，進(jìn)而增加市場(chǎng)占有率，因此如果硬盤F的廠商也采取此方式，開發(fā)適用于不同規(guī)模企業(yè)的SSD，定而能夠增加競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

SSD在隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)、讀寫次數(shù)增加之后，造成效能退化或是可用儲(chǔ)存空間減少，都會(huì)影響到SSD整體的表現(xiàn)。我們預(yù)測(cè)隨著SSD的價(jià)格逐漸親民化，未來不管是一般消費(fèi)者用還是企業(yè)級(jí)產(chǎn)品，勢(shì)必將會(huì)有一場(chǎng)廝殺戰(zhàn)即將開打。雖然此次的測(cè)試著重于效能衰退、耐受性及穩(wěn)定度的測(cè)試，但是我們建議廠商除了采取完善的性能測(cè)試之外，也能同時(shí)比較競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品，增加自己產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，這樣才能在市場(chǎng)上傲視群雄。