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

為了了解消費者跟企業(yè)級產(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跟高級用途的eSSD跟cSSD產(chǎn)品，硬盤F則為另外一間大廠的企業(yè)級硬盤。在此篇測試比較報告中我們將依序測試六款SSD，并就硬盤本身的硬件組件跟性能表現(xiàn)做進一步地分析比較，盤點廠商針對不同的市場需求所采取的不同開發(fā)重點，并掌握產(chǎn)品在不同測項上的表現(xiàn)，協(xié)助廠商開發(fā)設(shè)計新產(chǎn)品。

六款受測產(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

在本次的測試分析上，我們聚焦在以下兩個重點，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也會有不同的硬件設(shè)計，尤其針對不同的目標客戶群時，會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隊拆開硬盤，檢視其內(nèi)部構(gòu)造，并分析硬盤的各項組件，包含：Controller、PMIC、NAND Flash、Poly-Tantalum Capacitor及LPDDR2，并就其排列設(shè)計觀察優(yōu)缺點，給予建議。

表二：六款受測硬盤的硬件組件結(jié)構(gòu)

如表二中簡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）

市面上針對消費型硬盤所設(shè)計的效能測試工具，例如：CrystalDiskMark，并不能忠實呈現(xiàn)企業(yè)用硬盤在真實環(huán)境中的表現(xiàn)，無法驗證企業(yè)級產(chǎn)品的真實功效。如表三所示，硬盤A在消費型測試工具上的表現(xiàn)理想，但是在企業(yè)級測試標準上卻不盡理想；反觀硬盤F雖然在消費型測試工具上表現(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，百佳泰選了幾個專門測試企業(yè)用硬盤的工具，加上我們自己累積多年經(jīng)驗開發(fā)的工具，針對企業(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，各方面來評估受測產(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：消費型測試標準VS. 企業(yè)級測試標準

•  File IO Benchmark – Server Workload

測試工具為：VDBench

測試平臺為：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)器在面對巨量資料時的情景，反應(yīng)硬盤在處理郵件、串流影音、網(wǎng)絡(luò)檔案時的效能表現(xiàn)，做廠商再挑選產(chǎn)品時的參考之一。

圖三：模擬郵件服務(wù)器工作量測試

 

圖四：仿真多媒體串流工作量測試

 

圖五：模擬服務(wù)器在處理網(wǎng)頁檔案工作量測試

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的測試結(jié)構(gòu)

在Server Workload的測試中，硬盤E在郵件服務(wù)器工作量（Mail Server Workload）中，在相同的時間內(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）兩測項中，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，甚至名次低于消費型硬盤B，顯示出的企業(yè)用低級eSSD入門產(chǎn)品并不一定在各方面表現(xiàn)都優(yōu)于消費型硬盤。

•  File IO Benchmark – Sustained Test

測試平臺：Intel Z87、Core i7、16GB RAM

測試工具：IOmeter

根據(jù)聯(lián)合電子設(shè)備工程委員會（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。此耐久度測試采用IOmeter工具產(chǎn)生的4K QD 32 Random Write來測試6款硬盤在連續(xù)24小時中，讀寫速度是否會因為時間的拉長而改變。

圖六：24小時讀寫速度耐久度測試

如圖六所示，在24小時讀寫速度耐久度測試中，每一款硬盤一開始都會有很高的IOPS值，但是在剩下的22小時中都會驟降至穩(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試的數(shù)據(jù)結(jié)果聚焦在第一個小時中，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小時的測試當(dāng)中擁有最高的讀寫速度，顯示出硬盤F在長時間的Random Write壓力測試下能夠有最佳的表現(xiàn)，符合企業(yè)級產(chǎn)品所需的可靠穩(wěn)定性特質(zhì)。

• Allion Benchmark – Performance Stability Test

測試平臺：Intel DZ68DB system

測試工具：Allion stress tool

差勁的耗損平均技術(shù)（Wear Leveling）遇上吃重的工作負荷時，硬盤可能會產(chǎn)生性能不一致（Performance Inconsistency）或尚余儲存空間變動減少（Fluctuation）現(xiàn)象。因此，百佳泰憑借著耕耘SSD產(chǎn)品驗證多年的技術(shù)經(jīng)驗，專門開發(fā)的企業(yè)級產(chǎn)品測試解決方案，客制化的性能穩(wěn)定度測試（Performance Stability Test）能診斷出受測產(chǎn)品是否有性能不一致缺點，確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠度。百佳泰的性能穩(wěn)定度測試能仿真企業(yè)用硬盤在處理大檔案的情境，設(shè)計總共10TB的真實數(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4K Random/Sequential讀寫、16K Random讀寫、64K Sequential讀寫進行性能表現(xiàn)監(jiān)控。

評分標準是以每一受測產(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10%為標準范圍。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準范圍外，則會被警告為性能不穩(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雖然售價比企業(yè)用入門等級硬盤D高，但是在穩(wěn)定度表現(xiàn)卻沒有相對穩(wěn)定的表現(xiàn)，因為硬盤E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)險危機。在表五中我們可以發(fā)現(xiàn)，硬盤F只有在4K Random寫入測項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)定度上還是有長足進步的空間。

表六：性能穩(wěn)定度測試比較II.

•  File IO Benchmark – Enterprise File IO Data Payload

測試平臺：Gigabyte GA-Z77-D3H

測試工具：VDBench

為了要評估受測產(chǎn)品在長時間企業(yè)用環(huán)境下的壓力表現(xiàn)，我們選用VDBench測試工具，仿真硬盤在處理0.5K、4K、16K到64K等不同檔案大小時的性能表現(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)定測試標準，分析硬盤在50個小時受測時間中的性能表現(xiàn)，并依照IOPS的結(jié)果來評斷受測產(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讀取還是隨機寫入檔案時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)時有不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

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

•  Database Benchmark – SysBench MySQL

測試平臺：Dell T620 Xeon*2, 64GB RAM

測試工具：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)點就是效能高且可靠度高。我們以此測試工具模擬200個用戶的中型企業(yè)數(shù)據(jù)庫環(huán)境，測試設(shè)定使用40個Table同時運算，每個Table有一千萬筆數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)量約106GB）。評量方式為儲存裝置在不同的Buffer Pool Size設(shè)定和多個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，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。而圖中每一個點都是測試時的吞吐量落點，點與點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吞吐量測試比較結(jié)果

 

表七：受測產(chǎn)品的競爭力分析

百佳泰的專家團隊認為硬盤F在絕大多數(shù)的企業(yè)級性能測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，但是他的高價定價策略可能會讓中型及小型企業(yè)卻步，因為不是每個公司都需要頂級規(guī)格的SSD。此外，我們觀察到在硬盤A到E的受測產(chǎn)品中，彼此之間的硬件組件設(shè)計并沒有特別顯著的差別，但是其差別定價（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，進而增加市場占有率，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，定而能夠增加競爭優(yōu)勢。

SSD在隨著使用時間增長、讀寫次數(shù)增加之后，造成效能退化或是可用儲存空間減少，都會影響到SSD整體的表現(xiàn)。我們預(yù)測隨著SSD的價格逐漸親民化，未來不管是一般消費者用還是企業(yè)級產(chǎn)品，勢必將會有一場廝殺戰(zhàn)即將開打。雖然此次的測試著重于效能衰退、耐受性及穩(wěn)定度的測試，但是我們建議廠商除了采取完善的性能測試之外，也能同時比較競爭對手的產(chǎn)品，增加自己產(chǎn)品的競爭力，這樣才能在市場上傲視群雄。