專為 NAS 加速應用打造,Western Digital WD Red SA500 4TB 實測

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Western Digital 新推出的 WD Red SA500 系列固態硬碟,是針對 NAS(Network Attached Storage)應用所新闢的產品線,這系列為 SATA 6Gb/s 介面設計機種,提供 2.5 吋 / 7mm 和 M.2 Type 2280 兩種機構形式。容量選項有 500GB、1TB、2TB、4TB(僅 2.5 吋),建議售價依序為 2,890 元、5,690 元、10,990 元、21,990 元,產品皆提供 5 年有限保固服務,已經能夠在零售通路購買到。

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官方所提供的 WD Red SA500 樣品,為 2.5 吋、4TB 容量版本,完整型號是 WDS400T1R0A,市場參考價格在 18,990 元左右。說到 NAS 應用難免聯想到 Seagate 的 IronWolf 110 SSD 系列,畢竟開發設計出發點相同,也都有涉及中小企業應用市場。然而 IronWolf 110 SSD 設計規格等同企業級機種,價格也相對高出 36~69% 不等,因此和 WD Red SA500 之間並不存在直接競爭關係式。

WD Red SA500 系列最大容量選擇達 4TB,在預算充足、擁有 10Gbps 乙太網路等前提下,能依照網路儲存共享、共同作業對於效率的要求,布署它建置作為高速儲存區域。當然了,建置局部(若設備支援)甚至全快閃陣列所費不貲,退而求其次的選擇,就是作為快取之用(若設備支援)。借助固態硬碟低延遲、反應快等優勢,彌補即便已經建置 RAID 組態的硬碟,所可能存在性能瓶頸。

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● Western Digital WD Red SA500。

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既然身為 WD Red 家族的一員,Western Digital 自然格外強調其可靠性,標榜寫入壽命卓越、能全年無休運作,可以滿足最嚴苛的應用需求。只不過相較於 WD Red 系列硬碟,個人認為 Western Digital 似乎並未打出強而有力、簡單明瞭的賣點,藉以和一般消費性產品區隔開來。保守來說,那些所謂的最佳化設計,個人以為要點和一般產品大同小異,不過是權衡 NAS 應用特性來挑選用料、調校韌體而已。

就官方所開出規格來說,硬碟廠向來強調 MTBF(Mean Time Between Failures)和 MTTF(Mean Time To Failure)等規格,這也是企業級與消費性 / 桌上型硬碟,可靠度參考指標與關鍵分水嶺。此類標示在固態硬碟上也常見,WD Red SA500 標示值達到 200 萬小時,略高於消費性機種常見 120~180 萬小時之類標示,可推敲出 AFR(Annualized Failure Rate)等參考出錯、故障機率會是稍低一些。

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另一個可循蛛絲馬跡 UBER(Uncorrectable Bit Error Rate),官方規格表標示 1E10^17,這是指未經錯誤校正碼(Error Correction Code)機制前,快閃記憶體原始無法修正之位元錯誤率。1E10^17 符合 JEDEC 協會對於企業級產品的建議要求,反觀消費性產品多在 1E10^15 或以內,只不過固態硬碟極度依賴錯誤校正碼機制,因此廠商通常甚少標示相關資訊,這甚至被認為沒什麼實質意義。

對於固態硬碟來說,講 TBW(TeraBytes Written)相對直覺許多,畢竟快閃記憶體有寫入壽命這天限,硬碟機的相似參考值是 WRL(Workload Rate Limit)。WD Red SA500 設計寫入耐用度並非等量倍增,像 500GB 容量版本標示 350TB,而 4TB 版並非 2800TB(350 x 8)而是 2500TB。換言之,500GB 版本的比值反而是最高的一款,其中奧妙只有 Western Digital 自己最清楚了。

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以 2TB 版本為例,1300TB 標示值高於 Crucial MX500(700TB)之類一般機種許多,極少數相近規格產品如 Samsung 的 860 EVO,價格可是略高於 WD Red SA500。概略試算,1300TB、5 年保固條件,意味每日可以合理寫入約 712.3GB 資料量,相當於是 0.35DWPD(Drive Writes Per Day)。當然了,由於設計應用標的是當 NAS 快取,實際適用性也得加以琢磨。

儲存設備廠商曾提供參考資訊,一般 NAS 環境的資料存取負載,大約是讀取占 70~80%、寫入占 20~30%。取寫入占比 25% 為例,假設 NAS 配備 8 顆 WD Red 14TB 硬碟(WRL 180TB / 年),姑且不論 RAID 組態等變數,那麼每日寫入資料量總合是約等 986.3GB(日平均值)。片面來說,WD Red SA500 大致上是能和 WD Red 匹配,只需要斟酌容量配置比例即可。

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以上僅供參考,畢竟 NAS 真實運作存取負載、快取機制設計等,是不容易將之每日平均、量化來探討。至於在 WD Red SA500 本質結構設計部分,查探得知是採用 Marvell 型號 88SS1074 控制器,搭配自家 96 層 TLC 3D NAND 構成。規格標示最高循序存取可達讀取 560MB/s、寫入 530MB/s,隨機存取則是讀取 95,000IOPS、寫入 82,000IOPS,這些宣稱值適用於各容量版本。

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測試平台
  • 處理器:Intel Core i7-7820X
  • 主機板:ASUS Prime X299-Deluxe II
  • 顯示卡:ASUS Dual GeForce GTX 1050Ti
  • 記憶體:Crucial Ballistix Tactical DDR4-2666 32GB Kit(4 x 8GB)
  • 系統碟:Plextor M6e 256GB
  • 作業系統:Microsoft Windows 10 Pro 64bit(1909)
剛拆封 4TB 容量樣品,首先透過 HD Tune Pro 進行寫入測試,測得最大值 398.8MB/s、最小值 329.5MB/s。從曲線可看出,速度大多落在 350~400MB/s 區間跳動,沒有明顯的典型 SLC 快取飽和之後驟降跡象。它應該仍然具備 SLC 快取機制,只是因為裸晶圓數量夠多,再加上 TLC 性能進化而如此。

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ATTO Disk Benchmark 和 CrystalDiskMark 軟體版本較新,同樣只取這 2 個項目,作為基準表現的參考指標。ATTO Disk Benchmark 佇列深度 1 時,測得 64MB 單位最大速度為讀取 516.59MB/s、寫入 499.51MB/s,4KB 單位則是讀取 28.99K IOPS、寫入 25.88K IOPS。當佇列深度條件提升到 32 時,64MB 單位表現達讀取 538MB/s、寫入 506.93MB/s,4KB 則為讀取 88.92K IOPS、寫入63.24K IOPS。

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CrystalDiskMark 在 SEQ1M Q1T1 條件,可達讀取 536MB/s、寫入 522MB/s 以上,SEQ1M Q8T1 條件會提升至讀取 554MB/s、寫入 533MB/s 之譜。隨機存取在 RND4K Q1T1 條件下,基礎表現為讀取 39MB/s、寫入 106.50MB/s,RND4K Q32T16 條件提高到讀取 406MB/s、326MB/s 以上。至於 RND4K 以 IOPS 來看時,最高達讀取 99353IOPS、寫入 82538IOPS,就整體來說可視為達標。

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PCMark 10 剛開放儲存測試項目不久,手邊還沒累積多少測試數據可當比較組,所以這部分就不好多說些什麼。至於 Iometer 試驗設定條件同先前的 WD Red 14TB,可看出 WD Red SA500 4TB 性能峰值落在佇列深度 8、16 之間,最佳循序存取速度達讀取 562MB/s、寫入 464MB/s 之譜,4K 隨機存取則為讀取18985IOPS、寫入 100279IOPS 左右。

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以上,經過一番等待回覆、琢磨之後,決定稍微簡化了文章內容量。因為 WD Red SA500 暫時沒有同級競爭對手,再加上缺乏一些官方資訊佐證,不好片面斷定它的優劣與價值。Western Digital 也許該加以思索,過去是如何推動 NAS 專用硬碟,將這成功經驗套用在 WD Red SA500 身上,才好說服消費者。否則個人猜大家可能也這麼想:難道一般固態硬碟就不適 NAS 加速應用嗎?!

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● 搭配 ASUSTOR AS5202T 網路附加儲存器的部分一併省略,因為即便有 Netgear MS510TX 協助組建相等於 5Gbps 的乙太網路環境,仍無法完整展現 WD Red SA500 效益,尤其是在做為快取加速部分。附帶一提,ASUSTOR 如實完成測試驗證,WD Red SA500 系列和 WD Red / Pro 14TB,AS5202T 是都相容。​

當然了,固態硬碟的結構畢竟比硬碟來得簡單,所以 WD Red SA500 自然不像 WD Red 那樣,連硬體結構都有一些可以著墨的點。WD Red SA500 所能講的,不外乎還是固態硬碟建構要點,即控制器與快閃記憶體的挑選、韌體調校。因此相較下讓人感覺好像少了些賣點,如果日後有取得補充資訊,再透過更新內文提供給大家參考。不知道你的看法是?
 
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laudmankimo

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所以如果用一個有10GB網卡的8個SATA3連接口的舊主機板當NAS,這個當快取的SSD用了2個就可以填滿10GB網卡的讀+寫頻寬?剩下6個傳統機械硬碟用RAID5的方式?感覺用單一NVME的M.2 SSD當快取,配大量機械硬碟會比較省事也可以快速把讀寫速度拉到網卡的傳輸極限
 
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cisco2012

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期待廠商-能為固態硬碟專用的陣列卡--這樣又把玩法提升---更上一層樓--專用的陣列卡-也可運用新的技術比方像群輝的專用raid-f1...這種演算法....類似的演算法--來更進一步提升!
 

bisheng

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所以如果用一個有10GB網卡的8個SATA3連接口的舊主機板當NAS,這個當快取的SSD用了2個就可以填滿10GB網卡的讀+寫頻寬?剩下6個傳統機械硬碟用RAID5的方式?感覺用單一NVME的M.2 SSD當快取,配大量機械硬碟會比較省事也可以快速把讀寫速度拉到網卡的傳輸極限
您提的點大致上都可以成立,尤其是在純粹進行測試的前提下,
但真實應用環境要考量的變數很多,並不容易將之量化來評估。

一堆眉眉角角,簡直能弄篇不算小的專題了 ;):
 
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usekay007

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感覺上也是用錢堆疊的新科技運用,M.2後續也會再加大容量。
 
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bisheng

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感覺上也是用錢堆疊的新科技運用,M.2後續也會再加大容量。
看 Western Digital 的線路設計布局跟口袋可用快閃記憶體料件,
感覺 4TB 就在眼前只是還沒出。

甚至 WD Red SA500 如果推的順利、銷售不錯,PCIe NVMe 產
品線應該也會加速蹦出來,猜想應該會冠上 WD Red Pro 系列,
好跟 Seagate 產品相抗衡。
 

ST-15K.3

我是恐龍..
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所以如果用一個有10GB網卡的8個SATA3連接口的舊主機板當NAS,這個當快取的SSD用了2個就可以填滿10GB網卡的讀+寫頻寬?剩下6個傳統機械硬碟用RAID5的方式?感覺用單一NVME的M.2 SSD當快取,配大量機械硬碟會比較省事也可以快速把讀寫速度拉到網卡的傳輸極限

如果是當快取~也不一定要用WD紅標~用轉卡上兩張NVME不是更快?
而且~私心不信任WD
 

panpig

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WD的SSD..信任度不大
我還有好幾個SANDISK 的256-512 MLC SSD還沒開封 (當然是WD沒收購SANDISK前買下的)