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HPでは、Serial Attached SCSI (SAS)とUltra320 SCSI (U320)のコントローラとドライブが構成されたHP ProLiantサーバに対し、各種アプリケーション環境(OLTP、Webサーバ、データベース、電子メール)におけるパフォーマンスを比較するためのベンチマークテストを実施しました。本文書では、これらのパフォーマンス
ベンチマークテストの結果を提示するとともに、Exchangeサーバを設定するときに、お客様がSASスモール フォーム ファクタ
ドライブ構成の規模を決定付けるパフォーマンスデータを、どのように収集できるかを説明します。 |
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SAS (Serial Attached SCSI)は、非常にスケーラブルなストレージシステム(内部、外部、またはその両方の組み合わせ)を可能にするポイントツーポイント
トポロジで、ハードウェアメーカとお客様に、幅広いソリューションをデザインおよび展開できる柔軟性を提供しています。SASでは、高速のパラレルSCSIで発生するキャパシタンス、インダクタンス、およびノイズの影響を減少させる低電圧差動伝送(LVD)を採用しています。1つのバス(320
MB/s)の帯域幅を多くのデバイスで共有する従来のパラレルSCSIと違い、SASはそれぞれのデバイスに最大帯域幅(300 MB/s)を供給することで、スケーラビリティとパフォーマンスを大幅に向上します。
本文書では、HPが2005年8月に発表したHP ProLiant DL585 4P デュアルコアOpteronサーバでのTPC Benchmark™H
(TPC-H)テストの結果を記載しています。テスト結果は、4-Way HP ProLiant DL585システムが、業界標準サーバのシングル構成(非クラスタ)中で最高のパフォーマンスと価格対性能比を達成していることを示しています。このテスト結果は、http://www.tpc.org/tpch/default.aspでご覧いただけます。
本文書では、SASストレージアレイと3.5インチU320 SCSIストレージアレイのパフォーマンスを比較するため、HPが行ったMicrosoft® ExchangeとIometerのベンチマークテスト結果についても記載しています。Microsoft Exchange 2003のテストでは、10krpm SSF SASストレージアレイのパフォーマンスが、10krpm U320 SCSIストレージアレイを常に上回りました。Iometerベンチマークテストでは、10krpm SASストレージアレイ(追加スピンドル付き)のパフォーマンスは、10krpmおよび15krpmのU320 SCSIストレージアレイと同等またはこれを上回っています。 |
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このセクションでは、本文書に記載するHPベンチマークテストで使用されたサーバ、コントローラ、ハードドライブ、ストレージエンクロージャについて説明します。 |
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ProLiant DL585 x86 4Pサーバは、AMDデュアルコアOpteron™ プロセッサ モデル865 (1.8
GHz、1MB L2キャッシュ)およびモデル875 (2.2 GHz、1MB L2キャッシュ)をサポートしています。デュアルコア
アーキテクチャは、32ビットと64ビットでの同時コンピューティング機能を提供します。本サーバは、AMD 8000 Seriesチップセットを搭載し、64GBのメモリ(PC2700またはPC3200)をサポートし、7つの独立したPCI-Xバスを装備しています。 |
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HP ProLiant DL380 G4、G4 SASモデル |
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HP ProLiant DL380 G4(図2)の柔軟性は、あらゆる規模のビジネスに対応する様々なアプリケーション環境に最適です。DL380
G4およびG4 SASモデルは、1MBまたは2MBのL2キャッシュを搭載したIntel® Xeon®プロセッサ（最大3.6GHｚ）およびIntel
E7520チップセットを使用しています。6つのスロットにPC2-3200R DIMMを搭載することで、最大12GBまでのメモリをサポートします1。
DL380 G4は最大6台の3.5インチSCSIドライブをサポートし、G4 SASモデルは最大8台のスモール フォーム ファクタ(SFF)のSASドライブをサポートします。今回のベンチマーク
パフォーマンステストのために、DL380 G4にはSmartアレイ6402 SCSIコントローラを搭載し、Modular
Smart Array 30エンクロージャに接続しました。DL380 G4 SASモデルにはSmartアレイP600 SASコントローラが搭載され、Modular
Smart Array 50エンクロージャに接続しました。 |
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HP ProLiant DL380 G4 |
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HP ProLiant DL380 G4 SASモデル |
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| 図2. HP ProLiant DL380 G4およびG4 SASモデル |
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| 1 |
サーバ構成の詳細については、付録BとCのテスト結果詳細を参照してください。 |
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HP SmartアレイP600 SASコントローラ |
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HP SmartアレイP600 (SA-P600) SASコントローラ(図3)は、最新のSCSIテクノロジと高度なRAID機能をサポートすることで、HP
ProLiantサーバに高レベルのパフォーマンスと信頼性を提供します。このSA-P600は4チャネルU320アレイコントローラの2倍の帯域幅を提供します。8つのSAS物理リンクが、2個の内蔵x4ワイドポートコネクタと1個の外付けｘ4ワイドポートコネクタに分散されています。SA-P600コントローラは、データミラーリング(RAID1、1+0)、分散データ保護(RAID
5)、およびRAID 6 (HP Advanced Data Guarding,ADG)2 をサポートします。 |
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HP Smartアレイ6402 SCSIコントローラ |
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Smartアレイ6402 (SA-6402)コントローラ(図4)は、HP ProLiantサーバに高パフォーマンスと柔軟性、および信頼性の高いデータ保護機能を提供します。SA-6402はワークグループや部門サーバに最適です。64ビットの133MHz
PCI-Xインタフェースは、チャネルあたり最大320MB/秒のデータ帯域幅を実現します。HPベンチマークテストに使用したSA-6402コントローラは、256MB
DDR (Double Data Rate) BBWC (バッテリバックアップ式書き込みキャッシュ)アーキテクチャを持ち、RAID
0、1+0、5、および6 (RAID ADG)をサポートするハードウェアRAIDエンジンです。 |
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SASは従来のSCSIデバイスのようにバスを共有するのではなく、すべてのストレージデバイスをSASポートに直接接続するポイントツーポイント
アーキテクチャです。ポイントツーポイント リンクではデータ スループットが増加し、ディスク障害を見つけて修復する機能性が高まります。SASリンクは全二重で、情報の送信と受信が同時に行えるため、レイテンシの主な要因を減少します。第1世代SASのリンク速度は3.0
Gb/秒です(表1)。SASインタフェースは複数のリンクを組み合わせて、スケーラブルな帯域幅に対応する2x、3x、または4x接続が可能です。 |
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| 表1. SFF SASドライブの特性 |
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10krpm SFF SAS |
| 転送速度 （最大） |
3Gb/秒; 300MB/秒 |
| 容量 |
72GB、36GB |
| 高さ |
0.591インチ(15.0 mm) |
| 幅 |
2.75インチ(69.8 mm) |
| シーク時間(平均) |
4.0ms |
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HP Ultra320ハードドライブは、320MB/秒の最大転送速度を実現しています。アプリケーションおよび構成によっては、15krpmのU320
SCSIドライブが10krpmのものより最大26パーセント速くデータにアクセスします(表2)。 |
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| 表2. U320 SCSIドライブの特性 |
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15krpm U320 |
10krpm U320 |
| 転送速度 （最大） |
320MB/秒 |
320MB/秒 |
| 容量 |
146GB,72GB,36GB |
300GB,72GB |
| 高さ |
1.0インチ(25.4 mm) |
1.0インチ(25.4 mm) |
| 幅 |
4.0インチ(101.6 mm) |
4.0インチ(101.6 mm) |
| シーク時間(平均) |
3.8ms |
5.2ms |
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HP Modular Smart Array 50 エンクロージャ |
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1U Modular Smart Array 50エンクロージャ(MSA50)は、最大10台のスモール
フォームファクタSASとシリアルATA(SATA) SFFハードドライブ(図5)をサポートするよう設計されています。このMSA50は、ラックスペースのユニットあたりのパフォーマンスを最大限高め、消費電力もSCSIドライブ
エンクロージャより低くなっています。MSA50エンクロージャは、SA-P600アレイコントローラを搭載したHP ProLiantサーバをサポートします。 |
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HP Modular Smart Array 30 エンクロージャ |
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3UサイズのModular Smart Array 30エンクロージャ(MSA30)は、シングルバスのI/Oモジュールを搭載し、最大14台の1インチUltra2、Ultra3、またはUltra320ユニバーサル ハードディスク ドライブをサポートします(図6)。モジュール式デザインの採用により、MSA30はJBOD(Just a Bunch of Disks)、Smartアレイ ストレージエンクロージャ、および外付けのマルチベンダー モジュール式アレイなど、あらゆるストレージ構成に使用できます。MSA30エンクロージャは、SA-6402、SA-642、またはSA-6iアレイコントローラを搭載したHP ProLiantサーバをサポートします。 |
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HPのエンジニアは、TPC Benchmark™H（TPC-H）テスト、Microsoft Exchange
Server 2003ベンチマークテスト(Load Simulator2003とJetstress)、およびオープンソースのIometerベンチマークテストを使用して、SASとU320ディスクアレイのパフォーマンスをテストしました。各テストの構成と結果を以下にまとめます。テスト内容の詳細については、付録A、B、Cを参照してください。 |
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TPC-H Benchmark™ テストパフォーマンス |
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TPC-Hテストでは大規模なデータを精査し、極めて複雑なクエリを実行し、ビジネスにおける重要問題に回答する意思決定支援システムのパフォーマンスを測定します。TPC-Hテストには、ビジネス分野の専門的なクエリの集合と、同時に複数のデータ修正を行うことが含まれています。TPC-Hテスト用のデータベースのサイズは300
GBです。クエリとデータベースの内容は、業界全体に関連するものから幅広く選択されています。
主たるパフォーマンスの測定基準は、TPC-H Composite Query-per-Hour Performance Metric(QphH@300GB: 1時間あたりに実行可能な検索処理数)とTPC-H Price/Performance Metric($/QphH@300GB: 1QphHあたりの価格性能比)です。QphH@300GB測定基準は、クエリが実行されるデータベースのサイズ、単一ストリームから発行された時のクエリ処理能力、クエリが複数のユーザから同時に発行された時のクエリのスループットを表します。
$/QphH@300GB測定基準は、5年間の所有期間で計算したすべてのハードウェアシステムと使用したソフトウェアの価格を含むシステム構成の総コストを表します。算出された構成コストをパフォーマンス値で除算することで、単純な価格対性能比の基準値となります。
表3は、IBM DB2 UDB8.2を発行するDL585サーバに、SASディスクアレイを接続した場合、U320ディスクアレイを接続した場合それぞれについて実施したTPC-Hテストの結果を表したものです。ベンチマークテストに使用したオペレーティングシステムはRed
Hat Enterprise Linux 4 ASです。テスト結果の詳細については付録Aを参照してください。 |
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| 表3. TPC-Hベンチマーク結果のまとめ |
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ハードウェア |
ソフトウェア |
総システムコスト |
QppH @
300GB |
QthH @
300GB |
QphH @
300GB |
$/QphH@
300GB |
| 10krpm SASディスクアレイを接続したHP ProLiant DL585 |
IBM DB2 UDB 8.2 Red Hat Enterprise Linux 4 AS |
$288,751 |
15504.0 |
9157.2 |
11915.3 |
$24.24 USD |
| 15krpm U320 SCSIディスクアレイを接続したHP
ProLiant DL585 |
IBM DB2 UDB 8.2 Red Hat Enterprise Linux 4 AS |
$254,586 |
11511.2 |
6181.1 |
8,435.2 |
$30.18 USD |
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これらの公開された結果から、HP OpteronプロセッサベースのサーバとHP SmartアレイSASテクノロジの能力と価格対性能比が業界のトップであることがわかります。本文書の公開時点で、TPCのWebサイト
(http://www.tpc.org/tpch/results/tpch_perf_results.asp?resulttype=noncluster&version=2%¤cyID=0)で公開されている300GB
TPC-Hベンチマークテスト結果では、SASディスクアレイを接続した4-Way HP ProLiant DL585サーバが、競合他社の8-Wayサーバを含めた業界標準サーバのシングル構成(非クラスタ)の中で最高のパフォーマンスと価格対性能比を持つことをが示されています。 |
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Jetstressでは、特定数のクライアントにより生じるExchangeでのディスクI/O負荷をシミュレーションすることで、ディスクサブシステムのパフォーマンスを検証します。Jetstressテストは、以下のコントローラとディスクアレイ構成を使用したHP
ProLiant DL380 G4で実施しました。 |
- 10台の36 GB、10krpm SASドライブを搭載したMSA50エンクロージャを、SA-P600コントローラに接続
- 10台の10krpm、36 GB、U320 SCSIドライブを搭載したMSA30エンクロージャを、SA-6402コントローラに接続
- 10台の15krpm、36 GB、U320 SCSIドライブを搭載したMSA30エンクロージャを、SA-6402コントローラに接続
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各構成は、RAIDレベル0、1+0、5、およびRAID 6でテストしました。キャッシュの設定とストライプサイズはデフォルトを使用しました。それぞれの構成とRAIDレベルで、Jetstressを使用してExchangeデータベースに対する読み取りおよび書き込み負荷をシミュレーションするI/O要求を生成しました。エンジニアは、各構成に追加のスレッドをロードし、ディスクの読み取りまたは書き込みレイテンシがMicrosoftが推奨する制限しきい値である20ミリセカンド(ms)を超えるまで、毎秒の転送量を記録しました。HPが実施した各Jetstressテストでは、先に20msを超えるのは読み取りレイテンシでした。そこで20msを超えるまでの読み取りレイテンシを、各構成での最大毎秒転送速度を測る測定基準として用いました。
テスト結果を以下にまとめます。 |
- 15krpm U320 SCSIドライブを接続したSA-6402コントローラが、読み取りレイテンシ20msまでに、最高の毎秒転送速度を達成しました。
- 10krpm SASドライブを接続したSA-P600コントローラは、10krpm U320 SCSIドライブを接続したSA-6402コントローラを常に上回るパフォーマンスを出しました。
- SA-P600コントローラと10krpm SASドライブの構成は、15krpm U320と10krpm U320
SCSIの構成に比べて極めて低い書き込み時レイテンシを示しました。
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テスト結果の詳細については、付録Bを参照してください。 |
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HPのエンジニアは、LoadSim 2003を使用して、1,200のシミュレーションされたMessaging API(MAPI)クライアントが生成した電子メールの負荷に対し、(Exchange 2003を実行するHP ProLiant DL380 G4に接続された)3つのディスクストレージ サブシステムがどのように対応するかを測定しました。LoadSimはMAPI Messaging Benchmark 3(MMB-3)を使用して、シミュレーションされたクライアントから複数のメッセージ要求をExchangeサーバへ送信し、これによって電子メールの負荷を作り出しています。
エンジニアは、以下のコントローラとディスク サブシステム構成に接続されたExchangeサーバにおいて、1,200のMMB-3クライアントによる電子メール負荷をシミュレーションするようにLoadSimテストを構成しました。
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- 36 GB、10krpm SASドライブ10台を搭載したMSA50エンクロージャを、SA-P600コントローラに接続
- 10krpm、36 GB、U320 SCSIドライブ10台を搭載したMSA30エンクロージャを、SA-6402コントローラに接続
- 15krpm、36 GB、U320 SCSIドライブ10台を搭載したMSA30エンクロージャを、SA-6402コントローラに接続
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LoadSimテストは、各構成のRAID 1+0とRAID 5で実施しました。この2つのRAIDレベルはパフォーマンスとフォールト
トレランスの最高の組み合わせとなるため、Microsoft Exchangeの設定では一般的です。各RAIDレベルで、15krpm
U320 SCSIドライブが最も速いクライアント応答時間を達成したのに比べ、10krpm U320 SCSIドライブでは最も遅いクライアント応答時間となりました。予想された通り、15krpm
U320 SCSIドライブが、同数の10krpm SASドライブより速いクライアント応答時間を達成しました。これは15krpmドライブの方がシーク時間が速いためです。 |
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Iometerベンチマークツールは、制御されたディスクI/O負荷を生成し、対応するドライブストレージ構成のパフォーマンス(1秒あたりのI/O回数またはMB/秒)を測定します。Iometerはサーバ上で動作し、転送要求サイズ、キューの深さ、読み取り/書き込み分散パーセントなどの各種I/Oパラメータを変化させることによってストレージ構成に負荷を与えます。
Iometerテストの1つの目的は、最大8台のSFF SASドライブをサポートできるHP ProLiant DL380 G4 SASモデルのパフォーマンスと、最大6台の3.5インチU320 SCSIドライブをサポートできるDL380 G4のパフォーマンスをエミュレートすることでした。DL380 G4 SASモデルのパフォーマンスをエミュレートするため、HPでは10krpm SASドライブ8台を搭載したMSA50エンクロージャをSA-P600 SASコントローラに接続して使用しました。DL380 G4のパフォーマンスのエミュレートには、15krpm U320 SCSIドライブ6台を搭載したMSA30エンクロージャをSA-6402 SCSIコントローラに接続して使用しました。これらの構成で、OLTPとWebサーバのパフォーマンステスト、最大スループットテスト、ランダムおよびシーケンシャルの読み取り/書き込みパフォーマンステストを実施しました。
HPのエンジニアは、以下のコントローラとディスク サブシステム構成でRAID 5を使用し、ドライブ同士のパフォーマンステストも実施しました。
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- 10krpm、72 GB、SFF SASドライブ10台を搭載したMSA50エンクロージャを、256 MB
BBWC付きSA-P600コントローラに接続
- 10krpm、72 GB、U320 SCSIドライブ10台を搭載したMSA30エンクロージャを、256
MB BBWC付きSA-6402コントローラに接続
- 15krpm、72 GB、U320 SCSIドライブ10台を搭載したMSA30エンクロージャを、256
MB BBWC付きSA-6402コントローラに接続
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各種のIometerテストにおいて、エンジニアは表4に示す転送要求サイズを使用しました。Percent Read/Write DistributionやRandom/Sequential Distributionなど、その他のテストパラメータについては、付録Cを参照してください。 |
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| 表4. Iometerテストに使用した転送要求サイズ |
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| Iometerテスト |
転送要求サイズ |
| OLTP
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2KBと8KB |
| Webサーバ |
8KB |
| ランダム読み取り/書き込み |
64KB |
| シーケンシャル読み取り/書き込み |
64KBと512KB |
| 最大スループット |
1MB |
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Iometerテストの結果を以下にまとめます。 |
- Iometerテストの結果は、要求レベルが低い(キューの深さが小さい)と、回転速度に勝る15krpm U320 SCSIドライブが10krpm
SFF SASドライブよりも高いパフォーマンスを発揮することを示しています。しかし、ストレージサブシステムへの要求がキューの深さ32または64まで増加すると、8台の10krpm
SASドライブのパフォーマンスの方が6台の15krpm U320 SCSIドライブより高くなりました。
- 64KBランダム読み取り/書き込みテストでは、SASドライブアレイの方が高いパフォーマンスを示しましたが、これは主にSA-P600コントローラが、SA-6402
SCSIコントローラの2倍の帯域幅を持つためです。
- シーケンシャル読み取り/書き込みパフォーマンステストの結果は、SASアーキテクチャのパフォーマンスの圧倒的な優位性を実証しました。64KB、512KB、1MBのブロックサイズでは、SA-P600コントローラがSA-6402を大幅に上回りました。SASの高いパフォーマンスは以下に起因しています。
- U320 SCSIストレージシステムより高い帯域幅が使用可能
- より優れたスケーラビリティ
- より高性能なSA-P600コントローラ
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完全性を追求するため、エンジニアは同数のSASドライブとU320ドライブを比較するパフォーマンステストも実施しました。10krpm SFF SASドライブ10台、10krpm U320 SCSIドライブ10台、および15krpm U320 SCSIドライブ10台の構成間でドライブ同士の比較を行い、以下の結果を得ました。 |
- ランダム作業負荷(OLTP 2K、OLTP 8K、Webサーバ、64KBランダム読み取り)の場合
- 15krpm U320 SCSIドライブは、同数の10krpm SFF SASドライブよりも高いパフォーマンスを発揮する
- 10krpm U320 SCSIドライブと10krpm SFF SASドライブは、同等のパフォーマンス能力を持つ
- シーケンシャル(ストリーミング)作業負荷(64KB、512KB、1MBのシーケンシャル読み取り/書き込み)の場合、10krpm
SFFドライブを接続したSA-P600のパフォーマンスは、10krpmまたは15krpm U320 SCSIドライブを接続したSA-6402より大幅に高い。SCSIバスが完全な飽和状態であるため、MSA30エンクロージャ内のU320
SCSIドライブ数を増やしてもSCSIのパフォーマンスが高まることはない。
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本文書の公開時点のTPC-Hテスト結果は、外付けSASストレージを接続した4-Way HP ProLiant DL585 デュアルコアOpteron サーバが、業界標準サーバのシングル構成(非クラスタ)の中で最高のパフォーマンスと価格対性能比を持つことを示しています。
Exchange(JetstressとLoadSim 2003)のベンチマークテストでの10krpm SASドライブのパフォーマンスは、第1世代の10krpm
SASドライブが、同数の10krpm U320ドライブよりも常に高いパフォーマンスを示すことを実証しました。SASの高パフォーマンスは、3.0ギガビット/秒(Gb/s)の第1世代のリンク速度によって達成されています。このベンチマーク
パフォーマンステストの結果により、第2世代のSASリンク速度が6.0 Gb/sとなると言われるSASの将来が明るいものであることが裏付けられました。6.0Gb/sでは、ワイドリンク(2x,3x,4x)によって合計で最大24
Gb/sのデータ転送速度が可能になると予想されます。
HPは、SFF SASドライブ8台を搭載した最大構成のHP ProLiant DL380 G4 SASモデルと、U320 SCSIドライブ6台を搭載した最大構成のDL380
G4をエミュレートするIometerテストを実施しました。テスト結果は、キューの深さが大きい(使用率の高いサーバ)ほど、10krpm
SASドライブ8台のパフォーマンスが、15krpm U320 SCSIドライブ6台より高くなることを示しました。
SASテクノロジの利点は、以下のように広範囲に及びます。 |
- 投資の保護
SFF SASは新しいユニバーサルドライブです。
- スケーラビリティ
SASインタフェースは複数のリンクを組み合わせて2x、3x、または4x接続が可能です。
- 高パフォーマンス
ポイントツーポイントリンクによりデータスループットが増加し、ディスク障害の発見と修復機能が向上します。
- 高密度
ML570サーバで18基のSFF SASドライブベイの大きさは、10基の3.5インチUltra320
SCCIドライブベイと同じです。30基のSFFドライブベイを持つMSA-50エンクロージャ3台は、14基の3.5インチドライブベイを持つ1台のMSA-30エンクロージャと同じラックスペースに収まります(各SA-P600
SASコントローラは、最大2台のMSA-50エンクロージャをサポートします)。
- 高効率
SFFドライブは、より良いエアーフローを可能とし、3.5インチドライブの半分の電力しか消費しません。
- 柔軟性
SASアーキテクチャは、SASとSATAデバイスの両方が装着可能なシステムデザインです。
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