Recenze NVMe SSD disku Toshiba PX04P (2.5″)

by Adam armstrong on 20. července, 2016

Enterprise ◇ SSD

Toshiba PX04P je řada NVMe SSD disků (Non-Volatile Memory Express Solid State Drives) navržených speciálně pro servery a úložná zařízení, která vyžadují škálovatelný výkon s co nejnižší latencí. Řada PX04P je nabízena ve formátech 2.5” a half-height half-length adduction card (HHHL). Oba formáty jsou nabízeny v kapacitách od 800 GB do 3.2 TB a dodávají se v několika variantách, aby splňovaly požadavky na odolnost při zápisu.

Většina datových center potřebuje pro určité aplikace určité typy disků. Některé aplikace potřebují disky s vyššími nároky na čtení, které obvykle mají vyšší kapacitu s nižším DWPD, a jiné potřebují disky s vyšší odolností a vyššími nároky na zápis. PX04P se dodává ve třech různých SKU pro každou kapacitu. Tyto SKU nabízejí různou odolnost: 1DWPD, 3DWPD a 10DWPD (Toshiba také testovala disk až do 25DWPD, ale v současné době tuto SKU nenabízí kvůli omezené poptávce). Zákazníci si mohou vybrat kapacitu a odolnost, které pro své aplikace potřebují. Pokud mají vyšší nároky na čtení a vyšší kapacitu, zvolí 1DWPD. Pokud naopak mají vyšší nároky na zápis, zvolí 10DWPD, což je na úkor kapacity.

Všechny disky řady PX04P mají 5letou záruku bez ohledu na zvolenou výdrž. V naší recenzi se zaměříme na model PX04PMB320 neboli 3.2TB.

Specifikace PCIe NVMe SSD disku Toshiba řady PX04P:

Tvarový faktor: 2.5” (SFF-8639)HHHL
Modelka #: PX04PMB320 | PX04PMB160 | PX04PMB080
Kapacita: 3.2TB | 1.6 TB | 800 GB
Typ NAND: MLC
Rozhraní
- Typ: PCI Express 3.0
- Rychlost: 32 GT/s (Gen3 x4)
Výkon
- Trvalé sekvenční čtení 128KiB: 3 100 MiB/s
- Trvalý sekvenční zápis 128KiB: 2 350 MiB/s
- Trvalé náhodné čtení 4KiB: 660 000 IOPS
- Trvalý náhodný zápis 4KiB: 185 000 IOPS
Spolehlivost
- MTTF: 1 500 000 hodin
- Záruka: 5 let
- DWPD: 10
Výkon
- Napájecí napětí: 3.3 V ±10 % (pohotovostní režim), 12 V ±10 %
- Spotřeba energie (pohotovostní režim): Typicky 6 W
Rozměry (V x Š x D): 15 x 69.85 x 100.45 mm
Hmotnost: maximálně 150 g
ekologický
- Teplota (provozní): 0 až 40 °C
- Relativní vlhkost (provozní): 5 až 95 % relativní vlhkosti
- Vibrace (provozní): 21.27 m/s^2 {2.17 Grms} (5 až 800 Hz)
- Ráz (provozní): 9 800 m/s^2 {1 000 G} (doba trvání 0.5 ms)

Navrhněte a postavte

Řada PX04P vypadá téměř identicky s řadou PX04S. Disky mají rozměry 2.5 palce a výšku 15 mm ve tvaru Z. Celý disk je převážně stříbrný s černým chladičem, který zabírá asi čtvrtinu disku poblíž rozhraní. Nahoře je štítek s uvedením typu disku, čísla modelu a kapacity.

Otočením disku se zobrazí spodní kovová deska s prohlubněmi poblíž míst s odpovídajícími tepelnými podložkami, které se dotýkají desky plošných spojů a odvádějí teplo.

Testovací pozadí a srovnatelné materiály

Testovací laboratoř StorageReview Enterprise Test Lab nabízí flexibilní architekturu pro provádění benchmarků podnikových úložných zařízení v prostředí srovnatelném s tím, s čím se administrátoři setkávají v reálných nasazeních. Testovací laboratoř Enterprise Test Lab zahrnuje řadu serverů, sítí, napájecích systémů a další síťové infrastruktury, která umožňuje našim zaměstnancům nastavit reálné podmínky pro přesné měření výkonu během našich kontrol.

Tyto podrobnosti o laboratorním prostředí a protokolech začleňujeme do recenzí, aby IT profesionálové a osoby zodpovědné za pořízení úložišť mohly pochopit podmínky, za kterých jsme dosáhli následujících výsledků. Žádná z našich recenzí není placena ani dohlížena výrobcem zařízení, které testujeme. Další podrobnosti o testovací laboratoři StorageReview Enterprise a přehled jejích síťových možností jsou k dispozici na příslušných stránkách.

Srovnatelné disky pro tuto recenzi:

Analýza pracovní zátěže aplikací

Abychom pochopili výkonnostní charakteristiky podnikových úložných zařízení, je nezbytné modelovat infrastrukturu a aplikační zátěže v živých produkčních prostředích. Našimi prvními benchmarky pro disk Toshiba PX04P 2.5” jsou proto výkon MySQL OLTP pomocí SysBench a výkon Microsoft SQL Server OLTP se simulovanou zátěží TCP-C. Pro naše aplikační zátěže bude každý disk provozovat 2–4 identicky nakonfigurované virtuální počítače.

Testovací protokol Microsoft SQL Server OLTP od StorageReview využívá aktuální návrh benchmarku Transaction Processing Performance Council Benchmark C (TPC-C), online benchmarku pro zpracování transakcí, který simuluje aktivity v komplexních aplikačních prostředích. Benchmark TPC-C se více než syntetické benchmarky výkonu blíží měření silných stránek výkonu a úzkých míst úložné infrastruktury v databázových prostředích. Každá instance našeho virtuálního počítače SQL Server pro tuto recenzi používá databázi SQL Server o velikosti 333 GB (škálování 1 500) a měří transakční výkon a latenci při zátěži 15 000 virtuálních uživatelů.

Při pohledu na výstup SQL Serveru si všechny testované disky vedly velmi podobně. Disk Toshiba se však umístil na spodních příčkách. Jednotlivé virtuální počítače dosáhly výkonu od 3 145,95 TPS do 3 154,22 TPS s celkovým skóre 12 596,01 TPS. Disk s nejlepším výkonem, HGST SN100, byl jen o asi 35 TPS vyšší.

Průměrné výsledky latence během benchmarku SQL Serveru s 15 000 uživateli ukázaly dramatičtější rozdíl ve výkonu disků. Disk Toshiba měl mnohem vyšší latenci u svých jednotlivých virtuálních strojů, v rozmezí od 12 ms do 25 ms, což mu dalo nejvyšší průměrné skóre 20 ms, více než dvojnásobek oproti ostatním diskům.

Další aplikační benchmark zahrnuje databázi Percona MySQL OLTP měřenou pomocí SysBench. Tento test měří průměrný počet transakcí za sekundu (TPS), průměrnou latenci a také průměrnou latenci 99. percentilu. Percona a MariaDB používají v nejnovějších verzích svých databází aplikační API Fusion-io s podporou flash paměti; pro účely tohoto srovnání však testujeme každé zařízení v jeho „starších“ režimech blokového úložiště.

V benchmarku průměrného počtu transakcí za sekundu se Toshiba dokázala s velkým náskokem prosadit před zbytkem skupiny a dosáhnout celkově nejlepšího výkonu. Jednotlivé virtuální stroje dosáhly rychlosti od 1 671,9 TPS do 1 748,24 TPS, s celkovým skóre 6 777,71 TPS.

Průměrná latence přinesla společnosti Toshiba další silný výkon. Jednotlivé virtuální počítače měly latenci mezi 18.3 ms a 19.14 ms, s průměrným skóre 18.89 ms, což je nejlepší skóre ze všech.

Co se týče našeho nejhoršího scénáře latence MySQL (latence 99. percentilu), Toshiba opět překonala zbytek sady s jednotlivými virtuálními počítači v rozmezí latence od 35.97 ms do 36.64 ms a průměrným skóre 36.46 ms.

Analýza syntetické pracovní zátěže v podniku

Výkon flash paměti se mění s tím, jak se disk přizpůsobuje své pracovní zátěži, což znamená, že flash úložiště musí být před každým syntetickým benchmarkem fio předběžně připraveno , aby byla zajištěna jejich přesnost. Každý z porovnatelných disků je předběžně připraven do ustáleného stavu s vysokou zátěží 16 vláken a nevyřízenou frontou 16 vláken na vlákno.

Předběžné testy a primární testy v ustáleném stavu:

Propustnost (agregace IOPS pro čtení a zápis)
Průměrná latence (zprůměrovaná latence čtení a zápisu)
Maximální latence (špičková latence čtení nebo zápisu)
Směrodatná odchylka latence (smíšeně zprůměrovaná směrodatná odchylka čtení a zápisu)

Jakmile je předběžná příprava dokončena, každé zařízení je testováno v intervalech napříč několika profily hloubky vláken/front, aby se ukázal výkon při lehkém a náročném využití. Naše analýza syntetické zátěže pro Toshiba PX04P používá dva profily, které se široce používají ve specifikacích a benchmarkech výrobců. Je důležité vzít v úvahu, že syntetické zátěže nikdy nebudou na 100 % reprezentovat aktivitu pozorovanou v produkčních zátěžích a v některých ohledech nepřesně zobrazují disk ve scénářích, které by se v reálném světě nevyskytly.

4k
- 100% čtení a 100% zápis
8k
- 70 % čtení/30 % zápis

V našem testu předzápisu s propustností 4k vykazuje Toshiba opět silný výkon, počínaje téměř na špici a končící nad zbytkem sestavy, s ustáleným stavem kolem 195K IOPS.

Průměrná latence se umístila podobně. Toshiba opět překonala ostatní disky, počínaje pod 1 ms a ustáleným stavem kolem 1.3 ms.

S maximální latencí poskytl disk Toshiba jak nejlepší výkon s časem načítání kolem 16 ms, tak i nejkonzistentnější výkon.

Při pohledu na směrodatnou odchylku byl disk Toshiba o něco méně konzistentní a skončil druhý za diskem Intel. Toshiba skončila s časem okolo 1.4 ms.

Jakmile jsou disky předem připraveny, přepneme na naše primární syntetické benchmarky pro 4k. Co se týče propustnosti, Toshiba dosáhla nejvyššího výkonu při zápisu s 198 842 IOPS; její výkon při čtení však zaostával za ostatními disky s 382 932 IOPS.

Průměrná latence ukazuje podobné umístění i u Toshiby. Opět si nejlépe vedl v latenci zápisu s 1.284 ms, ale v latenci čtení se umístil na spodním konci s 0.667 ms.

S maximální latencí se Toshiba opět umístila na prvním místě s latencí čtení 1.524 ms a latencí zápisu 17.869 ms. V obou případech Toshiba snadno porazila všechny ostatní disky.

Směrodatná odchylka ukázala, že Toshiba měla nejlepší latenci čtení s časem 0.04 ms a druhou nejlepší latenci zápisu s 1.795 ms.

Naše další úloha využívá 8 tisíc přenosů s poměrem 70 % operací čtení a 30 % operací zápisu. Opět začneme s výsledky předběžné úpravy, než přejdeme k hlavním testům. Co se týče propustnosti, Toshiba začala test na nízké úrovni, ale na konci se propracovala na vrchol s ustáleným stavem kolem 190 tisíc IOPS.

Stejné umístění lze pozorovat i u průměrné latence. Disk začal poblíž horní hranice (i když je stále těsně kolem 1 ms) a skončil na vrcholu s dobou odezvy kolem 1.35 ms.

S maximální latencí nebylo pochyb. Toshiba byla v tomto benchmarku nejlepším diskem od začátku do konce a ustálila se na přibližně 14.5 ms.

Směrodatná odchylka ukázala, že Toshiba vedla po celou dobu, ale těsně ji následoval disk od Intelu. Toshiba skončila v ustáleném stavu kolem 1.1 ms.

Poté, co jsme disky plně připravili, jsme je podrobili našemu hlavnímu testu 8k 70/30. Co se týče propustnosti, Toshiba se po většinu testu umístila na třetím místě, než se na konci s 169 252 IOPS probojovala na druhé místo.

Průměrná latence vykázala lepší výkon u Toshiby, která se po celou dobu testu umístila buď na prvním, nebo na druhém místě a skončila první s 1.37 ms.

Maximální latence opět ukázala, že Toshiba má silný výkon od začátku do konce. I když ke konci prudce vzrostla, nikdy neztratila první místo a skončila na 16.39 ms.

Směrodatná odchylka nám ukázala, že Toshiba měla silný výkon od začátku do konce, přičemž Intel s ní opět držel bok po boku. Toshiba skončila na prvním místě s časem 1.07 ms.

Závěr

Řada PX04P je prvním NVMe SSD diskem od společnosti Toshiba. Disk je k dispozici ve dvou provedeních: 2.5" nebo HHHL a s kapacitou od 800 GB do 3.2 TB. Jelikož se jedná o NVMe disk, nabízí lepší výkon a nižší latenci než SAS SSD disky. Toshiba také nabízí pro disk více skladových jednotek (SKU), aby mu zajistila lepší odolnost v aplikacích s vyššími nároky na zápis. Počet zápisů za den lze snížit až na 1, čímž se zároveň zvýší kapacita disku.

Pokud jde o výkon, v naší analýze aplikační zátěže se Toshiba PX04P v testech aplikací ukázala jako poněkud smíšená. V našem SQL benchmarku dosáhla nejnižšího výkonu (celkový TPS 12 596,01 a průměrné skóre latence 20 ms). Nejlepší skóre však dosáhla v Sysbench (6 777,71 TPS, průměrná latence 18.89 ms a latence MySQL v nejhorším případě 36.46 ms). Při přechodu na naše syntetické benchmarky jsme viděli, že Toshiba si vedla mnohem lépe a konzistentněji. V našich 4k testech nám Toshiba poskytla propustnost zápisu 198 842 IOPS, průměrnou latenci zápisu 1.284 ms a první místo v maximální latenci s 1.524 ms čtení a 17 869 ms zápisu. V našich testech zápisu 8k 70/30 podala Toshiba další silný výkon s propustností 169 252 IOPS (celkově druhé místo) a nejlepší maximální latencí 14.5 ms.

Celkově se jedná o velmi kvalitní první NVMe disk od Toshiby. Syntetické výsledky byly velmi dobré, zejména v kategoriích latence. Aplikační testy byly však rozdvojené; disk si vedl skvěle v Sysbenchu, ale s SQL Serverem měl určité potíže. Toshiba však nadále pracuje na svém firmwaru, takže se očekává, že se tento problém pokusí přímo vyřešit.

Klady