Revisión de SSD empresarial SMART Storage Systems Optimus SAS

Cuando SMART Storage Systems (ahora SanDisk) anunció la Optimus SAS SSD hace meses, su orgullo por el diseño, la construcción y la fabricación era evidente, como un padre orgulloso que exhibe a su primogénito. La clave desde la perspectiva de SMART es poder comprender mejor la NAND para impulsar la resistencia de nivel empresarial fuera de la NAND MLC de nivel de consumidor. Sin embargo, el Optimus va un paso más allá, presionando las habilidades de ingeniería de SMART al aprovechar una compilación de firmware personalizada sobre un controlador personalizado, lo que les brinda aún más control sobre el SSD como sistema. Los resultados son impresionantes para un SSD empresarial convencional: resistencia de 10 escrituras aleatorias completas de unidades por día durante cinco años, junto con un rendimiento sostenido de lectura/escritura de hasta 500 MB/s. Sin embargo, las especificaciones por sí solas no cuentan toda la historia de Optimus. En la introducción a esta revisión, ya llamamos al Optimus un SSD empresarial convencional, que se basa en gran medida en el perfil NAND. Eso puede ser un error sin embargo. Si bien Optimus puede presentar una resistencia similar a SLC con MLC NAND, también es capaz de presentar un rendimiento similar a SLC, con MLC NAND. En algunos casos, incluso supera a las unidades SLC, en las que nos sumergiremos más adelante.

El Optimus complementa las otras ofertas empresariales de SMART diseñadas en torno al controlador SandForce. SMART mantiene la línea dual de productos para satisfacer las distintas necesidades de carga de trabajo y presupuestos del comprador empresarial. La familia Optimus es sin duda su buque insignia, con una variedad de ofertas según la necesidad de resistencia del caso de uso. El Optimus tiene un sobreaprovisionamiento (OP) estándar del 28 % y 10 escrituras de disco por día (DWPD), mientras que el Optimus Ultra ofrece un 71 % de OP y 25 DWPD mientras que el Optimus Ultra+ aporta un 156 % de OP y admite 50 DWPD, todo con estándar MLC NAND.

El OP juega un papel importante en la resistencia, pero ese no es el único truco que SMART trae a la mesa. SMART ha desarrollado una serie de tecnologías que, cuando se combinan, abordan las necesidades de resistencia de Optimus, pero también el rendimiento y la protección de datos. En términos generales, estos se encuentran bajo el paraguas de Guardian Technology que consiste en FlashGuard, DataGuard y EverGuard. En conjunto, la tecnología Guardian no solo proporciona la metodología y los algoritmos de resistencia y manejo de flash, sino que también incluye protección completa de ruta de datos y protección contra fallas de energía. El Optimus también ofrece funciones demandadas por la empresa, como encriptación AES de 256 bits, cumplimiento empresarial TGC, compatibilidad con T-10 DIF y cinco años de garantía. El Optimus viene en 200 GB, 400 GB y 800 GB en el factor de forma SAS estándar de 9.5 mm y 2.5″. Un Optimus de 1.6 TB también está disponible con una altura de disco de 15 mm.

Especificaciones de los sistemas de almacenamiento SMART Optimus SAS

• Capacidades
  • 200GB-TXA2D20200GA6001
  • 400GB-TXA2D20400GA6001
  • 800GB-TXA2D20800GA6001
  • 1.6 TB: TXA2D21600GA6001
• Lectura/escritura sostenida: 500/500 MB/s
• Puerto amplio de lectura sostenida de 1 GB/s
• Lectura/escritura aleatoria 100K/50K IOPS
• Interfaz SAS de 6 Gb/s
• Puertos de interfaz doble/ancho
• Tamaños de sector: 512, 520, 528 bytes
• Confiabilidad de datos 1 error irrecuperable en 10¹⁷ lectura de bits
• Resistencia: 10 escrituras de disco aleatorias completas/día
• Recuperación de fallas de energía: circuito de energía de respaldo
• Protección de ruta de datos: DataGuard, T-10 DIF
• Garantía 5 años
• Seguridad Compatible con TCG Enterprise
• Cifrado AES de 256 bits
• Potencia: Activo (típico) 7 W
• Choque: 1000 g semiseno, 0.5 mseg, 3 choques a lo largo de cada eje, X, Y, Z, en cada dirección
• Vibración: 2.17 g rms, 7-800 Hz
• Temperatura de funcionamiento: 0° C a 70° C (interna)
• Temperatura de almacenamiento: -40 ° C a 90 ° C
• Humedad: 5 % a 95 %, sin condensación, humedad relativa
• Altitud: 5486.4 m [18,000 XNUMX pies]
• Largo 100.20 mm x Ancho 69.85 mm x Alto 9.50 mm (1.6 TB 15 mm)

Diseño y construcción

SMART Storage Systems Optimus es un SSD de 9.5 mm para empresas con una interfaz SAS. A diferencia de la mayoría de sus competidores, excepto el P300 que también es de 9.5 mm, el Optimus sigue este factor de forma más pequeño en lugar de la altura Z de 15 mm más grande (excepto el Optimus de 1.6 TB que es de 15 mm) que se encuentra comúnmente entre las unidades flash o de husillo empresariales. Esto le da el mejor paso adelante ya que muchas plataformas empresariales comienzan a cambiar su enfoque de los factores de forma tradicionales de disco duro de 2.5 pulgadas a diseños más delgados orientados a SSD.

La carcasa que rodea al Optimus es de aleación mecanizada por CNC que encaja perfectamente en todos los sistemas en los que lo montamos. El hecho de estar mecanizada por CNC también le da una ventaja en lo que respecta a la estructura interna, ya que SMART puede diseñar la carcasa para que encaje perfectamente alrededor de los componentes de la placa de circuito. actuar como un conductor térmico masivo. Todo el SSD tiene una buena cantidad de sustancia en su peso, sin ser tan pesado como algunos de sus hermanos de altura Z de 15 mm.

Una vista frontal del Optimus muestra que su interfaz SAS, que es compatible con dos puertos, está clasificada para una conectividad de 6.0 Gb/s. No se ven pines de servicio ni conectores adicionales desde el frente; aunque la parte trasera tiene una abertura que no se utiliza en la muestra que nos dieron.

Abrir el Optimus es bastante simple en lo que respecta a la mayoría de los SSD empresariales. Simplemente quite cuatro tornillos de cabeza Phillips de tamaño estándar y separe las cubiertas superior e inferior. En el interior encontramos una cubierta superior e inferior cuidadosamente mecanizadas, que ayudan a alejar el calor de componentes importantes como la NAND, los reguladores de potencia, los condensadores y el controlador.

En el corazón de SMART Storage Systems Optimus SSD se encuentra un controlador personalizado que ejecuta firmware SMART optimizado junto con la tecnología Guardian de SMART. Esta combinación es lo que impulsa la resistencia 10DWPD del consumidor MLC Toshiba NAND. Nuestro SSD utilizable de 512 GB sin formato y 400 GB incluía Toshiba MLC Toggle NAND (TH58TEG8D2HBA8C) que vimos por última vez en nuestra revisión del Corsair Performance Pro orientado al consumidor. Esta NAND luego se almacena en caché con Micron RAM.

Antecedentes de prueba y comparables

Nuestros sistemas de almacenamiento SMART Optimus de 400 GB utilizan un controlador personalizado y Toshiba MLC NAND con una interfaz SAS de 6.0 Gb/s. Los comparables se enumeran a continuación e incluyen exclusivamente unidades basadas en SLC. Como se hace evidente a continuación, incluir SSD empresariales MLC o eMLC con especificaciones similares habría desequilibrado la escala de nuestros gráficos y no le haría justicia al Optimus, ya que mostrar que su rendimiento frente a las unidades basadas en SLC es más relevante.

Comparables para esta revisión:

• Micron RealSSD P300 (100 GB, controlador Micron 88SS9174, Micron 34nm SLC NAND, 6.0 Gb/s SATA)
• SanDisk Rayo LB 406S (400 GB, controlador flexible PTHEMI2-1VO, Micron 34nm SLC NAND, 6.0 Gb/s SAS)
• Hitachi Ultrastar SSD400S.B (400 GB, controlador Intel EW29AA31AA1, Intel 25nm SLC NAND, 6.0 Gb/s SAS)
• Toshiba MKx001GRZB (400 GB, controlador Marvell 88SS9032, NAND SLC de 32 nm de Toshiba, SAS de 6.0 Gb/s)

Todas las unidades SSD empresariales se someten a pruebas de rendimiento en nuestra plataforma de pruebas empresariales basada en un Lenovo ThinkServer RD240 . El ThinkServer RD240 está configurado con:

• 2 x Intel Xeon X5650 (2.66 GHz, caché de 12 MB)
• Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 de 64 bits y CentOS 6.2 de 64 bits
• Conjunto de chips Intel 5500+ ICH10R
• Memoria: 8 GB (2 x 4 GB) 1333 Mhz DDR3 RDIMM registrados
• HBA LSI 9211 SAS/SATA de 6.0 Gb/s

Análisis de carga de trabajo sintética empresarial

El rendimiento de flash varía a lo largo de la fase de preacondicionamiento de cada dispositivo de almacenamiento. Nuestro proceso de pruebas comparativas de almacenamiento empresarial comienza con un análisis del rendimiento de la unidad durante una fase exhaustiva de preacondicionamiento. Cada una de las unidades comparables se borra de forma segura utilizando las herramientas del proveedor, se acondicionan previamente en estado estable con la misma carga de trabajo con la que se probará el dispositivo bajo una carga pesada de 16 subprocesos con una cola pendiente de 16 por subproceso, y luego se probará en intervalos establecidos en varios perfiles de profundidad de subprocesos/colas para mostrar el rendimiento con un uso ligero y pesado.

Pruebas de preacondicionamiento y de estado estacionario primario:

• Rendimiento (lectura+escritura de IOPS agregado)
• Latencia promedio (latencia de lectura y escritura promediadas juntas)
• Latencia máxima (máxima latencia de lectura o escritura)
• Desviación estándar de latencia (desviación estándar de lectura+escritura promediada)

Nuestro análisis de carga de trabajo sintético empresarial incluye cuatro perfiles basados ​​en tareas del mundo real. Estos perfiles se han desarrollado para facilitar la comparación con nuestros puntos de referencia anteriores, así como con valores ampliamente publicados, como la velocidad máxima de lectura y escritura de 4K y 8K 70/30, que se usa comúnmente para unidades empresariales. También incluimos dos cargas de trabajo mixtas heredadas, el servidor de archivos tradicional y el servidor web, cada uno de los cuales ofrece una amplia combinación de tamaños de transferencia.

• 4K
  • 100 % de lectura o 100 % de escritura
  • 100% 4K
• 8K 70/30
  • 70% lectura, 30% escritura
  • 100% 8K
• servidor de archivos
  • 80% lectura, 20% escritura
  • 10% 512b, 5% 1k, 5% 2k, 60% 4k, 2% 8k, 4% 16k, 4% 32k, 10% 64k
• Servidor Web
  • 100% Leer
  • 22% 512b, 15% 1k, 8% 2k, 23% 4k, 15% 8k, 2% 16k, 6% 32k, 7% 64k, 1% 128k, 1% 512k

Comenzando con nuestra primera carga de trabajo de preacondicionamiento con actividad aleatoria 100 % 4K, SMART Optimus comienza con una velocidad de ráfaga más lenta, similar a la eSSD de Toshiba, pero a medida que las otras unidades desaparecen rápidamente, Optimus toma una ventaja dominante sobre sus competidores SLC.

Cambiando nuestro enfoque a la latencia en nuestra etapa de preacondicionamiento de saturación completa, el Optimus tiene los tiempos de respuesta más rápidos durante la duración de nuestra carga de trabajo 100K 4% aleatoria.

A medida que cambiamos el enfoque hacia la latencia máxima en la carga de trabajo de preacondicionamiento 4K, SMART Optimus mantiene las respuestas máximas más bajas, lo cual es muy singular en comparación con otros productos MLC o incluso eMLC.

Otra vista de la capacidad de respuesta a lo largo del tiempo en nuestra prueba de preacondicionamiento 4K muestra que Optimus mantuvo tiempos de respuesta muy consistentes durante toda la prueba... el más bajo de todo el grupo.

Después de que finalizó el proceso de preacondicionamiento, SMART Optimus llegó con el promedio más alto de rendimiento aleatorio 100 % 4K tanto en actividad de lectura como de escritura. Midió 92,698 4 IOPS 34,778K de lectura aleatoria y 4 XNUMX IOPS XNUMXK de escritura aleatoria, muy por encima de la mayoría de las unidades en ambas categorías.

Con su rendimiento increíblemente rápido, SMART Optimus también ofreció la latencia promedio más baja.

Al comparar los tiempos máximos de respuesta con nuestra prueba 100K 4 % aleatoria, SMART Optimus obtuvo los mejores tiempos máximos de respuesta del grupo.

Comparando la desviación estándar de lectura y escritura aleatoria de 4K, Optimus fue muy consistente y lideró el paquete de SSD SLC empresariales.

En nuestra primera carga de trabajo mixta con un perfil de 8K con un 70 % de lectura y un 30 % de extensión de escritura, SMART Optimus nuevamente lideró el grupo en rendimiento; esta vez también ofrece las velocidades de ráfaga más altas.

La latencia promedio en nuestra carga de trabajo de 8K 70/30 mostró que SMART Optimus se encontraba en un estado casi estable alrededor de las dos horas, además de tener la mejor capacidad de respuesta.

Similar a la latencia máxima que medimos en nuestra carga de trabajo 100 % 4K, SMART Optimus nuevamente ofreció algunos de los tiempos de respuesta máximos más bajos, solo igualados por Hitachi Ultrastar SSD400S.B.

Al profundizar en la desviación estándar de latencia, SMART Optimus ofreció la latencia más constante durante la duración de nuestra prueba de preacondicionamiento 8K 70/30.

Mientras que la carga de trabajo 100 % 4K analizó el rendimiento en solo una carga de 16T/16Q, nuestras cargas de trabajo mixtas muestran cómo el rendimiento escala en un rango de 2T/2Q a 16T/16Q. El nuevo SSD empresarial SMART Storage Systems Optimus ofreció el rendimiento líder en su clase más alto que hemos visto hasta la fecha en comparación con cualquier otra unidad en el espacio SATA/SAS MLC, eMLC o SLC.

Cambiando nuestro enfoque a la latencia promedio, Optimus ofreció los mejores tiempos de respuesta con diferencia, con la excepción de las cargas más bajas 2T/2Q y 2T/4Q donde Hitachi SSD400S.B y Toshiba eSSD ofrecieron un mejor rendimiento fuera de línea.

Al comparar los tiempos de respuesta máximos en el espectro de carga de trabajo de 8K 70/30, SMART Optimus ofreció los números de latencia máxima más bajos, y Hitachi SSD400S.B se acercó más.

Cambiando nuestro enfoque a la desviación estándar de la latencia, el SMART Optimus perdió parte de su ventaja frente al Hitachi SSD400S.B, aunque aún quedó en un segundo lugar muy cercano.

La siguiente carga de trabajo que observamos es nuestro perfil de servidor de archivos, que cubre una amplia gama de tamaños de transferencia que van desde 512b a 512K. En esta sección, el Optimus se desliza en el segundo lugar por primera vez debajo del SanDisk Lightning LB 406S.

Al comparar la latencia promedio en la carga de trabajo de nuestro servidor de archivos, Optimus comienza a estabilizarse en rendimiento poco después de las 2 horas, en comparación con SanDisk Lightning, que alcanzó el estado estable alrededor de los 20 minutos en nuestro proceso de preacondicionamiento.

Mientras que SanDisk Lightning LB 406S ofreció el rendimiento más rápido y la latencia promedio más baja, Optimus pudo ofrecer una latencia máxima ligeramente más baja durante la duración del proceso de preacondicionamiento.

Al comparar la desviación estándar de la latencia en nuestra carga de trabajo del servidor de archivos, mientras que SMART Optimus pudo tener picos de latencia ligeramente más bajos, su consistencia quedó en segundo lugar después del SanDisk LB 406S (e igualado de cerca por el Ultrastar SSD400S.B) que ofreció lo mejor de el grupo.

Si bien nuestra fase de preacondicionamiento analizaba la carga de trabajo del servidor de archivos con una carga estática de 16T/16Q, el segmento principal de esta prueba varía entre 2T/2Q y 16T/16Q para mostrar cómo funciona cada SSD empresarial con una carga de saturación mínima a máxima. El SanDisk Lightning LB 406S ofreció el mejor rendimiento en esta categoría excepto por la carga 2T/2Q, con el SMART Optimus SSD pisándole los talones.

Comparando los tiempos de respuesta promedio, SanDisk LB 406S y SMART Optimus se destacaron del resto con tiempos de respuesta muy bajos, mostrando la mayor fuerza en condiciones de carga más pesada.

La comparación de la latencia máxima en el segmento de carga variable de nuestra prueba de servidor de archivos mostró que SMART Optimus y Hitachi Ultrastar SSD400S.B tenían los picos de latencia más bajos.

Al observar de cerca la latencia durante la duración de cada prueba en nuestras mediciones de desviación estándar, SMART Optimus se deslizó al tercer lugar, después de SanDisk Lightning LB 406S y Hitachi Ultrastar SSD400S.B.

Nuestra carga de trabajo de preacondicionamiento final toma la prueba del servidor web de actividad de lectura tradicional del 100 % y la cambia a escritura del 100 % para preacondicionar cada SSD. En este segmento, el SanDisk Lightning LB 406S tuvo un alto rendimiento con los otros comparables, incluido el Optimus con un rendimiento mucho más bajo. El único área de preocupación que asomó la cabeza en este segmento fue una gran caída en el rendimiento más de tres horas después de la prueba, donde el rendimiento cayó bruscamente antes de recuperarse.

Cambiando a la latencia promedio en nuestra prueba de preacondicionamiento del servidor web de escritura del 100 %, SMART Optimus quedó en segundo lugar después de SanDisk Lightning, aunque a mitad de la prueba mostró un gran problema de latencia.

Comparando los tiempos máximos de respuesta, SMART Optimus se comportó bastante bien durante la fase de preacondicionamiento, midiendo menos de 250 ms durante la mayor parte de la prueba. Sin embargo, el único pico masivo que tuvo midió 54,689 ms cuando se congeló en una etapa de nuestra prueba.

La desviación estándar de latencia fue excelente, excepto por el pico, para el Optimus en nuestra prueba de preacondicionamiento del servidor web.

Para el resto de nuestra prueba del servidor web, volvemos a cambiar al 100 % de actividad de lectura (mientras que el preacondicionamiento fue al 100 % de escritura). En esta prueba, a excepción de las cargas más bajas de 2T/2Q y 2T/4Q, la SMART Optimus SSD ofreció el rendimiento más alto, seguida por la Toshiba MKx001GRZB.

Los tiempos de respuesta promedio para SMART Optimus fueron excelentes en el segmento de lectura del 100 % de nuestro perfil de servidor web, donde dominó el grupo SLC SSD.

Si bien los tiempos máximos de respuesta en la etapa de preacondicionamiento del perfil del servidor web podrían haber sido mejores para el SMART Optimus, abrió una nueva página en el segmento de lectura del 100 %, donde quedó en segundo lugar después del Hitachi SSD400S.B con los picos de latencia más bajos.

Dado que el 100 % de la actividad de lectura tuvo un impacto muy bajo para las unidades basadas en SLC que probamos, con la excepción de Micron RealSSD P300 basada en SATA en cargas superiores a QD32, cada unidad de este grupo mostró una desviación estándar excepcionalmente constante. En el transcurso de la prueba, el Toshiba eSSD tuvo una ligera ventaja sobre el Optimus, aunque no por mucho.

Conclusión

SMART Storage Systems Optimus es todo un debut para una empresa que hasta ahora se ha hecho un nombre con SSD impulsados ​​por SandForce que, en ocasiones, pueden quedar desfasados ​​desde la perspectiva del rendimiento en un mercado cada vez más competitivo. Para tener éxito, los proveedores de SSD tienen que diferenciarse con IP o ingeniería únicas, que es exactamente lo que SMART ha hecho aquí. Si bien no poseen una fábrica NAND, lograron crear su propio firmware en torno a un controlador personalizado y métodos patentados para manejar y direccionar la NAND que les permitieron lograr una resistencia y un rendimiento tremendos con Optimus.

Para ser justos con los SSD comparables intuitivos basados ​​en MLC y eMLC, ajustamos las composiciones de esta revisión para que solo sean SLC. Y por una buena razón, Optimus derrota a casi todas las unidades SATA o SAS que hemos tenido en el laboratorio hasta la fecha. Revelación completa, algunas de las unidades SLC que comparamos han estado en el mercado durante años, pero eso no cambia el hecho de que son la oferta empresarial líder de compañías de renombre que son maltratadas por Optimus. El Optimus se destaca en nuestros puntos de referencia, ocupando los primeros lugares en nuestras cargas de trabajo 4K, 8K 70/30 y Web Server. En áreas como la carga de trabajo 8K 70/30, el rendimiento es sustancialmente más alto que el de los modelos SLC de la competencia, incluida una mejor latencia promedio y máxima.

Sin embargo, el Optimus no está exento de fallas, donde vimos un aumento bastante grande en la latencia durante una de nuestras ejecuciones de preacondicionamiento donde la unidad se detuvo durante casi 55 segundos. Esta actividad no se repitió en ninguna otra prueba, ni afectó la actividad final de lectura del 100 % que siguió a la etapa de preacondicionamiento. Para una oferta tan nueva en el mercado como la primera en impulsar realmente a los consumidores MLC NAND a niveles de rendimiento y resistencia que compiten con la competencia SLC, no fue una gran sorpresa ver uno o dos problemas en el rendimiento. Esperamos que la mayoría de estos problemas restantes se eliminen en futuras revisiones de firmware, o que ni siquiera aparezcan en la mayoría de las instalaciones que no someten a las unidades a un estrés tan fuerte como nosotros.

Ventajas

• Pila de firmware/software muy capaz que empuja una unidad MLC más allá de los competidores SLC
• Extremadamente rápido, liderando las ofertas empresariales de primer nivel en casi todas las categorías
• Excelente diseño que impulsa un gran rendimiento térmico en un factor de forma compacto de 9.5 mm

Desventajas

•  Gran pausa de latencia encontrada en nuestra prueba de preacondicionamiento del servidor web

Resumen Final

SMART Storage Systems Optimus ofrece una resistencia de 10 escrituras de disco completo por día durante su vida útil garantizada de cinco años. Sólida resistencia de una unidad basada en MLC, sin duda, pero aún más impresionante es el rendimiento superior a SLC que ofrece Optimus, ocupando los primeros lugares en más de la mitad de nuestros puntos de referencia.

Página del producto Optimus