Examen du SSD PCIe d'entreprise OCZ Z-Drive R4

Lorsque nous revu pour la première fois l'OCZ Z-Drive R4 l'année dernière, le SSD PCIe nous a étonnés avec ses performances de pointe, ainsi que ses performances IOPS/$ ridicules. En fait, cela a été si rapide que cela nous a obligés à redévelopper notre plate-forme de test pour mieux s'adapter à l'espace SSD PCIe en plein essor, en dédiant une plate-forme de test spécifiquement aux solutions de stockage d'entreprise. Dans cette nouvelle revue, nous examinons le Z-Drive R4 dans notre environnement de test d'entreprise pour mieux imiter ce que les utilisateurs d'entreprise devraient attendre de la R4.

Lorsque nous revu pour la première fois l'OCZ Z-Drive R4 l'année dernière, le SSD PCIe nous a étonnés avec ses performances de pointe, ainsi que ses performances IOPS/$ ridicules. En fait, cela a été si rapide que cela nous a obligés à redévelopper notre plate-forme de test pour mieux s'adapter à l'espace SSD PCIe en plein essor, en dédiant une plate-forme de test spécifiquement aux solutions de stockage d'entreprise. Dans cette nouvelle revue, nous examinons le Z-Drive R4 dans notre environnement de test d'entreprise pour mieux imiter ce que les utilisateurs d'entreprise devraient attendre de la R4.

Pour rappel, l'OCZ Z-Drive R4 est peut-être la solution de stockage SSD PCIe la plus flexible du marché, car elle est disponible en plusieurs itérations. La carte pleine taille est disponible dans des capacités allant jusqu'à 3.2 To ; il existe également une option demi-taille disponible jusqu'à 1.2 To. Les deux cartes exploitent les contrôleurs SandForce SF-2200 (huit contrôleurs sur la carte complète, quatre sur la demi-carte), associés à l'accélérateur de stockage SuperScale d'OCZ, qui minimise la surcharge du processeur et la consommation d'énergie. Les autres points forts incluent l'absence de besoin d'alimentation supplémentaire et le Z-Drive R4 est amorçable, éliminant ainsi le besoin d'un lecteur système. Les acheteurs d'entreprise peuvent également passer à la série RM qui offre des contrôleurs SandForce SF-2500 ainsi qu'une protection de l'alimentation pour vider les données vers NAND en cas de panne de courant. Cette revue concerne le CM1.6 Z-Drive R88 pleine hauteur de 4 To.

Le gros point fort du Z-Drive R4 et peut-être le point de valeur clé concerne la NAND utilisée dans ce SSD PCIe. OCZ utilise la NAND MLC grand public dans le Z-Drive R4, ce qui en fait la solution PCIe d'entreprise la moins chère du marché. Cela ne signifie pas pour autant qu'elle renonce à toutes les performances, la carte pleine hauteur offre des vitesses de lecture allant jusqu'à 2,800 2,800 Mo/s, des écritures de 4 410,000 Mo/s et des IOPS en écriture aléatoire 8k de 275,000 7.5 et 300k IOPS de 80 3.2. Les disques offrent également une grande endurance, allant de XNUMX Po dans la carte demi-hauteur de XNUMX Go à XNUMX Po dans la carte pleine hauteur de XNUMX To.

Spécifications du CM88 (pleine hauteur) :

• Capacités
  • 800 Go – ZD4CM88-FH-800G
    • Endurance – 20 Po
  • 1.6 To – ZD4CM88-FH-1.6T
    • Endurance – 40 Po
    • 1490 Go utilisables
  • 3.2 To – ZD4CM88-FH-3.2T
    • Endurance – 80 Po
• Performance
  • Lecture maximale jusqu'à 2,800 XNUMX Mo/s
  • Max Write jusqu'à 2,800 XNUMX Mo/s
  • Opérations d'écriture aléatoire (4 Ko) 410,000 XNUMX IOPS
  • Opérations d'écriture aléatoire (8 Ko) 275,000 XNUMX IOPS
• PCI Express Gén. 2 x8
• PCIe pleine hauteur, conforme aux 3/4 de longueur
• Contrôleur de stockage OCZ SuperScale
• Contrôleur NAND : 8 processeurs SSD SandForce SF-2200
• Dimensions (L xlxh): 242 x 98.4 x 17.14 mm
• Poids: 283g
• Consommation d'énergie : 23 W en veille, 26 W en activité

Spécifications du CM84 (demi-hauteur)

• Capacités
  • 300 Go – ZD4CM84-HH-300G
    • Endurance – 7.5 Po
  • 600 Go – ZD4CM84-HH-600G
    • Endurance – 15 Po
  • 1.2 To – ZD4CM84-HH-1.2T
    • Endurance – 30 Po
• Performance
  • Lecture maximale jusqu'à 2,000 XNUMX Mo/s
  • Max Write jusqu'à 2,000 XNUMX Mo/s
  • Opérations d'écriture aléatoire (4 Ko) 250,000 XNUMX IOPS
  • Opérations d'écriture aléatoire (8 Ko) 160,000 XNUMX IOPS
• PCI Express Gén. 2 x8
• Conforme PCIe mi-hauteur, mi-longueur
• Contrôleur de stockage OCZ SuperScale
• Contrôleur NAND : 4 processeurs SSD SandForce SF-2200
• Dimensions (L xlxh): 168.55 x 68.91 x 17.14 mm
• Poids: 131g
• Consommation d'énergie : 14.5 W en veille, 16 W en activité

Spécifications supplémentaires

• Flash NAND MLC consommateur synchrone
• Architecture OCZ VCA 2.0
• Démappage TRIM/SCSI (nécessite la prise en charge du système d'exploitation)
• Protection contre les pannes de courant avec la technologie d'assurance DataWrite
• Cryptage : 128 bits et 256 bits conformes à AES
• Récupération ECC
• Prise en charge SMART avec attributs d'entreprise
• MTBF: heures 2,000,000
• 3 ans de garantie
• Compatible avec Windows 7, Windows Server 2008, Linux Red Hat Enterprise 6.1
• Température de fonctionnement: 0 ° C ~ 70 ° C
• Température de stockage: -45 ° C ~ 85 ° C

Benchmarks synthétiques

L'OCZ Z-Drive R4 utilise la norme NAND MLC 25 nm d'Intel, huit contrôleurs SandForce SF-2282 et une interface PCIe 8x ; notre unité d'examen est de 1.6 To. Les comparables utilisés pour cet examen incluent les SSD PCIe d'entreprise récemment testés suivants : LSI WarpDrive SLP-300 (300 Go, six contrôleurs SandForce SF-1564, Micron 34nm SLC NAND, PCIe 8x) et Fusion-io ioDrive Duo (640 Go, deux contrôleurs Xilinx Virtex 5, Samsung 3xnm MLC NAND, PCIe 8x). Tous les SSD d'entreprise sont évalués sur notre plate-forme de test d'entreprise basée sur un Lenovo Think Server RD240. Tous les chiffres IOMeter sont représentés sous forme de chiffres binaires pour les vitesses en Mo/s.

Compte tenu des capacités de performances supérieures d'un SSD PCIe comme l'OCZ Z-Drive R4, nous avons légèrement modifié nos méthodes de test standard au-delà de la façon dont nous testons les SSD SATA/SAS d'une seule entreprise. Pour saturer complètement la carte, nous avons dû augmenter la charge d'E / S via plusieurs gestionnaires et travailleurs dans IOMeter, sinon nous ne verrions pas tout le potentiel de ce lecteur. Notre méthode nous a permis de continuer à travailler avec le disque dans une configuration non formatée avec deux gestionnaires et deux travailleurs interfacés avec le même segment LBA de 5 Go.

Nous avons divisé la partie de test IOMeter synthétique de cette revue en deux parties. Le premier est nos tests standard de faible profondeur de file d'attente, qui sont effectués à un niveau QD=1 sur des disques uniques et sur des SSD PCI-e à un niveau QD=4 compte tenu du nombre de threads gestionnaire/travailleur. Les tests initiaux sont plus conformes aux environnements mono-utilisateur, tandis que les plages de profondeur de file d'attente plus élevées dans la seconde moitié ressemblent davantage à ce que la carte verrait dans un serveur avec des demandes d'E/S empilées.

Pour voir ses performances en termes de performances linéaires, nous avons utilisé IOMeter avec un test de transfert séquentiel de 4 Mo aligné sur 2K, avec un taux de profondeur de file d'attente effectif de 4. OCZ répertorie une vitesse de transfert séquentielle maximale de 2,800 2,800 Mo/s en lecture et 4 XNUMX Mo/ s écrire pour le Z-Drive RXNUMX pleine hauteur.

Dans une mesure en ligne droite, le Z-Drive R1.6 de 4 To a mesuré 2.863 Mo/s en lecture et 2,557.2 XNUMX Mo/s en écriture.

Notre prochain test porte sur les transferts aléatoires de gros blocs, tout en conservant la taille de transfert de 2 Mo.

En passant à un transfert aléatoire de gros blocs, les performances n'ont pas beaucoup baissé, avec des vitesses de lecture tombant à 2,822 2,493 Mo/s et des vitesses d'écriture se stabilisant à XNUMX XNUMX Mo/s.

Ensuite, nous examinons à la fois la lecture/écriture aléatoire 4K à faible profondeur de file d'attente ainsi que les chiffres de profondeur de file d'attente maximale pour tous les SSD PCI-e que nous avons testés dans notre laboratoire.

À une faible profondeur de file d'attente, l'OCZ Z-Drive R4 se glisse derrière le LSI WarpDrive en vitesse de lecture 4K, mais le surpasse en vitesse d'écriture. Plus tard dans l'examen, où nous commençons à examiner les performances à l'échelle à des profondeurs de file d'attente plus élevées, il est clair que ces disques multi-contrôleurs ont besoin d'un environnement multi-thread pour se dégourdir les jambes.

Avec des contrôleurs supplémentaires sous la ceinture, les performances QD = 4 de l'OCZ Z-Drive R4 ont montré des performances d'écriture 4K supérieures à celles du LSI WarpDrive, avec des temps de latence moyens 4K plus rapides. Les différences de latence maximale peuvent probablement être attribuées aux différences de NAND et de contrôleur, en particulier avec le Z-Drive R4 ayant huit processeurs SandForce SF-2200 à synchroniser ensemble par rapport à seulement deux contrôleurs sur l'ioDrive Duo ou six sur le LSI WarpDrive. La latence maximale a atteint 35.38 ms lors de notre test.

La prochaine moitié de nos benchmarks synthétiques sont des tests progressifs, couvrant les performances depuis les premiers niveaux de profondeur de file d'attente jusqu'à un maximum de 64 (QD = 256) ou 128 (QD = 512). Cette section comprend également nos tests de profil de serveur, qui dès le départ sont conçus pour montrer à quel point les produits d'entreprise fonctionnent sous des charges de serveur mixtes exigeantes.

Notre premier test en rampe examine les performances de lecture 4K aléatoires en passant d'une profondeur de file d'attente effective de 4 à 256.

Au départ, le Z-Drive R4 traîne légèrement derrière le LSI WarpDrive jusqu'à une profondeur de file d'attente de 8 (effectif 32) où il saute ensuite au-dessus, culminant à 314,000 XNUMX IOPS.

En examinant le même test avec une activité d'écriture 4K aléatoire, nous mesurons à nouveau les performances à partir d'une profondeur de file d'attente effective de 4 à 256.

L'OCZ Z-Drive R4 a maintenu une petite avance sur le WarpDrive via QD2 (effectif 8) avant d'atteindre rapidement son apogée à 355,000 XNUMX IOPS.

Notre dernier groupe de benchmarks synthétiques standard examine les performances à l'échelle à l'aide de nos profils de serveur dans IOMeter. Ces tests mesurent les performances d'une faible profondeur de file d'attente à un maximum de 128 (QD=512). Cette section est conçue pour montrer les performances des produits d'entreprise sous différentes charges de travail mixtes exigeantes. L'OCZ Z-Drive R4 a facilement dominé ce domaine, exploitant huit contrôleurs SF-2000, contre six contrôleurs SF-1500 dans le LSI WarpDrive.

Benchmarks synthétiques d'entreprise

Les performances du flash changent au fur et à mesure que vous écrivez sur un lecteur et les vitesses diminuent jusqu'à ce que le lecteur atteigne sa vitesse d'état stable. Dans un environnement d'entreprise, la rafale initiale n'est guère pertinente si après une heure d'utilisation, le disque ne retrouve plus cette vitesse. C'est là qu'intervient l'analyse comparative de l'état stable, montrant comment le disque fonctionne lorsqu'il est sous une charge 24h/7 et XNUMXj/XNUMX. Pour cette raison, tous les repères suivants ont été préconditionnés et enregistrés en mode d'état stable.

Nous avons utilisé notre environnement de test d'entreprise StorageReview pour comparer l'OCZ Z-Drive R4 ; représentant avec précision ses capacités dans un environnement d'entreprise. La plate-forme de test d'entreprise est basée sur un Lenovo Think Server RD240, équipé de deux processeurs Intel Xeon X5650, exécutant Windows Server 2008 R2. Tous les chiffres IOMeter sont représentés sous forme de chiffres binaires pour les vitesses en Mo/s.

Notre premier test porte sur la vitesse dans un environnement d'écriture séquentielle avec des transferts de blocs volumineux. Ce test particulier utilise une taille de transfert de 2 Mo avec IOMeter, avec un alignement de secteur de 4k et mesure les performances avec une profondeur de file d'attente de 4.

Avec des données incompressibles, le Z-Drive R1.6 de 4 To s'est stabilisé avec une vitesse de transfert séquentielle à grand bloc en régime permanent de 2,200 1,443 Mo/s en lecture et de XNUMX XNUMX Mo/s en écriture.

En passant à un profil d'accès aléatoire, tout en conservant une taille de transfert de bloc importante de 2 Mo, nous commençons à voir comment les performances varient dans un environnement multi-utilisateurs. Ce test conserve le même niveau de profondeur de file d'attente de 4 que nous avons utilisé dans le benchmark de transfert séquentiel précédent.

En conservant un transfert de gros blocs mais en passant à un accès aléatoire séquentiel, l'OCZ Z-Drive R4 a maintenu une vitesse de lecture de 2,223 426 Mo/s et une vitesse d'écriture de XNUMX Mo/s.

Notre prochain test examine les performances d'écriture aléatoire 4K à une profondeur de file d'attente statique de 32 et les résultats sont enregistrés et moyennés une fois que les disques ont atteint un état stable. Bien que les performances IOPS soient une bonne mesure pour mesurer les performances en régime permanent, un autre domaine d'intérêt clé concerne la latence moyenne et maximale. Des chiffres de latence de pointe plus élevés peuvent signifier que certaines demandes peuvent être sauvegardées sous un accès continu intensif.

Dans ce test, nous incluons à la fois les performances 4K aléatoires d'un seul gestionnaire et d'un seul travailleur à QD32, ainsi que les résultats d'un gestionnaire pour 1 travailleurs. Les vitesses d'un seul travailleur mesuraient 4 48,129 IOPS et 188 Mo/s, tandis que les vitesses de quatre travailleurs mesuraient 59,904 234 IOPS et XNUMX Mo/s.

Notre dernière section de benchmarks synthétiques d'entreprise couvre les performances à l'état stable dans nos tests de profil de serveur. Ils ont une forte préférence pour l'activité de lecture, allant de 67 % de lecture avec notre profil de base de données à 100 % de lecture dans notre profil de serveur Web. Étant donné que le Z-Drive R4 utilise des processeurs SandForce qui peuvent compresser les données pour des vitesses plus rapides, nous avons mesuré les performances en régime permanent avec une compressibilité de 0 % et 90 %. Cela montre les deux côtés polaires des conditions du monde réel où certaines données dans un environnement donné peuvent être répétées et compressées. Étant donné que l'OCZ Z-Drive R4 a montré des niveaux de performances beaucoup plus élevés à des charges de profondeur de file d'attente accrues dans nos tests en rafale, nous avons inclus à la fois des références à un seul gestionnaire/un seul travailleur et à un seul gestionnaire/quatre travailleurs pour nos tests en régime permanent.

Notre premier profil de serveur couvre les conditions de la base de données, avec une combinaison de charge de travail de 67 % en lecture et 33 % en écriture, principalement centrée sur des tailles de transfert de 8K.

Avec une charge de moindre intensité, l'OCZ Z-Drive R4 a fonctionné à peu près au même niveau que le LSI WarpDrive dans notre profil de base de données. Pour montrer tout son potentiel, comme nous l'avons constaté dans nos mesures en rafale, nous avons multiplié la charge par quatre, là où le Z-Drive R4 a montré de meilleures performances. À son apogée, le R4 mesurait 63,470 158,902 IOPS avec des données incompressibles et 90 ​​XNUMX IOPS avec des données compressibles à XNUMX %.

Le profil suivant examine un serveur de fichiers, avec une charge de travail de 80 % en lecture et 20 % en écriture répartie sur plusieurs tailles de transfert allant de 512 octets à 64 Ko.

Dans notre profil de serveur de fichiers avec un seul travailleur, l'OCZ Z-Drive R4 a mesuré 45,211 69,826 IOPS avec des données incompressibles et 90 82,589 IOPS avec des données compressibles à 120,788 %. En augmentant la charge à quatre travailleurs, les vitesses ont considérablement augmenté pour atteindre 90 XNUMX IOPS avec des données compressibles et XNUMX XNUMX IOPS avec des informations compressibles à XNUMX %.

Notre profil de serveur Web est en lecture seule avec une répartition des tailles de transfert de 512 octets à 512 Ko.

Dans notre scénario de serveur Web avec des transferts en lecture seule, nous avons mesuré des vitesses atteignant environ 50 à 51,000 50,961 IOPS avec une seule charge de travail à partir de types de données compressibles et incompressibles. En augmentant la charge à quatre travailleurs, les vitesses de transfert sont restées à 90 4 IOPS avec des données incompressibles, tandis que la latence moyenne a bondi à partir des profondeurs de file d'attente plus élevées. Avec 83,257% d'informations compressibles, le Z-Drive R1.537 a pu augmenter ses performances à XNUMX XNUMX IOPS et réduire sa latence moyenne à XNUMX ms.

Le dernier profil concerne un poste de travail, avec un mélange de 20 % d'écriture et de 80 % de lecture utilisant des transferts 8K.

Dans notre profil Workstation, le Z-Drive R4 a présenté des performances similaires à notre test de base de données, où il fallait des profondeurs de file d'attente plus élevées pour surpasser le LSI WarpDrive à une profondeur de file d'attente donnée. Avec une seule charge de travail, l'OCZ Z-Drive R4 a mesuré 48,077 75,273 IOPS avec des données incompressibles, accélérant jusqu'à 90 4 IOPS avec des informations compressibles à 82,079 %. Avec une charge de quatre travailleurs, le Z-Drive R145,249 avait des vitesses de transfert mesurant 90 XNUMX IOPS avec des données incompressibles et XNUMX XNUMX IOPS avec des données compressibles à XNUMX %.

Benchmarks d'entreprise dans le monde réel

Notre trace d'entreprise couvre un environnement de serveur de messagerie Microsoft Exchange. Nous avons capturé l'activité de notre serveur de messagerie StorageReview sur une période de quelques jours. Ce matériel de serveur se compose d'un Dell PowerEdge 2970 exécutant un environnement Windows Server 2003 R2 fonctionnant sur trois disques durs SAS de 73 Go 10k en RAID5 sur le contrôleur intégré Dell Perc 5/I. La trace se compose de nombreuses petites demandes de transfert, avec une forte charge de lecture de 95 % avec un trafic d'écriture de 5 %.

Dans notre scénario de serveur de messagerie réel, l'OCZ Z-Drive R4 a mesuré une vitesse moyenne de 166,265 1,327 IOPS ou XNUMX XNUMX Mo/s.

Pour aller plus loin

Plusieurs mois plus tard, notre réexamen n'a fait qu'augmenter notre admiration pour ce qu'OCZ a fait avec le Z-Drive R4. C'est un fantastique SSD PCIe à usage général, offrant des performances fantastiques, avec beaucoup d'endurance, même avec une NAND MLC de qualité standard. Pour les utilisateurs qui souhaitent un Z-Drive R4 pour une utilisation spécifique, OCZ propose de nombreuses options de configuration, y compris des modèles spécialisés. Depuis le premier lancement du Z-Drive R4, OCZ a annoncé l'édition Z-Drive R4 CouldServ, qui est destinée aux applications de cloud computing, offrant jusqu'à 16 To massifs utilisant seize contrôleurs SandForce SF-2581 capables de vitesses dépassant 1.4 million d'IOPS et 6,000 XNUMX Mo /s.

Comparé à d'autres solutions PCIe sur le marché, le Z-Drive R4 se comporte très bien en ce qui concerne le trafic fortement multithread. Sous une charge importante, le R4 peut surpasser d'autres options concurrentes, mais s'il n'est pas complètement utilisé, il existe certains scénarios où les performances sont égales ou inférieures à d'autres modèles. Dans des domaines tels que la vitesse de lecture aléatoire 4K, le Z-Drive R4 devait être au-dessus d'un niveau QD effectif de 32 pour grimper au-dessus du LSI WarpDrive. Dans nos profils de poste de travail et de base de données à l'état stable, nous avons constaté que le R4 ne pouvait pas être utilisé à son plein potentiel s'il n'avait pas un environnement multi-travailleur avec certaines charges de travail compressibles. Il s'agit en fait d'analyser vos charges de travail actuelles et de trouver la meilleure solution PCIe qui répond aux exigences des applications. Dans certaines enveloppes de performances, différentes solutions PCIe offrent de meilleurs résultats, ce qui est également cohérent avec ce que nous avons vu de la grande variété de SSD d'entreprise à facteur de forme 2.5″ qui ont des atouts dans des domaines spécifiques.

Pour les applications qui peuvent tirer parti de l'OCZ Z-Drive R4, il existe peu de produits, voire aucun, qui peuvent rivaliser au même niveau. Tirant parti de la NAND MLC grand public dans certaines configurations, le Z-Drive R4 peut égaler ou dépasser les performances d'autres solutions PCIe d'entreprise, tout en offrant des chiffres d'endurance convaincants avec $/Go et IOPS/$ que peu peuvent battre. Pour ceux qui exigent un niveau d'endurance plus élevé, nécessitant SLC-NAND et une protection de puissance accrue, OCZ vous couvre également avec sa série Z-Drive R4 RS. Avec d'innombrables variantes, le Z-Drive R4 offre des performances de pointe avec une configuration personnalisée pour presque toutes les applications.

Avantages

• Incroyablement rapide, plus de deux fois dans certains scénarios que la concurrence
• Prix ​​très compétitif à 7 $/Go, avec de nombreuses options de configuration
• Amorçable, avec prise en charge des pilotes Windows et Linux

Inconvénients

• Nécessite des niveaux plus élevés de trafic multithread pour utiliser pleinement huit contrôleurs SandForce

Conclusion

L'OCZ Z-Drive R4 offre une configuration pour tout le monde et offre d'excellents IOPS/$ par rapport à leur offre MLC NAND standard. Pour les bonnes charges de travail, le Z-Drive R4 est presque impossible à battre en termes de performances, de prix ou de flexibilité.

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