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Examen du SSD d'entreprise Samsung SSD SM825

by Kevin O'Brien

Le Samsung SSD SM825 est un SSD d'entreprise spécialement conçu pour les charges de travail des centres de données gourmandes en écriture. Comme tous les SSD Samsung, le SM825 tire parti de toute l'expertise interne de Samsung, y compris leur propre NAND eMLC, un contrôleur à 3 cœurs et un micrologiciel spécialisé qui aide à fournir 7,000 100 TBW, 4 fois ce qui est souvent vu dans la NAND MLC standard, tout en étant plus rentable. et offrant des performances proches de la parité avec SLC NAND. Le résultat net est des vitesses d'écriture aléatoire 9,800K à l'état stable que nous avons mesurées à plus de 2 200 IOPS et des vitesses d'écriture séquentielle de XNUMX Mo dépassant XNUMX Mo/s.


Le Samsung SSD SM825 est un SSD d'entreprise spécialement conçu pour les charges de travail des centres de données gourmandes en écriture. Comme tous les SSD Samsung, le SM825 tire parti de toute l'expertise interne de Samsung, y compris leur propre NAND eMLC, un contrôleur à 3 cœurs et un micrologiciel spécialisé qui aide à fournir 7,000 100 TBW, 4 fois ce qui est souvent vu dans la NAND MLC standard, tout en étant plus rentable. et offrant des performances proches de la parité avec SLC NAND. Le résultat net est des vitesses d'écriture aléatoire 9,800K à l'état stable que nous avons mesurées à plus de 2 200 IOPS et des vitesses d'écriture séquentielle de XNUMX Mo dépassant XNUMX Mo/s.

Sur le marché des entreprises, Samsung exploite deux solutions flash entièrement internes destinées aux centres de données qui ont besoin de produits pour différentes charges de travail. Pour le segment à forte intensité de lecture, Samsung propose le PM830, ressemblant étroitement au SSD 830 de marque client, mais avec un micrologiciel personnalisé destiné aux charges de travail continues plus lourdes. Emballé avec MLC NAND, le PM830 est capable de jusqu'à 60 ToW avec des vitesses dépassant 500 Mo/s en utilisant une interface SATA 6.0 Gb/s.

Pour les segments d'activité qui ont besoin d'un SSD avec une plus grande endurance pour des charges plus intensives en écriture, Samsung propose le SM825, qui offre jusqu'à 7,000 830 TBW. Dans ce contexte, les acheteurs sont plus intéressés par des performances soutenues sur des semaines, des mois ou des années, où les performances en régime permanent règnent en maître. Bien qu'inférieur aux chiffres de rafale du PM825, le Samsung SM200 est capable de pousser 10,000 Mo/s en écriture et 3.0 XNUMX IOPS en écriture aléatoire jusqu'à ce qu'il soit mis hors service. À première vue, vous pourriez vous demander pourquoi il n'a qu'une interface SATA XNUMXGb/s, mais en regardant les chiffres de performance à l'état stable, il n'a pas besoin de cette bande passante supplémentaire pour faire le travail.

Au-delà des performances de lecture et d'écriture, le SM825 représente également un niveau de fiabilité supérieur, avec un MTBF de 2 millions d'heures contre 1.5 sur le PM830. Une autre grande différence est le taux d'erreur sur les bits non corrigibles ou UBER, qui mesure 1 sur 1017 sur le SM825 à 1 sur 1015 sur le PM830. Le SM825 tire également parti de la protection de l'alimentation du cache interne grâce à l'utilisation de condensateurs pour vider les informations de la DRAM vers la NAND en cas de panne de courant. Lors du passage d'une quantité de données beaucoup plus élevée tout au long de la vie du SSD, le fait d'avoir moins d'erreurs et des taux d'échec plus faibles signifie un gain de temps et d'argent dans le centre de données.

Le SM825 utilise une interface SATA 3.0 Gb/s, ainsi qu'un facteur de forme standard de 2.5 pouces et une hauteur de lecteur de 15 mm. Il est disponible en trois capacités, 100 Go, 200 Go et 400 Go ; avec notre modèle d'examen étant la capacité de 200 Go. Les autres points forts incluent le cryptage AES 256 bits, la NAND à bascule E-MLC 30 nm, le cache SDRAM de 256 Mo, la protection de l'alimentation du cache et une conception en métal brossé.

Spécifications techniques du Samsung SSD SM825 :

  • Capacités offertes
    • 100 Go – MZ5EA100HMDR-00003 (densité NAND de 128 Go)
    • 200 Go – MZ5EA200HMDR-00003 (densité NAND de 128 Go)
    • 400 Go – MZ5EA400HMFP-00003 (densité NAND 256 Go)
  • Facteur de forme - 2.5 pouces
  • SATA 3.0Gb/s (Native Command Queuing 32 Profondeur prise en charge)
  • Contrôleur ARM 3 cœurs Samsung S29C01MAX330-Y3
  • Samsung K9HDGD8U5M-HCE0 E-MLC Mémoire flash DDR NAND à bascule de classe 30 nm
  • Mémoire cache SDRAM DDR4-2 Samsung K314T7G256QF-MCF2 800 Mo
  • Cryptage AES-256
  • MTBF - 2 millions d'heures
  • Taux d'erreurs sur les bits non corrigibles (UBER) - 1 sur 1017
  • Performances soutenues - 400 Go
    • Lecture de données soutenue : 250 Mo/s
    • Ecriture de données soutenue : 220 Mo/s (110 Mo/s pour 100 Go)
    • IOPS en lecture aléatoire : 43 XNUMX IOPS
    • IOPS en écriture aléatoire : 11 5.5 IOPS (100 XNUMX IOPS pour XNUMX Go)
  • Consommation d'énergie (mesurée avec une charge de travail de lecture/écriture 100K 4 % aléatoire)
    • Lecture : 1.8 Watt
    • Ecriture : 3.4 Watts
    • Au repos : 1.3 Watt
  • Ecrire Endurance
    • 100 Go : 1,700 XNUMX TBW
    • 200 Go : 3,500 XNUMX TBW
    • 400 Go : 7,000 XNUMX TBW
  • Protection de l'alimentation du cache
  • Conservation des données non alimentées - 3 mois
  • Dimensions - 100 x 69.85 x 15 mm
  • Poids - 140-146g

Conception et démontage

Samsung a le moyen de donner à chacun de ses produits un design attrayant et élégant, même s'il sera caché pendant 99.9 % de sa durée de vie. Nous avons constaté cette tendance sur les deux derniers SSD grand public de Samsung dont le SSD 470 et le SSD 830 ; tous deux avec des designs colorés qui se distinguent des autres SSD sur le marché.

Bien que nous ne dirions pas qu'un bon design est une raison d'acheter un SSD spécifique, cela peut vous faire prendre une pause en pensant que s'ils accordent ce niveau d'attention à l'extérieur du boîtier, quelles surprises sont en réserve pour les pièces que vous pouvez ' je ne vois pas?

Le Samsung SSD SM825 Enterprise SSD présente un design en métal brossé qui est souligné même à l'intérieur du manuel technique. Le corps est en alliage métallique, avec une conception en fonte robuste et des parois de 1.75 mm d'épaisseur, suffisamment pour résister à la marche dessus sans même plier le boîtier. À première vue, vous vous demandez peut-être pourquoi un étui a été conçu comme celui-ci, étant donné qu'il peut être fabriqué en plastique et toujours aussi solide ; c'est parce que le corps est également le dissipateur thermique des composants à l'intérieur du SSD.

Les capots supérieur et inférieur ont de grands coussinets thermiques en place pour extraire la chaleur de la NAND, du contrôleur, de la SDRAM et des condensateurs et la diffuser dans le boîtier qui rayonne ensuite son énergie thermique dans le châssis du serveur dans lequel il est installé. 5 watts sous une activité maximale, la capacité à évacuer la chaleur de l'électronique interne est une considération importante lorsque l'installation du produit peut dépasser 5 ans de service continu. L'efficacité thermique est également un argument de vente important, car les acheteurs considèrent les SSD par rapport aux disques durs à haute vitesse qui ont des dépenses de refroidissement considérablement plus élevées qui leur sont associées.

Savoir quelles pièces se trouvent à l'intérieur d'un SSD est presque aussi important que les performances qu'il offre en service. La différence entre MLC et Enterprise MLC (eMLC) NAND est d'environ 6,940 825 TBW de durée de vie utile. Avec l'environnement d'écriture lourd pour lequel le Samsung SSD SM30 est réglé, Samsung équipe le lecteur correctement, y compris le propre eMLC 256nm-class Toggle DDR NAND tamponné avec 2 Mo de Samsung DDR800-3 SDRAM, et géré par le bras S29C01MAX330-YXNUMX à trois cœurs de Samsung. manette. En fabriquant tous les composants Samsung en interne, ils peuvent choisir les composants de la plus haute qualité et bénéficier d'une intégration matérielle et logicielle complète qui pourrait autrement être manquée s'ils s'appuyaient sur des sociétés extérieures pour les composants de base.

La protection des données en cas de panne de courant est assurée par quatre grands ultra-condensateurs qui permettent aux données d'être évacuées de la SDRAM lorsque l'alimentation entrante est perdue. Lorsqu'ils sont installés dans un système, ces condensateurs nécessitent un maximum de 55 secondes pour se charger, période pendant laquelle le tampon de cache est désactivé (mode d'écriture continue). Une fois que les condensateurs sont opérationnels, le SSD entre dans son mode de fonctionnement normal où le cache fonctionne pleinement et dispose de suffisamment de temps pour se vider vers NAND en cas de panne de courant. Pour expliquer ce comportement, Samsung fournit un schéma dans son manuel technique décrivant ce processus.

Benchmarks d'entreprise

Les supports Flash doivent être testés d'une manière différente des lecteurs de plateau standard et même des SSD basés sur le client. 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 n'atteint 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 régime permanent.

Nous avons comparé le SSD Samsung SM200 de 825 Go (SATA, eMLC NAND) au Micron P100 de 300 Go (SATA, SLC NAND) et au Toshiba MKx400GRZB de 001 Go (SAS, SLC NAND) pour donner une comparaison équilibrée des acheteurs de SSD verraient dans le même volume d'écriture intensif. catégorie entreprise. Nous avons également utilisé notre nouvelle plate-forme et méthodologie de test pour comparer le SM825 afin de représenter avec précision ses capacités. La plate-forme de test d'entreprise utilisée dans cette revue est un Lenovo ThinkServer RD240, équipé de deux processeurs Intel Xeon X5650, exécutant Windows Server 2008 R2. Pour les benchmarks à disque unique, nous connectons chaque SSD via un HBA LSI SAS 9211-8i pour mesurer les performances sans aucune influence de la mise en cache. 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. Dans ce scénario, Samsung revendique une vitesse de lecture de 250 Mo/s et une vitesse d'écriture en régime permanent de 200 Mo/s pour leur 400 Go SM825. Nous nous attendons à ce que le modèle d'examen de capacité inférieure de 200 Go soit inférieur aux chiffres cités.

Nous avons mesuré une vitesse de lecture en régime permanent de 193 Mo/s et une vitesse d'écriture de 206 Mo/s. Celles-ci étaient inférieures à celles des homologues SATA/SAS 6.0Gb/s Micron et Toshiba SLC, mais c'était prévu.

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.

Dans le test de transfert aléatoire de 2 Mo, les vitesses en régime permanent mesuraient 174 Mo/s en lecture et 86 Mo/s en écriture. Les vitesses de lecture ont légèrement diminué par rapport au test séquentiel pur, mais ce qui était surprenant, c'est la vitesse d'écriture de 86 Mo/s qui est arrivée au-dessus du SSD Toshiba et sous le Micron P300. Samsung ne plaisantait pas quand ils ont dit que ce disque pourrait rivaliser à un niveau similaire aux SSD basés sur SLC.

En passant à une taille de transfert d'accès aléatoire encore plus petite de 4K, nous nous rapprochons de la taille de paquet qui pourrait être trouvée dans un environnement d'accès aléatoire lourd tel qu'un paramètre de serveur avec plusieurs machines virtuelles accédant à la même baie. Dans le premier test, nous examinons les performances de lecture 4K étendues et comment elles évoluent d'une profondeur de file d'attente de 1 à un maximum de 64.

Samsung a répertorié une vitesse de lecture 4K aléatoire maximale soutenue de 35,000 400 IOPS avec le modèle 200 Go, avec des vitesses qui devraient baisser sur les plus petites capacités. À son apogée, notre SM825 de 30,510 Go mesurait 16 64 à une profondeur de file d'attente de XNUMX et s'est maintenu à ce niveau jusqu'à une profondeur de file d'attente de XNUMX.

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.

Nous avons mesuré une vitesse d'écriture aléatoire 4K à l'état stable de 9,847 200 IOPS sur notre SM825 de 10,000 Go, qui était très proche des 400 38 IOPS soutenues que Samsung liste sur le modèle 3.25 Go. À cette vitesse, il passait en moyenne 61.43 Mo/s de données avec une latence moyenne de XNUMX ms. Au cours de ce test, il a eu un temps de réponse maximal de XNUMX ms.

Notre dernière série de benchmarks synthétiques compare les deux disques d'entreprise dans une série de charges de travail mixtes de serveurs avec une profondeur de file d'attente statique de 32. Comme les benchmarks synthétiques au début de cette revue, ces tests sont également mesurés en état stable. Chacun de nos tests de profil de serveur a 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.

Le premier est notre profil de 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.

Le Samsung SSD SM825 a mesuré une vitesse moyenne de 15,589 25 IOPS, ce qui n'était pas trop loin derrière les homologues basés sur SLC. Il traînait le Toshiba SSD dans ce scénario par un écart d'environ 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.

Le Samsung SM825 basé sur eMLC suivait toujours le Toshiba basé sur SLC de 22.9% dans le profil du serveur de fichiers, mais n'était que 7.3% plus lent que le Micron P300.

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

Avec les vitesses de lecture beaucoup plus élevées du Toshiba MKx6.0GRZB SATA/SAS 001Gb/s et du Micron P300, le Samsung SM825 a pris du retard dans le profil de serveur Web en lecture seule. Il avait une vitesse moyenne de 12,199 16,584 IOPS contre 300 24,193 IOPS du PXNUMX et XNUMX XNUMX du Toshiba.

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

Le profil de poste de travail était de loin le plus difficile sur le SM825 basé sur eMLC, les SSD SLC montrant une résistance beaucoup plus grande dans cette situation. Le SM825 a réussi avec une vitesse de 6,443 22,926 IOPS contre 300 26,337 IOPS du PXNUMX et XNUMX XNUMX IOPS avec le Toshiba.

Consommation d'énergie de l'entreprise

Lorsqu'il s'agit de choisir des disques pour le centre de données ou un autre environnement de stockage dense, les performances ne sont pas les seules mesures qui intéressent les entreprises lorsqu'elles examinent les SSD ou les disques durs. La consommation d'énergie peut être énorme dans certains cas, il est donc logique que vous souhaitiez savoir comment un lecteur fonctionnerait sous une charge de travail constante. L'un des messages clés que Samsung pousse derrière le SM825 est la faible consommation d'énergie. Comparé aux disques durs SAS 15K traditionnels, le SM825 tourne au ralenti à 1.8 watts contre 8.5 watts d'un disque dur 15K RPM, une réduction massive de la puissance. En utilisation active avec un mélange 4K aléatoire 70% lecture / 30% écriture, la consommation électrique passe à 12.6 watts avec le disque dur et à 3.2 watts avec le SM825. Ces chiffres sont énormes lors du calcul du TCO ; 22 IOPS/watt lorsqu'il est actif pour le disque dur, tandis que le SM825 bourdonne avec 7,200 XNUMX IOPS/watt.

Dans la section Enterprise Power de cette revue, nous examinons chaque lecteur dans les mêmes conditions que celles que nous avons utilisées pour tester les vitesses de lecture et d'écriture précédemment. Cela inclut les transferts séquentiels et aléatoires de 2 Mo avec une profondeur de file d'attente de 4 et de petits transferts aléatoires de lecture et d'écriture 4K à une profondeur de file d'attente de 32. Comme pour nos tests précédents, nous mesurons tous les chiffres dans un état stable pour mettre le lecteur dans son plus conditions gourmandes en énergie.

Dans toutes les conditions sauf au démarrage, le Samsung SSD SM825 a utilisé 5.11 watts ou moins. L'activité la plus gourmande en énergie pour le SM825 était l'écriture séquentielle QD4 2 Mo, utilisant 5.11 watts en moyenne sur la durée du test. La deuxième était l'écriture aléatoire 4K QD32, la troisième était la lecture séquentielle QD4 et la lecture stable 4K QD32 en quatrième position. Pendant les activités d'écriture intensive, le Samsung SSD SM825 a utilisé juste en dessous de la quantité d'énergie requise par le SAS 6.0Gb/s Toshiba MKx001GRZB, bien que la puissance ait rapidement diminué à des niveaux beaucoup plus bas, proches de la parité avec le Micron P300, sous des charges de lecture élevées.

Une forte poussée pour un SSD eMLC dans un environnement de centre de données se situe autour du coût par Go et IOPS/Watt. Nous avons calculé un chiffre de 14,980 4 IOPS/watt en lecture 32K aléatoire pure à une profondeur de file d'attente de 2,042, tombant à 4 38,481 IOPS/watt si vous regardez plutôt une écriture aléatoire 10,119K stable. Cela se compare à 300 16,385 IOPS/watt en lecture ou 3,082 XNUMX IOPS/watt en écriture sur le Micron PXNUMX ou XNUMX XNUMX IOPS/watt en lecture ou XNUMX XNUMX IOPS/watt en écriture sur le Toshiba. Cela dépend vraiment des besoins de l'entreprise, trouver le meilleur mélange de puissance et de performances (ou simplement des performances directes) qui est pris en compte lors de l'achat du SSD ou du disque dur.

Conclusion

Comme nous le savons, dans les environnements d'entreprise, les SSD sont davantage axés sur des performances soutenues tout au long de la durée de vie du disque que sur des vitesses de rafale brutes. Nous assistons également à une transition des SSD SLC plus chers vers des SSD eMLC plus économiques, car les utilisateurs en entreprise recherchent l'emplacement idéal sur leur courbe performances/TCO. L'industrie a clairement indiqué que eMLC NAND a la capacité de vivre dans les centres de données et Samsung soutient davantage ce message avec son SM825 offrant 7,000 400 TBW dans la capacité de XNUMX Go.

Le passage à eMLC s'accompagne d'une baisse de performances attendue par rapport aux SSD utilisant SLC NAND. Au crédit de Samsung, ils atténuent cela dans la mesure du possible en sélectionnant la meilleure NAND de leurs fabs. Ils utilisent également leur propre processeur et ont des ingénieurs pour créer un micrologiciel personnalisé, de sorte que le package dans son ensemble fonctionne de concert, ce qui signifie de meilleures performances, fiabilité et compatibilité. Lors de nos tests, nous avons constaté que le SM825 offrait la plupart des performances d'un SSD SLC dans plusieurs situations. Dans les profils de base de données et de serveur de fichiers, le SM825 est à la traîne du SLC Toshiba MKx001GRZB de 25 % et 22.9 % respectivement. Dans le scénario de profil de serveur Web et de poste de travail à lecture intensive, le SM825 traînait par des quantités plus importantes à 49.6% et 75.5%, mais pour être juste, ce SSD n'est pas conçu pour cette charge de travail particulière.

Au début de cet examen, nous avons mentionné que le principal marché cible de ce lecteur est l'entreprise. Au fur et à mesure que de plus en plus d'heures et de To sont enregistrés sur les SSD, les acheteurs sont en mesure de déterminer quel lecteur correspond le mieux à leurs scénarios d'utilisation ; que ce soit MLC, eMLC ou SLC. Avec d'énormes écarts de prix séparant chacun, il est très logique d'obtenir celui qui correspond le mieux à votre modèle TCO. Le Samsung SSD SM825 équipé d'eMLC NAND est capable de répondre à la facture d'un SSD de qualité professionnelle à forte écriture, mais il est toujours proposé à un prix bien inférieur à celui de ses concurrents SLC. Pour les entreprises qui correspondent au modèle de vitesse/utilisation, l'achat de ces disques est logique, dans d'autres situations, ce n'est pas le cas.

Avantages

  • Solution interne complète
  • Forte 10K IOPS stable aléatoire 4K
  • 7,000 400 ToW à partir du modèle XNUMX Go

Inconvénients

  • Les vitesses de lecture SATA 3.0 Gb/s plus lentes réduisent la vitesse dans les scénarios de lecture intensive par rapport aux SSD SLC SAS et SATA 6.0 Gb/s

Conclusion

Compte tenu du scénario d'utilisation du centre de données pour lequel le SSD Samsung SM825 a été créé, le disque a bien résisté, délivrant près de 10,000 4 IOPS en test 825K aléatoire à l'état stable. L'interface eMLC et SATA à moindre coût met en évidence la proposition de valeur, tandis que la propre NAND, le contrôleur, la DRAM de cache et le micrologiciel personnalisé de Samsung offrent des performances, une fiabilité et une compatibilité solides - toutes choses qui comptent beaucoup compte tenu de la longue durée de vie attendue pour ce SSD. Le SMXNUMX finit par fournir un excellent mélange de fonctionnalités et fera sûrement partie des listes restreintes alors que les acheteurs d'entreprise cherchent à économiser plus d'argent en installant des SSD plus ciblés dans des scénarios d'utilisation spécifiques.

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