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Examen du SSD SanDisk Lightning Enterprise (LB 406S)

by Kevin O'Brien

Lorsque SanDisk a investi 327 millions de dollars pour acquérir Pliant, une chose était claire ; SanDisk a vu une opportunité de tirer parti de son expertise en matière de NAND et de stockage avec les connaissances des contrôleurs SAS et les technologies de stockage de Pliant pour créer des SSD d'entreprise de pointe qui excelleraient en termes de performances et de fiabilité. Le résultat actuel est la famille de SSD d'entreprise SanDisk Lightning qui comprend à la fois des SSD MLC et SLC SAS 6 Go.


Lorsque SanDisk a investi 327 millions de dollars pour acquérir Pliant, une chose était claire ; SanDisk a vu une opportunité de tirer parti de son expertise en matière de NAND et de stockage avec les connaissances des contrôleurs SAS et les technologies de stockage de Pliant pour créer des SSD d'entreprise de pointe qui excelleraient en termes de performances et de fiabilité. Le résultat actuel est la famille de SSD d'entreprise SanDisk Lightning qui comprend à la fois des SSD MLC et SLC SAS 6 Go. 

Bien qu'il puisse être unique de commercialiser les SSD SLC et MLC sous le même parapluie Lightning, SanDisk y voit un avantage. Pour simplifier les qualifications, les six disques (trois MLC et trois SLC) utilisent les mêmes composants binaires, de contrôleur et matériels du micrologiciel. Ils offrent également une série de fonctionnalités de niveau entreprise telles que la journalisation en écriture immédiate, la prise en charge de T10 DIF et la correction des erreurs en arrière-plan qui est transparente et n'affecte pas les performances. Lisez la liste des fonctionnalités et la deuxième à partir du bas est une pépite entourant l'endurance. 

Alors que beaucoup ont publié des affirmations captivantes sur l'endurance en écriture, SanDisk va encore plus loin avec cette note : "Les SSD Lightning SLC NAND n'imposent pas de limite quotidienne sur le nombre d'écritures". Non seulement cela, mais SanDisk évalue les disques pendant plus de 5 ans, ce qui, comparé aux autres disques SAS du marché des entreprises, place le Lightning au sommet en termes d'endurance et de longévité. Pour être juste, nous nous attendons à ce que d'autres SSD d'entreprise fonctionnent bien après la fin de leurs garanties de 5 ans, mais même ainsi, SanDisk montre à quel point ils sont confiants en matière d'amplification d'écriture et de gestion NAND.

La gamme SanDisk Lightning est disponible avec SLC NAND dans des capacités de 400 Go, 200 Go et 100 Go. Les versions MLC sont livrées avec des capacités de 800 Go, 400 Go et 200 Go. Tous les disques Lightning exploitent une interface SAS 6 Gb/s dans un facteur de forme de 2.5". Notre unité d'examen est le LB 406S, le SLC Lightning de 400 Go. 

Spécifications du SSD d'entreprise Lightning SLC SAS

  • Capacités
    • 400 Go (LB 406S)
      • Débit de lecture 420 Mo/s
      • IOPS totales (lecture) - 120,000 512 IOPS (XNUMX octets)
      • 4 Ko 70/30 (port unique) – 39,000 XNUMX IOPS
      • 8 Ko 70/30 (port unique) – 27,000 XNUMX IOPS
    • 200 Go (LB 206S)
      • Débit de lecture 350 Mo/s
      • IOPS totales (lecture) - 105,000 512 IOPS (XNUMX octets)
      • 4 Ko 70/30 (port unique) – 30,000 XNUMX IOPS
      • 8 Ko 70/30 (port unique) – 21,000 XNUMX IOPS
    • 100 Go (LB 106S)
      • Débit de lecture 370 Mo/s
      • IOPS totales (lecture) - 105,000 512 IOPS (XNUMX octets)
      • 4 Ko 70/30 (port unique) – 30,000 XNUMX IOPS
      • 8 Ko 70/30 (port unique) – 21,000 XNUMX IOPS
  • Interface 6Gb/s SAS – Double Interface (Full Duplex)
  • Contrôleur Pliant PTHEMI2-1VO
  • Micron 34 nm SLC NAND (512 Go bruts/400 Go utilisables)
  • Tailles de secteur prises en charge 512 ou 520 octets/secteur
  • Facteur de forme 2.5 pouces
  • Fiabilité
    • Pas de cache en écriture (pas de risque de perte de données)
    • Endurance d'écriture illimitée
    • Taux d'erreurs non récupérées <1 secteur sur 1 E10-17 bits lus
    • Protection des données de bout en bout (aucun impact sur les performances)
    • Lecture de patrouille en arrière-plan (automatique) (aucun impact sur les performances)
  • MTBF - 2 millions d'heures
  • Durée de vie > 5 ans
  • Dimensions physiques
    • Hauteur (maxi) 15.0 mm
    • Largeur (maximale) 70.1 mm
    • Longueur (maxi) 100.45 mm
    • Poids 0.238 Kg
  • Consommation d'énergie
    • Veille 3.9 watts
    • Typique 5.9 watts
  • Environnement
    • Température de fonctionnement (ambiante) 0 à 60° C
    • Température hors fonctionnement -40 à 85° C
  • Temps de démarrage (Power-On to Ready) <15 secondes

Conception et démontage

Le SSD d'entreprise SanDisk Lightning offre une conception intéressante et plutôt unique pour le marché des serveurs d'entreprise. Le boîtier présente un schéma de peinture gris multi-tons, avec l'identification de la marque Pliant bleue affichée bien en évidence sur le capot supérieur. L'extérieur du SSD comprend plusieurs étiquettes, y compris des autocollants de code-barres sur le capot supérieur et le panneau arrière pour garder une trace du disque en stockage ou une fois déployé. L'autocollant supérieur comprend des informations importantes telles que le numéro de série, le numéro de modèle, la date de fabrication, la capacité, la révision du micrologiciel ainsi que la multitude de certifications que le SSD porte. Le numéro de série est inclus sur les panneaux supérieur et arrière pour identification.

Le corps en alliage métallique est incroyablement robuste, avec un poids officiel de 238 grammes, ce qui indique une masse importante à l'intérieur à la fois des composants électroniques et des matériaux de dissipation thermique. SanDisk donne au SSD Lightning Enterprise une enveloppe de température de fonctionnement maximale de 60 ° C, ce qui est assez élevé, bien qu'il ne s'agisse pas du SSD d'entreprise le mieux noté que nous ayons examiné. Certains modèles peuvent supporter des températures aussi élevées que 70C.

Le profil latéral du SSD SanDisk Lightning Enterprise montre le schéma de peinture bicolore, ainsi que les trous de vis de montage horizontaux.

L'avant du SSD Lightning Enterprise comprend uniquement le connecteur SAS 6.0 Gb/s à double liaison et pour indiquer quand la connexion est active, le Lightning dispose également d'un voyant d'activité sur le panneau arrière.

Le contrôleur Pliant PTHEMI406-2VO alimente le SanDisk Lightning LB 1S. Le contrôleur est en fait partiellement exposé lorsque le SSD est ensemble, sous l'autocollant en aluminium au bas du boîtier.

Pour aider à expliquer la disposition NAND et où le Lightning LB 406S obtient des performances à charge élevée, SanDisk a fourni un aperçu de l'architecture de base du SSD.

SanDisk utilise Micron 34nm SLC NAND à l'intérieur du Lightning LB 406S. Bien que cela puisse être une surprise étant donné que les fabricants de SanDisk ont ​​leur propre NAND, il est important de se rappeler que ce SSD a été conçu par Pliant avant de porter le nom de SanDisk. La disposition se compose de seize pièces NAND de 8 Go réparties sur 4 côtés de la carte de circuit imprimé, totalisant 512 Go. Sur ce montant, 400 Go sont destinés à l'utilisateur final tandis que le reste est réservé au nivellement de l'usure et aux pannes NAND.

Comparé à d'autres SSD d'entreprise sur le marché, le SanDisk Lightning a une construction plutôt unique de trois circuits imprimés connectés en permanence avec des câbles plats flexibles. Les sections se replient les unes sur les autres, enserrant l'ensemble avec des coussinets thermiques pour évacuer la chaleur dans le corps métallique du SSD. Ci-dessous, les couches orientées vers l'intérieur et vers l'extérieur qui composent le SanDisk Lightning LB 406S.

Benchmarks d'entreprise

Le SanDisk Lightning LB 406S utilise Micron 34nm SLC NAND, un contrôleur SanDisk/Pliant PTHEMI2-1VO et une interface SAS 6.0Gb/s ; notre unité d'examen est de 400 Go. Les comparables utilisés pour cet examen incluent les SSD d'entreprise récemment testés suivants : Micron P300 (100 Go, Marvell 9174, micron 34 nm SLC NAND, SATA), Toshiba MKx001GRZB (400 Go, Marvell 9032, Toshiba 32 nm SLC NAND, SAS) et le Hitachi Ultrastar SSD400S.B (400 Go, contrôleur Intel EW29AA31AA1, Intel 25 nm SLC NAND, SAS). Tous les SSD d'entreprise sont évalués sur notre plateforme de test d'entreprise sur la base d'un Lenovo Think Server RD240. Tous les chiffres IOMeter sont représentés sous forme de chiffres binaires pour les vitesses en Mo/s.

Notre premier test porte sur la vitesse de lecture et 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, SanDisk revendique une vitesse de lecture maximale de 420 Mo/s mais pas de vitesse d'écriture pour son Lightning LB 400S de 406 Go.

Nous avons mesuré une vitesse de lecture séquentielle de grands blocs préconditionnés de 413.82 Mo/s, avec une vitesse d'écriture en régime permanent de 311.51 Mo/s à partir du Lightning LB 406S. 

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.

Le SanDisk Lightning LB 406S s'est bien comporté lors du test de transfert aléatoire à gros blocs, avec une vitesse de lecture de 416.30 Mo/s et une vitesse d'écriture de 239.86 Mo/s. Comparé aux autres SSD d'entreprise basés sur SLC, il se situe au milieu du peloton en termes de vitesse de lecture, mais surpasse les autres modèles en termes de vitesse d'écriture aléatoire à grand bloc en régime permanent.

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.

Dans les contraintes d'une profondeur de file d'attente entre 1 et 64, le SanDisk Lightning LB 406S traînait légèrement derrière les Micron RealSSD P300 et Hitachi Ultrastar SSD400S.B jusqu'à une profondeur de file d'attente de 32 où il a pu les surpasser. Avec une profondeur de file d'attente de 64, il est arrivé deuxième derrière le Toshiba MKx001GRZB, avec une vitesse de lecture aléatoire de 4K dépassant 63,482 XNUMX IOPS.

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.

À une profondeur de file d'attente de 32, nous avons constaté que les performances d'écriture aléatoire 4K se sont stabilisées et ont atteint une vitesse moyenne de 19,220 1.66 IOPS. À cette vitesse, il a enregistré une latence moyenne de 52.91 ms et une latence maximale de XNUMX ms sur la durée du test.

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.

Dans notre profil de base de données, le SanDisk Lightning LB 406S s'est très bien comporté, en tête du peloton de SSD d'entreprise basés sur SLC avec une profondeur de file d'attente de 32. Il a mesuré 24,428 1.31 IOPS avec une latence moyenne de 32 ms à une profondeur de file d'attente de 64. profondeur de la file d'attente à 26,529, nous avons pu extraire un peu plus de performances du Lightning, portant la vitesse d'E / S à 2.41 XNUMX, mais avec un impact de latence moyen qui a augmenté le temps de transaction à XNUMX ms.

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 charge de travail de serveur de fichiers, le SanDisk Lightning LB 406S offrait à nouveau la vitesse de transfert la plus élevée, mesurant 23,083 1.39 IOPS avec une latence moyenne de 64 ms. En augmentant encore la charge de profondeur de file d'attente à 25,334, nous avons noté une augmentation à 2.53 XNUMX IOPS, avec une latence de XNUMX ms.

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

Dans notre profil de charge de travail de serveur Web, le SanDisk Lightning est arrivé deuxième derrière le Toshiba MKx001GRZB, mesurant 22,320 1.43 IOPS avec une latence moyenne de 64 ms. En augmentant la profondeur de la file d'attente à 23,801, le Lightning a pu pousser 2.69 XNUMX IOPS avec une latence transactionnelle de 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 IOMeter de poste de travail enregistré à une profondeur de file d'attente de 32, le Lightning LB 406S offrait des vitesses de 25,969 1.23 IOPS avec une latence de 64 ms. Sous une charge plus lourde d'une profondeur de file d'attente de 29,222, nous avons trouvé des taux d'E/S atteignant 2.19 XNUMX IOPS, avec une latence de XNUMX ms.

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.

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 SanDisk Lightning LB 406S utilisait 8.30 watts ou moins. C'était légèrement plus que ce que SanDisk réclamait de 5.9 watts typiques, bien que cela puisse varier en fonction de la charge de travail exacte appliquée. L'activité la plus gourmande en énergie pour le LB 406S était l'écriture aléatoire QD32 4K, utilisant 8.30 watts en moyenne sur la durée du test. La deuxième était l'écriture séquentielle QD4 utilisant 6.95 watts, la troisième était la lecture séquentielle QD4 utilisant 6.20 watts, suivie de la lecture stable 4K QD32 venant en quatrième nécessitant 5.51 watts.

Alors qu'une forte poussée pour un SSD eMLC dans un environnement de centre de données se situe autour du coût par Go et IOPS/Watt, il existe toujours un besoin pour des modèles basés sur SLC à haute endurance et hautes performances. Nous avons calculé un chiffre de 10,423 4 IOPS/watt en lecture 32K aléatoire pure à une profondeur de file d'attente de 2,316, tombant à 4 38,481 IOPS/watt si vous regardez plutôt une écriture aléatoire 10,119K stable. Ceci par rapport à 300 16,385 IOPS/watt en lecture ou 3,082 001 IOPS/watt en écriture sur le SLC Micron P20,180, 7,279 400 IOPS/watt en lecture, XNUMX XNUMX IOPS/watt en écriture sur le SLC Toshiba MKxXNUMXGRZB ou XNUMX XNUMX/watt en lecture, XNUMX XNUMX IOPS/watt en écriture sur le SLC Hitachi Ultrastar SSDXNUMXS.B. 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.

Pour aller plus loin

Les disques Pliant d'origine étaient exceptionnels non seulement lors de leur première sortie, mais encore aujourd'hui, ce qui rend d'autant plus évident pourquoi SanDisk voulait Pliant, leur IP et l'équipe d'ingénierie amenée en interne sous l'égide de SanDisk. Le SanDisk/Pliant Lightning LB 406S a montré un débit énorme lors de nos tests et a vraiment excellé dans tous nos profils de charge de travail. En pensant à la prochaine itération des SSD Lightning, il existe un énorme potentiel compte tenu de la base qui existe déjà et des nouvelles connaissances, composants et expertise de stockage NAND que SanDisk peut insuffler. 

Par rapport aux autres SSD d'entreprise SLC NAND de notre laboratoire, le SanDisk Lightning LB 406S offrait les meilleures performances dans les situations où les charges de travail mixtes étaient alourdies par l'activité d'écriture. Dans nos benchmarks synthétiques 100 % lecture ou 100 % écriture, le Lightning offrait de bonnes performances, mais il a vraiment brillé dans les zones avec un mélange d'activité de lecture et d'écriture qui a généralement fait tomber d'autres disques.

Le Lightning LB 406S offrait également de bonnes performances dans les domaines où la taille de transfert de charge de travail variait considérablement, comme le montre notre benchmark de serveur de fichiers avec des tailles de paquets variant entre 512 octets et 64 Ko. Lors de nos tests avec une limite de profondeur de file d'attente de 32, le SanDisk Lightning LB 406S était en tête dans les profils de base de données et de serveur de fichiers par rapport aux autres SSD d'entreprise basés sur SLC. Dans les profils Web Server et Workstation, il est arrivé en deuxième position derrière le Toshiba MKx001GRZ. Si vous poussiez la profondeur de la file d'attente à 64, elle pouvait encore prendre de la vitesse et gagner un débit supplémentaire, mais au désavantage d'augmenter également la latence. Dans l'ensemble, le SanDisk Lightning LB 406S a offert des performances de pointe dans bon nombre de nos tests par rapport à d'autres SSD d'entreprise, avec l'avantage unique de SanDisk prenant en charge les modèles Lightning équipés de SLC avec des écritures illimitées pendant la durée de la garantie.

Avantages

  • Endurance d'écriture illimitée pendant la période de garantie
  • S'adapte rapidement à l'évolution des demandes de taille de transfert sans ralentir
  • Excellent débit de charge de travail mixte sous des charges exigeantes

Inconvénients

  • Consommation d'énergie plus élevée que les autres SSD d'entreprise basés sur SLC pendant l'activité d'écriture
  • Nécessite une profondeur de file d'attente plus élevée pour vraiment surpasser les modèles concurrents, au prix de la latence

Conclusion

Le SSD SanDisk Lightning n'est pas exactement la technologie la plus récente et la plus performante, mais même ainsi, notre Lightning LB 406S basé sur SLC a très bien fonctionné tout au long, affichant d'excellentes performances de charge de travail mixte, s'améliorant à mesure que davantage d'écritures étaient injectées. Les performances du disque nous rendent d'autant plus enthousiastes pour le SSD de nouvelle génération où tous les avantages de la relation Pliant/SanDisk peuvent être réalisés. 

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