東芝のエンタープライズ向けSSD 「MKx001GRZB」は1年前に発表され、2011年初頭に本格生産が開始されました。これは東芝のエンタープライズ向けSSDのフラッグシップ製品ですが、クライアント向けSSDの急速な変化に比べると、そのペースはカタツムリのように遅いように見えます。しかし、エンタープライズ分野では、SSDストレージの購入決定には時間がかかり、バースト速度や最高速度の数値だけが重要なのではなく、ドライブが24時間365日稼働し、長期間安定して動作する際のパフォーマンスが重要になります。エンタープライズ分野でSSDの導入が拡大するにつれ、メーカー各社はさまざまな問題を解決しようと激しい競争を繰り広げており、中でもSSDのフォームファクタやNAND構成に関する問題が大きな課題となっています。東芝は、MKx001GRZBに6Gb/s SASインターフェースと2.5インチフォームファクタを採用し、32nmエンタープライズグレードSLC NANDを使用することで、顧客のニーズに応えています。
東芝は、MKx001GRZB で膨大な経験のポートフォリオをもたらします。彼らは、ハードドライブ分野への深い露出と自社の NAND ファブの所有権の両方により、独自の市場地位を保っています。また、独自のファームウェアを設計し、マーベルの 88SS9032-BLN2 エンタープライズ グレード SSD プロセッサを使用しています。これらすべてが組み合わさって、市場をリードするパフォーマンスを実現できるだけでなく、ホスト システムとの互換性と優れたドライブ耐久性を確保するために必要なサポートを充実した SSD が作成されます。
MKx001GRZB ファミリは 100GB、200GB、400GB の容量で利用できます。シングル ドライブのレビューは 400GB モデルです。各容量は、512、520、および 528 バイトのセクター サイズもサポートします。この多用途性により、東芝はこの SSD をさまざまな環境に配置することができます。
現在市場に出ている他のエンタープライズ向け SLC ベース SSD と比較して、東芝は、優れた書き込み耐久性だけでなく、高い読み取りパフォーマンスを実現できるドライブとして SSD を強力に推し進めています。 MKx001GRZB 製品ラインは、4 IOPS を超える 90,000K ランダム読み取り速度を宣伝しており、定常状態の書き込み速度は 16,000 IOPS に達します。東芝は電力効率の向上にも力を入れており、アクティブ時にドライブが必要とする電力はわずか 6.5 ワットであり、13,800 IOPS/ワットの定格が得られます。私たちは、新しく再設計されたエンタープライズ SSD テスト計画で、それぞれの主張をテストしました。
東芝 MKx001GRZB スペック
- キャパシティ
- 100GB (MK1001GRZB、128GB物理)
- 200GB（MK2001GRZB、256GB物理）
- 400GB（MK4001GRZB、512GB物理）
- Marvell 搭載 6Gb/s SAS インターフェイス
- 32nm SLC 東芝 NAND
- セクタ サイズ – 512、520、528 バイト
- シーケンシャル読み取り – 500 MB/秒 (QD4)
- シーケンシャル書き込み – 250 MB/秒 (QD4)
- 4KB ランダム読み取り 90,000 IOPS (QD16)
- 4KB ランダム書き込み 16,000 IOPS (QD16)
- 持続的な 4KB ランダムの組み合わせ (70%/30% 読み取り/書き込み、100% デューティ) – 33,500 IOPS
- 有効電力消費量 – 6.5 ワット
- 書き込まれるデータの合計ストレージ容量 – 無制限の 200GB および 400GB (8.2GB MK100GRZB では 1001PB)
- 製品寿命 – 5年
- 寸法 – 69.85mm x 100mm x 15mm
- 重量– 152 g
- ファームウェアのレビュー – 0107
設計と分解
2.5 インチ Toshiba MKx001GRZB SAS 6.0Gb/s SSD のドライブ高さは 15mm で、現行世代の 10k および 15k 2.5 インチ ハードドライブと同じです。このフォーム ファクターは、多くのエンタープライズ サーバー、特に SAS インターフェイスを中心に設計されたサーバーと全面的に互換性があります。
ドライブの外側は、黒色の機械加工合金ボディで、かなりプロフェッショナルな外観と感触を維持しています。ドライブ自体には、モデル名、シリアル番号、ファームウェア リビジョン、リビジョン番号を含む OEM ラベルを除いて、ほとんどブランド表記がありません。
ドライブ自体は、上部カバーと下部カバーを構成する厚い金属パネルを考慮するとかなり頑丈です。両方のカバーは、両方の回路基板がねじ止めされている中央セクションの周りでねじ止めされています。このサンドイッチ設計では、NAND、オンボード キャッシュ、コントローラー、コンデンサーを含むすべての主要コンポーネントに熱伝導体を配置し、熱伝導体をドライブからサーバーのシャーシに伝えて冷却します。このドライブが 24 時間 7 日のアクセスを想定していることを考えると、信頼性やパフォーマンスに影響を与える前に熱を逃がすことは非常に重要です。
東芝 MKx001GRZB は内部的に、コネクタを介して互いに接続された 400 つの回路基板に分割されています。 4001GB MK32GRZB では、コントローラー、オンボード キャッシュ、および 32 つの XNUMXGB SLC NAND ピースが XNUMX つのボードに配置され、もう XNUMX つのボードには XNUMX つのウルトラ キャパシターを備えた XNUMX つの XNUMXGB SLC NAND ピースが配置されます。
各層にはサーマル パッドがあり、回路から熱を奪い、ドライブの厚い金属フレームに熱を移動させます。主要なコンポーネント (NAND、RAM など) が取り付けられていないメインボードの底面にも、上のコンポーネントから伝わる熱から回路基板の下面を冷却するためのサーマル パッドが付いています。
社内の NAND 生産能力を考慮すると、東芝 MKx001GRZB が東芝 SLC-NAND を利用するのは当然のことです。
MKx001GRZB には、両方の回路基板に分割された 400 個のフラッシュ ピースを内部に収納できるスペースがあり、32GB モデルでは 58GB Toshiba TH8TAG2S8FBA512A を使用し、オーバープロビジョニング前に合計 XNUMXGB になります。
Marvell 88SS9032-BLN2 SAS 6.0Gb/s コントローラーはドライブ全体を結び付け、シーケンシャルで最大 500MB/s の読み取りと 250MB/s の書き込み、および最大 90,000 IOPS のランダム読み取りの転送速度をサポートします。データ フローをバッファリングするのは、それぞれ 9MB (合計 3MB) の容量を持つ 256 つの Micron D512LGK DDRXNUMX IC であり、二次回路基板上の XNUMX つの大きなコンデンサによって停電時にも保持されます。
エンタープライズベンチマーク
フラッシュ メディアの規格見直しが話題になる際に話題となるトピックの 1 つは、フラッシュ メディアは標準のプラッター ドライブやクライアント ベースの SSD とは異なる方法でテストする必要があるということです。フラッシュのパフォーマンスはドライブへの書き込み時間が長くなるほど変化し、ドライブが定常状態の速度に達するまで速度が徐々に低下します。エンタープライズ環境では、001 時間の使用後にドライブがその速度を得られなくなった場合、バーストまたは持続的な速度が確認されても意味がありません。問題のドライブが一度いっぱいになると定常状態から決して戻らない場合、バーストの数値を調べてもあまり有益ではありません。これは東芝 MKx24GRZB の場合に当てはまり、過剰な書き込みサイクルを制限するために、アイドル時ではなく書き込みアクティビティ中にのみガベージ コレクション モードが実行されます。ここで定常状態のベンチマークが登場し、7 時間 XNUMX 日負荷がかかったときにドライブが実際にどのようにパフォーマンスを発揮するかを示します。このため、以下のベンチマークはすべて事前調整され、定常状態モードで記録されました。
このレビューの異なる性質を考慮して、新しいテスト方法で 100GB Micron P300 (SATA、SLC NAND) を再ベンチマークし、東芝 MKx001GRZB と正確に比較しました。このレビューで使用した新しいテスト プラットフォームは、デュアル Intel Xeon X240 プロセッサを搭載し、Windows Server 5650 R2008 を実行する Lenovo ThinkServer RD2 です。シングルドライブのベンチマークでは、LSI SAS 9211-8i HBA を介して各 SSD を接続し、キャッシュの影響を受けずにパフォーマンスを測定しました。 IOMeter のすべての数値は、MB/秒速度の XNUMX 進数値として表されます。
最初のテストでは、大規模なブロック転送を伴うシーケンシャル書き込み環境での速度を調べます。この特定のテストでは、IOMeter で 2MB の転送サイズを使用し、4k セクターのアライメントを使用し、キューの深さ 4 でパフォーマンスを測定します。このシナリオでは、東芝は読み取り速度 500MB/s、定常状態の書き込み速度 250MB/s を主張しています。
当社のテストでは、東芝 MK490.69GRZB で安定した読み取り速度 259.16MB/秒、安定した書き込み速度 4001MB/秒を測定しました。これは、Micron P326.38 の読み取り 336.28MB/秒および書き込み 300MB/秒と比較します。
ランダム アクセス プロファイルに移行しても、2MB という大きなブロック転送サイズを維持すると、マルチユーザー環境でパフォーマンスがどのように変化するかがわかり始めます。このテストでは、以前のシーケンシャル転送ベンチマークで使用したのと同じキュー深さレベル 4 を維持します。
東芝 MK4001GRZB では、読み取り速度に大きな変化は見られず、実際には 491.54MB/s まで向上しました。一方、書き込み速度は安定して 85.29MB/s に低下しました。これは、Micron P299.33 が定常状態に達すると、読み取り 98.87MB/秒、書き込み 300MB/秒と比較します。
さらに小さい 4K のランダム アクセス転送サイズに移行すると、複数の VM が同じアレイにアクセスするサーバー設定など、重いランダム アクセス環境で発生する可能性のあるパケット サイズに近づきます。最初のテストでは、拡張された 4K 読み取りパフォーマンスと、それがキュー深さ 1 から最大 64 までどのように拡張されるかを調べます。
東芝 MK4001GRZB は、この特定のテストで本当に力を発揮し、SAS 6.0Gb/s インターフェイスを実際に活用する能力を実証しました。キューの深さ 32 では、パフォーマンスが 94,000 IOPS で頭打ちになり始め、QD95,062 での読み取り 64 IOPS でピークに達しました。これは、純粋な 371.34K ランダム アクセスでの書き込み速度が 4MB/s に相当します。同じ設定の Micron P300 は、QD58.479 で読み取り 32 IOPS でピークに達しました。
次のテストでは、静的キューの深さ 4 での 32K ランダム書き込みパフォーマンスを調べます。ドライブが定常状態に達すると結果が記録され、平均化されます。
東芝の公式 4K ランダム書き込み速度は、キュー深さ 16,000 で 16 IOPS と記載されていますが、QD16,863 での測定では 32 IOPS でした。これと比較すると、Micron P21,269 の 300 IOPS です。 32 の同時リクエストによるこの定常状態のアクセス中、両方のドライブは非常に良好な平均レイテンシー数値を維持しました。東芝 MK4001GRZB の平均アクセス時間は 1.9 ミリ秒でしたが、4K ランダム書き込みアクセスでより高速な Micron P300 のスコアは 1.5 ミリ秒でした。
IOPS パフォーマンスは定常状態のパフォーマンスを測定するための優れた指標ですが、もう 1 つの重要な関心領域は平均レイテンシーとピーク レイテンシーに関するものです。ピーク レイテンシの数値が高いということは、継続的なアクセスが集中した場合でも特定のリクエストがバックアップされる可能性があることを意味します。
4K 定常状態期間では、一定のアクセスがあったため、Micron P300 の平均遅延時間は低くなりましたが、ピーク遅延時間は 891.82ms と長くなりました。同じ環境の東芝 MK4001GRZB は平均アクセス時間は遅かったが、ピーク遅延の数値は 60.97 ミリ秒とはるかに低かった。
最後の合成ベンチマーク シリーズでは、静的キューの深さ 32 の一連のサーバー混合ワークロードで両方のエンタープライズ ドライブを比較します。このレビューの最初の合成ベンチマークと同様、これらのテストも定常状態で測定されます。当社の各サーバー プロファイル テストでは、データベース プロファイルでの 67% の読み取りから、Web サーバー プロファイルでの 100% の読み取りまで、読み取りアクティビティに重点が置かれています。
67 つ目はデータベース プロファイルで、主に 33K 転送サイズを中心とした読み取り 8% と書き込み XNUMX% のワークロード構成です。
定常状態では両方のドライブが緊密にグループ化されており、東芝 MKx001GRZB が Micron P300 を 7.3% (11.04MB/秒) 上回っています。
次のプロファイルは、80% の読み取りワークロードと 20% の書き込みワークロードが 512 バイトから 64KB の範囲の複数の転送サイズに分散されているファイル サーバーを調べます。
ファイル サーバー プロファイルでは 001 つのエンタープライズ SSD の差が拡大し、MKx210.28GRZB が平均転送速度 19433MB/s または 35.41 IOPS でトップでした。これにより、20.2MB/秒、つまり XNUMX% のリードが得られました。
当社の Web サーバー プロファイルは読み取り専用で、転送サイズは 512 バイトから 512 KB までです。
東芝 MKx001GRZB のランダム読み取りパフォーマンスが Micron P300 よりも大幅に向上していることを考えると、読み取り専用 Web サーバー環境でのパフォーマンスが向上するのは大きな驚きではありませんでした。平均 369.97MB/秒だったのに対し、P266.03 はわずか 300MB/秒でした。
最後のプロファイルは、20K 転送を使用して 80% の書き込みと 8% の読み取りを組み合わせたワークステーションを調べています。
ワークステーション設定では、以前のプロファイルに比べて差は縮まりましたが、依然として東芝 MKx001GRZB がリードを維持しました。 Micron P300 を 26.66MB/s 上回り、平均合計速度は 205.77MB/s でした。
企業の電力消費量
データセンターやその他の高密度ストレージ環境用のドライブを選択する場合、企業が SSD やハードドライブを検討する際に関心を持つ指標はパフォーマンスだけではありません。場合によっては電力消費が膨大になる可能性があるため、一定のワークロード下でドライブがどのように動作するかを知りたいと思うのは当然のことです。このレビューの「エンタープライズ パワー」セクションでは、以前に読み取りおよび書き込み速度をテストしたのと同じ条件で各ドライブを調べます。これには、キュー深度 2 のシーケンシャルおよびランダム 4MB 転送と、キュー深さ 4 の小さなランダム 32K 読み取りおよび書き込み転送が含まれます。以前のテストと同様、ドライブを最大限の状態にする定常状態ですべての数値を測定しています。電力を必要とする状況。
電力テストの後半に向けて、各ドライブの全体像を把握するために、ランダムな 4K 読み取り値と書き込み値の両方について IOPS/ワット値を計算し、電力とパフォーマンスの比率を調べます。電力やスペースに制約がある中で最大限の利益を得たいと考えている企業にとって、これが指標となります。
このレビューで比較した各ドライブには、Micron P5 の場合は 300V のみ、東芝 MKx5GRZB の場合は 12V + 001V など、独自の電源要件があります。電力に関する適切な出発点を与えるために、東芝は MKx001GRZB がアクティブな状態で 6.5 ワットを使用すると評価しています。
起動時を除くすべての条件下で、東芝 MKx001GRZB の消費電力は正確に 6.50 ワット以下でした。実際、MKx001GRZB で最も電力を必要とするアクティビティは、ノーズで 4 ワットを使用するシーケンシャル QD2 6.5MB 読み取りであることが判明しました。 2 番目は 4MB の定常書き込みアクティビティで、32 番目がランダム 4K QD32 読み取り、001 番目が 300K QDXNUMX 定常書き込みでした。東芝 MKxXNUMXGRZB は、ほとんどすべての領域で Micron PXNUMX のほぼ XNUMX 倍の電力を使用しましたが、一部の領域では速度が向上しました。したがって、求めるパフォーマンスのレベルに応じて、いくつかの領域でトレードオフが行われます。
東芝は、MKx001GRZB が一部の領域で 13,800 IOPS/W を提供すると評価しています。キューの深さ 16,385 での純粋なランダム 4K 読み取りでは 32 IOPS/ワットという数字が計算されましたが、安定した 3,081K ランダム書き込みに注目すると、4 IOPS/ワットに低下します。これは、消費電力が低かった Micron P38,481 の読み取り 10,119 IOPS/ワットまたは書き込み 300 IOPS/ワットと比較しました。結局のところ、SSD またはハード ドライブを購入する際に考慮すべき、電力とパフォーマンス (または単純なパフォーマンス) の最適な組み合わせを見つけるという、ビジネスのニーズによって決まります。
結論
東芝 MKx001GRZB は、2.5 インチ SLC エンタープライズクラス SSD の最高級の製品となります。このドライブは、SAS 6Gb/s インターフェイス、SLC NAND、500MB/s を超える転送速度、4 IOPS を超える 95,000K 読み取りパフォーマンスを備えています。言うまでもなく、この推進力はビジネスを意味し、世界中のデータセンターの舞台裏でビジネスを運営しています。
エンタープライズ環境の SSD に焦点を当てる場合、必要なアクセスとパフォーマンスに応じて、さまざまなタイプのドライブがさまざまなレベルに配置されます。東芝 MKx001GRZB は、サーバーがオンラインになった瞬間から 0 時間年中無休でデータが大量に消費される場合の Tier 24 または最初のラインを対象としています。この設定では、7 時間使用しても、10 日間使用しても、10 か月使用しても、SSD は問題なく速度を維持できます。強力な Marvell 10SS88 SAS コントローラーと 9032GB の東芝 SLC-NAND を組み合わせることで、MKx512GRZB は高速に動作します。宣伝されている速度で 001 年以上使用できます。
メリット
- 混合ワークロードの優れたパフォーマンス
- 4 IOPS を超える強力なランダム 95,062K 読み取りパフォーマンス
- 非常に短いピーク定常状態の最大応答時間
デメリット
- SATA ベースの Micron P300 よりも消費電力が高い
ボトムライン
東芝 MKx001GRZB は、長期にわたるパフォーマンスと信頼性の両方が重要となる Tier0/1 ストレージでその強みを発揮します。東芝には、NAND フラッシュ分野でのリーダー的地位により、信頼性、パフォーマンス、耐久性の観点から SSD の強力な基盤が与えられるという重要な利点があります。さらに、SAS インターフェイス、2.5 インチ フォーム ファクター、100GB、200GB、400GB の容量ポイントにより、東芝の顧客は価格の柔軟性とともに希望するタイプの SSD を選択できます。
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