東芝 PX04P NVMe SSD レビュー (2.5 インチ)

by アダムアームストロング on 20年2016月XNUMX日

Enterprise ◇ SSD

Toshiba PX04P は、可能な限り低い遅延でスケーラブルなパフォーマンスを必要とするサーバーおよびストレージアプライアンス向けに特別に設計された一連の NVMe SSD (Non-Volatile Memory Express Solid State Drive) です。 PX04P シリーズは、2.5 インチとハーフハイトハーフレングスアドインカード (HHHL) フォームファクタの両方で提供されます。どちらのフォームファクターも 800 GB から 3.2 TB の範囲の容量で提供され、書き込み耐久性のニーズを満たすためにいくつかの種類があります。

ほとんどのデータセンターでは、特定のアプリケーションに特定の種類のドライブが必要です。アプリケーションによっては、通常、DWPD が低く、容量が大きく、読み取り集中型のドライブが必要な場合や、耐久性の高い書き込み集中型ドライブが必要なアプリケーションもあります。 PX04P には、容量ごとに 1 つの異なる SKU があります。これらの SKU は、3DWPD、10DWPD、25DWPD のさまざまな耐久性を提供します (東芝は最大 1DWPD のドライブもテストしましたが、需要が限られているため、現在は SKU を提供していません)。お客様は、アプリケーションに必要な容量と耐久性のニーズを選択できます。より読み取り集中型で大容量のニーズがある場合は、10DWPD を選択するでしょう。一方、より書き込み集中型のニーズがある場合は、容量を犠牲にして XNUMXDWPD を選択します。

すべての PX04P シリーズには、選択した耐久性に関係なく、5 年間の保証が付いています。レビューでは、PX04PMB320 または 3.2TB モデルを検討します。

東芝 PX04P シリーズ PCIe NVMe SSD 仕様:

フォームファクタ： 2.5インチ (SFF-8639)、HHHL
モデル＃： PX04PMB320 | PX04PMB160 | PX04PMB080
容量： 3.2TB | 1.6TB | 800GB
NANDタイプ：MLC
インタフェース
- タイプ: PCI Express 3.0
- 速度: 32 GT/秒 (Gen3 x4)
パフォーマンス
- 持続 128KiB シーケンシャル読み取り: 3,100 MiB/秒
- 連続 128KiB シーケンシャル書き込み: 2,350 MiB/秒
- 持続的な 4KiB ランダム読み取り: 660,000 IOPS
- 持続的な 4KiB ランダム書き込み: 185,000 IOPS
信頼性の向上
- MTTF: 2,000,000 時間
- 保証：5年
- DWPD: 10
出力
- 電源電圧: 3.3V ±10 % (スタンバイ)、12V ±10 %
- 消費電力 (準備完了時): 6W Typ.
寸法 (高さ x 幅 x 長さ): 15 x 69.85 x 100.45 mm
重量：最大150g
環境
- 温度 (動作時): 0 ～ 40 °C
- 相対湿度 (動作時): 5 ～ 95% R.H.
- 振動（動作時）：21.27m/s^2{2.17Grms}（5～800Hz）
- 衝撃（動作時）：9,800m/s^2{1,000G}（持続時間0.5ms）

設計と構築

PX04P シリーズの外観は PX04S シリーズとほぼ同じです。ドライブのフォームファクタは 2.5 インチ、Z ハイト 15 mm です。ドライブ全体はほとんどが銀色で、インターフェース付近のドライブの約 XNUMX 分の XNUMX を占める黒いヒートシンクがあります。上部にはドライブの種類、モデル番号、容量を示すステッカーが貼られています。

ドライブを裏返すと、熱を放散するために回路基板に接触する対応するサーマルパッドの近くにディンプルのある底部の金属プレートが表示されます。

テストの背景と比較対象

StorageReviewのエンタープライズテストラボは、実際の導入環境で管理者が遭遇する状況に匹敵する環境で、エンタープライズストレージデバイスのベンチマークテストを実施するための柔軟なアーキテクチャを提供します。このエンタープライズテストラボには、さまざまなサーバー、ネットワーク機器、電源調整装置、その他のネットワークインフラストラクチャが組み込まれており、当社のスタッフが実際の使用環境に近い状況を作り出し、レビュー中にパフォーマンスを正確に評価することができます。

ラボ環境とプロトコルに関するこれらの詳細情報をレビューに盛り込むことで、IT担当者やストレージ調達担当者が、当社が以下の結果を達成した条件を理解できるようにしています。当社のレビューは、テスト対象機器のメーカーから報酬を受け取ったり、メーカーの監督を受けたりすることはありません。StorageReviewエンタープライズテストラボの詳細およびネットワーク機能の概要については、それぞれのページをご覧ください。

このレビューで比較可能なドライブ:

アプリケーションのワークロード分析

エンタープライズストレージデバイスのパフォーマンス特性を理解するためには、実際の運用環境におけるインフラストラクチャとアプリケーションワークロードをモデル化することが不可欠です。そこで、東芝PX04P 2.5インチの最初のベンチマークとして、SysBenchによるMySQL OLTPパフォーマンスと、 TCP-CワークロードをシミュレートしたMicrosoft SQL Server OLTPパフォーマンスを測定しました。アプリケーションワークロードについては、各ドライブ上で同一構成の仮想マシンを2～4台実行します。

StorageReviewのMicrosoft SQL Server OLTPテストプロトコルでは、トランザクション処理パフォーマンス評議会（TPC）のベンチマークC（TPC-C）の最新ドラフトを採用しています。TPC-Cは、複雑なアプリケーション環境で発生するアクティビティをシミュレートするオンライン・トランザクション処理ベンチマークです。TPC-Cベンチマークは、合成パフォーマンスベンチマークよりも、データベース環境におけるストレージインフラストラクチャのパフォーマンスの強みとボトルネックをより正確に評価できます。今回のレビューで使用するSQL Server VMの各インスタンスは、333GB（1,500スケール）のSQL Serverデータベースを使用し、15,000人の仮想ユーザーの負荷下でトランザクションパフォーマンスとレイテンシを測定します。

SQL Server の出力を見ると、テストされたすべてのドライブは互いに非常に近いパフォーマンスを示しました。ただし、東芝製ドライブは最下位になりました。個々の VM は 3,145.95 TPS から 3,154.22 TPS で実行され、合計スコアは 12,596.01 TPS でした。最高のパフォーマンスを誇るドライブである HGST SN100 は、わずか約 35 TPS 高いだけでした。

15 ユーザーの SQL Server ベンチマーク中の平均遅延の結果は、ドライブのパフォーマンスにさらに劇的な違いがあることを示しました。東芝ドライブは、個々の VM のレイテンシが 12 ミリ秒から 25 ミリ秒とはるかに高く、平均スコアが 20 ミリ秒と最も高く、他のドライブの XNUMX 倍以上でした。

次のアプリケーションベンチマークは、SysBench 経由で測定される Percona MySQL OLTP データベースで構成されます。このテストでは、平均 TPS (99 秒あたりのトランザクション数)、平均レイテンシ、および平均 XNUMX パーセンタイルレイテンシを測定します。 Percona と MariaDB は、データベースの最新リリースで Fusion-io フラッシュ対応アプリケーション API を使用しています。ただし、この比較の目的で、各デバイスを「レガシー」ブロックストレージモードでテストします。

1,671.9 秒あたりの平均トランザクション数のベンチマークでは、東芝が全体的に最も優れたパフォーマンスを示し、他を大きく引き離すことができました。個々の VM は 1,748.24 TPS から 6,777.71 TPS で実行され、合計スコアは XNUMX TPS でした。

平均レイテンシは、東芝のさらなる好調なパフォーマンスを示しました。個々の VM のレイテンシーは 18.3 ミリ秒から 19.14 ミリ秒で、平均スコアは 18.89 ミリ秒で、グループの最高スコアでした。

最悪の MySQL レイテンシシナリオ (99 パーセンタイルレイテンシ) に関しては、東芝は、個々の VM のレイテンシが 35.97 ミリ秒から 36.64 ミリ秒、平均スコアが 36.46 ミリ秒で、他の製品よりも優れたパフォーマンスを示しました。

エンタープライズ総合ワークロード分析

フラッシュストレージのパフォーマンスは、ワークロードに応じて変化するため、ベンチマークの精度を確保するには、 fioの合成ベンチマークを実行する前に、フラッシュストレージを事前に調整する必要があります。比較対象となる各ドライブは、16スレッドの高負荷と、スレッドあたり16の未処理キューによって、定常状態に調整されます。

プレコンディショニングおよび一次定常状態テスト:

スループット (読み取り+書き込み IOPS 合計)
平均レイテンシ (読み取りと書き込みのレイテンシを合わせて平均)
最大遅延 (ピーク読み取りまたは書き込み遅延)
レイテンシの標準偏差 (読み取りと書き込みの標準偏差を合わせて平均)

プリコンディショニングが完了すると、各デバイスは複数のスレッド/キューの深さプロファイルにわたって一定の間隔でテストされ、軽い使用状況と重い使用状況でのパフォーマンスが示されます。東芝 PX04P の合成ワークロード分析では、メーカーの仕様やベンチマークで広く使用されている 100 つのプロファイルを使用します。合成ワークロードは、運用ワークロードで見られるアクティビティを XNUMX% 表すことはなく、ある意味、現実世界では発生しないシナリオのドライブを不正確に表現していることを考慮することが重要です。

4k
- 100% 読み取りおよび 100% 書き込み
8k
- 70% 読み取り/30% 書き込み

スループット 4k 書き込みプリコンディショニングテストでは、東芝は再び、トップ付近から始まり、残りのパックを上回って終了し、約 195K IOPS で定常状態に達する強力なパフォーマンスを示しました。

平均レイテンシのプリコンディショニングでも同様の配置が示されています。ここでも東芝は、1ms未満で起動し、約1.3msで定常状態に達するという他のドライブよりも優れた性能を発揮しました。

最大遅延では、東芝ドライブは約 16 ミリ秒で終了する最高のパフォーマンスと、最も安定したパフォーマンスの両方を実現しました。

標準偏差を見ると、東芝ドライブは安定性がわずかに低く、インテルドライブに次ぐ 1.4 位で終了しました。東芝は約 XNUMX ミリ秒で終了しました。

ドライブの事前調整が完了したら、主要な 4K 合成ベンチマークに切り替えます。スループットでは、東芝は 198,842 IOPS という最強の書き込みパフォーマンスを示しました。ただし、読み取りパフォーマンスは 382,932,XNUMX IOPS で他のドライブに遅れをとりました。

平均遅延は東芝でも同様の順位を示しています。ここでも、書き込みレイテンシーでは 1.284 ミリ秒で最高のパフォーマンスを示しましたが、読み取りレイテンシーでは 0.667 ミリ秒で最下位でした。

最大レイテンシでは、東芝が読み取りレイテンシ 1.524ms、書き込みレイテンシ 17.869ms で再びトップの座を獲得しました。どちらの場合でも、東芝は他のすべてのドライブを簡単に打ち負かしました。

標準偏差によると、東芝の読み取りレイテンシは 0.04 ミリ秒で最も優れており、書き込みレイテンシは 1.795 番目に良い XNUMX ミリ秒でした。

次のワークロードは、8% の読み取り操作と 70% の書き込み操作の比率で 30 の転送を使用します。繰り返しになりますが、メインのテストに移る前に、事前調整の結果から始めます。スループットに関しては、東芝はローエンドでテストを開始しましたが、最後までに約 190 IOPS の定常状態でトップに上り詰めました。

平均レイテンシでも同じ配置が見られます。ドライブはハイエンド付近で開始され（ただし、それでも 1 ミリ秒程度です）、1.35 ミリ秒あたりでトップの位置で終了しました。

最大レイテンシでは疑問の余地はありませんでした。東芝はこのベンチマークで最初から最後まで最高のドライブであり、約 14.5 ミリ秒で定常状態で終了しました。

標準偏差では東芝が終始リードしていましたが、Intel ドライブが僅差で追いつきました。東芝は約 1.1 ミリ秒で定常状態で終了しました。

ドライブを完全に事前調整した後、メインの 8k 70/30 テストを実行しました。スループットでは、東芝はテストの大部分で 169,252 位を記録し、最後に XNUMX IOPS で XNUMX 位に浮上しました。

平均レイテンシは東芝の方が優れたパフォーマンスを示し、全体を通じてトップまたは 1.37 位のいずれかを走行し、XNUMX ミリ秒で XNUMX 位で終了しました。

最大レイテンシは、東芝が最初から最後まで強力なパフォーマンスを示していることを示しました。終わり近くで急上昇しましたが、トップの座を失うことはなく、16.39 ミリ秒で終了しました。

標準偏差からは、東芝が最初から最後まで好調なパフォーマンスを示し、インテルが再び互角の成績を収めていることがわかりました。東芝は1.07ミリ秒でトップとなった。

結論

PX04Pシリーズは東芝初のNVMe SSDです。ドライブには 2.5 つのフォームファクタがあり、800 インチまたは HHHL のいずれかで、容量は 3.2 GB ～ 1 TB です。 NVMe ドライブであるため、SAS SSD よりも優れたパフォーマンスと低い遅延を実現します。東芝は、書き込み負荷の高いアプリケーションの耐久性を向上させるために、ドライブに複数の SKU も提供しています。ドライブの容量を増やすために、XNUMX 日あたりのドライブ書き込み数を XNUMX 件まで減らすこともできます。

パフォーマンスに注目すると、アプリケーションのワークロード分析では、東芝 PX04P はアプリケーションテストで少し複雑な結果でした。 SQL ベンチマークでは最も低いパフォーマンスでした (合計 TPS 12,596.01、レイテンシーの平均スコア 20ms)。ただし、Sysbench では最高のスコアを記録しました (6,777.71 TPS、平均レイテンシー 18.89 ミリ秒、最悪の場合の MySQL レイテンシー 36.46 ミリ秒)。合成ベンチマークに切り替えると、東芝のパフォーマンスがより優れ、より安定していることがわかりました。 4K テストでは、東芝は 198,842 IOPS の書き込みスループット、1.284 ミリ秒の平均書き込みレイテンシを示し、最大レイテンシでは読み取り 1.524 ミリ秒、書き込み 17.869 ミリ秒でトップの座を獲得しました。 8k 70/30 書き込みテストでは、東芝は 169,252 IOPS (全体で 14.5 位) のスループットと XNUMX ミリ秒の最高の最大レイテンシという優れたパフォーマンスを示しました。

一般に、これは東芝による非常に有能な最初の NVMe の取り組みです。合成結果は、特にレイテンシーのカテゴリで非常に良好でした。ただし、アプリケーションのテストは分岐していました。このドライブは Sysbench ではうまく機能しましたが、SQL Server では多少苦労しました。ただし、東芝はファームウェアの開発を続けているため、この問題に正面から対処しようとすることが期待されます。

メリット