Toshiba PX02SM 시리즈 SAS3 엔터프라이즈 SSD 검토

by StorageReview 엔터프라이즈 랩 on 2014년 ２월 21일

기업 ◇ SSD

Toshiba PX02SM은 듀얼 포트 12Gb/s SAS 인터페이스와 eMLC NAND를 사용하는 엔터프라이즈급 SSD로, 초기 리뷰에서 유망한 성능을 보여주었습니다 . PX02SM은 시장에 출시된 최초의 12Gb/s SAS SSD였으며, 당시에는 StorageReview 엔터프라이즈 테스트 랩에서 순차 워크로드로 최대 성능을 측정할 수 있는 SAS3 어댑터가 없었습니다. 이제 랩에 Supermicro SuperStorage Server AR24NV SAS3 플랫폼이 추가됨에 따라, 호스트의 HBA 병목 현상이나 사용자 지정 구성 없이 PX02SM을 다시 테스트하고 성능을 철저히 검증할 수 있게 되었습니다.

PX02SM은 2013년에 더 빠른 SAS3 인터페이스로 데뷔한 Toshiba의 PX 시리즈의 일부입니다. PX02SM은 가장 빠른 사양, 향상된 오류 수정을 위한 계층화된 ECC를 제공하며 향상된 보안을 위해 암호화 삭제를 사용하는 보안 모델에서 사용할 수 있습니다. Toshiba PX02SM은 200년 제한 보증이 지원되는 400GB, 800GB, 1.6GB 및 400TB 용량으로 제공됩니다. 우리의 검토는 800GB 및 6GB 모델 모두를 벤치마킹하고 비교를 위해 2Gb/s SASXNUMX 결과를 제공합니다.

도시바 PX02SM 사양

용량
- 200GB (PX02SMF020, PX02SMU020)
- 400GB (PX02SMF040, PX02SMU040)
- 800GB (PX02SMF080, PX02SMU080)
- 1.6TB (PX02SMB160, PX02SMQ160)
낸드: 24nm eMLC
인터페이스: SAS 6Gb/s 및 12Gb/s
폼 팩터: 2.5” SFF x 7mm 높이(15TB 모델의 경우 1.6mm)
성능
- 순차 읽기(지속): 900MB/s
- 순차적 쓰기(지속): 400MB/s
- 임의 읽기 4k(IOPS): 120,000
- 임의 쓰기 4k(IOPS): 30,000
환경
- 온도 – 작동 시 0° ~ 55°C
- 온도 – 비작동 -40° ~ 70°C(-40° ~ 158°F)
- 진동 – 작동 시 9.8m/s²(1G)
- 진동 – 비작동 49m/s²(5G)
- 충격 – 작동 시 9,800m/s²(1,000G 0.5ms, ½ 사인)
- 충격 - 비작동 9,800m/s²(1,000G 0.5ms, ½ 사인)
- 전력 손실 방지
내구성 TBW: 3.7PB(200GB), 7.3PB(400GB), 14.6PB(800GB), 29.2PB(1.6TB)
MTTF: 2백만 시간
치수(WxDxH): 69.85mm x 100mm x 7.0mm
무게 : 70g
5 년 제한 보증

비디오 개요

설계 및 구축

고성능 엔터프라이즈 SSD는 일반적으로 15mm 섀시를 사용하지만 Toshiba PX02SM은 7mm 디자인(두께가 1.6mm인 15TB 모델 제외)과 2.5인치 폼 팩터를 사용합니다. 드라이브의 외관은 화려하지 않고 기능적이며 각인된 알루미늄 바디로 견고한 느낌을 줍니다.

PX02SM SSD의 전면에는 SAS 12Gb/s HBA와 하위 호환되는 전원 및 데이터용 6Gb/s SAS 연결이 있습니다.

PX02SM은 Marvell 공동 브랜드 TC58NC9036GTC 컨트롤러를 사용합니다. 우리의 400GB 검토 모델에는 Toshiba의 16nm eMLC NAND 다이 패키지 24개가 포함되어 있으며 각각 32GB 또는 512GB의 원시 플래시 용량과 400GB의 포맷되지 않은 용량을 가지고 있습니다.

테스트 배경 및 유사 항목

Toshiba PX02SM은 Marvell 공동 브랜드 TC58NC9036GTC 컨트롤러와 SAS 24Gb/s를 지원하는 인터페이스가 있는 12nm eMLC NAND를 사용합니다. 당사의 프로토콜은 02Gb/s SAS400 호스트가 있는 PX6SM 2GB 모델의 성능 결과도 게시하지만 400GB 및 800GB 모델에 대한 최상의 성능은 SAS3을 통해 달성됩니다. StorageReview Enterprise Test Lab은 SAS2027 테스트베드로 SuperMicro SuperStorage Server 24R-AR3NV를 사용하며 다음 기능을 제공합니다.

2 x Intel Xeon E5-2687 v2(3.4GHz, 25MB 캐시, 8코어)
인텔 C602 칩셋
메모리 – 256GB(16 x 16GB) 1333Mhz Micron DDR3 Registered RDIMM
Windows 서버 2012 표준 – 100GB 마이크론 RealSSD P400e 부팅 SSD
3 x Supermicro SAS3 HBA(LSI SAS 3008 컨트롤러)
- 100GB Micron P400e Linux CentOS 6.3 부팅
- 200GB Micron P400m Windows Server 2012 부팅
- 100GB Micron P400e Linux CentOS 6.3 부트(Sysbench), 데이터베이스 스토리지용 Micron M500 960GB 포함
Mellanox ConnectX-3 듀얼 포트 VPI PCIe 3.0 어댑터

이 리뷰에 대한 비교:

히타치 SSD800MH (400GB, Intel 공동 브랜드 DB29AA11B0 컨트롤러, Intel 25nm MLC NAND, 12.0Gb/s SAS)
OCZ 탈로스 2 R (400GB, SandForce SF-2500 컨트롤러, Intel 25nm MLC NAND, 6.0Gb/s SAS)
히타치 SSD400M (400GB, Intel EW29AA31AA1 컨트롤러, Intel 25nm eMLC NAND, 6.0Gb/s SAS)
스마트 옵티머스 (400GB, 타사 컨트롤러, Toshiba 34nm MLC NAND, 6.0Gb/s SAS)
STEC s842(s840 시리즈) (800GB, STEC 24950-15555-XC1 컨트롤러, Toshiba MLC NAND, 6.0Gb/s SAS)

애플리케이션 성능 분석

엔터프라이즈 스토리지 장치의 성능 특성을 이해하기 위해서는 실제 운영 환경에서 흔히 볼 수 있는 인프라 및 애플리케이션 워크로드를 모델링하는 것이 필수적입니다. 따라서 Toshiba PX02SM에 대한 첫 번째 벤치마크 두 가지는 MarkLogic NoSQL 데이터베이스 스토리지 벤치마크 와 SysBench를 통한 MySQL 성능 테스트입니다.

NoSQL 데이터베이스에는 200개의 데이터베이스 노드에 약 650GB의 공간이 필요하므로 MarkLogic NoSQL 데이터베이스 환경에는 가용 용량이 최소 24GB인 30개의 SSD 그룹이 필요합니다. 우리의 프로토콜은 SCST 호스트를 사용하고 데이터베이스 노드당 하나씩 할당된 JBOD의 각 SSD를 제공합니다. 이 테스트는 36회 간격으로 반복되며 이 등급의 SSD에 대해 총 XNUMX-XNUMX시간이 필요합니다. MarkLogic은 각 SSD의 총 평균 대기 시간과 간격 대기 시간을 기록합니다.

Toshiba PX02SM은 3.604ms로 MarkLogic NoSQL 벤치마크에서 동급 드라이브 중 평균 대기 시간이 가장 높았으며, 이 테스트에서는 특히 좋지 않은 결과를 보였습니다.

PX02SM 아키텍처는 NoSQL 워크로드의 액세스 패턴에 최적화되어 있지 않아 프로토콜 전체에서 정규화된 최대값인 9ms 이상에서 급증하는 대기 시간을 트리거합니다.

HGST SSD800MM은 병합 읽기 및 병합 쓰기 작업 중에 간헐적으로 급증하는 등 유사 제품에 비해 결정적인 우위를 유지했습니다.

SanDisk Optimus는 대부분의 작업에 대해 대기 시간을 6ms 미만으로 유지했으며 몇 가지 스파이크는 7ms에서 11ms 사이에 도달했습니다.

HGST SSD400M은 SanDisk Optimus보다 대기 시간 변동이 더 컸으며 NoSQL 저널 쓰기 작업 중 대기 시간이 가장 컸습니다.

OCZ Talos 2 R은 SSD400M과 비슷한 NoSQL 성능을 보였고 최대 지연 시간은 9~32ms였습니다. 병합 쓰기 작업 중에 가장 높은 피크가 발생했습니다.

다음 애플리케이션 테스트는 SysBench를 이용한 Percona MySQL 데이터베이스 테스트 로 , OLTP 활동 성능을 측정합니다. 이 테스트 구성에서는 Lenovo ThinkServer RD630 여러 대를 사용 하고 데이터베이스 환경을 단일 드라이브에 로드합니다. 이 테스트는 2~32개의 스레드 범위에서 평균 TPS(초당 트랜잭션 수), 평균 지연 시간, 그리고 평균 99번째 백분위수 지연 시간을 측정합니다. Percona와 MariaDB는 최신 데이터베이스 릴리스에서 Fusion-io 플래시 인식 애플리케이션 API를 사용하지만, 이 비교를 위해 각 장치를 "레거시" 블록 스토리지 모드로 테스트합니다.

800GB PX02SM은 2개 스레드에서 초당 1,755개의 트랜잭션으로 모든 SAS32 유사 제품보다 더 나은 성능을 보였지만 MySQL TPS 최고 값인 800 TPS에 도달한 Hitachi SSD2,113MM보다 뒤처졌습니다.

MySQL 애플리케이션 벤치마크 동안의 평균 대기 시간 결과는 비슷한 라인을 따릅니다. 800GB Toshiba PX02SM은 Hitachi SSD800MM에 이어 두 번째로, 평균 지연 시간은 6.63스레드의 경우 2ms에서 18.23스레드의 경우 32ms입니다.

OLTP 워크로드를 사용한 최악의 MySQL 대기 시간 테스트로 이동하면 PX02SM은 스레드 수 범위에서 자체적으로 유지되지만 비교 대상 팩의 중간에 속합니다.

엔터프라이즈 종합 워크로드 분석

플래시 드라이브의 성능은 워크로드에 따라 달라지므로, fio 합성 벤치마크 의 정확성을 보장하기 위해서는 각 벤치마크를 수행하기 전에 플래시 스토리지를 사전 조건화해야 합니다. 비교 대상 드라이브들은 모두 제조사 도구를 사용하여 안전하게 삭제된 후, 16개의 스레드와 스레드당 16개의 대기열로 구성된 높은 부하 상태에서 안정적인 상태로 사전 조건화됩니다.

사전 조건화 및 기본 정상 상태 테스트:

처리량(읽기+쓰기 IOPS 집계)
평균 대기 시간(읽기+쓰기 대기 시간을 함께 평균화)
최대 대기 시간(최대 읽기 또는 쓰기 대기 시간)
대기 시간 표준 편차(함께 평균화된 읽기+쓰기 표준 편차)

사전 조건이 완료되면 각 장치는 여러 스레드/대기열 깊이 프로필에서 일정 간격으로 테스트되어 사용량이 적은 경우와 사용량이 많은 경우의 성능을 보여줍니다. Toshiba PX02SM에 대한 합성 워크로드 분석에서는 제조업체 사양 및 벤치마크에서 널리 사용되는 두 가지 프로필을 사용합니다.

4k
- 100% 읽기 및 100% 쓰기
8k
- 70% 읽기/30% 쓰기

PX02SM은 800k 사전 조정 중에 HGST의 SSD4MM의 성능에 필적할 수 없었지만 두 PX02SM 용량은 정상 상태에서 약 50,000 IOPS로 감소하기 전에 29,000 IOPS 버스트 속도에 도달할 수 있었습니다.

16개의 스레드 부하와 16개의 대기열 깊이로 PX02SM은 약 5ms의 버스트 대기 시간을 기록한 후 8.7ms 근처에서 평준화되었으며, 이는 HGST와 비교했을 때 뒤처졌습니다.

4k 사전 조정 중에 측정된 최대 대기 시간은 동일한 패턴을 유지했습니다. Toshiba PX02SM은 가장 낮은 최대값을 유지한 HGST SSD800MM 및 SSD400M을 제외하고 경쟁 제품보다 일관된 선두를 유지할 수 있습니다.

표준 편차 결과를 통해 사전 조건화 프로세스 전체에서 대기 시간이 얼마나 일관된지 쉽게 확인할 수 있습니다. 두 PX02SM 드라이브 모두 2.4ms 근처에서 프로세스를 시작하고 대기 시간 표준 편차가 5.1GB 모델의 경우 800ms, 5.8GB 모델의 경우 400ms로 정상 상태에 도달하므로 이러한 결과는 놀라운 점을 나타내지 않았습니다.

사전 컨디셔닝 프로세스를 완료한 HGST SSD800MM은 선두 4k 처리량 위치를 차지했습니다. Toshiba PX02SM은 또한 SAS3 테스트베드에서 특히 4GB 형식에서 109,135 IOPS, 400GB 드라이브에서 108,633 IOPS를 달성한 800k 읽기 작업에서 강력한 성능을 보였습니다.

SSD800MM은 읽기 및 쓰기 작업에서 가장 낮은 평균 4k 대기 시간을 명령하는 반면, PX02SM은 SAS2.34 테스트베드에서 평균 대기 시간을 2.35ms 및 3ms로 유지하여 소규모 읽기 작업에 능숙함을 보여줍니다. 4k 평균 대기 시간 결과는 또한 6Gb/s SAS2보다 12Gb/s SAS3를 통한 읽기 대기 시간이 약간 더 낮은 호스트와 HBA의 차이를 보여줍니다.

4k 합성 벤치마크 동안 측정된 최대 대기 시간은 Toshiba PX02SM을 유사 제품 팩의 중간 근처에 두었습니다.

4k 표준 편차 계산은 테스트 중 Toshiba PX02SM의 일관된 대기 시간 성능을 반영하며, 02Gb/s SAS 또는 800Gb/s 호스트로 벤치마킹했는지 여부에 관계없이 PX6SM이 SSD12MM을 제외한 모든 경쟁 제품보다 앞서 있는 결과를 얻었습니다.

다음 워크로드는 8%의 읽기 작업과 70%의 쓰기 작업 비율로 30k 전송을 사용합니다. PX02SM은 75,000GB 모델의 경우 41,000 IOPS, 400GB 모델의 경우 43,000 IOPS에 가까운 안정 상태에 도달하기 전에 약 800 IOPS의 XNUMX위 버스트로 이 벤치마크에 대한 사전 조정을 시작했습니다.

Toshiba PX02SM은 평균 지연 시간 8ms로 70k 30/3.42 사전 조정을 시작했으며, 이는 6.22GB 리뷰 드라이브의 경우 400ms, 5.96GB 드라이브의 경우 800ms로 증가하여 동급 최고의 HGST SSD800MM보다 뒤처지고 STEC에 근접했습니다. s842.

소수의 스파이크만 있는 PX02SM은 사전 조정 전체에서 강력한 최대 대기 시간 결과를 계속 유지하여 36GB 드라이브의 경우 거의 400ms, 40GB 모델의 경우 800ms에 도달합니다.

사전 조정 곡선의 시작 부분에서 PX02SM(용량 및 SAS 세대 모두)은 SAS800를 통해 SSD2MM에 액세스할 때 SSD02MM보다 더 일관된 대기 시간을 달성할 수 있지만 사전 조정이 끝나면 PXXNUMXSM이 관례적인 표준 편차 결과에서 XNUMX위를 차지했습니다.

드라이브가 사전 조정되면 8k 70/30 처리량 벤치마크는 워크로드 강도를 2개의 스레드 및 2개의 대기열에서 최대 16개의 스레드 및 16개의 대기열로 변경합니다. 8k 처리량을 측정한 PX02SM은 12Gb/s SAS로의 전환으로 많은 이점을 얻지 못했지만 그럼에도 불구하고 강력한 400위를 유지했습니다. 최대 워크로드에서 02GB PX40,887SM은 800 IOPS에 도달했고 42,589GB 모델은 XNUMX IOPS에 도달했습니다.

8k 70/30 테스트의 평균 대기 시간은 HGST SSD800MM 비교 제품보다 높게 유지되었으며 STEC s842와 거의 비슷했습니다.

더 낮은 스레드 수와 대기열 깊이에서 8k 합성 벤치마크 동안 기록된 최대 대기 시간으로 인해 Toshiba PX02SM, HGST SSD800MM 및 STEC s842를 구별하기 어렵습니다. 더 높은 스레드 수에서 SSD800MM은 결정적인 우위를 되찾고 PX02SM은 STEC s842에서 멀어집니다.

8k 70/30 테스트 중 대기 시간에 대한 표준 편차 플롯은 PX02SM 성능의 약점을 나타내지 않습니다. PX02SM 12Gb/s 결과는 스레드 0.27개와 대기열 깊이 2인 경우 2ms에서 가장 집약적인 워크로드인 경우 최대 약 3.7ms까지 확장됩니다.

맺음말

PX02SM은 12Gb/s SAS 연결, eMLC NAND 및 최대 1.6TB의 다양한 용량을 갖춘 Toshiba의 새로운 고성능 기업용 SSD 중 하나로 광범위한 애플리케이션에 적합합니다. 1.6TB 에디션을 제외하고 PX02SM은 드라이브용 도어와 슬롯도 여는 7mm 높이로 유명합니다. Toshiba의 PX02SM 아키텍처는 전송 중인 데이터를 보호하기 위한 전원 손실 보호와 같은 몇 가지 유용한 기능도 제공합니다.

PX02SM은 다른 eMLC 드라이브(HGST SSD800MM 제외)의 버스트 속도와 종종 경쟁하는 정상 상태 수치로 합성 벤치마크에서 비교 가능한 대부분의 eMLC SSD를 지속적으로 능가했습니다. 그러나 MarkLogic NoSQL 벤치마크에서 드라이브는 모든 작업에 대한 비교 대상 중에서 가장 낮은 성능을 보였습니다. PX02SM은 MySQL에서 OLTP 성능을 테스트하는 동안 합성 벤치마크 성공과 같지는 않았지만 SSD800MM에 대한 강력한 XNUMX위 성능을 유지한 결과로 어느 정도 보상했습니다.

장점