Toshiba PX04P NVMe SSD 검토(2.5″)

by 아담 암스트롱 on 2016 년 7 월 20 일

기업 ◇ SSD

Toshiba PX04P는 가능한 최저 대기 시간에서 확장 가능한 성능이 필요한 서버 및 스토리지 어플라이언스를 위해 특별히 설계된 일련의 NVMe SSD(비휘발성 메모리 익스프레스 솔리드 스테이트 드라이브)입니다. PX04P 계열은 2.5인치 및 절반 높이 절반 길이 추가 카드(HHHL) 폼 팩터로 제공됩니다. 두 폼 팩터 모두 800GB에서 3.2TB 범위의 용량으로 제공되며 쓰기 내구성 요구 사항을 충족하기 위해 여러 가지로 제공됩니다.

대부분의 데이터 센터에는 특정 애플리케이션을 위한 특정 유형의 드라이브가 필요합니다. 일부 애플리케이션에는 일반적으로 DWPD가 낮고 용량은 더 큰 더 많은 읽기 집약적 드라이브가 필요하고 다른 애플리케이션에는 더 높은 내구성의 쓰기 집약적 드라이브가 필요합니다. PX04P는 각 용량에 대해 세 가지 SKU로 제공됩니다. 이러한 SKU는 1DWPD, 3DWPD 및 10DWPD의 다양한 내구성을 제공합니다(Toshiba는 최대 25DWPD까지 드라이브를 테스트했지만 현재 제한된 수요로 인해 SKU를 제공하지 않습니다). 고객은 애플리케이션에 필요한 용량과 내구성 요구 사항을 선택할 수 있습니다. 더 읽기 집약적이고 더 많은 용량이 필요한 경우 1DWPD를 선택합니다. 반면에 더 쓰기 집약적인 요구 사항이 있는 경우 용량을 희생하여 10DWPD를 선택합니다.

모든 PX04P 시리즈는 선택한 내구성에 관계없이 5년 보증이 제공됩니다. 검토를 위해 PX04PMB320 또는 3.2TB 모델을 살펴보겠습니다.

Toshiba PX04P 시리즈 PCIe NVMe SSD 사양:

폼 팩터 : 2.5인치(SFF-8639), HHHL
모델 # : PX04PMB320 | PX04PMB160 | PX04PMB080
생산 능력: 3.2TB | 1.6TB | 800GB
낸드 유형: MLC
인터페이스
- 유형: PCI 익스프레스 3.0
- 속도: 32GT/s(Gen3 x4)
성능
- 지속 128KiB 순차 읽기: 3,100MiB/s
- 지속 128KiB 순차 쓰기: 2,350MiB/s
- 지속 4KiB 임의 읽기: 660,000 IOPS
- 지속 4KiB 임의 쓰기: 185,000 IOPS
신뢰성
- MTTF: 2,000,000시간
- 보증 : 5 년
- DWPD: 10
출력
- 공급 전압: 3.3V ±10%(대기), 12V ±10%
- 소비 전력(준비): 6W Typ.
치수(HxWxL): 15 x 69.85 x 100.45mm
무게: 최대 150g
환경
- 온도(작동): 0 ~ 40°C
- 상대 습도(작동): 5~95% RH
- 진동(작동): 21.27m/s^2{2.17Grms}(5~800Hz)
- 충격(작동): 9,800m/s^2 {1,000G}(0.5ms 지속 시간)

설계 및 구축

PX04P 시리즈는 PX04S 시리즈와 거의 동일하게 보입니다. 드라이브는 2.5인치, 15mm z-높이 폼 팩터를 가지고 있습니다. 전체 드라이브는 인터페이스 근처에서 드라이브의 약 XNUMX/XNUMX을 차지하는 검은색 방열판이 있는 대부분 은색입니다. 상단에는 드라이브 유형, 모델 번호 및 용량을 나타내는 스티커가 있습니다.

드라이브를 뒤집으면 열을 발산하기 위해 회로 보드에 닿는 해당 열 패드가 있는 위치 근처에 보조개가 있는 하단 금속판이 표시됩니다.

테스트 배경 및 유사 항목

StorageReview 엔터프라이즈 테스트 랩은 실제 구축 환경과 유사한 환경에서 엔터프라이즈 스토리지 장치의 벤치마크 테스트를 수행할 수 있는 유연한 아키텍처를 제공합니다. 엔터프라이즈 테스트 랩은 다양한 서버, 네트워킹, 전력 조절 장치 및 기타 네트워크 인프라를 통합하여 실제와 같은 환경을 조성하고 리뷰 과정에서 성능을 정확하게 측정할 수 있도록 지원합니다.

저희는 연구실 환경 및 프로토콜에 대한 세부 정보를 리뷰에 포함하여 IT 전문가와 스토리지 구매 담당자가 다음과 같은 결과를 얻게 된 조건을 이해할 수 있도록 합니다. 저희 리뷰는 테스트 대상 장비 제조업체로부터 어떠한 비용도 지원받거나 감독을 받지 않습니다. StorageReview 엔터프라이즈 테스트 랩 에 대한 자세한 정보 와 네트워킹 기능에 대한 개요는 해당 페이지에서 확인할 수 있습니다.

이 검토를 위한 비교 가능한 드라이브:

애플리케이션 워크로드 분석

엔터프라이즈 스토리지 장치의 성능 특성을 이해하기 위해서는 실제 운영 환경에서 발견되는 인프라 및 애플리케이션 워크로드를 모델링하는 것이 필수적입니다. 따라서 Toshiba PX04P 2.5인치 드라이브에 대한 첫 번째 벤치마크는 SysBench를 사용한 MySQL OLTP 성능과 시뮬레이션된 TCP-C 워크로드를 사용한 Microsoft SQL Server OLTP 성능입니다. 애플리케이션 워크로드의 경우, 각 드라이브에서 동일하게 구성된 가상 머신 ( VM)이 2~4개 실행될 것입니다.

StorageReview의 Microsoft SQL Server OLTP 테스트 프로토콜은 복잡한 애플리케이션 환경에서 발생하는 활동을 시뮬레이션하는 온라인 트랜잭션 처리 벤치마크인 TPC-C(Transaction Processing Performance Council's Benchmark C)의 최신 버전을 사용합니다. TPC-C 벤치마크는 합성 성능 벤치마크보다 데이터베이스 환경에서 스토리지 인프라의 성능 강점과 병목 현상을 측정하는 데 더 가깝습니다. 이 리뷰에 사용된 각 SQL Server VM 인스턴스는 333GB(1,500개 확장) SQL Server 데이터베이스를 사용하며, 15,000명의 가상 사용자 부하 조건에서 트랜잭션 성능과 지연 시간을 측정합니다.

SQL Server 출력을 보면 테스트한 모든 드라이브가 서로 매우 가깝게 작동했습니다. 그러나 Toshiba 드라이브는 팩의 맨 아래에 나타났습니다. 개별 VM은 총 점수 3,145.95 TPS로 3,154.22 TPS에서 12,596.01 TPS로 실행되었습니다. 최고 성능 드라이브인 HGST SN100은 약 35 TPS 더 높았습니다.

15k 사용자 SQL Server 벤치마크 동안의 평균 대기 시간 결과는 드라이브 성능에서 더 극적인 차이를 보여주었습니다. Toshiba 드라이브는 개별 VM의 대기 시간이 12ms에서 25ms로 훨씬 더 길어 다른 드라이브보다 20배 이상 높은 평균 점수인 XNUMXms가 가장 높았습니다.

다음 애플리케이션 벤치마크는 SysBench를 통해 측정된 Percona MySQL OLTP 데이터베이스로 구성됩니다. 이 테스트는 평균 TPS(Transactions Per Second), 평균 대기 시간 및 평균 99번째 백분위수 대기 시간을 측정합니다. Percona와 MariaDB는 데이터베이스의 최신 릴리스에서 Fusion-io 플래시 인식 애플리케이션 API를 사용하고 있습니다. 그러나 이 비교를 위해 "레거시" 블록 스토리지 모드에서 각 장치를 테스트합니다.

초당 평균 트랜잭션 벤치마크에서 Toshiba는 전반적으로 가장 강력한 성능으로 나머지 팩을 크게 앞설 수 있었습니다. 개별 VM은 1,671.9 TPS에서 1,748.24 TPS로 실행되었으며 총 점수는 6,777.71 TPS였습니다.

평균 대기 시간은 Toshiba의 또 다른 강력한 성능을 제공했습니다. 개별 VM의 대기 시간은 18.3ms에서 19.14ms 사이였으며 평균 점수는 18.89ms로 최고 점수였습니다.

최악의 MySQL 지연 시간 시나리오(99번째 백분위수 지연 시간) 측면에서 Toshiba는 지연 시간 범위가 35.97ms~36.64ms이고 평균 점수가 36.46ms인 개별 VM으로 다시 한 번 나머지 팩을 능가했습니다.

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 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 PX04P에 대한 합성 워크로드 분석에서는 제조업체 사양 및 벤치마크에서 널리 사용되는 두 가지 프로필을 사용합니다. 가상 워크로드는 프로덕션 워크로드에서 볼 수 있는 활동을 100% 나타내지 않으며 실제로 발생하지 않는 시나리오에서 드라이브를 어떤 면에서는 부정확하게 묘사한다는 점을 고려하는 것이 중요합니다.

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

처리량 4k 쓰기 사전 조건 테스트에서 Toshiba는 다시 한 번 상단 근처에서 시작하여 약 195K IOPS의 안정적인 상태에 도달하는 나머지 팩 위에서 마무리되는 강력한 성능을 보여줍니다.

평균 대기 시간 사전 조건은 비슷한 순위를 보여줍니다. 다시 한 번 Toshiba는 1ms 미만에서 시작하여 약 1.3ms에서 정상 상태에 도달하는 다른 드라이브를 능가했습니다.

최대 대기 시간으로 Toshiba 드라이브는 약 16ms로 마무리되는 최고의 성능과 가장 일관된 성능을 모두 제공했습니다.

표준 편차를 살펴보면 Toshiba 드라이브는 일관성이 약간 떨어졌고 Intel 드라이브에 이어 1.4위를 차지했습니다. Toshiba는 약 XNUMXms를 완료했습니다.

드라이브가 사전 조정되면 기본 4k 합성 벤치마크로 전환합니다. 처리량 측면에서 Toshiba는 198,842 IOPS에서 가장 강력한 쓰기 성능을 보였습니다. 그러나 읽기 성능은 382,932 IOPS로 다른 드라이브에 뒤처졌습니다.

평균 대기 시간은 Toshiba와 비슷한 순위를 나타냅니다. 다시 한 번 1.284ms의 쓰기 대기 시간에서 최고의 성능을 보였지만 읽기 대기 시간이 0.667ms인 한 팩 하단에 있습니다.

최대 대기 시간으로 Toshiba는 1.524ms의 읽기 대기 시간과 17.869ms의 쓰기 대기 시간으로 다시 한 번 최고의 자리를 차지했습니다. 두 경우 모두 Toshiba는 다른 모든 드라이브를 쉽게 압도했습니다.

표준 편차는 Toshiba가 0.04ms의 시간으로 최고의 읽기 대기 시간을 가졌고 두 번째로 좋은 쓰기 대기 시간은 1.795ms로 나타났습니다.

다음 워크로드는 8%의 읽기 작업과 70%의 쓰기 작업 비율로 30k 전송을 사용합니다. 다시 한 번 기본 테스트로 전환하기 전에 사전 조건 결과부터 시작하겠습니다. 처리량 면에서 Toshiba는 로우엔드에서 테스트를 시작했지만 끝까지 약 190K IOPS의 정상 상태로 정상에 도달했습니다.

평균 대기 시간으로 동일한 순위를 볼 수 있습니다. 드라이브는 하이엔드 부근에서 시작하여(아직도 1ms 정도가 맞지만) 1.35ms 부근에서 최상위 지점에서 끝났습니다.

최대 대기 시간을 사용하면 의심의 여지가 없습니다. Toshiba는 처음부터 끝까지 이 벤치마크에서 최고의 드라이브였으며 약 14.5ms의 정상 상태에서 마무리되었습니다.

표준 편차는 전체적으로 Toshiba가 선두에 있는 것으로 나타났지만 Intel 드라이브에 바짝 뒤쫓았습니다. Toshiba는 약 1.1ms의 정상 상태에서 종료되었습니다.

드라이브를 완전히 사전 조정한 후 기본 8k 70/30 테스트를 거쳤습니다. 처리량 면에서 Toshiba는 대부분의 테스트에서 169,252위를 차지한 후 마지막에 XNUMX IOPS로 XNUMX위를 차지했습니다.

평균 지연 시간은 Toshiba가 1.37위 또는 XNUMX위를 달리며 XNUMXms로 XNUMX위를 차지하면서 더 강력한 성능을 보여주었습니다.

최대 대기 시간은 Toshiba가 다시 한 번 처음부터 끝까지 강력한 성능을 가지고 있음을 보여주었습니다. 마지막 부분에서 급상승했지만 16.39ms로 마무리하며 XNUMX위 자리를 잃지 않았습니다.

표준 편차는 우리에게 Toshiba가 처음부터 끝까지 강력한 성능을 보여주었고, Intel은 다시 한 번 막상막하의 경쟁을 벌였습니다. Toshiba는 1.07ms로 XNUMX위를 차지했습니다.

맺음말

PX04P 시리즈는 Toshiba의 첫 번째 NVMe SSD입니다. 이 드라이브는 2.5인치 또는 HHHL의 두 가지 폼 팩터로 제공되며 용량은 800GB~3.2TB입니다. NVMe 드라이브이므로 SAS SSD보다 더 나은 성능과 짧은 대기 시간을 제공합니다. Toshiba는 또한 쓰기 집약적인 애플리케이션에 더 나은 내구성을 제공하기 위해 드라이브에 여러 SKU를 제공합니다. 드라이브의 용량을 늘리기 위해 일일 드라이브 쓰기를 1까지 낮출 수 있습니다.

성능을 살펴보면 애플리케이션 작업 부하 분석에서 Toshiba PX04P는 애플리케이션 테스트에서 약간 혼합된 가방이었습니다. SQL 벤치마크에서 가장 낮은 성능을 보였습니다(총 TPS 12,596.01 및 대기 시간에 대한 평균 점수 20ms). 그러나 Sysbench에서 가장 좋은 점수를 받았습니다(6,777.71 TPS, 평균 대기 시간 18.89ms, 최악의 경우 MySQL 대기 시간 36.46ms). 합성 벤치마크로 전환하면서 Toshiba의 성능이 훨씬 더 좋고 일관되게 나타났습니다. 4k 테스트에서 Toshiba는 198,842 IOPS 쓰기 처리량, 1.284ms 평균 쓰기 대기 시간, 최대 대기 시간 1.524ms 읽기 및 17.869ms 쓰기로 최고를 기록했습니다. 8k 70/30 쓰기 테스트에서 Toshiba는 169,252 IOPS(전체 14.5번째)의 처리량과 XNUMXms로 최고의 최대 대기 시간으로 또 다른 강력한 성능을 제공했습니다.

일반적으로 이것은 Toshiba의 매우 유능한 첫 번째 NVMe 노력입니다. 합성 결과는 특히 대기 시간 범주에서 매우 우수했습니다. 그러나 애플리케이션 테스트는 분기되었습니다. 드라이브는 Sysbench에서 훌륭했지만 SQL Server에서는 일부 어려움을 겪었습니다. Toshiba는 펌웨어 작업을 계속하고 있으므로 해당 문제를 정면으로 해결하려고 노력할 것으로 기대합니다.

장점