Na tegorocznych targach CES firma Toshiba ogłosiła nową linię BG4. BG4 to czwarta generacja dysków SSD z matrycą Ball Grid Array (BGA). Te nowe dyski SSD są dostępne w kompaktowej obudowie M.2 2230, co czyni je idealnymi do ultramobilnych komputerów PC, notebooków 2 w 1, urządzeń IoT/wbudowanych oraz dysków rozruchowych serwerów i macierzy pamięci masowej. Chociaż dyski są niewielkie, dostępne są w pojemnościach od 128 GB do 1 TB.
Dysk BG4 wykorzystuje 96-warstwową pamięć Flash BiCS firmy Toshiba, aby osiągnąć deklarowane prędkości odczytu do 2.3 GB/s i zapisu do 1.8 GB/s, a także przepustowość do 390 tys. IOPS odczytu i 200 tys. IOPS zapisu. Całkiem nieźle, jak na coś nieco większego niż karta SD. BG4 osiąga te parametry, zużywając zaledwie 3.7 W mocy. Dla dodatkowego bezpieczeństwa, Toshiba będzie również oferować dysk BG4 w wersji SED z obsługą standardu TCG Opal w wersji 2.01.
BG4 jest dostępny w pojedynczej obudowie M.2 1620 oraz w formacie modułu M.2 2230. W tej recenzji przyjrzymy się modułowi M.2 2230-S3 o pojemności 1 TB (1,024 GB).
Specyfikacja dysku SSD Toshiba BG4 NVMe
| Pojemność | 1,024GB | 512GB | 256GB | 128GB |
| Budowa | M.2 2230-S3 | M.2 2230-S2 | ||
| NAND | BiCS FLASH TLC | |||
| Interfejs | Specyfikacja podstawowa PCIe, wersja 3.1a (wersja NVMe 1.3b) | |||
| Wydajność (maks.) | ||||
| Sekwencyjny odczyt | 2,300MB / s | 2,200MB / s | 2,200MB / s | 2,000MB / s |
| Zapis sekwencyjny | 1,800MB / s | 1,400MB / s | 1,400MB / s | 800MB / s |
| Losowe czytanie | 390K IOPS | 330K IOPS | 330K IOPS | 200K IOPS |
| Losowy zapis | 200K IOPS | 190K IOPS | 190K IOPS | 150K IOPS |
| Napięcie zasilające | 3.3 V ±5% | |||
| Pobór energii | ||||
| Aktywna | 3.7W | 3.5W | 3.6W | 3.4W |
| Tryb L1.2 | 5mW | |||
| MTTF | 1.5 milion godzin | |||
| Fizyczny | ||||
| Wymiary | 30mmx22mmx2.38mm | 30mmx22mmx2.23mm | ||
| Waga | 2.6g | 2.5g | ||
| Temperatura | ||||
| Operacyjny | 0 do 85 ° C | |||
| Nie działa | -40 do 85 ° C | |||
| Wilgotność | 8% do 90% wilgotności względnej | |||
| Wibracja | 196 m/s^2 { 20 G } ( szczyt, 10 ~ 2,000 Hz ) | |||
| Szok | 14.7 km/s^2 { 1,500 G } ( 0.5 ms ) | |||
Projekt i budowa dysku SSD Toshiba BG4 NVMe
Toshiba BG4 to bardzo mały dysk SSD z pojedynczym modułem pamięci NAND po jednej stronie i pustym modułem po drugiej stronie.
Sam dysk jest mniejszy niż standardowa karta SD.
Wydajność dysku SSD Toshiba BG4 NVMe
Stanowisko testowe
Platformą testową wykorzystaną w tych testach jest serwer Dell PowerEdge R740xd . Wydajność SATA mierzymy za pomocą karty RAID Dell H730P wewnątrz tego serwera, chociaż ustawiliśmy ją w tryb HBA tylko po to, aby zniwelować wpływ pamięci podręcznej karty RAID. NVMe jest testowane natywnie za pomocą karty adaptera M.2 do PCIe. Zastosowana metodologia lepiej odzwierciedla przepływ pracy użytkownika końcowego dzięki testowaniu spójności, skalowalności i elastyczności w ramach oferty serwerów zwirtualizowanych. Duży nacisk kładziemy na opóźnienie dysku w całym zakresie obciążenia, a nie tylko na najniższych poziomach QD1 (Queue-Depth 1). Robimy to, ponieważ wiele popularnych testów porównawczych dla użytkowników końcowych nie odzwierciedla w odpowiedni sposób profili obciążenia użytkownika końcowego.
Houdini od SideFX
Test Houdini został zaprojektowany specjalnie do oceny wydajności pamięci masowej w kontekście renderowania CGI. Platformą testową dla tej aplikacji jest wariant serwera Dell PowerEdge R740xd, którego używamy w laboratorium, z dwoma procesorami Intel 6130 i 64 GB pamięci DRAM. W tym przypadku zainstalowaliśmy system Ubuntu Desktop (ubuntu-16.04.3-desktop-amd64) działający bez systemu operacyjnego. Wynik testu porównawczego jest mierzony w sekundach, przy czym im mniej sekund, tym lepiej.
Demo Maelstrom przedstawia fragment procesu renderowania, który uwypukla możliwości wydajnościowe pamięci masowej, demonstrując jej zdolność do efektywnego wykorzystania pliku wymiany jako formy pamięci rozszerzonej. Test nie zapisuje danych wynikowych ani nie przetwarza punktów, aby wyizolować wpływ opóźnienia na bazowy komponent pamięci masowej. Sam test składa się z pięciu faz, z których trzy uruchamiamy w ramach benchmarku:
- Ładuje spakowane punkty z dysku. Jest to czas odczytu z dysku. Jest to proces jednowątkowy, co może ograniczać ogólną przepustowość.
- Rozpakowuje punkty do pojedynczej, płaskiej tablicy, aby umożliwić ich przetworzenie. Jeśli punkty nie są zależne od innych punktów, zbiór roboczy można dostosować tak, aby pozostał w rdzeniu. Ten krok jest wielowątkowy.
- (Nie uruchomiono) Przetwarzaj punkty.
- Przepakowuje je do bloków zbiorczych, które można zapisać z powrotem na dysku. Ten krok jest wielowątkowy.
- (Nie uruchamiaj) Zapisz podzielone bloki z powrotem na dysk.
Dysk Toshiba BG4 wypadł całkiem nieźle w naszym teście Houdini, zajmując wysoką pozycję wśród dysków bez Optane i uzyskując wynik 2,624 sekund.
Wydajność serwera SQL
Używamy lekkiej, zwirtualizowanej instancji SQL Server, aby odpowiednio odwzorować to, czego programista aplikacji użyłby na lokalnej stacji roboczej. Test jest podobny do tego, który przeprowadzamy na macierzach pamięci masowej i dyskach korporacyjnych, tylko w mniejszej skali, aby lepiej odzwierciedlał zachowania użytkownika końcowego. Obciążenie wykorzystuje aktualną wersję roboczą testu Benchmark C (TPC-C) opracowanego przez Transaction Processing Performance Council – internetowego testu porównawczego przetwarzania transakcji, który symuluje działania występujące w złożonych środowiskach aplikacji.
Lekka maszyna wirtualna SQL Server jest skonfigurowana z trzema dyskami wirtualnymi: woluminem 100 GB do rozruchu, woluminem 350 GB na pliki bazy danych i dziennika oraz woluminem 150 GB na kopię zapasową bazy danych, którą odzyskujemy po każdym uruchomieniu. Z perspektywy zasobów systemowych, konfigurujemy każdą maszynę wirtualną z 16 procesorami wirtualnymi, 32 GB pamięci DRAM i wykorzystujemy kontroler LSI Logic SAS SCSI. W tym teście wykorzystano SQL Server 2014 działający na gościnnych maszynach wirtualnych z systemem Windows Server 2012 R2 i został on poddany testowi Dell Benchmark Factory for Databases.
Konfiguracja testowania serwera SQL Server (na maszynę wirtualną)
- Windows Server 2012 R2
- Zajętość pamięci masowej: 600 GB przydzielonych, 500 GB wykorzystanych
- SQL Server 2014
- Rozmiar bazy danych: skala 1,500
- Obciążenie wirtualnego klienta: 15 000
- Bufor RAM: 24 GB
- Długość testu: 3 godziny
- 2.5 godziny przygotowania wstępnego
- 30-minutowy okres próbny
Jeśli chodzi o dane wyjściowe programu SQL Server, Toshiba BG4 znalazła się na przedostatnim miejscu w naszym zestawieniu z wynikiem 2,568.4 TPS.
Jeśli chodzi o średnie opóźnienie serwera SQL Server, BG4 ponownie znalazł się na drugim miejscu od końca z wynikiem 1,099 ms.
Analiza obciążenia VDBench
Maksymalna wydajność odczytu 4K dysku Toshiba BG4 wyniosła opóźnienie poniżej milisekundy, jednak dysk ten zajął ostatnie miejsce w klasyfikacji generalnej, osiągając maksymalną wydajność około 158K IOPS przy opóźnieniu około 820 μs, po czym nastąpił niewielki spadek.
W przypadku wydajności zapisu 4K, BG4 ponownie uplasował się na ostatnim miejscu, tym razem ze znacznie większą przewagą. Dysk osiągnął szczytową wydajność 16 463 IOPS z opóźnieniem 7.77 ms. Dla porównania, najlepszy dysk osiągnął ponad 350 tys. IOPS z opóźnieniem poniżej milisekundy.
Po przełączeniu na obciążenia sekwencyjne zauważyliśmy wzrost wydajności w naszym teście odczytu 64 KB, gdzie BG4 plasuje się mniej więcej pośrodku, osiągając maksymalną wydajność 16 376 IOPS lub 1.02 GB/s przy opóźnieniu 977 μs.
Ponownie podczas zapisu 64 KB dysk spadł na koniec stawki, osiągając wynik szczytowy 1,565 IOPS lub 97 MB/s przy opóźnieniu 10.2 ms.
Następnie przyjrzeliśmy się naszym testom porównawczym VDI, które mają na celu jeszcze większe obciążenie dysków. Testy te obejmują rozruch, początkowe logowanie i poniedziałkowe logowanie. W teście rozruchu, BG4 wystartował i utrzymał się na samym dole stawki, osiągając maksymalną wydajność 39 869 IOPS i opóźnienie 851 μs.
Jeśli chodzi o początkowe logowanie do VDI, BG4 plasował się w tyle, osiągając maksymalną wydajność na poziomie około 4,200 IOPS przy opóźnieniu 6.9 ms.
W teście VDI Monday Login dysk znalazł się z tyłu, osiągając maksymalną wydajność 4,621 IOPS i opóźnienie 3.45 ms.
Wniosek
Toshiba BG4 to czwarta generacja dysków SSD Toshiba z matrycą Ball Grid Array. Produkty BGA są dostępne w niewielkich rozmiarach (w tym przypadku M.2 1620 lub M.2 2230), dzięki czemu pasują do ultramobilnych komputerów PC, notebooków 2 w 1, urządzeń IoT/wbudowanych, a także mogą być używane jako dysk rozruchowy macierzy pamięci masowej. Ciekawostką BG4 jest to, że pomimo niewielkich rozmiarów, podobnie jak inne urządzenia wbudowane, oferuje pojemności do 1 TB. Dysk jest również dostępny w wersji SED obsługującej standard TCG Opal w wersji 2.01.
Aby uzyskać wydajność, należy zachować pewną perspektywę. Chociaż BG4 ma pojemność kilku konsumenckich dysków SSD, z którymi go testowaliśmy, jest znacznie bardziej specyficzny w swoich przypadkach użycia. Z wyjątkiem Houdini (gdzie BG4 uzyskał wynik bliski szczytu z czasem 2,624 sekund), BG4 wypadł słabo w porównaniu. Jednakże, jak na urządzenie wbudowane, ma wysoką wydajność. BG4 uzyskał wydajność serwera SQL Server na poziomie 2,568.4 TPS przy średnim opóźnieniu 1,099 ms. W przypadku VDBench, BG4 osiągnął wyniki takie jak 158 tys. IOPS losowego odczytu 4K, 16 tys. IOPS losowego zapisu 4K oraz sekwencyjne wyniki 1.02 GB/s odczytu 64K i 97 MB/s zapisu 64K. Nasze testy porównawcze VDI wykazały 40 tys. IOPS rozruchu, 4,200 IOPS początkowego logowania i 4,621 IOPS poniedziałkowego logowania.
Jak na urządzenie wbudowane o tak niewielkich rozmiarach, miło widzieć tak duże pojemności od Toshiby. Chociaż wydajność była gorsza od innych dysków SSD, z którymi go porównywaliśmy, była ona dość wysoka jak na urządzenie wbudowane i potencjalne zastosowania, w których będzie wykorzystywany. Oczywiście, prestiż marki Toshiba powinien również rozwiać obawy dotyczące jakości wykonania i wsparcia, które często budzą wątpliwości w tym segmencie rynku.
Amazon