Dysk SSD klasy enterprise Toshiba MKx001GRZB został zapowiedziany rok temu , a jego pełna produkcja rozpoczęła się na początku 2011 roku. Jest to flagowy dysk SSD klasy enterprise firmy Toshiba. Wszystko to odbywa się w ślimaczym tempie w porównaniu z szybką rotacją dysków SSD dla klientów. Jednak w przedsiębiorstwach decyzje o zakupie pamięci masowej SSD wymagają czasu i nie chodzi wcale o skok wydajności ani o maksymalną prędkość – chodzi o to, jak dysk będzie działał 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu przez wiele lat, które ma zapewnić jego stabilność. Podczas gdy przedsiębiorstwa zwiększają skalę wdrażania dysków SSD, w okopach trwa zacięta walka między producentami, którzy próbują rozwiązać szereg problemów, z których nie najmniejszy dotyczy formatu dysku SSD i konfiguracji pamięci NAND. Toshiba z kolei wykorzystuje interfejs SAS 6 Gb/s i format 2.5 cala w modelu MKx001GRZB, a także 32-nanometrową pamięć NAND klasy enterprise SLC, aby sprostać potrzebom swoich klientów.
Toshiba wnosi do oferty dysk MKx001GRZB ogromne portfolio doświadczeń; firma zajmuje unikalną pozycję rynkową, zarówno dzięki dogłębnej znajomości rynku dysków twardych, jak i posiadaniu własnych fabryk pamięci NAND. Firma projektuje również własne oprogramowanie sprzętowe i korzysta z procesora SSD klasy korporacyjnej 88SS9032-BLN2 firmy Marvell. Wszystko to składa się na dysk SSD, który nie tylko oferuje wiodącą na rynku wydajność, ale także oferuje wsparcie techniczne niezbędne do zapewnienia kompatybilności z systemami hosta i najwyższej trwałości dysku.
Rodzina dysków MKx001GRZB jest dostępna w pojemnościach 100 GB, 200 GB i 400 GB. Nasza recenzja pojedynczego dysku dotyczy modelu 400 GB. Każda pojemność obsługuje również rozmiary sektorów 512, 520 i 528 bajtów. Ta wszechstronność pozwala firmie Toshiba na zastosowanie tego dysku SSD w wielu środowiskach.
W porównaniu z innymi dyskami SSD klasy korporacyjnej typu SLC dostępnymi obecnie na rynku, Toshiba naprawdę promuje swój dysk SSD, który konkuruje nie tylko wysoką wytrzymałością zapisu, ale także wysoką wydajnością odczytu. Linia produktów MKx001GRZB reklamuje prędkość losowego odczytu 4K przekraczającą 90 000 IOPS, a prędkość zapisu w stanie ustalonym osiąga 16 000 IOPS. Toshiba podkreśla również swoją energooszczędność, ponieważ dysk potrzebuje zaledwie 6.5 W mocy podczas pracy, co daje mu wydajność 13 800 IOPS/W. Każde z tych stwierdzeń poddajemy testowi w naszym nowo opracowanym systemie testowania dysków SSD klasy korporacyjnej.
Toshiba MKx001GRZB Specyfikacje
- Możliwości
- 100 GB (MK1001GRZB, 128 GB fizyczne)
- 200 GB (MK2001GRZB, 256 GB fizyczne)
- 400 GB (MK4001GRZB, 512 GB fizyczne)
- Interfejs SAS 6 Gb/s obsługiwany przez Marvell
- 32 nm SLC Toshiba NAND
- Rozmiar sektora – 512, 520, 528 bajtów
- Odczyt sekwencyjny – 500 MB/s (QD4)
- Zapis sekwencyjny – 250 MB/s (QD4)
- 4 KB losowy odczyt 90 000 IOPS (QD16)
- 4 KB losowy zapis 16 000 IOPS (QD16)
- Utrzymywany 4 KB losowo łączony (70%/30% odczytu/zapisu, 100% obciążenia) – 33 500 IOPS
- Pobór mocy czynnej – 6.5 W
- Całkowita pojemność pamięci zapisywanych danych – nieograniczona 200 GB i 400 GB (8.2 PB na 100 GB MK1001GRZB)
- Żywotność produktu – 5 lat
- Wymiary – 69.85 mm x 100 mm x 15 mm
- Waga - 152g
- Oprogramowanie układowe sprawdzone – 0107
Projektowanie i demontaż
2.5-calowy dysk SSD Toshiba MKx001GRZB SAS 6.0 Gb/s ma wysokość 15 mm, identyczną jak obecna generacja 2.5-calowych dysków twardych 10k i 15k. Ten format jest kompatybilny z wieloma serwerami korporacyjnymi, zwłaszcza tymi zaprojektowanymi z myślą o interfejsie SAS.
Z zewnątrz dysk zachowuje raczej profesjonalny wygląd dzięki czarnej, obrabianej maszynowo obudowie ze stopu. Na samym dysku znajduje się niewiele oznaczeń, poza etykietą OEM, która zawiera nazwę modelu, numer seryjny, wersję oprogramowania sprzętowego i numer wersji.
Sam dysk jest dość wytrzymały, biorąc pod uwagę grube metalowe panele tworzące górną i dolną pokrywę. Obie pokrywy są skręcane wokół środkowej sekcji, do której przykręcane są obie płytki drukowane. Ta konstrukcja warstwowa zapewnia przewodniki termiczne dla wszystkich głównych komponentów, w tym pamięci NAND, wbudowanej pamięci podręcznej, kontrolera i kondensatorów, a jednocześnie odprowadza ciepło z dysku do obudowy serwera, zapewniając chłodzenie. Biorąc pod uwagę całodobowy dostęp do tego dysku, odprowadzenie ciepła, zanim wpłynie to na niezawodność lub wydajność, jest niezwykle istotne.
Wnętrze Toshiba MKx001GRZB jest podzielone na dwie płytki drukowane połączone ze sobą za pomocą złącza. W modelu MK4001GRZB o pojemności 400 GB kontroler, wbudowana pamięć podręczna i sześć 32-gigabajtowych pamięci NAND SLC na jednej płytce oraz dziesięć 32-gigabajtowych pamięci NAND SLC z czterema ultrakondensatorami na drugiej płytce.
Każda warstwa ma podkładki termiczne, które odprowadzają ciepło z obwodów i odprowadzają je do grubej metalowej ramy napędu. Nawet dolna część płyty głównej, do której nie są przymocowane żadne podstawowe komponenty (pamięć NAND, pamięć RAM itp.), nadal posiada podkładki termiczne, które chłodzą spód płytki drukowanej, chroniąc ją przed ciepłem przenoszonym przez komponenty znajdujące się powyżej.
Jest rzeczą oczywistą, że Toshiba MKx001GRZB będzie wykorzystywać pamięć SLC-NAND firmy Toshiba, biorąc pod uwagę jej wewnętrzne możliwości produkcyjne pamięci NAND.
Karta MKx001GRZB ma wewnątrz miejsce na szesnaście modułów flash, podzielonych pomiędzy obie płytki obwodów, które w modelu 400 GB korzystają z 32 GB pamięci Toshiba TH58TAG8S2FBA8A, co daje łącznie 512 GB przed nadmierną alokacją pamięci.
Kontroler Marvell 88SS9032-BLN2 SAS 6.0 Gb/s łączy cały dysk, obsługując prędkości transferu do 500 MB/s przy odczycie i 250 MB/s przy zapisie sekwencyjnym oraz do 90 000 IOPS przy odczycie losowym. Przepływ danych buforują dwa układy scalone Micron D9LGK DDR3 o pojemności 256 MB każdy (łącznie 512 MB), które w przypadku awarii zasilania są podtrzymywane przez cztery duże kondensatory na płytce obwodów wtórnych.
Testy porównawcze przedsiębiorstw
Jednym z gorących tematów, gdy pojawiają się standardy dotyczące testowania nośników flash, jest to, że nośniki flash muszą być testowane w inny sposób niż standardowe dyski talerzowe, a nawet dyski SSD klienckie. Wydajność pamięci flash zmienia się wraz z długością zapisu na dysk, a prędkość powoli spada, aż dysk osiągnie prędkość ustaloną. W środowisku korporacyjnym obserwacja skoku lub stałej prędkości jest bezwartościowa, jeśli po godzinie użytkowania dysk nie osiąga już tej prędkości. Jeszcze mniej informacji dostarczają dane skoku, jeśli dany dysk nigdy nie wyjdzie ze stanu ustalonego po zapełnieniu. Tak jest w przypadku dysku Toshiba MKx001GRZB, który, aby ograniczyć nadmierne cykle zapisu, uruchamia tryby zbierania śmieci tylko podczas zapisu, a nie w stanie bezczynności. Właśnie tutaj z pomocą przychodzi testowanie w stanie ustalonym, pokazujące rzeczywistą wydajność dysku pod obciążeniem 24/7. Z tego powodu wszystkie poniższe testy porównawcze zostały wstępnie przygotowane i zarejestrowane w trybie ustalonym.
Ze względu na odmienny charakter tej recenzji, ponownie przeprowadziliśmy benchmark 100-gigabajtowego dysku Micron P300 (SATA, SLC NAND), aby dokładnie porównać go z dyskiem Toshiba MKx001GRZB w ramach naszej nowej metodologii testowania. Nową platformą testową wykorzystaną w tej recenzji jest nasz serwer Lenovo ThinkServer RD240, wyposażony w dwa procesory Intel Xeon X5650 i działający pod kontrolą systemu Windows Server 2008 R2. W testach wydajności pojedynczego dysku podłączyliśmy każdy dysk SSD do karty HBA LSI SAS 9211-8i, aby zmierzyć wydajność bez wpływu buforowania. Wszystkie wartości IOMeter są przedstawione jako wartości binarne i dotyczą prędkości w MB/s.
Nasz pierwszy test sprawdza prędkość w środowisku zapisu sekwencyjnego z transferami dużych bloków. W tym konkretnym teście wykorzystano transfer 2 MB z IOMeter, z wyrównaniem sektorów 4k i zmierzono wydajność przy głębokości kolejki 4. W tym scenariuszu Toshiba deklaruje prędkość odczytu 500 MB/s i stałą prędkość zapisu 250 MB/s.
W naszych testach zmierzyliśmy stałą prędkość odczytu na poziomie 490.69 MB/s i stałą prędkość zapisu na poziomie 259.16 MB/s na urządzeniu Toshiba MK4001GRZB. Dla porównania, Micron P300 osiągnął prędkość odczytu na poziomie 326.38 MB/s i zapisu na poziomie 336.28 MB/s.
Przechodząc do profilu dostępu losowego, ale nadal utrzymując duży rozmiar transferu bloku wynoszący 2 MB, zaczynamy dostrzegać różnice w wydajności w środowisku wielodostępnym. Ten test utrzymuje ten sam poziom głębokości kolejki, 4, który zastosowaliśmy w poprzednim teście porównawczym transferu sekwencyjnego.
W przypadku modelu Toshiba MK4001GRZB nie zaobserwowaliśmy znaczącej zmiany prędkości odczytu, która wzrosła do 491.54 MB/s. Z drugiej strony, prędkość zapisu spadła do 85.29 MB/s w trybie stabilnym. Dla porównania, Micron P300 po osiągnięciu stanu stabilnego osiągnął 299.33 MB/s odczytu i 98.87 MB/s zapisu.
Przechodząc do jeszcze mniejszego rozmiaru transferu z dostępem swobodnym, wynoszącego 4 KB, zbliżamy się do rozmiaru pakietu, jaki można znaleźć w środowisku o dużym natężeniu dostępu swobodnego, takim jak serwer z wieloma maszynami wirtualnymi uzyskującymi dostęp do tej samej macierzy. W pierwszym teście sprawdzamy rozszerzoną wydajność odczytu 4 KB i to, jak skaluje się ona od głębokości kolejki 1 do maksymalnie 64.
Toshiba MK4001GRZB naprawdę się sprawdziła w tym konkretnym teście, demonstrując swoją zdolność do efektywnego wykorzystania interfejsu SAS 6.0 Gb/s. Przy głębokości kolejki 32 wydajność zaczęła spadać do 94 000 IOPS, osiągając szczyt 95 062 IOPS przy odczycie QD64. Przekłada się to na 371.34 MB/s zapisu w czystym, losowym dostępie do 4K. Micron P300 w tym samym ustawieniu osiągnął szczyt 58 479 IOPS przy odczycie QD32.
W kolejnym teście sprawdzamy wydajność losowego zapisu danych w formacie 4K przy głębokości kolejki statycznej wynoszącej 32. Wyniki są rejestrowane i uśredniane po osiągnięciu przez dyski stanu ustalonego.
Oficjalna prędkość losowego zapisu 4K firmy Toshiba wynosi 16 000 IOPS przy głębokości kolejki 16, a w QD32 zmierzyliśmy 16 863 IOPS. Dla porównania, Micron P300 uzyskał 21 269 IOPS. Podczas tego stabilnego dostępu z 32 jednoczesnymi żądaniami oba dyski utrzymały bardzo dobre średnie opóźnienie. Toshiba MK4001GRZB uzyskała średni czas dostępu 1.9 ms, podczas gdy szybszy Micron P300 w losowym dostępie do zapisu 4K uzyskał 1.5 ms.
Chociaż wydajność IOPS jest dobrym wskaźnikiem do pomiaru wydajności w stanie ustalonym, innym kluczowym obszarem zainteresowania są średnie i szczytowe opóźnienia. Wyższe wartości szczytowych opóźnień mogą oznaczać, że niektóre żądania mogą być archiwizowane przy intensywnym, ciągłym dostępie.
W stabilnym okresie 4K, z ciągłym dostępem, Micron P300 miał niższe średnie opóźnienie, ale wyższy szczytowy czas opóźnienia wynoszący 891.82 ms. Toshiba MK4001GRZB w tym samym środowisku miała dłuższy średni czas dostępu, ale znacznie niższe szczytowe opóźnienie wynoszące 60.97 ms.
Nasza ostatnia seria syntetycznych testów porównawczych porównuje oba dyski klasy enterprise w serii mieszanych obciążeń serwerowych ze statyczną głębokością kolejki równą 32. Podobnie jak syntetyczne testy porównawcze na początku tej recenzji, te testy również są przeprowadzane w stanie ustalonym. Każdy z naszych testów profili serwerowych charakteryzuje się silną preferencją w kierunku aktywności odczytu, od 67% odczytu w profilu bazy danych do 100% odczytu w profilu serwera WWW.
Pierwszym z nich jest nasz profil bazy danych, charakteryzujący się rozkładem obciążenia na poziomie 67% odczytu i 33% zapisu, przy czym rozmiary transferów to głównie 8K.
Oba dyski wypadły blisko siebie w stanie stacjonarnym, przy czym Toshiba MKx001GRZB wyprzedziła Micron P300 o 7.3% lub 11.04 MB/s.
Kolejny profil dotyczy serwera plików, przy czym obciążenie odczytem wynosi 80%, a zapisem 20%, rozłożonych na różne rozmiary transferu od 512 bajtów do 64 KB.
Różnica między dwoma dyskami SSD klasy korporacyjnej pogłębiła się w profilu serwera plików, gdzie na prowadzeniu znalazł się dysk MKx001GRZB ze średnią prędkością transferu 210.28 MB/s lub 19 433 IOPS. Dało to przewagę 35.41 MB/s, czyli 20.2%.
Nasz profil serwera WWW jest tylko do odczytu, a rozmiary transferu wahają się od 512 bajtów do 512 KB.
Biorąc pod uwagę ogromny wzrost prędkości odczytu losowego, jaki oferuje Toshiba MKx001GRZB w porównaniu z Micronem P300, nie było wielkim zaskoczeniem, że model ten odniósł sukces w środowisku serwerów internetowych tylko do odczytu. Średnia prędkość wyniosła 369.97 MB/s w porównaniu z zaledwie 266.03 MB/s w P300.
Ostatni profil dotyczy stacji roboczej, przy czym 20% zapisu i 80% odczytu odbywa się przy użyciu transferów 8K.
W środowisku stacji roboczej różnica zmniejszyła się w porównaniu z poprzednim profilem, ale Toshiba MKx001GRZB nadal utrzymała prowadzenie. Przewyższyła Microna P300 o 26.66 MB/s, osiągając średnią prędkość całkowitą 205.77 MB/s.
Zużycie energii w przedsiębiorstwie
Wybierając dyski do centrum danych lub innego gęsto upakowanego środowiska pamięci masowej, firmy nie interesują się wyłącznie wydajnością dysków SSD i twardych. W niektórych przypadkach pobór mocy może mieć ogromne znaczenie, dlatego warto wiedzieć, jak dysk będzie się sprawował przy stałym obciążeniu. W sekcji poświęconej mocy w przedsiębiorstwie (Enterprise Power) tej recenzji, analizujemy każdy dysk w tych samych warunkach, w jakich testowaliśmy wcześniej prędkości odczytu i zapisu. Obejmuje to sekwencyjne i losowe transfery 2 MB z kolejką o głębokości 4 oraz małe losowe transfery 4 KB odczytu i zapisu z kolejką o głębokości 32. Podobnie jak w poprzednich testach, mierzymy wszystkie wartości w stanie ustalonym, aby wystawić dysk na działanie najbardziej energochłonnych warunków.
W drugiej połowie naszych testów mocy analizujemy stosunek mocy do wydajności, obliczając wartość IOPS/Wat dla losowych odczytów i zapisów 4K, aby uzyskać pełny obraz działania każdego dysku. Dla firm, które chcą uzyskać jak najwięcej przy ograniczonym zużyciu energii lub przestrzeni, jest to odpowiedni wskaźnik.
Każdy dysk, który porównaliśmy w tej recenzji, ma swoje własne, unikalne wymagania dotyczące zasilania, w tym 5 V tylko dla Micron P300 i 5 V + 12 V dla Toshiba MKx001GRZB. Aby dać dobry punkt wyjścia do oceny poboru mocy, Toshiba szacuje, że MKx001GRZB pobiera 6.5 W w warunkach aktywności.
We wszystkich warunkach, z wyjątkiem rozruchu, Toshiba MKx001GRZB pobierała dokładnie 6.50 W lub mniej. Najbardziej energochłonnym zadaniem dla MKx001GRZB okazał się sekwencyjny odczyt QD4 2 MB, zużywający zaledwie 6.5 W. Drugie miejsce zajął stały zapis 2 MB, a trzeci losowy odczyt 4K QD32 i czwarty stały zapis 4K QD32. W niemal wszystkich obszarach Toshiba MKx001GRZB pobierała prawie dwukrotnie więcej mocy niż Micron P300, mimo że w niektórych z nich oferowała większą prędkość. W związku z tym, w zależności od oczekiwanego poziomu wydajności, konieczne jest dokonanie kompromisu.
Toshiba ocenia, że MKx001GRZB zapewnia 13 800 IOPS/W w niektórych obszarach. Obliczyliśmy wartość 16 385 IOPS/W w czystym, losowym odczycie 4K przy głębokości kolejki 32, spadając do 3,081 IOPS/W przy stałym, losowym zapisie 4K. Dla porównania, Micron P300 uzyskał 38 481 IOPS/W przy odczycie lub 10 119 IOPS/W przy zapisie, a jego zapotrzebowanie na energię było niższe. Tak naprawdę wszystko sprowadza się do potrzeb firmy, a znalezienie optymalnego połączenia mocy i wydajności (lub po prostu samej wydajności) jest brane pod uwagę przy zakupie dysku SSD lub twardego.
Wniosek
Toshiba MKx001GRZB plasuje się w czołówce 2.5-calowych dysków SSD SLC klasy korporacyjnej. Dysk ten oferuje interfejs SAS 6 Gb/s, pamięć NAND SLC, prędkość transferu danych przekraczającą 500 MB/s i wydajność odczytu 4K przekraczającą 95 000 IOPS, a jednocześnie może osiągnąć 16 800 IOPS zapisu 4K, co daje do 8.2 PB TBW, a prawdopodobnie nawet więcej. Nie trzeba dodawać, że ten dysk to synonim sukcesu i działa za kulisami w centrach danych na całym świecie.
Koncentrując się na dyskach SSD dla środowiska korporacyjnego, istnieją różne typy dysków, pozycjonowane na różnych poziomach, w zależności od wymaganego dostępu i wydajności. Toshiba MKx001GRZB jest przeznaczony do poziomu 0 lub pierwszego w kolejce, gdzie dane są przetwarzane 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu od momentu uruchomienia serwera. W tym ustawieniu dysk SSD bez problemu utrzymuje prędkość, niezależnie od tego, czy po 10 godzinach, 10 dniach, czy 10 miesiącach. Dzięki wydajnemu kontrolerowi SAS Marvell 88SS9032 w połączeniu z 512 GB pamięci Toshiba SLC-NAND, MKx001GRZB może pracować z deklarowaną prędkością przez pięć lat lub dłużej.
ZALETY
- Doskonała wydajność przy obciążeniach mieszanych
- Wysoka wydajność losowego odczytu 4K, sięgająca 95 062 IOPS
- Bardzo niskie maksymalne czasy reakcji w stanie ustalonym
Wady
- Wyższe zużycie energii niż w przypadku Micron P300 opartego na technologii SATA
Podsumowanie
Dysk Toshiba MKx001GRZB pokazuje swoją siłę w segmencie pamięci masowej Tier0/1, gdzie kluczowe znaczenie ma zarówno wydajność w czasie, jak i niezawodność. Toshiba ma kluczową przewagę, ponieważ jej pozycja lidera w dziedzinie pamięci flash NAND zapewnia solidne podstawy dla dysków SSD pod względem niezawodności, wydajności i wytrzymałości. Co więcej, interfejs SAS, 2.5-calowy format i pojemności 100 GB, 200 GB i 400 GB dają klientom Toshiby dysk SSD, którego potrzebują, przy zachowaniu elastyczności cenowej.
Amazon