Toshiba PX02SS to 2.5-calowy dysk SSD klasy enterprise, przeznaczony do obciążeń wymagających dużej liczby transakcji, w tym aplikacji bazodanowych OLTP, wyposażony w dwuportowy interfejs SAS3 12 Gb/s. Dysk PX02SS jest dostępny w wersjach o pojemności 100 GB, 200 GB, 400 GB i 800 GB. Oferuje on wyjątkową wytrzymałość zapisu w swojej klasie dzięki architekturze eMLC Toshiba 24 nm z nadalokacją pamięci. Toshiba PX02SS charakteryzuje się całkowitą liczbą zapisanych bajtów na poziomie 5.48 PB dla wersji 100 GB i do 43.8 PB TBW dla dysku SSD 800 GB.
W 2013 roku Toshiba zaprezentowała gamę nowych dysków SSD, a następnie zainaugurowała rok 2014, finalizując przejęcie OCZ Technology , jednego z kilku producentów wykorzystujących pamięć NAND Toshiby w swoich dyskach. Schemat jest jasny: Toshiba zwiększa swój zasięg jako samodzielny producent dysków SSD. Oprócz modelu Toshiba PX02SM, który również niedawno recenzowaliśmy , model PX02SS jest częścią nowej serii dysków SSD klasy enterprise PX o przepustowości 12 Gb/s i interfejsie SAS3, która współdzieli niektóre funkcje i design z całą serią.
Podobnie jak PX02SM, PX02SS jest dostępny jako dysk standardowy lub z technologią samoszyfrującą i oferuje opracowaną przez Toshibę technologię poczwórnej korekcji błędów ECC (Quip-Swing by Code Layered) oraz ochronę przed utratą zasilania. Główne różnice między nimi dotyczą głównie wytrzymałości; model SS został zaprojektowany do obciążeń wymagających większej intensywności zapisu. Przy maksymalnej pojemności 800 GB, model SS może obsłużyć prawie 44 TBW. Model SM z kolei charakteryzuje się wytrzymałością i jest przeznaczony do bardziej zrównoważonych obciążeń, dzięki czemu może osiągnąć maksymalną pojemność 1.6 TB. Oba dyski SSD objęte są pięcioletnią gwarancją.
W naszej recenzji PX02SS uwzględniliśmy cztery dyski o pojemności 400 GB.
Specyfikacja Toshiba PX02SS
- Pojemności (model standardowy, model bezpieczeństwa)
- 100GB (PX02SSF010, PX02SSU010)
- 200GB (PX02SSF020, PX02SSU020)
- 400GB (PX02SSF040, PX02SSU040)
- 800GB (PX02SSB080, PX02SSQ080)
- Technologia NAND: eMLC 24 nm
- Interfejs dysku: SAS 12 Gb/s, podwójny port
- Rozmiar sektora: 512B, 520B, 528B, 4096B, 4104B, 4160B i 4224B
- Wydajność
- 4 KB losowego odczytu (ciągłego): 130 000 IOPS
- 4 KB losowego zapisu (ciągłego): 42 000 IOPS
- 4 KB losowy odczyt/zapis 70/30 (ciągły): 80 000 IOPS
- 64 KB odczytu sekwencyjnego (ciągłego):
- 100 GB, 200 GB, 400 GB: 1,100 MiB/s (model standardowy), 910 MiB/s (model bezpieczeństwa)
- 800 GB: 1,060 MiB/s (model standardowy), 910 MiB/s (model bezpieczeństwa)
- 64 KB zapisu sekwencyjnego (podtrzymywanego): 410 MiB/s
- Napięcie: 5 V (+/- 5%), 12 V (+/- 5%)
- Pobór mocy:
- 100 GB, 200 GB, 400 GB: 2.7 W typowo.
- 800 GB: typowo 3.6 W.
- Efektywność zużycia energii:
- 100 GB, 200 GB, 400 GB: 19 500 IOPS/W
- 800 GB: 24 400 IOPS/W
- Wymiary (szer.) x gł. x wys.)
- 100 GB, 200 GB, 400 GB: 69.85 mm x 100.45 mm x 7.0 mm
- 800 GB: 69.85 mm × 100.45 mm × 15.0 mm
- Waga:
- 100 GB, 200 GB, 400 GB: 70 g (maks.)
- 800 GB: 170 g (maks.)
- Temperatura robocza: od 0° do 55°C
- Temperatura – w stanie spoczynku: od -40° do 70°C
- Wibracje – podczas pracy: 21.27 m/s²
- Wibracje – w stanie spoczynku: 159.74 m/s²
- Wstrząsy – podczas pracy: 9,800 m/s² (1,000 G 0.5 ms, ½ sinusoidy)
- Wstrząsy – w stanie spoczynku: 9,800 m/s² (1,000 G 0.5 ms, ½ sinusoidy)
- Ochrona przed utratą zasilania
- Żywotność produktu: 5 lat lub maksymalna liczba zapisanych bajtów (TBW) na pojemność modelu
- 100 GB: 5.475 PB TBW
- 200 GB: 10.95 PB TBW
- 400 GB: 21.9 PB TBW
- 800 GB: 43.8 PB TBW
Zaprojektuj i zbuduj
Wiele nowych dysków SSD klasy enterprise firmy Toshiba ma 7 mm wysokości zamiast 15 mm, co pozostaje dominującym formatem wśród dysków konkurencji. Model PX02SS ma 2.5-calową, tłoczoną obudowę z aluminium o grubości 7 mm dla wszystkich pojemności, z wyjątkiem modelu 800 GB, który ma obudowę o grubości 15 mm.
PX02SS wykorzystuje dwuportowy interfejs SAS3 12 Gb/s, który jest generalnie wstecznie kompatybilny z płytami backplane SAS2 6 Gb/s, chociaż w przypadku PX02SS specyfikacja Toshiby nieznacznie odbiega od specyfikacji SAS2. W naszym przypadku stwierdziliśmy, że nasz Lenovo ThinkServer, zgodny z protokołem SAS2 w zakresie funkcji Power Disable, nie włączał dysku SSD PX02SS. Dysk SSD PX02SS został zaprojektowany dla systemów SAS3 i innych serwerów SAS2, które nie są w pełni zgodne i pozostawiają otwarte połączenie Power Disable. Rozwiązaniem problemu z użyciem PX02SS w scenariuszach z w pełni zgodnym sprzętem SAS2 jest wybór specjalnej wersji dysku SSD, która może obejść tę różnicę, lub fizyczne odcięcie i ręczne usunięcie rezystora z dysku SSD, aby uniemożliwić wykrycie obwodu Power Disable.
Wewnątrz znajduje się kontroler TC58NC9036GTC SAS 12 Gb/s, zgodny z marką Marvell, taki sam jak w PX02SM. Nasz testowy model o pojemności 400 GB ma również 16 24-nm układów eMLC Toshiba NAND.
Testowanie tła i porównań
PX02SS wykorzystuje kontroler Marvell TC58NC9036GTC i 24-nm pamięć Toshiba eMLC NAND z interfejsem obsługującym SAS 12 Gb/s. Laboratorium testowe StorageReview Enterprise Test Lab wykorzystuje serwer Supermicro SuperStorage Server 2027R-AR24NV jako platformę testową SAS3, wyposażoną w:
- 2 x Intel Xeon E5-2687 v2 (3.4 GHz, pamięć podręczna 25 MB, 2 rdzeni)
- Chipset Intel C602
- Pamięć – 256 GB (16 x 16 GB) 1333 MHz Micron DDR3 Registered RDIMM
- Windows Server 2012 Standard – 100 GB Micron RealSSD P400e Dysk SSD rozruchowy
- 3 x Supermicro SAS3 HBA (kontrolery LSI SAS 3008)
- 100GB Micron P400e Linux CentOS 6.3 rozruchowy
- 200 GB Micron P400m rozruchowy Windows Server 2012
- 100 GB Micron P400e Linux CentOS 6.3 boot (Sysbench) z Micron M500 960 GB na bazę danych
- Karta sieciowa Mellanox ConnectX-3 Dual-Port VPI PCIe 3.0
Aby zobaczyć, jak PX02SS wypada na tle innych dysków SSD eMLC, które są obecnie dostępne z interfejsem SAS 12 Gb/s, zestawimy wyniki naszych testów PX02SS z wynikami wersji 400 GB i 800 GB dysków Toshiba PX02SM i HGST SSD800MM:
- Hitachi SSD800MH (400 GB, kontroler DB29AA11B0 współmarkowy z Intel, pamięć Intel MLC NAND 25 nm, SAS 12.0 Gb/s)
- Toshiba PX02SM (400 GB, kontroler TC58NC9036GTC (współmarkowy Marvell), Toshiba 24 nm eMLC NAND, SAS 12 Gb/s)
- Toshiba PX02SM (800 GB, kontroler TC58NC9036GTC (współmarkowy Marvell), Toshiba 24 nm eMLC NAND, SAS 12 Gb/s)
Analiza wydajności aplikacji
Aby zrozumieć charakterystykę wydajności urządzeń pamięci masowej klasy enterprise, niezbędne jest modelowanie infrastruktury i obciążeń aplikacji w rzeczywistych środowiskach produkcyjnych. Nasze pierwsze trzy testy porównawcze dla urządzenia Toshiba PX02SS to: MarkLogic NoSQL Database Storage Benchmark , wydajność MySQL OLTP za pomocą SysBench oraz wydajność Microsoft SQL Server OLTP z symulowanym obciążeniem TCP-C.
Nasze środowisko bazy danych MarkLogic NoSQL wymaga grup czterech dysków SSD o użytecznej pojemności co najmniej 200 GB, ponieważ baza danych NoSQL wymaga około 650 GB miejsca na cztery węzły bazy danych. Nasz protokół wykorzystuje hosta SCST i prezentuje każdy dysk SSD w formacie JBOD, z jednym przydzielonym na węzeł bazy danych. Test powtarza się w 24 interwałach, co wymaga łącznie od 30 do 36 godzin dla dysków SSD tej klasy. MarkLogic rejestruje całkowite średnie opóźnienie, a także opóźnienie interwałowe dla każdego dysku SSD.
Dysk Toshiba PX02SS wypadł dobrze w naszym teście baz danych NoSQL MarkLogic, plasując się za dyskiem Hitachi SSD800MM, ale z wyraźną przewagą nad swoim bratem, dyskiem PX02SM.
Dysk HGST SSD800MM utrzymał wyraźną przewagę nad urządzeniami o podobnej wydajności, odnotowując jedynie sporadyczne skoki wydajności podczas operacji odczytu i zapisu.
PX02SS uzyskał znaczną poprawę w porównaniu z tym, co wcześniej zanotowaliśmy na dysku SSD PX02SM SAS3. Opóźnienie w większości przypadków utrzymywało się poniżej 10 ms przez cały czas trwania testu.
Architektura PX02SM nie jest zoptymalizowana pod kątem wzorców dostępu naszego obciążenia NoSQL, co powodowało opóźnienia osiągające lub przekraczające znormalizowaną maksymalną wartość 9 ms w całym protokole.
Kolejny test porównawczy aplikacji obejmuje bazę danych Percona MySQL OLTP, mierzoną za pomocą SysBench . W tej konfiguracji używamy grupy serwerów Lenovo ThinkServer RD630 jako klientów bazy danych, a środowisko bazy danych jest przechowywane na jednym dysku. Ten test mierzy średnią liczbę transakcji na sekundę (TPS), średnie opóźnienie, a także średnie opóźnienie 99. percentyla w zakresie od 2 do 32 wątków. Percona i MariaDB korzystają z interfejsów API aplikacji obsługujących pamięć flash Fusion-io w najnowszych wersjach swoich baz danych, jednak na potrzeby tego porównania testujemy każde urządzenie w jego „starszym” trybie pamięci blokowej.
Dysk Toshiba PX02SS okazał się najlepszym dyskiem w naszym teście MySQL, gdy obciążenie wzrosło powyżej czterech wątków. Dysk HGST SSD800MM pozostał konkurencyjny w stosunku do dysku PX02SS przez cały czas, zajmując drugie miejsce.
Powyżej trzech wątków PX02SS nieznacznie przewyższa także dysk HGST SSD800MM pod względem średniego opóźnienia podczas testu porównawczego MySQL OLTP.
W teście MySQL z najgorszymi opóźnieniami model Toshiba PX02SS zajął drugie miejsce pod względem wydajności, co stanowi wynik zbliżony do 99. percentyla opóźnień modelu Toshiba PX02SM 800GB.
Protokół testowania OLTP Microsoft SQL Server firmy StorageReview 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. Test TPC-C pozwala lepiej niż syntetyczne testy wydajności ocenić mocne strony i wąskie gardła infrastruktury pamięci masowej w środowiskach baz danych. Nasz protokół SQL Server wykorzystuje bazę danych SQL Server o pojemności 685 GB (skala 3,000) i mierzy wydajność transakcyjną oraz opóźnienia przy obciążeniu 30 000 VU.
W tej recenzji porównujemy trzy platformy SSD, z których każda została skonfigurowana jako lustrzana przestrzeń dyskowa przez system Windows Server. HGST wygrał z wynikiem 6,315.4 transakcji na sekundę dla 30 tys. użytkowników, a oba porównywalne dyski Toshiby uzyskały wynik o 100 TPS gorszy od wydajności SSD800MM.
Wyniki dotyczące opóźnień podczas obciążenia Microsoft SQL TPC-C ujawniają bardziej znaczące różnice między oboma producentami, przy czym dysk HGST SSD800MM utrzymuje zdecydowaną przewagę pod względem opóźnień nad modelami PX02SM i PX02SS.
Analiza syntetycznego obciążenia przedsiębiorstwa
Wydajność pamięci flash zmienia się w miarę dostosowywania dysku do obciążenia, co oznacza, że pamięć flash musi zostać wstępnie przygotowana przed każdym syntetycznym testem porównawczym fio , aby zapewnić dokładność testów. Każdy z porównywalnych dysków jest bezpiecznie kasowany za pomocą narzędzi producenta i wstępnie przygotowywany do stanu stabilnego z dużym obciążeniem 16 wątków i kolejką oczekujących 16 wątków na wątek.
Wstępne kondycjonowanie i podstawowe testy stanu stacjonarnego:
- Przepustowość (łączna liczba operacji wejścia/wyjścia na sekundę odczytu i zapisu)
- Średnie opóźnienie (średnie opóźnienie odczytu i zapisu)
- Maksymalne opóźnienie (maksymalne opóźnienie odczytu lub zapisu)
- Odchylenie standardowe opóźnienia (uśrednione odchylenie standardowe odczytu i zapisu)
Po zakończeniu wstępnego kondycjonowania, każde urządzenie jest testowane w odstępach czasu na wielu profilach głębokości wątków/kolejek, aby pokazać wydajność przy lekkim i intensywnym użytkowaniu. Nasza syntetyczna analiza obciążenia dla urządzenia Toshiba PX02SS wykorzystuje dwa profile, które są powszechnie stosowane w specyfikacjach i testach porównawczych producentów.
- 4k
- 100% odczytu i 100% zapisu
- 8k
- 70% odczytu/30% zapisu
W żadnym momencie wstępnego kondycjonowania dla syntetycznego testu porównawczego 4k PX02SS nie dorównał wydajności przepustowości dysku HGST SSD800MM, ale utrzymywał wydajność impulsową dłużej niż podobne dyski PX02SM i osiągnął stan ustalony przy zauważalnie wyższej wydajności niż oba dyski PX02SM.
Średnie wyniki opóźnień podczas wstępnego kondycjonowania 4k sugerują również, że PX02SS jest w stanie zapewnić niższe opóźnienia niż PX02SM w przypadku operacji zapisu. PX02SS zapewnia natychmiastową wydajność przy niskich opóźnieniach, która trwa prawie 90 minut, a następnie szybko osiąga stabilną średnią wartość opóźnienia poniżej 6 ms.
W naszym teście maksymalnych wartości opóźnień podczas operacji wstępnego kondycjonowania 4k PX02SS nadal plasuje się na drugim miejscu, tuż za modelem HGST SSD800MM.
Wyniki odchylenia standardowego ułatwiają wizualizację spójności mierzonych opóźnień w całym procesie kondycjonowania. Choć nie są tak spójne jak porównywalne z HGST, dysk Toshiba PX02SS charakteryzuje się największą spójnością opóźnień kondycjonowania spośród innych dysków SSD eMLC SAS o przepustowości 12 Gb/s, które testowaliśmy do tej pory.
Po ukończeniu wstępnego przygotowania do testów porównawczych 4k, dysk PX02SS osiągnął 117 204 operacji odczytu i 42 507 operacji zapisu, co plasuje go na drugim miejscu po dysku HGST SSD800MM.
W teście 4K PX02SS osiągnął średnie opóźnienie wynoszące 2.18 ms dla operacji odczytu i 6.02 ms dla operacji zapisu.
Dysk PX02SS uzyskał najlepsze maksymalne opóźnienie odczytu spośród porównywalnych dysków, wynoszące 13.3 ms. Dysk SSD800MM wyprzedził go pod względem maksymalnego opóźnienia zapisu, wynoszącego 39.0 ms.
Dysk PX02SS osiągnął bardziej spójne wyniki dotyczące opóźnień niż którykolwiek z dwóch pozostałych dysków SSD firmy Toshiba, które dotychczas testowaliśmy na stanowisku testowym SAS3.
Nasze kolejne obciążenie wykorzystuje transfery 8k ze stosunkiem 70% operacji odczytu do 30% operacji zapisu. Po okresie zwiększonego obciążenia, w którym dyski HGST SSD800MM i Toshiba PX02SS rywalizowały o najwyższą przepustowość, dyski osiągnęły stan stabilny, a PX02SS znalazł się tuż za dyskiem SSD800MM, osiągając wynik 62 500 IOPS.
Średnie wyniki opóźnień uzyskane w procesie wstępnego kondycjonowania 8k 70/30 odzwierciedlają tę samą wczesną konkurencyjność pomiędzy PX02SS i SSD800MM podczas serii, a następnie PX02SS utrzymuje stałe drugie miejsce.
Jeśli chodzi o maksymalne zmierzone opóźnienia podczas wstępnego kondycjonowania 8k 70/30, dysk Toshiba PX02SS był znacznie bardziej podobny do dysków PX02SM niż dysk SSD800MM firmy HGST, gdy dyski zbliżały się do stanu ustalonego.
Jeśli chodzi o odchylenie standardowe dla średnich opóźnień, PX02SS spędza większość okresu wstępnego kondycjonowania sekundę za HGST SSD800MM.
Po wstępnym przygotowaniu dysków, test przepustowości 8k 70/30 zmienia intensywność obciążenia z 2 wątków i 2 kolejek do 16 wątków i 16 kolejek. Mierząc przepustowość 8k, PX02SS przewyższa dysk SSD800MM w wielu obciążeniach.
Mierząc średnie opóźnienie w szerokim zakresie liczby wątków i głębokości kolejek przy operacjach 8k 70/30, PX02SS działa znacznie bardziej podobnie do dysku HGST niż inne dyski SSD eMLC firmy Toshiba.
Maksymalne wartości opóźnień podczas testu porównawczego 8k 70/30 były mniej decydujące, chociaż dysk HGST SSD800MM zaczął wyraźniej przewyższać inne porównywalne urządzenia przy maksymalnym obciążeniu.
Obliczenia odchylenia standardowego wskazują, że dysk Toshiba PX02SS osiągnął bardziej spójne wyniki opóźnień podczas testu porównawczego 8k 70/30 niż dysk PX02SM, ale nie był w stanie zapewnić tak wąskiego zakresu zmienności jak dysk HGST SSD800MM.
Wniosek
Toshiba rozszerza swoją rolę na rynku dysków SSD w tym samym czasie, gdy dyski SSD klasy korporacyjnej rozpoczynają migrację z 6 Gb/s SAS2 do 12 Gb/s SAS3. Seria dysków SSD eMLC PX daje Toshibie możliwość wprowadzenia rozszerzonej oferty dysków SSD klasy korporacyjnej, co może zademonstrować jej potencjał w zakresie integracji powszechnie używanej pamięci MLC NAND z dyskami marki Toshiba, wykorzystującymi zwiększoną przepustowość standardu SAS3. Szerokie portfolio firmy oznacza również, że oferuje ona rozwiązania dla niemal wszystkich popularnych zastosowań dysków SSD.
Dysk SSD800MM firmy HGST pozostaje najwydajniejszym dyskiem SSD SAS3, jaki testowaliśmy w większości testów, ale PX02SS zajmuje zdecydowane drugie miejsce w naszej analizie tego rozwijającego się rynku. Rezygnując z połowy pojemności PX02SM, Toshiba PX02SS oferuje znaczną poprawę wydajności w całym zakresie w porównaniu z rodzeństwem z serii PX. PX02SS oferuje również wysoką wytrzymałość zapisu, co spodoba się klientom poszukującym wydajnych dysków SSD do intensywnych środowisk, takich jak produkcyjne bazy danych OLTP. PX02SS uzyskał bardzo dobre wyniki w naszym teście Sysbench MySQL OLTP, wyprzedzając dysk HGST SSD800MM. Zaobserwowaliśmy również wysoką wydajność przy niskiej głębokości kolejki w naszym mieszanym obciążeniu 8k 70/30, co dało mu prowadzenie aż do wyższych poziomów wątków/kolejek. Jedynym rozczarowaniem okazały się testy SQL, w których dysk wypadł dobrze pod względem TPS, ale odnotował opóźnienia wyższe od oczekiwanych.
ZALETY
- Długa wytrzymałość w odniesieniu do całkowitej liczby zapisanych bajtów
- Niezmiennie dobra wydajność w testach porównawczych
- 7-milimetrowy współczynnik kształtu zapewnia większą elastyczność wdrażania
Wady
- Słabe wyniki opóźnień w teście porównawczym OLTP programu SQL Server
- Ograniczona do maksymalnej pojemności 800 GB
- Brak pełnej zgodności z SAS2 w odniesieniu do funkcji wyłączania zasilania
Bottom Line
W dysku PX02SS wykorzystano architekturę eMLC NAND i serii PX firmy Toshiba. Dysk SSD zorientowany na wydajność demonstruje użyteczność standardu SAS3 12 Gb/s, a jednocześnie zapewnia wysoką wytrzymałość w aplikacjach wymagających dużej ilości zapisu.
Amazon