Recenzja dysku SSD Toshiba PX04P NVMe (2.5″)

by Adama Armstronga on July 20, 2016

Enterprise ◇ SSD

Toshiba PX04P to seria dysków SSD NVMe (Non-Volatile Memory Express Solid State Drives) zaprojektowana specjalnie dla serwerów i urządzeń pamięci masowej, które wymagają skalowalnej wydajności przy najniższych możliwych opóźnieniach. Seria PX04P jest oferowana w formacie 2.5” oraz w formacie HHHL (Hill-Height-Light Add-In Card). Oba formaty są dostępne w pojemnościach od 800 GB do 3.2 TB i w kilku wariantach, aby sprostać wymaganiom dotyczącym odporności na zapis.

Większość centrów danych potrzebuje określonych typów dysków do określonych zastosowań. Niektóre aplikacje wymagają dysków o większej intensywności odczytu, które zazwyczaj mają większą pojemność przy niższym DWPD, a inne wymagają dysków o większej wytrzymałości i intensywnym zapisie. PX04P jest dostępny w trzech różnych kodach SKU dla każdej pojemności. Te kody SKU oferują różną wytrzymałość: 1DWPD, 3DWPD i 10DWPD (Toshiba również przetestowała dysk do 25DWPD, ale obecnie nie oferuje tego kodu SKU ze względu na ograniczone zapotrzebowanie). Klienci mogą wybrać pojemność i wytrzymałość potrzebną do swoich aplikacji. Jeśli mają bardziej intensywne odczyty i większą pojemność, wybiorą 1DWPD. Z drugiej strony, jeśli mają bardziej intensywne zapisy, wybiorą 10DWPD, wybierając to kosztem pojemności.

Wszystkie dyski z serii PX04P objęte są 5-letnią gwarancją, niezależnie od wybranej wytrzymałości. W naszej recenzji przyjrzymy się modelowi PX04PMB320 o pojemności 3.2 TB.

Specyfikacja dysku SSD PCIe NVMe serii Toshiba PX04P:

Współczynnik kształtu: 2.5” (SFF-8639), HHHL
Model #: PX04PMB320 | PX04PMB160 | PX04PMB080
Pojemność: 3.2TB | 1.6 TB | 800 GB
Typ NAND: MLC
Interfejs
- Typ: PCI Express 3.0
- Prędkość: 32 GT/s (Gen3 x4)
Wydajność
- Utrzymywany odczyt sekwencyjny 128 KB: 3,100 MiB/s
- Utrzymywany zapis sekwencyjny 128 KiB: 2,350 MiB/s
- Utrzymany losowy odczyt 4 KB: 660 000 IOPS
- Utrzymywany losowy zapis 4 KB: 185 000 IOPS
Niezawodność
- MTTF: 2 000 000 godzin
- Gwarancja: 5-lat
- DWPD: 10
Zasilanie
- Napięcie zasilania: 3.3 V ±10% (tryb gotowości), 12 V ±10%
- Pobór mocy (tryb gotowości): typ. 6 W
Wymiary (wys. x szer. x dł.): 15 x 69.85 x 100.45 mm
Waga: maksymalnie 150 g
Środowiskowy
- Temperatura (robocza): od 0 do 40 °C
- Wilgotność względna (podczas pracy): od 5 do 95% RH
- Wibracje (podczas pracy): 21.27 m/s^2 {2.17 Grms} (5 do 800 Hz)
- Wstrząs (podczas pracy): 9,800 m/s^2 {1,000G} (czas trwania 0.5 ms)

Projektowanie i budowa

Seria PX04P wygląda niemal identycznie jak seria PX04S. Dyski mają 2.5-calowy format i 15 mm wysokości. Cały dysk jest w większości srebrny, z czarnym radiatorem, który zajmuje około jednej czwartej dysku w pobliżu interfejsu. Na górze znajduje się naklejka z informacją o typie dysku, numerze modelu i pojemności.

Po odwróceniu dysku widać dolną metalową płytę z wgłębieniami w pobliżu miejsc z podkładkami termicznymi, które stykają się z płytką drukowaną, aby rozpraszać ciepło.

Testowanie tła i porównań

Laboratorium testowe StorageReview Enterprise oferuje elastyczną architekturę do przeprowadzania testów porównawczych urządzeń pamięci masowej klasy enterprise w środowisku porównywalnym z tym, z jakim administratorzy spotykają się w rzeczywistych wdrożeniach. Laboratorium testowe Enterprise obejmuje różnorodne serwery, sieci, urządzenia do kondycjonowania zasilania i inną infrastrukturę sieciową, co pozwala naszym pracownikom na stworzenie rzeczywistych warunków i dokładną ocenę wydajności podczas testów.

Uwzględniamy te informacje dotyczące środowiska laboratoryjnego i protokołów w recenzjach, aby specjaliści IT i osoby odpowiedzialne za pozyskiwanie pamięci masowej mogli zrozumieć warunki, w jakich osiągnęliśmy poniższe rezultaty. Żadna z naszych recenzji nie jest opłacana ani nadzorowana przez producenta testowanego sprzętu. Dodatkowe informacje na temat laboratorium testowego StorageReview Enterprise Test Lab oraz przegląd jego możliwości sieciowych są dostępne na odpowiednich stronach.

Porównywalne napędy w tej recenzji:

Analiza obciążenia aplikacji

Aby zrozumieć charakterystykę wydajności korporacyjnych urządzeń pamięci masowej, niezbędne jest modelowanie infrastruktury i obciążeń aplikacji występujących w rzeczywistych środowiskach produkcyjnych. Nasze pierwsze testy porównawcze dla dysku Toshiba PX04P 2.5” to wydajność MySQL OLTP w SysBench oraz wydajność Microsoft SQL Server OLTP z symulowanym obciążeniem TCP-C. W przypadku obciążeń aplikacji, każdy dysk będzie obsługiwał 2–4 identycznie skonfigurowane maszyny wirtualne.

Protokół testowania OLTP dla 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 jest bliższy niż syntetyczne testy wydajnościowe, jeśli chodzi o ocenę mocnych stron i wąskich gardeł infrastruktury pamięci masowej w środowiskach baz danych. Każda instancja maszyny wirtualnej SQL Server, którą testujemy w ramach tego testu, korzysta z bazy danych SQL Server o pojemności 333 GB (w skali 1,500) i mierzy wydajność transakcyjną oraz opóźnienia przy obciążeniu 15 000 użytkowników wirtualnych.

Analizując wyniki testów SQL Server, wszystkie testowane dyski wypadły bardzo podobnie. Jednak dysk Toshiby znalazł się na samym dole rankingu. Poszczególne maszyny wirtualne uzyskały wyniki od 3,145.95 TPS do 3,154.22 TPS, a łączny wynik wyniósł 12 596,01 TPS. Najwydajniejszy dysk, HGST SN100, uzyskał wynik lepszy tylko o około 35 TPS.

Średnie wyniki opóźnień podczas testu porównawczego 15 tys. użytkowników SQL Server wykazały bardziej znaczącą różnicę w wydajności dysków. Dysk Toshiba charakteryzował się znacznie wyższym opóźnieniem dla poszczególnych maszyn wirtualnych, od 12 ms do 25 ms, co dało mu najwyższy średni wynik 20 ms, ponad dwukrotnie wyższy niż w przypadku pozostałych dysków.

Kolejny test porównawczy aplikacji obejmuje bazę danych Percona MySQL OLTP, mierzoną za pomocą SysBench. Ten test mierzy średnią liczbę transakcji na sekundę (TSP), średnie opóźnienie oraz średnie opóźnienie na poziomie 99. percentyla. 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 „starszych” trybach blokowej pamięci masowej.

W teście średniej liczby transakcji na sekundę Toshiba zdołała wyprzedzić resztę stawki, uzyskując najwyższą ogólną wydajność, i to z dużą przewagą. Poszczególne maszyny wirtualne uzyskały wynik od 1,671.9 TPS do 1,748.24 TPS, a łączny wynik wyniósł 6,777.71 TPS.

Średnie opóźnienie ponownie zapewniło firmie Toshiba dobry wynik. Poszczególne maszyny wirtualne miały opóźnienie od 18.3 ms do 19.14 ms, a średni wynik wyniósł 18.89 ms, co jest najlepszym wynikiem w tym zestawieniu.

Jeśli chodzi o najgorszy scenariusz opóźnień MySQL (opóźnienia na poziomie 99. percentyla), Toshiba po raz kolejny przewyższyła resztę stawki, osiągając opóźnienia poszczególnych maszyn wirtualnych na poziomie od 35.97 ms do 36.64 ms i średnim wyniku 36.46 ms.

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 wstępnie przygotowany do stanu ustalonego 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 analiza syntetycznego obciążenia dla dysku Toshiba PX04P wykorzystuje dwa profile, które są szeroko stosowane w specyfikacjach producentów i testach porównawczych. Należy pamiętać, że syntetyczne obciążenia nigdy nie odzwierciedlą w 100% aktywności obserwowanej w obciążeniach produkcyjnych i pod pewnymi względami niedokładnie obrazują dysk w scenariuszach, które nie wystąpiłyby w rzeczywistości.

4k
- 100% odczytu i 100% zapisu
8k
- 70% odczytu/30% zapisu

W naszym teście wstępnego kondycjonowania zapisu przy przepustowości 4k Toshiba po raz kolejny wykazała się wysoką wydajnością, zaczynając od czołowej pozycji i kończąc przed resztą stawki, osiągając stan stabilny na poziomie około 195 tys. IOPS.

Średnie opóźnienie wstępnego kondycjonowania wskazuje na podobne wyniki. Toshiba ponownie przewyższyła inne dyski, rozpoczynając od wartości poniżej 1 ms i osiągając stan ustalony około 1.3 ms.

Przy maksymalnym opóźnieniu dysk Toshiba wykazał się najlepszą wydajnością (około 16 ms) i najbardziej stabilną wydajnością.

Patrząc na odchylenie standardowe, dysk Toshiby był nieco mniej spójny i zajął drugie miejsce za dyskiem Intela. Toshiba uzyskała wynik około 1.4 ms.

Po wstępnym przygotowaniu dysków przechodzimy do naszych podstawowych testów syntetycznych 4k. Pod względem przepustowości Toshiba uzyskała najwyższą wydajność zapisu – 198 842 IOPS; jednak jej wydajność odczytu była niższa niż pozostałych dysków – 382 932 IOPS.

Średnie opóźnienie plasuje Toshibę na podobnym miejscu. Po raz kolejny okazała się najlepsza pod względem opóźnienia zapisu z wynikiem 1.284 ms, ale pod względem opóźnienia odczytu znalazła się na szarym końcu stawki z wynikiem 0.667 ms.

W przypadku maksymalnego opóźnienia Toshiba ponownie objęła prowadzenie z opóźnieniem odczytu wynoszącym 1.524 ms i opóźnieniem zapisu wynoszącym 17.869 ms. W obu przypadkach Toshiba z łatwością pokonała wszystkie pozostałe dyski.

Odchylenie standardowe wykazało, że Toshiba ma najlepsze opóźnienie odczytu wynoszące 0.04 ms i drugie najlepsze opóźnienie zapisu wynoszące 1.795 ms.

Nasze kolejne obciążenie wykorzystuje transfery 8 tys. razy z proporcją 70% operacji odczytu i 30% operacji zapisu. Ponownie, zaczniemy od wyników wstępnego kondycjonowania, zanim przejdziemy do testów głównych. Pod względem przepustowości, Toshiba rozpoczęła test z niską wartością, ale pod koniec uzyskała najwyższą wartość, osiągając w stanie ustalonym około 190 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS).

Tę samą pozycję można zaobserwować przy średnim opóźnieniu. Dysk wystartował z wysoką wartością (choć nadal wynosi ona około 1 ms), a zakończył na szczycie z opóźnieniem około 1.35 ms.

Przy maksymalnym opóźnieniu nie było wątpliwości. Dysk Toshiba okazał się najlepszy w tym teście od początku do końca, osiągając czas stabilizacji około 14.5 ms.

Odchylenie standardowe wskazywało na prowadzenie Toshiby przez cały czas, ale tuż za nią znajdował się dysk Intela. Toshiba zakończyła test w stanie ustalonym z czasem około 1.1 ms.

Po pełnym przygotowaniu dysków poddaliśmy je głównemu testowi 8k 70/30. Pod względem przepustowości Toshiba przez większość testu zajmowała trzecie miejsce, a na koniec wysunęła się na drugie miejsce z wynikiem 169 252 IOPS.

Pod względem średniego opóźnienia Toshiba wypadła lepiej, zajmując pierwsze lub drugie miejsce i uzyskując wynik 1.37 ms.

Maksymalne opóźnienie pokazało, że Toshiba po raz kolejny wykazała się wysoką wydajnością od początku do końca. Choć pod koniec testu nastąpiło przyspieszenie, nie straciła pozycji lidera, kończąc na poziomie 16.39 ms.

Odchylenie standardowe pokazało nam, że Toshiba od początku do końca radziła sobie świetnie, a Intel ponownie szedł z nią łeb w łeb. Toshiba zajęła pierwsze miejsce z czasem reakcji 1.07 ms.

Wniosek

Seria PX04P to pierwszy dysk SSD NVMe firmy Toshiba. Dysk jest dostępny w dwóch formatach: 2.5” lub HHHL, a jego pojemność wynosi od 800 GB do 3.2 TB. Jako dysk NVMe, zapewnia lepszą wydajność i niższe opóźnienia niż dyski SSD SAS. Toshiba oferuje również wiele wersji SKU tego dysku, co zapewnia mu większą wytrzymałość w aplikacjach wymagających intensywnego zapisu. Dzienną liczbę zapisów dysku można zmniejszyć nawet do 1, aby zwiększyć również jego pojemność.

Analizując wydajność, w naszej analizie obciążenia aplikacji, Toshiba PX04P wypadła dość niejednoznacznie w testach aplikacji. Osiągnęła najniższą wydajność w naszym benchmarku SQL (łączna wartość TPS 12 596,01 i średni wynik opóźnienia 20 ms). Jednak uzyskała najlepsze wyniki w Sysbench (6,777.71 TPS, średnie opóźnienie 18.89 ms i najgorsze opóźnienie MySQL wynoszące 36.46 ms). Przechodząc do naszych syntetycznych benchmarków, zauważyliśmy, że Toshiba radzi sobie znacznie lepiej i bardziej spójnie. W naszych testach 4k, Toshiba zapewniła nam przepustowość zapisu 198 842 IOPS, średnie opóźnienie zapisu 1.284 ms i pierwsze miejsce w maksymalnym opóźnieniu z 1.524 ms odczytu i 17.869 ms zapisu. W naszych testach zapisu 8k 70/30 Toshiba ponownie wykazała się wysoką wydajnością, osiągając przepustowość na poziomie 169 252 IOPS (drugie miejsce w klasyfikacji generalnej) i najlepsze maksymalne opóźnienie wynoszące 14.5 ms.

Ogólnie rzecz biorąc, jest to bardzo kompetentny debiut NVMe firmy Toshiba. Wyniki syntetyczne były bardzo dobre, szczególnie w kategoriach opóźnień. Jednak testy aplikacji były podzielone; dysk wypadł świetnie w Sysbench, ale miał pewne problemy z SQL Server. Toshiba nadal pracuje jednak nad swoim oprogramowaniem układowym, więc można się spodziewać, że postara się rozwiązać ten problem od razu.

ZALETY