O SSD empresarial Toshiba MKx001GRZB foi anunciado há um ano e entrou em produção em larga escala no início de 2011, sendo o principal SSD empresarial da Toshiba; tudo isso aparentemente em ritmo lento quando comparado à rápida produção de SSDs para clientes. Mas, no ambiente corporativo, as decisões de compra de armazenamento SSD levam tempo e não se baseiam em números de velocidade máxima ou pico de dados – o foco está em como o drive se comporta em operação contínua (24 horas por dia, 7 dias por semana) durante os muitos anos em que se espera que ele funcione em estado estável. Enquanto o mercado corporativo amplia a adoção de SSDs, há uma grande disputa entre os fabricantes que tentam resolver diversos problemas, entre os quais o formato do SSD e a configuração da memória NAND. Por sua vez, a Toshiba está utilizando uma interface SAS de 6 Gb/s e um formato de 2.5" para o MKx001GRZB, juntamente com memória NAND SLC de 32 nm de nível empresarial para atender às necessidades de seus clientes.
A Toshiba traz um enorme portfólio de experiência para a mesa com o MKx001GRZB; eles ocupam uma posição única no mercado com profunda exposição ao espaço do disco rígido e propriedade de suas próprias fábricas NAND. Eles também arquitetam seu próprio firmware e estão usando o processador SSD de nível empresarial 88SS9032-BLN2 da Marvell. Tudo isso se combina para criar um SSD que não só é capaz de desempenho líder de mercado, mas também tem a profundidade de suporte necessária para garantir a compatibilidade com sistemas host e resistência de unidade superior.
A família MKx001GRZB está disponível em capacidades de 100 GB, 200 GB e 400 GB, nossa análise de unidade única é do modelo de 400 GB. Cada capacidade também suporta tamanhos de setor de 512, 520 e 528 bytes. Essa versatilidade permite que a Toshiba posicione esse SSD em vários ambientes.
Em comparação com outros SSDs empresariais baseados em SLC atualmente no mercado, a Toshiba realmente impulsiona seu SSD como uma unidade que compete não apenas em grande resistência de gravação, mas também em uma que pode oferecer alto desempenho de leitura. A linha de produtos MKx001GRZB anuncia velocidades de leitura aleatória de 4K acima de 90,000 IOPS, com velocidades de gravação em estado estável chegando a 16,000 IOPS. A Toshiba também promove sua eficiência de energia, com a unidade precisando de apenas 6.5 watts enquanto ativa, dando a ela uma classificação de 13,800 IOPS/Watt. Colocamos cada reivindicação à prova em nosso regime de teste de SSD corporativo recém-redesenhado.
Especificações Toshiba MKx001GRZB
- Capacidades
- 100 GB (MK1001GRZB, 128 GB físico)
- 200 GB (MK2001GRZB, 256 GB físico)
- 400 GB (MK4001GRZB, 512 GB físico)
- Interface SAS de 6 Gb/s com tecnologia Marvell
- NAND SLC Toshiba de 32nm
- Tamanho do setor – 512, 520, 528 bytes
- Leitura sequencial – 500 MB/s (QD4)
- Gravação sequencial – 250 MB/s (QD4)
- Leitura aleatória de 4 KB 90,000 IOPS (QD16)
- Gravação aleatória de 4 KB 16,000 IOPS (QD16)
- Aleatório sustentado de 4 KB combinado (70%/30% de leitura/gravação, 100% de operação) – 33,500 IOPS
- Consumo de energia ativa - 6.5 watts
- Capacidade total de armazenamento de dados gravados – 200 GB e 400 GB ilimitados (8.2 PB em 100 GB MK1001GRZB)
- Vida útil do produto - 5 anos
- Dimensões - 69.85 mm x 100 mm x 15 mm
- Peso - 152g
- Firmware revisado - 0107
Projeto e Desmontagem
O SSD Toshiba MKx2.5GRZB SAS 001 Gb/s de 6.0 polegadas tem uma altura de unidade de 15 mm, idêntica à geração atual de discos rígidos de 10 polegadas de 15k e 2.5k. Este fator de forma é compatível em muitos servidores corporativos, especialmente aqueles projetados em torno da interface SAS.
Por fora, a unidade mantém uma aparência bastante profissional, com um corpo de liga preta usinada. Poucas marcas são encontradas na própria unidade, exceto pela etiqueta OEM, que inclui nome do modelo, número de série, revisão do firmware e número da revisão.
A unidade em si é bastante robusta devido aos grossos painéis de metal que compõem as tampas superior e inferior. Ambas as tampas são aparafusadas em torno de uma seção intermediária na qual ambas as placas de circuito são aparafusadas. Esse design sanduíche coloca condutores térmicos em todos os componentes primários, incluindo o NAND, cache integrado, controlador e capacitores, enquanto os passa da unidade para o chassi do servidor para resfriamento. Dado o acesso 24 horas por dia, 7 dias por semana, a esta unidade se destina, derramar calor antes que afete a confiabilidade ou o desempenho é um grande negócio.
Internamente o Toshiba MKx001GRZB é dividido entre duas placas de circuito conectadas entre si por meio de um conector. No MK400GRZB de 4001 GB, isso coloca o controlador, o cache integrado e seis peças SLC NAND de 32 GB em uma placa e dez peças SLC NAND de 32 GB com quatro ultracapacitores na outra.
Cada camada possui almofadas térmicas que retiram o calor do circuito e o movem para a estrutura de metal espessa da unidade. Mesmo a parte inferior da placa principal que não possui componentes primários (NAND, RAM, etc) conectados a ela ainda possui almofadas térmicas para resfriar a parte inferior da placa de circuito do calor transmitido pelos componentes acima.
É justo que o Toshiba MKx001GRZB utilize o Toshiba SLC-NAND devido às suas capacidades internas de produção NAND.
O MKx001GRZB internamente tem espaço para dezesseis flashes divididos entre as duas placas de circuito, que no modelo de 400GB usa Toshiba TH32TAG58S8FBA2A de 8GB, totalizando 512GB antes do superprovisionamento.
Um controlador Marvell 88SS9032-BLN2 SAS 6.0Gb/s une toda a unidade, suportando velocidades de transferência de até 500MB/s de leitura e 250MB/s de gravação sequencial e até 90,000 IOPS de leitura aleatória. O buffer do fluxo de dados são dois ICs Micron D9LGK DDR3 com capacidade de 256 MB cada (512 MB no total) e mantidos em caso de falha de energia com os quatro capacitores grandes na placa de circuito secundária.
Benchmarks Corporativos
Um dos tópicos importantes quando os padrões de revisão de mídia flash surgem é que a mídia flash precisa ser testada de uma maneira diferente das unidades de prato padrão e até mesmo dos SSDs baseados em cliente. O desempenho do Flash muda quanto mais você grava em uma unidade e as velocidades diminuem lentamente até que a unidade atinja sua velocidade de estado estável. Em um ambiente corporativo, ver uma velocidade contínua ou contínua é inútil se, após 1 hora de uso, a unidade não estiver mais obtendo essa velocidade. É ainda menos informativo observar os números de explosão se a unidade em questão nunca sair do estado estacionário depois de encher. Esse é o caso do Toshiba MKx001GRZB, que para limitar os ciclos excessivos de gravação executa seus modos de coleta de lixo apenas durante a atividade de gravação, não em modo inativo. É aqui que entra o benchmarking de estado estável, mostrando como a unidade realmente funciona quando está sob carga 24 horas por dia, 7 dias por semana. Por esse motivo, todos os benchmarks a seguir foram pré-condicionados e registrados em um modo de estado estacionário.
Dada a natureza diferente desta análise, comparamos novamente o Micron P100 de 300 GB (SATA, SLC NAND) para compará-lo com precisão com o Toshiba MKx001GRZB em nossa nova metodologia de teste. A nova plataforma de teste usada nesta análise é o nosso Lenovo ThinkServer RD240, equipado com processadores duplos Intel Xeon X5650, executando o Windows Server 2008 R2. Para nossos benchmarks de unidade única, conectamos cada SSD por meio de um LSI SAS 9211-8i HBA para medir o desempenho sem qualquer influência do cache. Todos os números do IOMeter são representados como números binários para velocidades de MB/s.
Nosso primeiro teste analisa a velocidade em um ambiente de gravação sequencial com grandes transferências de blocos. Este teste específico usa um tamanho de transferência de 2 MB com IOMeter, com alinhamento de setor de 4 k e mede o desempenho com uma profundidade de fila de 4. Nesse cenário, a Toshiba afirma uma velocidade de leitura de 500 MB/se uma velocidade de gravação estável de 250 MB/s.
Em nossos testes medimos uma velocidade de leitura estável de 490.69 MB/s de leitura e uma velocidade de gravação estável de 259.16 MB/s no Toshiba MK4001GRZB. Isso se compara a 326.38 MB/s de leitura e 336.28 MB/s de gravação do Micron P300.
Mudando para um perfil de acesso aleatório, mas ainda mantendo um grande tamanho de transferência de bloco de 2 MB, começamos a ver como o desempenho varia em um ambiente multiusuário. Este teste mantém o mesmo nível de profundidade de fila de 4 que usamos no benchmark de transferência sequencial anterior.
No Toshiba MK4001GRZB não notamos uma grande mudança nas velocidades de leitura, chegando a 491.54 MB/s. As velocidades de gravação, por outro lado, caíram para 85.29 MB/s estáveis. Isso se compara a 299.33 MB/s de leitura e 98.87 MB/s de gravação do Micron P300 quando ele atinge o estado estacionário.
Mudando para um tamanho de transferência de acesso aleatório ainda menor de 4K, chegamos mais perto do tamanho do pacote que pode ser encontrado em um ambiente de acesso aleatório pesado, como uma configuração de servidor com várias VMs acessando o mesmo array. No primeiro teste, analisamos o desempenho de leitura de 4K expandido e como ele escala de uma profundidade de fila de 1 a um máximo de 64.
O Toshiba MK4001GRZB realmente esticou as pernas neste teste em particular, mostrando sua capacidade de realmente fazer uso da interface SAS 6.0Gb/s. Em uma profundidade de fila de 32, onde o desempenho começou a estabilizar em 94,000 IOPS, chegando a 95,062 IOPS lidos em QD64. Isso se traduz em gravação de 371.34 MB/s em acesso aleatório 4K puro. O Micron P300 na mesma configuração atingiu o pico de 58.479 IOPS lido em um QD32.
Nosso próximo teste analisa o desempenho de gravação aleatória de 4K em uma profundidade de fila estática de 32 e os resultados são registrados e a média é calculada assim que as unidades atingem o estado estável.
A velocidade de gravação aleatória 4K oficial da Toshiba está listada como 16,000 IOPS em uma profundidade de fila de 16, que medimos 16,863 IOPS em QD32. Isso se compara a 21,269 IOPS do Micron P300. Durante este acesso estável com 32 solicitações simultâneas, ambos os drives mantiveram valores de latência média muito bons. O Toshiba MK4001GRZB obteve uma média de tempo de acesso de 1.9 ms, enquanto o mais rápido em acesso de gravação aleatória 4K Micron P300 obteve 1.5 ms.
Embora o desempenho de IOPS seja uma boa métrica para medir o desempenho de estado estável, outra área importante de interesse é a média e a latência de pico. Valores de latência de pico mais altos podem significar que certas solicitações podem ser armazenadas em backup contínuo intenso.
No período de estado estacionário de 4K, com acesso constante, o Micron P300 teve uma latência média mais baixa, mas um tempo de latência de pico mais alto de 891.82ms. O Toshiba MK4001GRZB no mesmo ambiente teve um tempo de acesso médio mais lento, mas um valor de latência de pico muito menor de 60.97 ms.
Nossa última série de benchmarks sintéticos compara as duas unidades corporativas em uma série de cargas de trabalho mistas de servidor com uma profundidade de fila estática de 32. Como os benchmarks sintéticos no início desta revisão, esses testes também são medidos em estado estável. Cada um de nossos testes de perfil de servidor tem uma forte preferência em relação à atividade de leitura, variando de 67% de leitura com nosso perfil de banco de dados a 100% de leitura em nosso perfil de servidor da web.
O primeiro é nosso perfil de banco de dados, com uma mistura de carga de trabalho de 67% de leitura e 33% de gravação centrada principalmente em tamanhos de transferência de 8K.
Ambas as unidades agrupadas em estado estacionário, com o Toshiba MKx001GRZB superando o Micron P300 em 7.3% ou 11.04 MB/s.
O próximo perfil analisa um servidor de arquivos, com carga de trabalho de 80% de leitura e 20% de gravação distribuída em vários tamanhos de transferência, variando de 512 bytes a 64 KB.
A diferença entre os dois SSDs corporativos aumentou no perfil do servidor de arquivos, com o MKx001GRZB liderando com uma velocidade média de transferência de 210.28 MB/s ou 19433 IOPS. Isso resultou em uma vantagem de 35.41 MB/s ou 20.2%.
Nosso perfil de servidor web é somente leitura com tamanhos de transferência de 512 bytes a 512 KB.
Dado o enorme aumento na velocidade que o Toshiba MKx001GRZB tem sobre o Micron P300 em desempenho de leitura aleatória, não foi uma grande surpresa vê-lo decolar no ambiente de servidor da Web somente leitura. A média foi de 369.97 MB/s em comparação com apenas 266.03 MB/s do P300.
O último perfil analisa uma estação de trabalho, com uma mistura de 20% de gravação e 80% de leitura usando transferências de 8K.
Na configuração da estação de trabalho, a diferença diminuiu em relação ao perfil anterior, mas o Toshiba MKx001GRZB ainda manteve a liderança. Ultrapassou o Micron P300 em 26.66 MB/s com uma velocidade total média de 205.77 MB/s.
Consumo de energia empresarial
Quando se trata de escolher unidades para o datacenter ou outro ambiente de armazenamento densamente compactado, o desempenho não é a única métrica em que as empresas estão interessadas ao olhar para SSDs ou discos rígidos. O consumo de energia pode ser um grande problema em certos casos, por isso faz sentido que você queira saber como uma unidade funcionaria sob uma carga de trabalho constante. Na seção Enterprise Power desta revisão, examinamos cada unidade nas mesmas condições que usamos para testar as velocidades de leitura e gravação anteriormente. Isso inclui transferências sequenciais e aleatórias de 2 MB com uma profundidade de fila de 4 e pequenas transferências aleatórias de leitura e gravação de 4K em uma profundidade de fila de 32. condições de fome de energia.
Na segunda metade de nossos testes de potência, analisamos a relação entre potência e desempenho, calculando um valor de IOPS/Watt para números aleatórios de leitura e gravação de 4K, para ver a imagem completa de cada unidade. Para as empresas que procuram obter o máximo retorno de seu dinheiro com restrição de energia ou espaço, essa é a métrica para elas.
Cada unidade que comparamos nesta análise tem seus próprios requisitos de energia exclusivos, incluindo 5V apenas para o Micron P300 e 5V + 12V para o Toshiba MKx001GRZB. Para dar um bom ponto de partida sobre energia, a Toshiba classifica o MKx001GRZB como usando 6.5 watts sob condições ativas.
Sob todas as condições, exceto na inicialização, o Toshiba MKx001GRZB usou exatamente 6.50 watts ou menos. A atividade com maior consumo de energia para o MKx001GRZB acabou sendo a leitura QD4 sequencial de 2 MB, usando 6.5 watts no nariz. O segundo foi a atividade de gravação constante de 2 MB, com a leitura aleatória de 4K QD32 chegando em terceiro e a gravação constante de 4K QD32 chegando em quarto. Em quase todas as áreas, o Toshiba MKx001GRZB usou quase o dobro da potência do Micron P300, embora em algumas dessas áreas tenha oferecido velocidades mais rápidas. Portanto, é feita uma compensação em algumas áreas, dependendo do nível de desempenho que você está procurando.
A Toshiba classifica o MKx001GRZB como fornecendo 13,800 IOPS/Watt em algumas áreas. Calculamos um valor de 16,385 IOPS/Watt em leitura aleatória pura de 4K em uma profundidade de fila de 32, caindo para 3,081 IOPS/Watt se você observar a gravação aleatória constante de 4K. Isso se compara a 38,481 IOPS/Watt de leitura ou 10,119 IOPS/Watt de gravação no Micron P300, que tinha necessidades de energia mais baixas. Realmente se resume às necessidades da empresa, encontrar a melhor combinação de potência para desempenho (ou apenas desempenho direto) que leva em consideração ao comprar o SSD ou o disco rígido.
Conclusão
O Toshiba MKx001GRZB está no topo com o crème de la crème dos SSDs de classe empresarial SLC de 2.5". o tempo todo ainda sendo capaz de aumentar a 6 IOPS de gravação 500K para até 4 PB de TBW e provavelmente além. Desnecessário dizer que essa unidade significa negócios e administra negócios nos bastidores em datacenters em todo o mundo.
Ao focar em um SSD para o ambiente corporativo, existem diferentes tipos de unidades posicionadas em diferentes níveis, dependendo do acesso e desempenho necessários. O Toshiba MKx001GRZB destina-se ao Tier 0 ou o primeiro da fila quando os dados estão sendo transferidos 24 horas por dia, 7 dias por semana, a partir do momento em que o servidor é colocado online. Nesta configuração, o SSD não tem problemas para manter a velocidade, independentemente de 10 horas, 10 dias ou 10 meses. Com seu forte controlador Marvell 88SS9032 SAS emparelhado com 512 GB de Toshiba SLC-NAND, o MKx001GRZB é capaz de iniciar em suas velocidades anunciadas por cinco anos ou mais.
Prós
- Excelente desempenho de cargas de trabalho mistas
- Forte desempenho de leitura aleatória de 4K chegando a 95,062 IOPS
- Tempos de resposta máximos em estado estacionário de pico muito baixos
Contras
- Maior consumo de energia do que o Micron P300 baseado em SATA
ponto de partida
O Toshiba MKx001GRZB mostra sua força no armazenamento Tier0/1, onde o desempenho ao longo do tempo e a confiabilidade são críticos. A Toshiba tem uma vantagem fundamental em que sua posição de liderança na arena flash NAND lhes dá uma base sólida para o SSD de perspectivas de confiabilidade, desempenho e resistência. Além disso, a interface SAS, fator de forma de 2.5" e pontos de capacidade de 100 GB, 200 GB e 400 GB oferecem aos clientes da Toshiba o tipo de SSD que desejam, com flexibilidade de preço.
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