美光 5100 MAX SSD 评测

by 亚当·阿姆斯特朗 on 2017 年 6 月 29 日

企业版 ◇ SSD

今年早些时候，美光推出了全新的 5100 系列数据中心固态硬盘。该系列包含三种型号：ECO 适用于视频流等读取密集型工作负载，PRO 适用于对延迟敏感的事务型数据库，MAX 适用于写入密集型日志应用。我们在 1 月份评测了 ECO，发现虽然它在某些工作负载下性能略显不足，但它提供了高达 8TB 的容量（使其成为理想的 HDD 替代品）以及 FlexPro 固件等优势。本次评测我们将重点关注 5100 MAX。

MAX 专为写入密集型应用而设计，具有比 ECO 高得多的耐用性。所有 5100 系列都配备内置 AES-256 位加密和 TCG 企业保护。 MAX 驱动器还附带 FIPS 140-2 验证。与 5100 系列的其他产品一样，MAX 可以通过美光的 FlexPro 固件进行优化。

美光 5100 MAX 规格：

外形尺寸：2.5”
NAND：美光 3D eTLC
容量：240GB、480GB、960GB、1.92TB、
接口：SATA 6Gb/s
耐力
- 每日工作日：5
- 总重量：2.2-17.6PB
- 平均故障时间：2M
性能
- 顺序读取性能 (128540K)：XNUMXMB/s
- 顺序写入性能 (128310K)：520-XNUMXMB/s
- 随机读取性能 (4K)：93,000 IOPS
- 随机写入性能 (4K)：48,000-74,000 IOPS

设计与建造

美光 5100 MAX 的设计与 ECO 非常相似，实际上它们几乎完全相同。该驱动器装在一个深蓝色铝制外壳中，上面有一个大标签，占据了正面的大部分空间，上面有型号、容量等信息。驱动器的背面大部分是空白的，角落上有防篡改的臭味。

取下盖子可以看到顶部带有 8 微米 NAND 封装的 PCB。

PCB 的另一侧还有 8 个 NAND 包以及美光控制器和 DRAM。

测试背景和比较

StorageReview企业测试实验室提供灵活的架构，用于在与管理员实际部署环境相近的环境中对企业存储设备进行基准测试。该实验室集成了各种服务器、网络、电源调节和其他网络基础设施，使我们的工作人员能够模拟真实环境，从而在评测过程中准确评估设备性能。

我们在评测中融入了实验室环境和测试流程的详细内容，以便IT专业人员和存储采购负责人能够了解我们取得以下结果的条件。我们所有的评测均未接受被测设备制造商的付费或监督。有关StorageReview企业测试实验室及其网络功能的更多详情，请参阅相关页面。

本次审查的可比性：

随着 SATA 和 SAS 驱动器的容量和性能增加，StorageReview 已转向对单个 SSD 进行更积极的测试方案。这个测试过程也反映在 NVMe 产品上，使比较过程更容易——即使产品在高端的表现大相径庭。在这篇评测中，我们将 Micron MAX 与 Micron Eco 和 1.92TB Toshiba HK4R 以及其他三款有助于设定高性能参考点的 SAS3 产品进行比较。随着更多容量超过 1.2TB 的驱动器进入测试实验室，我们将继续向该组添加可比较的驱动器。

应用程序工作负载分析

为了解企业级存储设备的性能特征，必须对实际生产环境中的基础架构和应用工作负载进行建模。因此，我们对 Micron 5100 MAX 的首批基准测试包括：使用 SysBench 测试 MySQL OLTP 性能，以及使用模拟 TCP-C 工作负载测试Microsoft SQL Server OLTP 性能。在我们的应用工作负载测试中，每个硬盘将运行 2-4 个配置相同的虚拟机。

SQL Server 性能

每个 SQL Server VM 都配置有两个虚拟磁盘：100GB 卷用于启动，500GB 卷用于数据库和日志文件。从系统资源的角度来看，我们为每个虚拟机配置了 16 个 vCPU、64GB DRAM 并利用了 LSI Logic SAS SCSI 控制器。虽然我们之前测试的 Sysbench 工作负载在存储 I/O 和容量方面使平台饱和，但 SQL 测试正在寻找延迟性能。

本次测试使用运行在 Windows Server 2012 R2 虚拟机上的 SQL Server 2014，并由戴尔数据库基准测试工厂进行压力测试。StorageReview 的Microsoft SQL Server OLTP 测试协议采用事务处理性能委员会 (TPPC) 基准测试 C (TPC-C) 的最新草案，TPC-C 是一款在线事务处理基准测试，可模拟复杂应用程序环境中的活动。与合成性能基准测试相比，TPC-C 基准测试更能准确地评估数据库环境中存储基础架构的性能优势和瓶颈。本次评测中，每个 SQL Server 虚拟机实例都使用 333GB（1,500 规模）的 SQL Server 数据库，并在 15,000 个虚拟用户的负载下测量事务性能和延迟。

SQL Server 测试配置（每个虚拟机）

Windows服务器2012 R2的
存储空间：分配 600GB，使用 500GB
SQL Server的2014的
- 数据库大小：1,500 规模
- 虚拟客户端负载：15,000
- 内存缓冲区：48GB
测试时长：3 小时
- 2.5 小时预处理
- 30分钟采样期

查看 SQL Server 输出时，5100 MAX 的单项得分最低，从 2,440.9 到 2,565.4 TPS，总得分最低，为 5,006.2 TPS。

平均延迟显示 5100 MAX 再次垫底，单个 VM 分别高达 1,107 毫秒和 1,404 毫秒，总得分为 1,256 毫秒。

系统性能

下一个应用基准测试是使用SysBench 对Percona MySQL OLTP 数据库进行测量。该测试测量平均 TPS（每秒事务数）、平均延迟以及平均第 99 百分位延迟。

每个Sysbench虚拟机都配置了三个虚拟磁盘：一个用于启动（约 92GB），一个用于预构建的数据库（约 447GB），第三个用于待测数据库（270GB）。从系统资源角度来看，我们为每个虚拟机配置了 16 个虚拟 CPU、60GB DRAM，并使用了 LSI Logic SAS SCSI 控制器。

Sysbench 测试配置（每个虚拟机）

CentOS 6.3 64 位
Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- 数据库表：100
- 数据库大小：10,000,000
- 数据库线程：32
- 内存缓冲区：24GB
测试时长：3 小时
- 2 小时预处理 32 个线程
- 1 小时 32 个线程

在平均每秒事务处理基准测试中，5100 MAX 能够超越其 ECO 同类产品，其单个 VM 的性能从 424.4 TPS 到 445 TPS 不等，总得分为 1,770.4 TPS。

查看平均 Sysbench VM 延迟，我们测得单个 VM 在 70.2ms 到 75.4ms 之间，总计 72.3ms 接近底部。

就我们最坏的 MySQL 延迟情况（第 99 个百分位延迟）而言，5100 MAX 的位置稍好一些，单个 VM 的范围为 128.6 毫秒到 136.2 毫秒，总得分为 131.1 毫秒。

企业综合工作负载分析

闪存性能会随着驱动器逐渐适应工作负载而变化，这意味着在进行每次fio 综合基准测试之前，必须对闪存存储进行预处理，以确保基准测试的准确性。所有可比较的驱动器均预先设置为稳定状态，并施加 16 个线程的高负载，每个线程的未处理队列为 16。

预处理和初级稳态测试：

吞吐量（读+写 IOPS 聚合）
平均延迟（读+写延迟一起平均）
最大延迟（峰值读取或写入延迟）
延迟标准偏差（读+写标准偏差一起平均）

预处理完成后，每个设备都会在多个线程/队列深度配置文件中按时间间隔进行测试，以显示轻度和重度使用情况下的性能。我们对 RI SATA SSD 的合成工作负载分析侧重于一个配置文件，即我们的 8K 70/30 混合随机工作负载。重要的是要考虑到合成工作负载永远不会 100% 代表生产工作负载中看到的活动，并且在某些方面不准确地描述在现实世界中不会发生的场景中驾驶。

8k
- 70% 读取/30% 写入

FIO主机

美超微 SuperServer 2028U-TNR4T+
- 双 Intel E5-2699 v3 CPU（2.3GHz，18 核，45MB 缓存）
- 768GB 内存（32GB x 24 DDR4，每个 CPU 384GB）
- CentOS 7.2的
- 美超微AOC-S3008L-L8i HBA

我们的 8k 基准测试使用 70% 的读取操作和 30% 的写入操作。在我们的吞吐量测试中，美光 5100 MAX 从头到尾都跑在了顶部，达到了 47,045 IOPS 的峰值。

从平均延迟来看，美光 5100 MAX 再次成为最佳表现者，始终以微弱优势击败其他驱动器。

最大延迟让 5100 MAX 出现了几个大峰值，最终排在第二位。

有了标准偏差，我们重复了平均延迟，其中 5100 MAX 表现最好，以微弱优势击败其他驱动器。

结论

美光 5100 MAX 是 5100 系列中写入密集型、耐用性更高的 SATA SSD。 5100 MAX 的容量范围从 240GB 到 1.92TB。并随附 FlexPro 固件，使用户能够自定义其使用方式。与所有 5100 系列一样，MAX 具有内置的 AES-256 位加密和 TCG 企业保护，但 MAX 还具有 FIPS 140-2 验证。

美光 5100 MAX SSD 的耐用性远高于该系列中的其他驱动器，但在我们的应用程序工作负载分析中并未转化为更高的性能。在我们的基准测试中，MAX 在 SQL Server 中的总得分为 5,006.2 TPS 和 1,256 毫秒延迟。 Sysbench 的总体性能更好，总得分为 1,770.4 TPS，总延迟为 72.3 毫秒，最坏情况下的延迟为 131.1 毫秒。

我们还研究了 Micron 5100 MAX 的合成，其中驱动器的性能要好得多。仅查看 8k 70/30，我们发现 5100 MAX 在吞吐量、平均延迟和标准偏差方面表现最佳。唯一的基准是 MAX 没有拿第一，最大延迟，驱动器排在第二位。总的来说，虽然我们对其特定测试中的应用程序级性能不满意，但综合数据确实表明该驱动器在其他领域具有潜力。

优点