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美光 M500DC 企业级 SSD 评测

by StorageReview 企业实验室
美光M500DC

美光今天宣布推出其全新的 M500DC 企业级固态硬盘,这是一款完全由美光自主设计和制造的轻型企业级固态硬盘,其价格旨在让闪存更易于采用。 与其表兄弟 M500 一样,M500DC 采用美光的 20 纳米 MLC 闪存构建,并提供 SATA 接口。 最大的变化是新的 M500DC 增加了 M500 的耐用性,保证五年内每天两次驱动器填充和 2 万小时的平均故障间隔时间。 耐用性数据足以交付写入次数较少但仍需要高级数据路径保护和电源故障保护等功能的企业用例。


美光今天宣布推出其全新的 M500DC 企业级固态硬盘,这是一款完全由美光自主设计和制造的轻型企业级固态硬盘,其价格旨在让闪存更易于采用。 与其表兄弟 M500 一样,M500DC 采用美光的 20 纳米 MLC 闪存构建,并提供 SATA 接口。 最大的变化是新的 M500DC 增加了 M500 的耐用性,保证五年内每天两次驱动器填充和 2 万小时的平均故障间隔时间。 耐用性数据足以交付写入次数较少但仍需要高级数据路径保护和电源故障保护等功能的企业用例。

与其他 SSD 一样,Micron 的 M500DC 利用其 SSD 工程和制造能力来利用组件之间的深度集成并利用规模经济。 除了采用美光的 20 纳米 MLC NAND,M500DC 还采用美光的 DDR3 DRAM 和串行 NOR 闪存。 带有自定义固件的 Marvell 控制器为驱动器供电。 M500DC 还利用该公司的独立 NAND 冗余阵列 (RAIN) 架构,通过精细对齐 NAND 读写点来提供微调的磨损和性能管理,从而延长 MLC NAND 的使用寿命。 RAIN 的架构还为数据完整性提供了额外的奇偶校验和纠错元数据层。

除了 RAIN 之外,美光的定制固件和 XPERT SSD 技术套件还包括 DataSAFE,这是一种数据保护功能,可记录动态数据的目标主机逻辑块地址 (LBA) 作为 M500DC 元数据架构的一部分,以确保数据达到预期目的目的地,尽管沿途中断。

美光 M500DC 的容量高达 800GB。 我们的评测单元包括 480GB 和 800GB 容量。

美光 M500DC 企业级固态硬盘规格

  • 容量:120GB、240GB、480GB、800GB
  • 外形尺寸:1.8 英寸、5 毫米 z 高度和 2.5 英寸、7 毫米 z 高度
  • 控制器:Marvell
  • 介质类型:20nm MLC NAND
  • 接口:SATA 6Gb/s (SATA III)
  • 工作冲击:1500 G/1ms
  • 工作振动:10G 时 500-3.1Hz
  • 耐力
    • 120GB:写入的总字节数为 0.5PB
    • 240GB:写入的总字节数为 1.0PB
    • 480GB:写入的总字节数为 1.9PB
    • 800GB:写入的总字节数为 1.9PB
    • 驱动器填充:每天 2 次,持续 5 年
    • MTTF:2 万设备小时
  • 顺序读/写 @ 128K:425/375 MB/s
  • 随机读/写 @ 4K:65/35K IOPS
  • 电力
  • 空闲/待机/睡眠:200mW
  • 有源平均功率:200mW、250mW、300mW、325mW
  • 有源最大值(128k 连续):4.0W、5.0W、6.0W、6.3W
  • XPERT 功能集(RAIN、ARM/OR、ReCAL、eDPP)
  • 工作温度:0°C 至 +70°C
  • 重量:<142g

设计与建造

美光 M500DC 企业级固态硬盘采用了美光 M500 的更新款式和机箱颜色,因此这款驱动器看起来更像该公司的 P400M 而不是 M500。

美光 M500DC 采用美光的 20 纳米 NAND 以及该公司的 DDR3 DRAM 和串行 NOR 闪存。

板载电容器为驱动器存储电力,以便在意外断电时将任何待处理的 WRITE 命令提交到持久内存。

测试背景和比较

这款 StorageReview 企业测试实验室 提供了一个灵活的架构,用于在与 SAN 管理员在实际部署中遇到的环境相当的环境中对企业存储设备进行基准测试。 企业测试实验室结合了各种服务器、网络、电源调节和其他网络基础设施,使我们的员工能够建立真实世界的条件,以便在我们的审查期间准确地衡量性能。

我们将这些关于实验室环境和协议的详细信息纳入审查,以便 IT 专业人员和负责存储采购的人员能够了解我们取得以下成果的条件。 我们的评论都不是由我们正在测试的设备制造商支付或监督的。 有关的其他详细信息 StorageReview 企业测试实验室其网络功能的概述 在这些相应的页面上可用。

美光 M500DC 使用美光 20nm MLC NAND 和带有 SATA 6.0Gb/s 接口的 Marvell 控制器。 本次审查的 SSD 可比产品:

  • 三星SSD 840 Pro (512GB,300mhz Samsung 3 核 MCX 控制器,Samsung 2x nm Toggle NAND 闪存,6.0Gb/s SATA)
  • 三星SM843 (240GB,300mhz Samsung 3 核 MCX 控制器,Samsung 2x nm Toggle NAND 闪存,6.0Gb/s SATA)
  • 智能存储 CloudSpeed 1000E (400GB,Marvell 9187 控制器,19nm Toshiba MLC NAND,6.0Gb/s SATA)
  • 美光 M500 960GB (960GB,Marvell 9187 控制器,Micron 20nm MLC NAND,6.0Gb/s SATA)
  • 美光P400m (400GB,Marvell 9187 控制器,Micron 25nm MLC NAND,6.0Gb/s SATA)
  • 英特尔固态硬盘 DC S3500 (480GB,英特尔 PC29AS21CA0 控制器,英特尔 20 纳米 MLC NAND,6.0Gb/s SATA)
  • 英特尔固态硬盘 DC S3700 (200GB,英特尔 PC29AS21CA0 控制器,英特尔 25 纳米 MLC NAND,6.0Gb/s SATA)

SAS 和 SATA 企业级固态硬盘在我们基于 联想ThinkServer RD630. 该测试平台包括最新的互连硬件(例如 LSI 9207-8i HBA)以及针对最佳闪存性能的 I/O 调度优化。 对于综合基准,我们利用 FIO Linux 版本 2.0.10 和 Windows 版本 2.0.12.2。

  • 2 x Intel Xeon E5-2620(2.0GHz,15MB 缓存,6 核)
  • 英特尔 C602 芯片组
  • 内存 – 16GB (2 x 8GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM
  • Windows Server 2008 R2 SP1 64 位、Windows Server 2012 Standard、CentOS 6.3 64 位
    • 100GB 美光 RealSSD P400e 启动固态硬盘
  • LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA(用于启动 SSD)
  • LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA(用于基准测试 SSD 或 HDD)
  • Mellanox ConnectX-3 10GbE PCIe 3.0 适配器
  • Mellanox ConnectX-3 InfiniBand PCIe 3.0 适配器

应用程序工作负载分析

为了了解企业存储设备的性能特征,必须对实时生产环境中的基础架构和应用程序工作负载进行建模。 因此,我们对美光 M500DC 的前三个基准测试是 MarkLogic NoSQL 数据库存储基准通过 SysBench 的 MySQL OLTP 性能 和 Microsoft SQL Server OLTP 性能 具有模拟的 TCP-C 工作负载。

我们的 MarkLogic NoSQL 数据库环境需要四个一组的 SSD,可用容量至少为 200GB,因为 NoSQL 数据库的四个数据库节点需要大约 650GB 的空间。 我们的协议使用 SCST 主机并在 JBOD 中呈现每个 SSD,每个数据库节点分配一个。 该测试以 24 个间隔重复进行,对于此类 SSD 总共需要 30-36 小时。 MarkLogic 记录每个 SSD 的总平均延迟以及间隔延迟。

美光 M500DC 大大落后于同类领先的 SanDisk 和英特尔 MLC 固态硬盘,以及以消费者为中心的三星固态硬盘 840 Pro,总体平均延迟为 13.729 毫秒。 它能够领先三星 SM843 和希捷 SSD 600 Pro,以及相同容量的面向客户的 M500。

在 NoSQL 基准测试期间,大多数操作的延迟结果保持在 60 毫秒或以下,但是 M500DC 确实遇到了中等数量的延迟峰值,这通常发生在日志写入操作期间。

下一个应用程序基准包括 通过 SysBench 测量的 Percona MySQL OLTP 数据库. 在这个配置中,我们使用一组 联想 ThinkServer RD630s 作为数据库客户端和存储在单个驱动器上的数据库环境。 该测试测量平均 TPS(每秒事务数)、平均延迟以及 99 到 2 个线程范围内的平均 32% 延迟。 Percona 和 MariaDB 在其最新版本的数据库中使用 Fusion-io 闪存感知应用程序 API,尽管为了进行比较,我们在其“传统”块存储模式下测试了每个设备。

在整个 MySQL 基准测试中,美光 M500DC 一直处于中间位置,在 1,197 线程的最艰巨工作负载下以每秒近 32 个事务结束。

在 MySQL 基准测试期间,M500DC 的平均延迟结果保持在同类产品的前半部分。

在我们最坏的 MySQL 延迟情况下,美光 M500DC 总体上获得了第三名的成绩。

StorageReview 的 Microsoft SQL Server OLTP 测试协议 采用事务处理性能委员会基准 C (TPC-C) 的当前草案,这是一种在线事务处理基准,模拟复杂应用程序环境中的活动。 TPC-C 基准比综合性能基准更接近于衡量数据库环境中存储基础设施的性能优势和瓶颈。 我们的 SQL Server 协议使用 685GB(3,000 规模)的 SQL Server 数据库,并在 30,000 VU 负载下测量事务性能和延迟。

在我们的 SQL Server 测试中,美光 M500DC 和 M500 远远落后于同类产品,低于三星 SSD 840 Pro 以及同类领先的英特尔和闪迪产品。

更新5 / 13 / 2014:

通过与 StorageReview 团队的密切合作,Micron 能够快速隔离 Windows Server 2012 SQL Server 测试平台中的系统级瓶颈,并主动提供解决方案,该解决方案现已内置到 M500DC 的固件中。 在同一环境中重新测试时,该解决方案消除了瓶颈。 凭借最新的固件,M500DC 在 SATA 组中拥有最高的 TPS,仅次于 SAS SanDisk Optimus Eco。

将我们的注意力转移到总体平均延迟上,我们将看到美光 M500DC 和 M500 落后于同类产品的程度。 虽然 SanDisk 和英特尔提供的产品在 19-464 毫秒范围内竞争,但美光 M500DC 的延迟呈指数级增长,达到 8,121 毫秒。 这优于以客户端为中心的 M500,后者在此工作负载中测得的平均延迟为 75,916 毫秒或 75 秒。

5 年 13 月 2014 日更新:在 M500DC 应用最新固件后,延迟显着改善至平均 32 毫秒,领先 SATA 同类产品。

综合工作负载分析

我们的综合基准协议 每个都首先将目标存储预处理到稳定状态,并使用将用于测试设备的相同工作负载。 预处理过程使用 16 个线程的重负载,每个线程有 16 个未完成队列。

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,每个被比较的设备都会在多个线程/队列深度配置文件中进行测试,以显示轻度和重度使用情况下的性能。 我们对美光 M500DC 的综合工作负载分析使用 4k、8k 和 128k 配置文件,这些配置文件广泛用于制造商规范和基准测试。

  • 4k 配置文件
    • 100% 读取和 100% 写入
  • 8K 配置文件
    • 70% 读取,30% 写入
    • 100% 8K

在预处理过程中,美光 M500DC 在接近 37,000IOPS 的稳定状态下迅速脱颖而出,成为同类驱动器中的佼佼者。

美光 M500DC 在 4k 预处理期间的领先性能也延长了平均延迟,其中 M500DC 在第一个小时后出现了整体最低延迟。

美光 M500DC 在 4k 预处理期间将其最大延迟值保持在最好的三个可比值之内,仅次于美光 P400M 和英特尔的 DC S3700。

我们的 4k 预处理过程的标准偏差结果图延续了 M500DC 随机 4k 传输的强劲性能,在稳定状态下接近 5.8ms。

完成 4k 预处理后,美光 M500DC 能够在 72,820k 配置文件期间达到 37,041IOPS 的读取操作和 4IOPS 的写入操作。 这些吞吐量结果使 M500DC 在我们的同类产品中名列前茅。

在稳定状态下,Micron 的 M500DC 读取操作的平均延迟为 3.51 毫秒,写入操作的平均延迟为 6.91 毫秒。 这两项结果再次将 M500DC 置于我们可比产品的首位。

在 M4DC 的 500k 基准测试中记录的最大读取延迟为 21.75 毫秒,在同类产品中并列第二低。 M500DC 的最大 4k 写入延迟限制为 49.44 毫秒,是迄今为止同类产品中最好的。

计算 4k 延迟结果的标准偏差表明 M500DC 具有严格的延迟容限,尽管它没有通过该测量获得最佳的整体结果。

在 8k 传输的预处理和 70% 的读取操作和 30% 的写入操作的工作负载期间出现最初的性能爆发后,M500DC 的吞吐量性能排名第三。

在 500k 11/8 配置文件的预调节期间,美光 M70DC 的平均延迟接近 30 毫秒。

预处理期间的 8k 70/30 最大延迟结果并未显示 M500DC 有任何重大问题点,MXNUMXDC 继续保持其强劲但在同类产品中不领先的性能。

8k 70/30 预处理过程中的标准偏差计算显示 M500DC 在稳定状态下接近 7.5ms。

完成 8k 70/30 预处理后,美光 M500DC 的吞吐量总体结果保持第三名,并且在此配置文件中使用的线程数和队列深度范围内没有出现任何性能下降。

在我们测量 500k 8/70 配置文件的平均延迟期间,美光 M30DC 的第三名吞吐量结果得到了回应。

8k 70/30 协议的最大延迟结果未显示美光 M500DC 的任何问题点,没有超过 7.89 毫秒的结果。

我们的标准偏差计算加强了 M500DC 在 8k 70/30 配置文件中的一致延迟性能。

 

结语

M500DC Enterprise SSD 结合了美光在 NAND 工程和制造方面的专业知识、Marvell 控制器和美光 XPERT 技术堆栈。 M500DC 的目标是轻型企业用例,通常包括服务器启动任务、以读取为中心的活动,如媒体流或其他通常读取密集型的应用程序使用。 M500DC 的部署还获得了一系列企业功能,例如电源故障保护,而这些功能在经常潜入该领域的低成本客户端驱动器中是找不到的。

在达到 Micron 的性能要求时,M500DC 可以毫不费力地匹配 Micron 宣传的额定合成结果。 这些表明 M500DC 在 4k 和 8k 70/30 工作负载方面是一个强大的竞争对手,但我们的应用程序测试显示出喜忧参半的情况。 在我们的 MarkLogic NoSQL 工作负载期间,Micron M500DC 落后于 SanDisk 和 Intel 的同类产品,延迟高出 5.5 倍。 它也低于流行的三星 SSD 840 Pro,一些企业买家已经转向读取密集型市场。 转向我们的 Sysbench MySQL TPC-C 测试,Micron M500DC 处于中间位置,再次落后于 Intel 和 SanDisk 型号。

值得庆幸的是,当我们在 SQL 中看到参差不齐的初始性能时,Micron 能够识别问题并为我们提供测试版固件来解决。 固件进入 GA 需要一些时间,但当它进入 GA 时,在某些 Microsoft 环境中区别是白天和黑夜。 我们具有更新固件的新数据显示 M500DC 在 SQL Server 包的顶部执行。 预计美光驱动器的价格也将低于轻型企业领域的一些竞争产品,因此根据成本,M500DC 也可能会看到可观的 IOPS/$ 收益。

优点

  • 在我们的一系列综合基准测试中取得了不错的成绩,尤其是在 4k 传输方面
  • 价值定价
  • 优质的组件
  • 5 年 13 月 2014 日更新:出色的 SQL Server 性能

缺点

  • SQL Server 工作负载中令人难以置信的高延迟 5 年 13 月 2014 日更新:与 StorageReview 合作,Micron 提高了 SQL Server 性能
  • 在 MarkLogic NoSQL 测试中落后于 Intel 和 SanDisk 可比产品

底线

M500DC Enterprise SSD 展示了 Micron 的内部工程和制造资源,在这种情况下,它创建了一个具有优质组件的驱动器。 在 Micron 对驱动器固件进行修复后,它现在发布了出色的 SQL Server 性能以匹配其令人钦佩的综合基准测试结果。