Micron P420m 是一款企业级应用加速卡，总容量高达 1.4TB，采用 PCIe 接口，并提供半高半长 (HHHL) 和 2.5 英寸两种规格。Micron 为 P420m 选择 25nm MLC NAND 闪存，不仅满足主流市场对性能和可靠性的要求，而且相比采用SLC NAND 闪存的P320h，它具有更高的性价比和更大的容量。P420m 与 P320h 的另一个主要区别在于，Micron 为其增加了电容，以在意外断电的情况下保护传输中的数据。这项额外的数据保护功能可确保卡在断电后仍能保持供电，从而将所有写入操作刷新到 NAND 闪存，为企业提供额外的数据保护。HHHL 规格的卡通过 PCIe Gen2 x8 接口连接，顺序读取速度高达 3.3GB/s，写入速度高达 630MB/s，随机读取速度高达 1.4TB/s。写入操作的 IOPS 分别为 750,000 和 95,000。2.5 英寸接口通过 PCIe Gen2 x4 提供高达 1.8GB/s 的传输速度和 430,000 IOPS。
Micron P420m 的核心部件与同系列的 Micron P320h PCIe一样，均采用 Micron/IDT 定制 ASIC 控制器和 RAIN 架构（独立 NAND 冗余阵列）。RAIN 提供集成于设备内部的算法，可在闪存通道间使用 RAID5，从而提升 Micron 的性能、可靠性和数据完整性。即使某个通道发生故障，RAIN 也能确保硬盘持续运行，因为它会在检测到故障时自动启动后台重建。RAIN 完全自动化，并在后台运行，不会降低系统级性能。
整个应用加速器市场在容量和性能方面提供了广泛的选择，但一个可能被忽视的特性是功耗。 一些解决方案消耗如此多的功率并排出如此多的能量，以至于主机内冷却成为一个严重的问题。 另一方面，P420m 完全符合 PCIe 规范，待机时的额定功率仅为 8W（7GB 350" 为 2.5W），根据容量、外形尺寸和性能调整选项，有源功率范围高达 30W。2.5"外形尺寸额定为 14GB 为 350W，22GB 为 700W。 HHHL 外形规格的 22GB 额定功率为 700W，而 1.4TB 型号的额定功率为 25W（开启功率节流）和 30W（未激活）。
如前所述，Micron P420m 提供 HHHL 和 2.5 英寸 PCIe 两种规格。2.5 英寸 PCIe 规格目前仍是 Micron 的独有规格，尽管其他厂商也展示过这项技术。戴尔为其12G PowerEdge 服务器开发了一款背板，用于安装这些硬盘，使其能够以四块一组的形式安装在传统的前置硬盘位中。当然，无需关闭系统电源并打开顶盖即可从服务器正面访问硬盘，这对于一些用户来说无疑是一项巨大的优势。此外，Micron 的 2.5 英寸 PCIe 硬盘也是目前同尺寸硬盘中速度最快的存储设备，正如我们在2.5 英寸 P320h 评测中所展示的那样。
2.5" 提供 350GB 和 700GB 容量，而 HHHL 提供 700GB 和更高级别的 1.4TB 容量。HHHL 卡提供 5 PBW (700GB) 和 10 PBW (1.4TB) 的耐用性。我们的审查单位是四个1.4TB 容量卡。
美光 P420m 企业级 PCIe SSD 规格
- 容量
- 700GB（MTFDGAR700MAX-1AG1Z）
- 顺序读取：3.3GB/s（128KB，稳态）
- 顺序写入：600MB/s（128KB，稳态）
- 随机读取：750,000 IOPS（4KB，稳态）
- 随机写入：50,000 IOPS（4KB，稳态）
- 1.4TB (MTFDGAR1T4MAX-1AG1Z)
- 顺序读取：3.3GB/s（128KB，稳态）
- 顺序写入：630MB/s（128KB，稳态）
- 随机读取：750,000 IOPS（4KB，稳态）
- 随机写入：95,000 IOPS（4KB，稳态）
- 700GB（MTFDGAR700MAX-1AG1Z）
- 就绪延迟：<100µs
- 写入延迟：<13µs
- 接口：PCIe Gen2 x8
- 功率：最大30W，闲置8个
- 外形：HHHL
- 尺寸：68.90mm X 167.65mm X 18.71mm
- 工作温度：0°C 至 +50°C
- 可靠性和耐用性
- 不可纠正的误码率 (UBER)：<1 个扇区/1017 读取位
- MTTF：2万小时
- PBW：5 (700GB)、10 (1.4TB)
- 操作系统兼容性
- 微软：Windows Server 2008 R2 SP1 (x86-64)、Windows Server 2008 R2 SP1 Hyper-V (x86-64)、Windows Server 2012 (x86-64) SP128、Windows 7 (x86-64)
- Linux：RHEL Linux 5.5、5.6、5.7、5.8、6.1、6.2、6.3 (x86-64)、SLES Linux 11 SP1 和 SP2 (x86-64)
- VMware 5.0、5.1 (x86-64)
- 开源 GPL（内核版本 2.6.25+）
设计与建造
美光 P420m 是一款半高半长的 x8 PCIe 应用加速器，其特点是在主板上安装了一个控制器，并附有子板以容纳更多的 MLC NAND 和电源故障电容器。 与其顶级产品、基于 SLC NAND 的 P320h 同级产品一样，P420m 遵循通用 HHHL 规范，几乎可以安装在任何开放式服务器 PCIe 插槽上。
电源故障电容器是美光 P420m 的新功能，有助于确保断电时的数据完整性，因为美光启用了利用 P420m 上的 DRAM 的回写缓存。 P320h 的默认配置设置为直写，但用户可以（自行决定）启用回写缓存以提高性能。 由于更改了默认条件以帮助从新的 MLC 平台获得更高的性能，美光选择无论安装环境的条件如何都确保可靠的性能。
卡的顶部有一个带有 Micron P420m 品牌的粘性黑色板。 该板还用于保护顶层子板及其电源故障电容器，以及控制器的散热器。 该控制器是 Micron/IDT ASIC 控制器，也可在 Micron P320h 上找到。 至于 NAND，美光包括 64 个他们自己的美光 31C12NQ314 25nm MLC NAND 封装。 结果是 2048GB 或原始容量，然后过度配置到 1.4TB 可用。
测试背景和比较
Micron P420m Enterprise PCIe SSD 使用 Micron/IDT ASIC 控制器和带有 PCIe 2.0 x8 接口的 Micron MLC NAND。
本次审查的可比性：
- Fusion-io ioDrive2 （1.2TB，1 x Xilinx Virtex-6 FPGA 控制器，MLC NAND，PCIe 2.0 x4）
- 华为Tecal ES3000 （1.2TB，3 个专有 FPGA 控制器，MLC NAND，PCIe 2.0 x8）
- 英特尔SSD 910 （800GB，4 个英特尔 EW29AA31AA1，MLC NAND，PCIe 2.0 x 8）
- LSI Nytro WarpDrive BLP4-400 （400GB，4 个 SandForce SF-2500 控制器，东芝 eMLC NAND，PCIe 2.0 x8）
- 美光P320h （700GB，IDT 控制器，SLC NAND，PCIe 2.0 x8）
- Virident FlashMAX II （2.2TB，2 个专有 FPGA 控制器，eMLC NAND，PCIe 2.0 x8）
所有 PCIe 应用加速器均在我们基于Lenovo ThinkServer RD630 的第二代企业级测试平台上进行基准测试。对于综合基准测试，我们使用适用于 Linux 的FIO 2.0.10 版本和适用于 Windows 的 FIO 2.0.12.2 版本。在我们的综合测试环境中，我们使用主频为 2.0GHz 的主流服务器配置，但配备更强大处理器的服务器配置可能会带来更优异的性能。
- 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 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）
值得注意的是，我们选择的可比较产品主要是基于 MLC 的驱动器，SLC Micron PCIe 驱动器除外。 也就是说，并非所有 PCIe 驱动器在性能目标和价格方面都是平等的。 特定的应用程序需要特定的存储需求，因此我们选择在 NAND 类型而不是控制器数量等方面对组件进行标准化。
应用性能分析
在企业级市场，产品纸面性能与实际生产环境中的性能存在巨大差异。我们深知评估存储作为大型系统组件的重要性，尤其关注存储与关键企业应用程序交互时的响应速度。为此，我们推出了一系列应用测试，包括我们自主研发的MarkLogic NoSQL 数据库存储基准测试以及通过 SysBench 进行的 MySQL 性能测试。
在 MarkLogic NoSQL 数据库环境中，我们测试了可用容量大于或等于 700GB 的单个 PCIe 应用加速器。 我们的 NoSQL 数据库需要大约 650GB 的可用空间才能使用，平均分配给四个数据库节点。 在我们的测试环境中，我们使用 SCST 主机并在 JBOD 中呈现每个 SSD（而一些 PCIe SSD 利用软件 RAID0），每个数据库节点分配一个设备或分区。 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。 测量 MarkLogic 软件看到的内部延迟，我们记录了总平均延迟以及每个 SSD 的间隔延迟。
华为 ES3000 1.2TB HP 提供了该组中最好的延迟，峰值平均间隔延迟在 3.5-9.9 毫秒之间。
基于 SLC 的美光 P320h 700GB 在该组中排名第二，峰值测量值在 12-17.7 毫秒之间。
Virident FlashMAX II 2.2TB HP 位于我们基于 MLC 的 PCIe SSD 包的中间位置，平均延迟峰值在 16-26 毫秒之间。
与 Virident FlashMAX II 910TB 相比，英特尔 SSD 2.2 的总体平均延迟时间有所提高，峰值范围为 6-50 毫秒。
Fusion-io ioDrive2 也落后于多控制器 PCIe 应用程序加速器，其峰值也在 6-50 毫秒范围内。
Micron P420m 在我们的 MarkLogic NoSQL 数据库测试中垫底，峰值在 25-74 毫秒之间。
我们的下一个应用测试是通过 SysBench 对 Percona MySQL 数据库进行测试，以衡量 OLTP 活动的性能。在此测试配置中，我们使用一组Lenovo ThinkServer RD630 服务器，并将数据库环境加载到单个 SATA、SAS 或 PCIe 硬盘上。此测试测量平均 TPS（每秒事务数）、平均延迟以及 2 到 32 个线程范围内的平均第 99 百分位延迟。Percona 和 MariaDB 在其数据库的最新版本中都使用了 Fusion-io 闪存感知应用程序 API，但为了便于比较，我们仍使用它们的“传统”块存储模式对每个设备进行测试。
在我们的 SysBench 测试中，美光 P420m Enterprise PCIe SSD 在 2,361 线程下的性能接近中上，测量值为 32TPS，略微超过 Fusion ioDrive2 MLC，领先于 Virident FlashMAX II 和 LSI Nytro翘曲驱动器。
凭借其强大的事务性能，美光 P420m 提供的平均延迟从 8.55 线程的 2 毫秒扩展到 13.55 线程的 32 毫秒。
虽然平均 TPS 或延迟很重要，但另一个有价值的考虑因素是第 99 个百分位数的延迟，它显示了测试过程中最坏情况下的性能。 美光 P420m 排名中等，范围从 18.8 毫秒到 25.8 毫秒。
企业综合工作负载分析
我们的企业级存储综合基准测试流程首先分析硬盘在全面预处理阶段的性能表现。每块可比硬盘均使用厂商提供的工具进行安全擦除，然后在与测试相同的负载下（16 个线程，每个线程的未处理队列为 16）进行预处理，使其达到稳定状态。之后，在不同的线程/队列深度配置下，以设定的时间间隔进行测试，以展现硬盘在轻负载和重负载下的性能。
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）
我们的企业综合工作负载分析包括两个基于实际任务的配置文件。 开发这些配置文件是为了更容易与我们过去的基准测试以及广泛发布的值（例如最大 4k 读写速度和 8k 70/30，通常用于企业硬件）进行比较。
- 4k
- 100% 读取或 100% 写入
- 100% 万
- fio –filename=/dev/sdx –direct=1 –rw=randrw –refill_buffers –norandommap –randrepeat=0 –ioengine=libaio –bs=4k –rwmixread=100 –iodepth=16 –numjobs=16 –runtime=60 –group_reporting –名称=4ktest
- 8k 70/30
- 70% 读取，30% 写入
- 100% 万
- fio –filename=/dev/sdx –direct=1 –rw=randrw –refill_buffers –norandommap –randrepeat=0 –ioengine=libaio –bs=8k –rwmixread=70 –iodepth=16 –numjobs=16 –runtime=60 –group_reporting –名称=8k7030test
在衡量 PCIe 应用加速器的性能时，有必要评估它们在 Linux 和 Windows 中的性能。 我们这样做是因为有些卡更喜欢一个操作系统而不是另一个操作系统，并且组织的部署可能在很大程度上取决于在特定环境中实现真实世界的结果。 因此，我们按操作系统组织了结果； 首先显示所有 Linux 数据和图表，然后显示 Windows 结果。
在我们的第一个测试中，我们在 CentOS 4 中测量了 Micron P420m 从突发到稳定状态的 6.3K 随机写入性能，我们看到吞吐量峰值约为 158k IOPS，然后逐渐下降到略低于 100k IOPS。 与 Intel SSD 910 和 LSI Nytro WarpDrive 相比，这些速度是有利的，但与 ioDrive2 MLC 或多控制器 MLC 应用程序加速器（如 FlashMAX II 或华为 ES3000）相比则有所不足。
在我们的 Windows Server 2008 R2 环境中，性能几乎与我们的 Linux 发现相同，测得 159k IOPS 突发到大约 100k IOPS 稳定状态。
将我们的注意力转移到平均延迟上，美光 P420m 的响应时间约为 1.6 毫秒，然后在稳态下增加到约 2.5 毫秒。
类似于我们在 4K 随机写入测试中的随机 Linux 发现，我们测量的平均延迟从突发时的 1.6 毫秒到接近稳态时的 2.52 毫秒。
在我们的整个预处理过程中，美光 P420m 保持非常稳定，在大多数测试中保持其峰值低于 10 毫秒的组中最低之一。
在我们的 Windows Server 420K 随机写入测试中，美光 P4m 在峰值响应时间方面表现出色，在测试期间保持在 10 毫秒以下。
当谈到我们 4K 随机写入预处理测试中的延迟一致性时，美光 P420m 几乎名列前茅，仅次于基于 SLC 的 P420h 和华为 ES3000。
切换到我们的 Windows Server 环境后，Micron P420m 在 MLC 包中名列前茅，在延迟一致性方面仅次于基于 SLC 的 P320h。
经过 6 小时的预处理后，我们注意到美光 P420m 的读取性能非常出色，达到 587k IOPS，在 MLC 包中名列前茅。 4K 随机写入性能测得 99k IOPS，排名靠后，但仍领先于 Intel SSD 910 和 Nytro WarpDrive。
与我们的 Linux 测试环境相比，Windows Server 420 R2008 中的 Micron P2m 提供了性能提升，几乎与 P320h 相当。 写入性能保持不变，仅提高了约 100 IOPS。
在 16T/16Q 的重负载下，我们测得 Micron P0.43m 的随机读取平均稳态延迟为 2.56 毫秒，随机写入延迟为 420 毫秒。
在我们的 Windows 测试环境中，与 CentOS 中的 420 毫秒相比，美光 P0.40m 的平均读取延迟略低，为 0.43 毫秒。 平均写入延迟与 Linux 的调查结果相当。
当谈到 Linux 中的 4K 随机延迟时，美光 P420m 测得非常低，读取时间为 11.89 毫秒，写入时间为 7.75 毫秒。
在 Windows 中达到稳定状态后，美光 P420m 的读取响应时间有所改善，降至仅 1.64 毫秒。 峰值写入延迟略微上升至仅 8.64 毫秒。
就 Linux 中的延迟一致性而言，美光 P420m 在 MLC 组中提供了最佳的读取标准偏差，在写入标准偏差方面排名第二。
在我们的 Windows Server 环境中，P420m 的延迟一致性得到显着改善，保持领先地位。 写入延迟一致性也略有改善，尽管华为 ES3000 名列前茅。
在我们的下一个工作负载中，我们将查看具有 8/70 读/写混合比的随机 30k 配置文件。 在我们的 Linux 环境中，美光 P420m 再次进入中间位置，性能从突发的 175k IOPS 扩展到稳定状态下的大约 117k IOPS。
在我们的 Windows Server 环境中，Micron P420m 在我们的 8k 70/30 工作负载中表现略高，吞吐量峰值为 178k IOPS，稳定状态下稳定至 118k IOPS。
我们在 Linux 中来自美光 P8m 的 70K 30/420 预处理工作负载的平均延迟范围从突发的 1.46 毫秒到稳态的约 2.2 毫秒。
切换到我们的 Windows Server 环境后，我们发现 Micron P420m 的平均延迟略低，从突发状态的 1.43 毫秒到稳定状态下的 2.15 毫秒不等。
在具有 8k 70/30 工作负载的 Linux 环境中，美光 P420m 在大部分测试中测得大约 10 毫秒，少数峰值约为 140 毫秒。
虽然 Micron P420m 在我们的 Linux 测试环境中有一些更高的延迟峰值，但在 Windows Server 中，它在预调节期间保持在 16 毫秒以下。
比较延迟一致性，美光 P420m 在大部分测试中表现出同类产品中的佼佼者，一些尖峰使其进入基于 SLC 的 P320h 或 FlashMAX II 的范围。
在 Windows Server 2008 R2 中，美光 P420m 能够提供与华为 ES3000 非常接近的延迟一致性。
与我们在 16% 16k 写入测试中执行的固定 100 线程、4 队列最大工作负载相比，我们的混合工作负载配置文件可在各种线程/队列组合中扩展性能。 在 8k 70/30 工作负载中，美光 P420m 落后于 Virident FlashMAX II，从 21.7T/2Q 的 2k IOPS 到 115.9T/16Q 的 16k IOPS，尽管远低于 1.2TB ES3000，后者从 28.9k 扩展到 276.7 IOPS。
凭借我们在 Linux 中的 8k 70/30 工作负载的强大性能，Micron P420m 在 Windows Server 中获得了一点动力，从 22.8T/2Q 的 2k IOPS 扩展到 117.8T/16Q 的 16k IOPS。
在我们的 CentOS 6.3 环境中，Micron P420m 提供的平均延迟范围从 0.17T/2Q 的 2 毫秒到 2.2T/16Q 的 16 毫秒不等。
在 Windows Server 2008 R2 中，美光 P420m 提供的平均延迟在 0.17T/2Q 时低至 2 毫秒，在 2.16T/16Q 时增加到 16 毫秒。
美光 P420m 在我们的 8k 70/30 工作负载中将延迟峰值保持在最低水平，在有效队列深度分别为 70 和 140 时仅显示两个峰值，分别为 128 毫秒和 256 毫秒。
虽然 Linux 环境在高队列深度处显示出两个峰值延迟峰值，但 P420m 在我们的 Windows Server 环境中保持稳定，高达 13.94 毫秒。
比较我们增加的 8k 70/30 工作负载中的延迟一致性，美光 P420m 在 MLC 包中名列前茅，落后于华为 ES3000。 基于 SLC 的美光 P320h 仍然提供了该组中最低的标准偏差，主要针对繁重的写入工作负载。
与我们在 P420m 的 Linux 环境中注意到的紧密延迟一致性相似，Windows Server 环境也不例外，在更高的有效队列深度下显示出进一步的收益。
结语
Micron P420m 应用加速卡基于Micron P320h PCIe的成功经验打造，但其目标应用场景更侧重于读取密集型应用，而 P320h 则更适合写入密集型应用。两款卡均采用相同的 Micron/IDT 定制 ASIC 控制器，使 P420m 的顺序读取速度高达 3.3GB/s，顺序写入速度高达 630MB/s，随机读取和写入性能分别高达 750,000 IOPS 和 95,000 IOPS。P420m 的另一项共同特性是提供两种尺寸规格：HHHL PCIe 和 2.5 英寸，使 OEM 和客户能够灵活选择最适合特定应用的版本。此外，P420m 还配备了断电保护电容，即使在计划外断电的情况下也能确保数据完整性。
在竞争日益激烈的市场中，P420m 固态硬盘凭借诸多优势脱颖而出。除了美光官方公布的预期性能数据外，这款硬盘还采用通用尺寸（PCIe），非常适合标准服务器部署。当然，它也提供戴尔在其PowerEdge 12G 服务器系列中采用的 2.5 英寸 PCIe 规格。总而言之，这款标准 PCIe 固态硬盘部署极其简便，符合 PCIe 规范（并非所有固态硬盘都符合规范），并采用单控制器、故障点更少的基本架构。此外，它还配备了用于断电保护的新型电容，基于成熟的架构，是一款可靠且兼容的解决方案。
着眼于性能，Micron P420m 在写入或混合读/写测试中处于中间位置，与 Fusion ioDrive2 单盘、Intel SSD 910 和 LSI Nytro WarpDrive 系列竞争得很好。 与 Virident FlashMAX II、华为 ES3000 或 Fusion ioDrive2 等高端多控制器 PCIe 应用加速器相比，美光 P420m 在我们的综合基准测试中落后。 鉴于美光 P420m 的设计差异以及最大功率限制和更低的冷却要求，这并不令人感到意外。 在我们的应用程序测试中，P420m 在我们衡量 MySQL 性能的 Sysbench 基准测试中表现出色，但在我们的 MarkLogic NoSQL 测试中垫底。 对于准备繁重的安装，P420m 表现出色，在 Linux 中提供超过 587k IOPS 4k 读取，在 Windows 中提供超过 636k IOPS 读取。 总体而言，P420m 达到了 Micron 的目标，设计了一款性能强大的单控制器 PCIe SSD，旨在以多种形式提供读取密集型安装。
优点
- 在我们的随机 636k 读取测试中，出色的读取性能超过 4k IOPS
- 基于经过验证的架构构建，并添加了电源故障保护
- 提供适用于不同服务器应用的通用 HHHL 外形尺寸和 2.5"
缺点
- 与高端多控制器 PCIe 应用加速器相比，性能落后
底线
美光 P420m PCIe 应用加速器为组织提供了灵活性，以 2.5" 和 HHHL PCIe 外形提供，它还提供可预测的读取性能，标准 PCIe 外形的容量范围高达 1.4TB。这要归功于美光的 25nm MLC NAND , 与 SLC 模型相比，美光可以降低成本，使该卡更实惠，同时仍以可普遍部署的外形提供强大的性能。
Amazon