三星 SM863 SSD 评测

by 亚当·阿姆斯特朗 on 2015 年 8 月 21 日

企业版 ◇ SSD

三星最新推出的企业级SATA固态硬盘是两款全新产品线：PM863和SM863。SM863完全由三星自主研发制造，所有组件均来自三星。SM863更侧重于写入密集型应用，而PM863则更侧重于读取密集型应用。SM863采用三星V-NAND技术，使其在更小的体积下拥有更高的存储密度。该系列固态硬盘提供五种容量选择，从120GB到1.92TB不等。

三星于今年 863 月在 CES 上首次展示了其新的 SSD 系列。虽然这些驱动器已经为企业提供了一段时间，但它们现在也正在向中小型企业推销。 SM863 非常适合邮件服务器、数据仓库和高性能计算等需要更多存储写入端的应用。 SM24 专为高耐用性和持续的 IOPS 一致性而构建。这些驱动器还具有用于断电保护的钽电容器，使其成为全天候 7/863 数据中心的有吸引力的选择（该驱动器还具有内置的热防护保护以防止过热）。 SMXNUMX 驱动器具有高级纠错码 (ECC) 引擎，可实时主动查找和纠正信号差异。

虽然该驱动器确实有很多好处，但它也提出了一些相当大的性能要求。更大容量的驱动器声称速度为 520 MB/s 顺序读取和 485 MB/s 顺序写入。随机性能引用为 97,000 IOPS 读取和 29,000 IOPS 写入。同时功耗极低，并提供 2 万小时 MTBF 的可靠性。

三星 SM863 提供 5 年保修，140GB 型号的起价为 120 美元。在我们的评测中，我们将关注 960GB 型号。

三星 SM863 SSD 规格：

外形尺寸：2.5”
能力：
- 120GB（MZ-7KM120Z）
- 240GB（MZ-7KM240Z）
- 480GB（MZ-7KM480Z）
- 960GB（MZ-7KM960Z）
- 1.92TB（MZ-7KM1T9Z）
接口：SATA 6Gb/s
控制器：内部三星水星
NAND：三星2bit-VNAND
- 性能：
  - 120GB
    - 顺序读取：500 MB/s
    - 顺序写入：460 MB/s
    - 随机读取：97,000 IOPS
    - 随机写入：12,000 IOPS
    - CAS延迟：100
    - 总重量：770
  - 240GB
    - 顺序读取：520 MB/s
    - 顺序写入：485 MB/s
    - 随机读取：97,000 IOPS
    - 随机写入：20,000 IOPS
    - CAS延迟：100
    - 总重量：1,540
  - 480GB
    - 顺序读取：520 MB/s
    - 顺序写入：485 MB/s
    - 随机读取：97,000 IOPS
    - 随机写入：26,000 IOPS
    - CAS延迟：10
    - 总重量：3,080
  - 960GB
    - 顺序读取：520 MB/s
    - 顺序写入：485 MB/s
    - 随机读取：97,000 IOPS
    - 随机写入：28,000 IOPS
    - CAS延迟：100
    - 总重量：6,160
  - 1.92TB
    - 顺序读取：520 MB/s
    - 顺序写入：485 MB/s
    - 随机读取：97,000 IOPS
    - 随机写入：29,000 IOPS
    - CAS延迟：100
    - 总重量：12,320
电源：
- 功耗（W）读/写：2.4W/3.1W
- 电压：5V±5%
平均无故障时间：2M
- 环境：
  - 工作温度：0°C至70°C
  - 工作湿度：5％至95％，无凝结
尺寸（宽 x 高 x 深）：3.94 英寸 x 2.76 英寸 x 0.39 英寸
重量：.14磅。
保固：5年

设计和建造

在设计方面，三星知道什么对他们有用并坚持下去。 SM863 看起来与他们生产的其他 SSD 非常相似。它采用简约、纤薄的设计，带有三星品牌标志的黑色平顶。驱动器底部有一个标签，其中包含有关驱动器的所有关键信息。

在三星SM863 SSD内部，可以看到高度垂直集成的元器件，从三星V-NAND到三星SSD控制器。驱动器的核心是三星的 Mercury 控制器。

驱动器的容量来自八个 128GB 三星 2bit-VNAND 芯片。 PCB 每侧四个。

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。

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设施和应用工作负载进行建模。因此，我们针对三星SM863的前三个基准测试分别是：MarkLogic NoSQL数据库存储基准测试、通过SysBench测试的MySQL OLTP性能以及使用模拟TCP-C工作负载测试的Microsoft SQL Server OLTP性能。

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。测试以 24 个间隔重复进行，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。

在我们使用 MarkLogic NoSQL 数据库基准测试的总体平均延迟测试中，三星 SM863 表现最好，延迟为 1.826 毫秒。它击败了所有其他驱动器，包括新的 PM863。

转到我们 MarkLogic NoSQL 测试的平均延迟部分，SM863 仅显示出几个主要峰值（合并写入延迟的最大值仅达到 23 毫秒），而绝大多数延迟测试的执行时间都在 9 毫秒以下。

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工具，能够模拟复杂应用环境中的各种活动。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。我们的 SQL Server 协议使用一个 685GB（3,000 规模）的 SQL Server 数据库，并通过 30,000 VU 负载来测量事务性能和延迟。

在查看 SQL Server 输出时，SM863 再次提供了强大的性能。总体而言，该驱动器以 6,303.3 TPS 位居第四，但与排名第一的驱动器 HK6R3 相差不到 2 TPS。

在平均延迟方面，SM863 再次以 10 毫秒的延迟位居榜首。

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）、平均延迟以及在 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，我们在此测试中使用的是它们各自的“传统”块存储模式。

在我们的平均每秒事务处理基准测试中，SM863 开始时落后于其他一些驱动器，但很快就领先并保持在 1,692 IOPS 的峰值。

通过我们的 SysBench 平均延迟，我们看到了与上述类似的结果，SM863 从接近中间的位置开始，然后领先，以 18.91 毫秒的平均延迟结束，刚刚超过 HK3R2。

Sysbench 平均第 99 个百分位图突出显示了我们的可比较对象在最坏情况下的延迟性能。在这次测试中，两款三星硬盘的表现均优于其他产品，其中 SM863 再次以最低的整体延迟脱颖而出，达到 32.29 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。所有用于对比的驱动器均使用厂商提供的工具进行安全擦除，并在 16 个线程的高负载下（每个线程有 16 个未完成任务）进行预处理，使其达到稳定状态。

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。我们对三星 SM863 的综合工作负载分析使用了两个在制造商规范和基准测试中广泛使用的配置文件。

4k
- 100% 读取和 100% 写入
8k
- 70% 读取/30% 写入

在我们的吞吐量 4k 写入预处理测试中，SM863 以大约 62,000 IOPS 的突发性能作为最强大的性能开始。然而，它在稳定状态下下降到约 31,000 IOPS，而美光 DC500 在稳定状态下以约 37,000 IOPS 位居榜首。

4K 预处理中的平均延迟为我们提供了与上述类似的位置。 SM863 在 4 毫秒左右开始强劲，但在稳定状态下上升到 8 毫秒左右，再次下降为 DC500。

最大延迟继续以 SM863 的模式继续，仅次于 DC500。这次 SM863 有更高的延迟，大约 60 毫秒，但它比 DC500 更一致，在低 30 毫秒到高 60 毫秒之间跳跃。

标准偏差计算更容易可视化 SM863 延迟性能结果的一致性。在这里，我们看到 SM863 在稳定状态下运行大约 5 毫秒，击败了包括 DC500 在内的所有其他驱动器，位居榜首。

一旦企业驱动器经过调节，我们就会将它们置于我们的主要 4k 综合基准测试中（16 线程 16 队列 100%）。在我们的吞吐量测试中，SM863 以 79,893 IOPS 的读取性能名列前茅，成为迄今为止测试中性能最高的 SATA 企业级 SSD。它以 30,496 IOPS 的写入性能排名第二。

平均延迟描绘了类似的画面，SM863 的最佳读取速度为 3.203 毫秒（勉强是 PM863 的 3.206 毫秒），第二好的写入器性能为 8.393 毫秒。

最大延迟是 SM863 第一次没有接近顶部。在这里，驱动器以 26.47 毫秒的读取延迟跌至中底，但它再次以 68.64 毫秒的写入延迟位居第二。

标准偏差向我们展示了与最大延迟相同的位置，SM863 的读取延迟为 2.057 毫秒，写入延迟为 5.45 毫秒，写入时再次排在第二位。

我们的下一个工作负载使用 8k 传输，读取操作占 70%，写入操作占 30%。 SM863 以 50,000 IOPS 左右的最高值开始，并以 40,000 IOPS 左右的稳定状态位居第一。

在平均延迟方面，SM863 在稳定状态下以约 6 毫秒的延迟保持领先。

从最大延迟来看，SM863 和 PM863 争得头把交椅，但 SM863 能够在大部分基准测试中超越 PM863。它的延迟徘徊在 30 毫秒的低端，而 PM863 徘徊在 30 毫秒的中间。

在标准偏差方面，SM863 在测试的第一部分中大致处于中间位置，然后逐渐领先并在 5 毫秒时占据榜首。

驱动器经过预处理后，8k 70/30 吞吐量基准测试会改变工作负载强度，从 2 个线程和 2 个队列到 16 个线程和 16 个队列。在这里，我们看到 SM863 以 40,079 IOPS 的峰值击败其他驱动器。

切换到平均延迟，我们看到类似的结果，三星最新的驱动器运行得比使用 SM863 测试的其他驱动器好得多，在大部分测试中再次以整体最低延迟位居榜首。

在最大延迟方面，测试的所有三款三星硬盘都表现出色，其中 SM863 最终领先并再次占据榜首。

从标准偏差来看，SM863 在终端队列深度方面的延迟确实最低，它在整个测试过程中落后于其他一些驱动器。

结语

三星发布了针对企业和小型数据中心的新 SSD 系列 SM863。 SM863是一款写密集型硬盘，专为高耐用、高性能和低功耗而打造。 SM863 具有持续的 IOPS 性能，内置热防护保护以防止过热，并带有用于断电保护的钽电容器。在性能方面，SM863 据称可达到高达 520MB/s 的读取速度和 485MB/s 的写入速度，读取性能高达 97,000 IOPS。该硬盘容量高达 1.92TB，并提供 5 年保修。

在性能方面，SM863 向我们展示了一些令人印象深刻的数字。在我们的应用程序工作负载分析中，SM863 在我们的 MarkLogic 测试中的总体延迟和平均延迟都具有极低的延迟。在我们的 SQL 服务器中，驱动器的延迟最低，为 10 毫秒。在我们的 SysBench 测试中，SM863 在所有三项测试中均名列前茅。切换到综合基准测试后，SM863 以 79,893 IOPS 的吞吐量读取性能、3.203 毫秒的平均读取延迟和 5.45 毫秒的标准偏差写入延迟继续其连胜纪录。在我们的 8K 70/30 中，SM863 每次都名列前茅，在某些情况下比 PM863 以外的所有其他驱动器都要好得多。

优点