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SMART Storage CloudSpeed 500 企业级 SSD 评测

by 凯文·奥布莱恩

SMART Storage Systems CloudSpeed 500 是一款带有 SATA 接口的入门级企业级 SSD,旨在满足启动驱动器、工作站和某些嵌入式应用程序等读取密集型场景的需求。 CloudSpeed 500 使用与 24 纳米 MLC NAND 配对的 SandForce 控制器,不仅可以提供高吞吐量,还可以提供高耐用性。 很难与基于 SandForce 的 SSD 区分开来,因为构建和固件很少有新意。 考虑到这一点,Smart 与 CloudSpeed 500 的联系就是耐力。 Smart 宣称有 15,000 个 PE 周期,这比其他一些基于 SandForce 的产品要多,而且它在保持容量的同时仅保留了 7% 的超额配置。 该驱动器还提供电源故障保护,以确保传输中的数据在断电事件期间能够到达目的地。


SMART Storage Systems CloudSpeed 500 是一款带有 SATA 接口的入门级企业级 SSD,旨在满足启动驱动器、工作站和某些嵌入式应用程序等读取密集型场景的需求。 CloudSpeed 500 使用与 24 纳米 MLC NAND 配对的 SandForce 控制器,不仅可以提供高吞吐量,还可以提供高耐用性。 很难与基于 SandForce 的 SSD 区分开来,因为构建和固件很少有新意。 考虑到这一点,Smart 与 CloudSpeed 500 的联系就是耐力。 Smart 宣称有 15,000 个 PE 周期,这比其他一些基于 SandForce 的产品要多,而且它在保持容量的同时仅保留了 7% 的超额配置。 该驱动器还提供电源故障保护,以确保传输中的数据在断电事件期间能够到达目的地。

CloudSpeed 500 定位于一个有时依赖使用客户端 SSD 来满足其需求的市场,因为成本低。 客户端 SSD 在服务器中作为启动驱动器、缓存解决方案和一些全 SSD 闪存阵列中得到了极大的采用,在这些阵列中,丢弃客户端 SSD 比投资企业驱动器更便宜。 然而,客户端 SSD 缺乏耐久性、可预测的长期性能和其他功能,例如即使在入门级企业驱动器中也经常出现的电源故障保护。 像 CloudSpeed 500 这样的 SSD 本质上是这一波新的入门级企业模型的一部分,这些模型试图在提供一整套企业功能的同时保持合理的价格。 

不过,在企业市场的这个特定部分,有许多产品使一个子市场从哪里开始而另一个子市场在哪里停止的问题变得模糊不清。 当我们考虑主流企业 SSD 时,有两个子市场; 一个是通过客户端 SSD 或通过固件重新调整用途的客户端 SSD 来解决的,以低成本解决大量读取密集型工作负载。 第二个是升级,SSD 解决了被定义为关键任务的工作负载,同时添加了额外的功能,如电源故障保护和更高的耐用性。 第二类从功能集的角度很好地定义了 CloudSpeed 500,尽管该驱动器也属于低成本第一类,使其成为该领域的独特产品。 

与 CloudSpeed 500 可能面对的客户端驱动器相比,Smart 将耐用性视为关键的区别因素。 CloudSpeed 500 的额定 PE 周期为 15,000 次,优于通常额定为 3,000 至 5,000 次 PE 周期的客户端驱动器。 在 525GB 驱动器的五年保修期内,这转化为大约 1.2TBW(每天 240 个完整驱动器写入)随机写入的耐久性数字。 与针对入门级企业市场的 SSD 相比,这种耐用性使该驱动器远远领先于大多数。 

Smart Storage Systems CloudSpeed 500 SSD 提供 120GB、240GB 和 480GB 的容量,均提供行业标准的五年保修。 我们的评测型号是 240GB 容量。 

智能存储系统 CloudSpeed 500 规格

  • 容量
    • 120GB (TG32C10120GK3001)
    • 240GB (TG32C10240GK3001)
    • 480GB (TG32C10480GK3001)
  • 性能
    • 突发 600MB/s
    • 持续读取/写入速度高达 500MB/s
    • 随机 IOPS 读取/写入高达 60K/20K
    • 访问时间 < 1.0ms
  • SATA 6Gb/s,2.5”外形规格
  • 混合工作负载的耐用性 – Guardian Technology:每天 1.2 次完全随机驱动器写入
  • 15,000 个市盈率周期
  • 数据故障保护:恢复最多 1 个 NAND 闪存擦除数据块
  • 高可靠性备用电源电路
  • 根据警告/临界温度限制性能
  • 电力
    • 电压输入5V±5%
    • 有源 1.2 A(典型值)
    • 空闲 0.5 A(典型值)
  • 环境
    • 冲击(工作时):200g 半正弦,10 毫秒,沿 X、Y、Z 轴各方向冲击 1 次
    • 振动(工作时) 0.67 g rms 5 – 500 Hz,3 轴
    • 工作温度 0°C 至 70°C(内部)
    • 存储温度 -40°C 至 70°C
    • 湿度 5% 至 95%,无凝结,相对湿度
    • 海拔 24,384 米(80,000 英尺)
  • 尺寸(长 x 宽 x 高)100.2 毫米 x 69.85 毫米 x 7 毫米
  • 5年保修

设计与建造

CloudSpeed 500 的正面采用标签覆盖顶部,同时露出金属灰色边缘。 外壳还有可见的螺丝孔,可以拆卸驱动。 在SSD的底部,我们可以看到CloudSpeed 500的标准条形码标签,上面包含了硬盘信息。

移动到侧面轮廓,我们可以看到为用户提供安装驱动器能力的螺丝孔。 至于外形尺寸,该驱动器采用 2.5 英寸外形尺寸和 7 毫米的纤薄高度,使其能够适应广泛的应用并减少占用空间。 

智能存储系统 CloudSpeed 500 在 2581GB NAND 封装中集成了一个 SandForce SF-8 控制器和 24 个 32nm MLC NAND 芯片。 这使 SSD 的总容量为 256GB,当考虑到 240% 的超额配置时,可用存储空间为 7GB。 MLC NAND 有助于保持较低的构建成本,而且正如我们上面提到的,CloudSpeed 500 的固件和工程设计提高了 SSD 的耐用性,额定 PE 周期高达 15,000 次。 CloudSpeed 500 内部唯一看不到的东西是导热垫,用于从控制器和/或 NAND 中吸走热量,我们通常在企业级 SSD 中找到它。 

在智能存储系统 CloudSpeed 500 PCB 上,我们可以看到随附的电源故障电容器,可在驱动器意外断电时保护传输中的数据。

测试背景和比较

Smart Storage CloudSpeed 500 240GB 使用 24nm MLC NAND 和带有 SATA 2581Gb/s 接口的 SandForce SF-6.0 控制器。 以下比较对象是根据价格和在目标入门企业市场中找到的可能性选择的。 

本次审查的可比性:

  • 美光 M500 480GB (480GB,Marvell 9187 控制器,Micron 20nm MLC NAND 闪存,6.0Gb/s SATA)
  • 美光 M500 960GB (960GB,Marvell 9187 控制器,Micron 20nm MLC NAND 闪存,6.0Gb/s SATA)
  • 三星SSD 840 Pro (512GB,300mhz 三星三核 MCX 控制器,三星 3Xnm Toggle NAND 闪存,2Gb/s SATA)
  • 三星SM843 (240GB,300mhz 三星三核 MCX 控制器,三星 3Xnm Toggle NAND 闪存,2Gb/s SATA)
  • 英特尔SSD 520 (240GB,SandForce SF-2500 控制器,Intel 25nm MLC NAND 闪存,6.0Gb/s SATA)

所有 SAS/SATA 企业级固态硬盘均在我们的第二代企业级测试平台上进行基准测试,该平台基于 联想ThinkServer RD630. 这个新的基于 Linux 的测试平台包括最新的互连硬件,例如 LSI 9207-8i HBA 以及面向最佳闪存性能的 I/O 调度优化。 对于综合基准测试,我们使用适用于 Linux 的 FIO 2.0.10 版和适用于 Windows 的 2.0.12.2 版。

  • 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

应用性能分析

在企业市场中,产品在纸面上的表现与它们在生产环境中的表现存在巨大差异。 在 StorageReview,我们了解扩展到应用程序测试的重要性,我们的第一个测试是我们的 MarkLogic NoSQL 数据库存储基准. 虽然综合测试将继续成为我们审查的重要部分,但我们计划扩展我们的应用程序测试以涵盖广泛的领域,包括 VDI 性能、VM 负载生成、扩展的数据库性能测试以及许多其他领域。

在我们的 MarkLogic NoSQL 数据库环境中,我们测试了四个可用容量大于或等于 200GB 的 SATA 或 SAS SSD 的组。 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 中呈现每个单独的 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。 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。

Smart CloudSpeed 500 是我们通过 MarkLogic NoSQL 测试运行的入门级企业级 SSD 细分市场中的第一款驱动器。 平均整体延迟为11.058ms,非常不错,进入主流企业SSD的性能范围。

查看我们测量的每个区域的总体平均延迟,我们记录的峰值高达 1,907 毫秒,许多峰值在 60​​-100 毫秒之间。

企业综合工作负载分析

闪存性能在每个存储设备的整个预处理阶段各不相同。 我们的企业存储基准流程首先分析驱动器在彻底预处理阶段的运行方式。 每个可比较的驱动器都使用供应商的工具进行安全擦除,在 16 个线程的重负载下使用相同的工作负载预处理到稳定状态,每个线程有 16 个未完成队列,然后按设定的时间间隔进行测试在多个线程/队列深度配置文件中显示轻度和重度使用情况下的性能。

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四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,通常用于企业驱动器)进行比较。 我们还包括两个传统的混合工作负载,传统的文件服务器和网络服务器,每个都提供广泛的传输大小组合。

  • 4k
    • 100% 读取或 100% 写入
    • 100% 万
  • 8k 70/30
    • 70% 读取,30% 写入
    • 100% 万
  • 文件服务器
    • 80% 读取,20% 写入
    • 10% 512b、5% 1k、5% 2k、60% 4k、2% 8k、4% 16k、4% 32k、10% 64k
  • 支持网络端
    • 100% 阅读
    • 22% 512b、15% 1k、8% 2k、23% 4k、15% 8k、2% 16k、6% 32k、7% 64k、1% 128k、1% 512k

我们的第一个测试测量 100% 4k 随机写入性能,负载为 16T/16Q。 在此设置中,Smart Storage CloudSpeed 500 240GB 的爆发特性在 40,000 IOPS 下测试,接近 Intel SSD 520。CloudSpeed 500 在进入稳态时稳定在 3,300 IOPS 附近。 这将它放在包的底部附近。

在 16T/16Q 负载很重的情况下,CloudSpeed 500 240GB 的突发时间为 6.34 毫秒,并在接近稳定状态时扩展到 77.42 毫秒。 CloudSpeed 500 垫底,但仍高于 Intel SSD 520。

比较 SSD 之间的最大延迟,CloudSpeed 500 240GB 的最大响应时间在稳态下介于 150-280 毫秒之间,不如英特尔 520 一致,但接近相同的实线标记。

进一步观察我们 4k 随机写入工作负载的延迟一致性,CloudSpeed 500 240GB 处于中间位置。

经过 6 小时的预调后,CloudSpeed 500 以 4 IOPS 提供中等水平的 47,300k 随机读取性能,其写入速度仅强于 520 IOPS 的 Intel 3,300。

在 16T/16Q 的重负载下,三星驱动器非常强大,而 CloudSpeed 500 的读取延迟为 5.41 毫秒,处于组中的中等水平,写入延迟仅优于 Intel 520,为 76.85 毫秒。

当我们查看 4k 测试中的最大延迟时,CloudSpeed 500 的最大写入延迟为 268 毫秒,但它的读取延迟处于该组的较高端。

相比之下,CloudSpeed 500 读取延迟标准偏差是平均水平,写入时间为 48.90 毫秒,接近该组的中低端。

在我们使用 8k 配置文件 70/30% 读/写扩展和恒定 16T/16Q 负载的第一个混合工作负载中,我们测得 CloudSpeed 37,700 的峰值速率为 500 IOPS,然后它达到约 6,400 IOPS 的稳定状态。 该图表显示,美光 M500 960GB 的爆发时间最长,并提供最一致的 IOPS。

在负载为 16T/16Q 的情况下,CloudSpeed 500 的突发平均延迟约为 6.75 毫秒,然后在达到稳态时增加到 40.15 毫秒。 这与 Intel 520 相当,但接近该组的底部。

在我们的 8k 70/30 预处理测试的最大延迟部分,CloudSpeed 500 在稳态下的测量值在 200-280 毫秒之间,将其置于再次由三星驱动器领先的包的中间。

当 CloudSpeed 500 达到稳定状态时,它与 Micron M500 480GB 和 Intel 520 进行了竞争性测试。

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。 在这些测试中,我们将工作负载强度从 2 个线程和 2 个队列扩展到 16 个线程和 16 个队列。 在扩展的 8k 70/30 测试中,CloudSpeed 500 在组中垫底,但略高于 Intel 520,从 3,999T/2Q 的 2 IOPS 到 6,103T/16Q 的 16 IOPS。

在 SSD 在我们的 8k 70/30 测试中进入稳定状态后,CloudSpeed 500 在 0.99T/2Q 时的平均延迟为 2ms,在 41.93T/16Q 时增加到 16ms。

大多数队列深度的最大延迟都出现峰值,尽管它在达到 16T/16Q 时已经得到控制。

比较我们 8k 70/30 测试中的延迟一致性,三星驱动器基本上属于一个单独的类别,而 CloudSpeed 500 与其余 SSD 保持相当接近。

下一个工作负载是我们的文件服务器配置文件,它涵盖从 512b 到 512K 的各种传输大小。 在 16T/16Q 饱和负载下,CloudSpeed 500 测试峰值传输速度为 29,000 IOPS,然后缓和到接近 10,000 IOPS 的稳态速度。 在整个工作负载中,CloudSpeed 500 处于中间位置。

在我们的文件服务器预处理测试中,CloudSpeed 500 的平均延迟在突发状态下测量为 8.85 毫秒,然后在稳定状态下增加到 25.74 毫秒。

在我们的文件服务器预处理测试中接近稳定状态时,CloudSpeed 500 的最大延迟范围为 140-240 毫秒。

在我们的文件服务器预处理测试中将重点转移到延迟一致性上,CloudSpeed 500 在整个测试过程中处于中间位置。

在每个 SSD 上完成 6 小时的文件服务器预处理过程后,我们过渡到各种工作负载,我们在 2T/2Q 到 16T/16Q 之间扩展。 CloudSpeed 500 再次从 4,888T/2Q 的 2 IOPS 上升到 9,585T/16Q 的 16 IOPS 的峰值,再次名列中间。

CloudSpeed 500 在我们的文件服务器测试中的平均延迟从 0.81T/2Q 时的 2 毫秒开始扩展到 26.7T/16Q 时的 16 毫秒。

在我们的文件服务器测试中,CloudSpeed 500 的响应时间在扩展工作负载中处于中间水平。 它在 2T2Q 的峰值处开始很高,但随着更多峰值的增加而趋于平稳,直到 16T/16Q 在 236.6 毫秒处达到最终峰值。

比较延迟一致性,CloudSpeed 500 排名中间,三星驱动器再次表现出色。

我们最终的预处理工作负载采用传统的 100% 读取活动 Web 服务器测试,并将其转换为 100% 写入以预处理每个 SSD。 这是我们最激进的工作负载,尽管它并不真正符合 100% 写入的任何现实条​​件。 在本节中,CloudSpeed 500 提供了中等的突发速度,但当它达到稳定状态时,它在 Intel 520 SSD 中垫底。

当驱动器接近稳定状态时,我们的 Web 服务器预处理测试中的平均延迟稳定在 270 毫秒左右,保持高于除 Intel 520 以外的所有驱动器。

CloudSpeed 500 在我们压力很大的 100% 写入 Web 服务器预处理运行期间的最大延迟范围为 800 到大约 1,200 毫秒,因为它接近稳态,接近该组的中间值。

比较我们 Web 服务器预处理测试中的延迟标准偏差,CloudSpeed 500 在接近稳态时表现接近底部。

在每个 SSD 完成 Web 服务器测试中的预处理阶段后,我们将工作负载翻转回 100% 读取。 在只读条件下,CloudSpeed 500 的性能接近于英特尔 520,同时从 10,150T/2Q 的 2 IOPS 扩展到 16,674T/16Q 的 16 IOPS。

在我们的只读 Web 服务器测试中,CloudSpeed 500 的平均延迟从 0.39T/2Q 的 2 毫秒扩展到 15.35T/16Q 的 16 毫秒。

比较我们 Web 服务器测试中的最大延迟,CloudSpeed 500 的最大延迟约为 8.57 毫秒,尽管它在 245.00T/16Q 时确实大幅飙升至 16 毫秒。

比较我们 Web 服务器测试中的延迟标准偏差,CloudSpeed 500 相当具有竞争力,位于该组的中上水平附近。

总结

智能存储系统 CloudSpeed 500 是一款入门级企业级 SSD,专为需要大量读取但仍需要比标准客户端 SSD 更高耐用性的环境而设计。 考虑到这一点,CloudSpeed 500 以 7 毫米 2.5 英寸的外形尺寸和 MLC NAND 出现,并在服务器和云计算领域展开竞争。SSD 仅使用 7% 的配置,使其能够提供 120GB、240GB 和 480GB 的容量。配备 Smart Storage Systems Guardian Technology Platform 企业功能和耐用性增强,CloudSpeed 500 能够提供 15,000 个 PE 周期。

Smart Storage CloudSpeed 500 提供的性能并非一流,但通常处于对其进行测试的艰难组别中。 事实证明,三星驱动器在重读工作负载中表现最强,而在重写工作负载中与 M500 互换位置。 但是我们需要回到耐力问题,两者之间存在显着差异。 M500 相对较轻,仅为 72TBW,SM843 为 1PB,大部分客户端驱动器的额定运行时间仅为三年。 CloudSpeed 500 在五年保修期内提供 525TBW 的容量,并增加了这些竞争驱动器所没有的其他功能,例如电源故障保护。

随着读取密集型企业 SSD 市场的不断扩大,CloudSpeed 500 面临着激烈的竞争。 过去这个领域只有几个驱动器,包括许多消费类 SSD,而现在许多制造商都在使用专用驱动器进入该领域。 他们都试图提供比以前在成本敏感市场上提供的更高水平的耐用性,同时仍然提供低延迟和强大的性能。 真正归结为保持低价位。 与更多高性能 SSD 相比,这些 SSD 不需要是顶级性能; 他们需要提供高耐用性和合理的性能,同时关注成本问题。

优点

  • MLC NAND 的高耐用性
  • 普遍兼容的 7mm z 高度
  • 比基于标准 SandForce 的客户端 SSD 更高的性能

缺点

  • 性能中等

底线

智能存储系统 CloudSpeed 500 是对入门级企业级 SSD 空间的有力补充。 该驱动器具有成本效益,但仍提供充足的耐用性和企业级功能,如电源故障保护。

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