智能存储系统 XceedStor 500S 企业级 SSD 评测

by 凯文·奥布莱恩 on 2012 年 3 月 30 日

企业版 ◇ SSD

智能存储系统 XceedStor 500S SSD 利用标准 MLC NAND 和主流 SATA 6Gb/s 接口，在入门级企业任务中提供具有成本效益的高性能吞吐量。不过，不要让 NAND 和对价格的关注蒙骗了您，企业对 MLC NAND 的接受度越来越高，尤其是像 Smart Storage Systems 这样的企业已经能够证明其耐用性和可靠性。这使得 XceedStor 500S 成为读取繁重环境的理想选择，这些环境通常出现在引导、Web/文件服务和读取缓存等场景中。

Smart Storage Systems 不仅在 XceedStor 500S 上加载了企业级固件，还为其配备了其他企业级功能，例如通过电容器实现断电保护、在硬盘过热时自动降低性能、提供完整的数据路径保护以及通过 SMART 报告进行全面的诊断。这些功能使 500S 的平均故障间隔时间 (MTBF) 达到 200 万小时，不可纠正比特错误率 (UBER) 低于 1/10¹⁸^位读取。

XceedStor 500S 在性能方面也有很多优势，利用 SandForce SF-2581 控制器、24nm MLC NAND 和 SATA 6Gb/s 接口可产生高达 500 MB/s 的读写吞吐量、60,000 随机读取 IOPS 和 20,000随机写入 IOPS。这些驱动器还享有五年保修，这是该细分市场中最长的保修期。

Smart Storage Systems 提供 XceedStor 500S 系列固态硬盘，采用 7 毫米和 9.5 毫米两种 2.5 英寸厚度规格，容量分别为 60GB、120GB、240GB 和 480GB。其耐用性从 60GB 容量的 90TBW 到 480GB 容量的 720TBW 不等。XceedStor 500S 是 Smart Storage Systems 的入门级企业级固态硬盘产品，定位略低于采用 eMLC NAND 闪存和 SandForce SF-2582 控制器的XceedIOPS2。该系列的旗舰产品是近期发布的Optimus Ultra，它采用 SAS 接口和自主研发的控制器。

智能存储系统 XceedStor 500S 规格

能力：
- 60GB，120GB，240GB和480GB
标准 24nm 东芝 MLC NAND
SandForce SF-2581 处理器
接口 SATA 6Gb/s
性能：
- 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
数据可靠性<1/10¹⁸ 读取位
耐力
- 5 年使用寿命
- 60GB-90TBW
- 480GB-720TBW
每 24 字节扇区有 512 位错误纠正/错误检测 (BCH)
数据故障恢复恢复最多 1 个 NAND 闪存擦除数据块
电源故障恢复高可靠性备用电源电路
温度监控警告/临界温度时的性能限制
电力
- 电压输入5V±5%
- 活动（典型值）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）
机械
- 长度 100.2 毫米
- 宽度 69.85 毫米
- 高度 7 毫米, 9.5 毫米

设计与拆卸

智能存储系统 XceedStor 500S 具有基本外观，配有裸金属冲压铝制外壳。从机械角度来看，该外壳非常轻巧，我们的评测样品提供 9.5 毫米的 z 高度。我们的硬盘盒顶盖上有一个产品标签，包括零件号、序列号、批号以及基本的硬盘详细信息。外壳的底部完全空白，仅显示可让您接触内部电路板的螺钉。

XceedStor 500S 有两种驱动器高度： 9.5 毫米适用于标准安装，7 毫米适用于空间受限的应用。虽然我们评测过的许多企业级 SSD 的 z 高度为 15 毫米，与 2.5 英寸企业级硬盘的厚度相匹配，但那些针对轻型企业用途的 SSD 通常采用较小的封装。使用更纤薄设计的优势意味着刀片服务器、电信设备和其他重视驱动器容量的部署等设备可以受益于 9.5 或 7 毫米 SSD 尺寸的减小。

XceedStor 500S 的正面展示了标准 SATA 连接，在该特定 SSD 上，该连接能够将顺序传输速度推至超过 500MB/s。该接口与涵盖消费者和企业系统的各种平台兼容。

通过卸下位于外壳下半部分的四个十字头螺钉，外壳本身很容易拆开。拧出这些螺丝后，驱动器分为三个部分；顶壳、底盖和SSD电路板。我们注意到的第一个项目是这个驱动器，专为轻型企业使用而设计，不提供我们习惯在其他企业或轻型企业 SSD 中找到的导热垫。即使没有这些组件，我们也发现在我们的企业测试环境中持续强调该驱动器没有问题。智能存储系统还包括此驱动器上的电子热保护，能够在设备本身过热时限制性能。

智能存储系统在 XceedStor 24S 内部使用东芝 500 纳米标准 MLC NAND。 240GB容量总共使用32片NAND，单片容量为240GB。这使得 256GB 型号的原始容量为 224GB，配置可用空间为 12.5GB，SSD 的超额配置水平为 XNUMX%。

XceedStor 500S内部使用的控制器是SandForce SF-2581，不需要额外的SDRAM缓冲区，并且在商业环境中工作温度高达70°C。该控制器还支持 AES-256 和 TCG 加密。

智能存储系统的电源故障恢复设置使用 XNUMX 个分立电容器，而不是某些企业级 SSD 上的超级电容器。它们用于电源过滤以及在输入电源丢失或中断时保持电源，因此传输中的数据可以刷新到 NAND。

Smart 使用一种监控输入电压的方法，如果检测到与过滤后输出相比出现电压下降，驱动器就会安全地将传输中的数据刷新到 NAND。使用此类电容器的另一个主要好处是，SSD 在运行期间的热封层温度提高到 70°C，从而降低冷却要求。这是一个重要的功能，因为许多数据中心正在寻找降低总体冷却成本的方法，因为它们占总用电量的很大一部分。

企业基准

Smart Storage Systems XceedStor 500S 采用标准的东芝 24nm MLC NAND、SandForce SF-2581 控制器和 6.0Gb/s SATA 接口；我们评测的样机容量为 240GB。本次评测使用的对比产品包括以下几款近期测试过的基于SATA接口的企业级固态硬盘：三星SM825（200GB，三星S3C29MAX01-Y330控制器，三星30nm eMLC NAND闪存，SATA接口）、Smart Storage Systems XceedIOPS2（200GB，Sandforce SF-2582控制器，东芝32nm eMLC NAND闪存，SATA接口）、英特尔SSD 710（200GB，英特尔PC29AS21BA0控制器，英特尔25nm eMLC NAND闪存，SATA接口）以及美光RealSSD P400e（200GB，Marvell 9174控制器，美光25nm标准MLC NAND闪存，SATA接口）。所有企业级固态硬盘均在我们基于联想ThinkServer RD240的企业级测试平台上进行基准测试。所有IOMeter测试结果均以MB/s为单位的二进制数值表示。

我们的第一个测试着眼于具有大块传输的顺序写入环境中的速度。此特定测试使用 IOMeter 的 2MB 传输大小、4k 扇区对齐并测量队列深度为 4 的性能。Smart Storage Systems 声称其 500GB XceedStor 的最大持续读取速度为 500MB/s，写入速度为 240MB/s 。由于此测试测量的是稳态性能，而不是在恒定工作负载环境中对所有企业驱动器进行同等比较的突发数据，因此我们的测量结果将低于广告的数量，因为它们代表不同的较长活动而不是瞬时或突发记录。

在我们的大块顺序传输测试中，我们测得读取速度为 501MB/s，稳态写入速度为 230MB/s。读取速度高于 Smart 声称的 500MB/s，但正如我们之前提到的，稳态写入速度低于 500MB/s 的突发额定值。

转向随机访问配置文件，但仍然保持 2MB 的大块传输大小，我们开始看到多用户环境中性能如何变化。此测试保持我们在之前的顺序传输基准测试中使用的相同队列深度级别 4。

在我们的大块随机传输测试中，XceedStor 保持了 498MB/s 的强劲读取速度，稳态写入速度为 28.67MB/s。虽然读取速度在企业级 SSD 中处于领先地位，但写入速度却垫底。

切换到更小的随机访问传输大小 4K，我们可以更接近在大量随机访问环境中发现的数据包大小，例如具有多个虚拟机访问同一阵列的服务器设置。在第一个测试中，我们查看扩展的 4K 读取性能以及它如何从队列深度 1 扩展到最大 64。

智能存储系统 XceedStor 500S 提供了强大的 4K 读取速度，低于 Micron RealSSD P400e 和 Smart XceedIOPS2。在队列深度为 43,167 时，峰值 I/O 速度稳定在 32。

我们的下一个测试着眼于静态队列深度为 4 时的 32K 随机写入性能，一旦驱动器达到稳态，就会记录结果并取平均值。虽然 IOPS 性能是衡量稳态性能的一个很好的指标，但另一个重要的关注领域是平均和峰值延迟。更高的峰值延迟数字可能意味着某些请求可以在大量连续访问下备份。

在连续工作负载下，XceedIOPS2 保持稳定状态的 4K 随机速度为 5,524 IOPS，平均速度为 22MB/s。此测试期间的平均延迟为 5.79 毫秒，测试期间的峰值延迟为 101 毫秒。

我们的最后一系列综合基准测试对静态队列深度为 32 的一系列服务器混合工作负载中的两个企业级驱动器进行了比较。与本次审查开始时的综合基准测试一样，这些测试也是在稳定状态下进行测量的。我们的每个服务器配置文件测试都对读取活动有很强的偏好，范围从数据库配置文件中的 67% 读取到 Web 服务器配置文件中的 100% 读取。

第一个是我们的数据库配置文件，67% 的读取和 33% 的写入工作负载组合主要集中在 8K 传输大小上。

在我们的数据库配置文件测试中，智能存储系统 XceedStor 500S 保持了 4,201 IOPS 或 33MB/s 的稳态速度。与高性能 eMLC 型号相比，该型号排名垫底，但高于配备 eMLC 的英特尔 SSD 710。

下一个配置文件着眼于一个文件服务器，80% 的读取和 20% 的写入工作负载分布在从 512 字节到 64KB 的多种传输大小上。

XceedStor 500S 在文件服务器场景中测得的稳态速度为 8,739 IOPS，落后于配备 eMLC 的三星 SM825 和 Smart XceedIOPS2，但高于英特尔 SSD 710 和美光 RealSSD P400e。

我们的 Web 服务器配置文件是只读的，传输大小从 512 字节到 512KB 不等。

在只读环境中，Smart XceedStor 500S 能够稍微伸展一下腿，向上移动到轻型企业级 SSD 包的顶部。在此工作负载中，XceedStor 500S 保持了 15,558 IOPS 或 238MB/s 的速度。

最后一个配置文件查看工作站，使用 20K 传输混合使用 80% 的写入和 8% 的读取。

在工作站环境中，XceedStor 500S 在我们评测过的 eMLC 和轻型企业级 SSD 中排名居中，低于 XceedIOPS2，速度为 7,999 IOPS 或 62MB/s。

企业用电量

在为数据中心或其他密集存储环境选择驱动器时，性能并不是公司在考虑 SSD 或硬盘时唯一感兴趣的指标。在某些情况下，功耗可能是一个巨大的问题，因此您想知道驱动器在恒定工作负载下的性能是有道理的。

在本次评测的“企业电源”部分中，我们在与之前测试读写速度相同的条件下查看每个驱动器。这包括队列深度为 2 的顺序和随机 4MB 传输以及队列深度为 4 的小型随机 32K 读写传输。与我们之前的测试一样，我们正在稳定状态下测量所有数据，以使驱动器处于最佳状态。耗电条件。

在除启动之外的所有条件下，智能存储系统 XceedStor 500S 的功耗均为 4.03 瓦或更少。 XceedStor 500S 最耗电的活动是连续 QD4 2MB 写入，在测试期间平均使用 4.03 瓦。第二个是顺序 4K QD32 读取，第三个是随机 QD32 4K 写入，第四个是 2MB QD4 读取。

在数据中心环境中大力推动轻型企业级 SSD 的重点是每 GB 成本和每瓦 IOPS 成本。我们计算出队列深度为 11,604 时纯随机 4K 读取的数据为 32 IOPS/瓦，如果您查看稳定的 1,615K 随机写入，则降至 4 IOPS/瓦。相比之下，MLC Micron P18,618e 的读取速度为 7,716 IOPS/瓦，写入速度为 400 IOPS/瓦，eMLC Samsung SM14,980 的读取速度为 2,043 IOPS/瓦，写入速度为 825 IOPS/瓦，读取速度为 9,621 IOPS/瓦，写入速度为 2,245 IOPS/瓦。 eMLC 智能 XceedIOPS2。这实际上取决于业务需求，找到购买 SSD 或硬盘时考虑的功率与性能（或直接性能）的最佳组合。

结语

Smart Storage Systems 的独特之处在于它们提供专为企业、工业和军事行业设计的具有多种配置和外形的 SSD。与 SSD 领域的大多数其他公司相比，这种广泛的经验和深厚的工程知识帮助他们从普遍可用的组件中获得更多收益。利用轻型企业解决方案中的 LSI SandForce SF-2581 处理器和定制固件，Smart 在读取密集型应用程序中提供了巨大的性能。我们的网络服务器配置文件中的驱动器强大的稳态性能概述了这一点，仅次于同样使用 SandForce 处理器的 XceedIOPS2 SSD。

在读/写混合发挥作用的领域，与为重写应用程序设计的 eMLC 产品相比，具有有限超额配置的 MLC NAND 确实表现出弱点。但这并不奇怪，因为该驱动器专为轻型应用而设计，其中可靠性和读取速度是关键。另一个促成因素是 12.5% 的过度配置，而在面向写入繁重工作负载的企业模型中通常发现的过度配置为 28%。不过，在以阅读为中心的应用程序中，这为买家提供了更多的应用程序空间。使用与 XceedIOPS2 相同的原始 NAND 空间，XceedStor 提供 224GB 的可用内存，而 186GB 是可用内存。

除了强大的轻型企业性能外，XceedStor 500S 的购买者还可以获得一系列企业级功能，从电源故障保护到性能节流热保护。考虑到标准 MLC NAND 降低了材料成本，整个封装对于具有读取繁重工作负载（至少 80/20 读/写组合）的入门级企业空间非常有吸引力。

优点