當NVMe™驅動器第一次出現時，我們知道它的性能會更好，但對它的成本什麼時候能與SATA固定狀態硬盤相媞美存在疑問。初成本，NVMe驅動器被用於需要其高性能特性的企業應用。就每IOPS的成本而言，NVMe驅動器沒過多久就比SATA/SAS固定盤更方便了。但現在，我們開始到達一個臨界點，即它們就容量和說法並不比SATA/SAS固態硬盤貴多少。當我們在實驗室收集到西部數據Ultrastar®DC SN640 NVMe固態硬盤進行性能測試時，我們就明白了這種GB與美元的比較 – 相對於SATA/SAS固定狀態硬盤，它提供了顯著的性能改變，並針對主流企業存市。現在NVMe固定狀態硬盤的價格已經接近平價，我們將其視作主流應用數中心中的SATA驅動器的替代品，因為它們提供更好的性能，同時具有更多低的功勞要求。
本報告由西部數據公司贊成。本報告中所表達的所有觀點和意見均基於我們對所考量產品的客看法。
當NVMe™驅動器第一次出現時，我們知道它的性能會更好，但對它的成本什麼時候能與SATA固定狀態硬盤相媞美存在疑問。初成本，NVMe驅動器被用於需要其高性能特性的企業應用。就每IOPS的成本而言，NVMe驅動器沒過多久就比SATA/SAS固定盤更方便了。但現在，我們開始到達一個臨界點，即它們就容量和說法並不比SATA/SAS固態硬盤貴多少。當我們在實驗室收集到西部數據Ultrastar®DC SN640 NVMe固態硬盤進行性能測試時，我們就明白了這種GB與美元的比較 – 相對於SATA/SAS固定狀態硬盤，它提供了顯著的性能改變，並針對主流企業存市。現在NVMe固定狀態硬盤的價格已經接近平價，我們將其視作主流應用數中心中的SATA驅動器的替代品，因為它們提供更好的性能，同時具有更多低的功勞要求。
在深入了解了Ultrastar SN640的細節並概述了我們對其進行的性能測試之前，讓我們先來看看西部數據在閃存方面的背面、目標前面的產品系列以及SN640背面的技術，正是這些技術使之成為SATA /SAS驅動器的誘人替代品。
西部数据成立于1970年，拥有丰富的半导体开发和运营历史。他们首先生产了分立的部件，例如1970年代中期推动电子计算器革命的芯片，然后是用于磁盘驱动器的控制芯片；从这个背景出发，他们很自然地迁移到生产全套硬盘驱动器。在20世纪90年代和21世纪初，他们进行了许多创新，提高了驱动器的性能和容量。
多年以後，西部數據與閃迪（SanDisk®）合作開發閃存產品，並於2016年將其收購。閃迪是閃存的早期創造者，並隨著時間推移被證明是存儲市場的真正的創新者。1988年，他們推出了用於計算機存儲的系統閃存，並於1990年與西部數字合作，創造了第一個商業閃存固態硬盤產品。隨著時間的推移，閃迪已被證明存儲市場的真正創造者；他們推出了世界上第一個商業化NANDS MLC 1GB芯片，聯合開發的microSD™卡，具備64GB X4（每元4位）NAND閃存技術的閃存卡以及其他推動閃存發展的技術（不只是從技術和能力的角度，也從成本的角度）。
借用這段豐盛的歷史，西部數據開發了一系列產品，以滿足商業和企業用戶的特殊需求，並使用不同的品牌，以獨家的產品提供滿足不同市場的需求。例如，閃迪品牌專注於移動存儲產品，G-Technology®品牌專為創意專業人士設計的驅動器和存儲系統。
在西部數據品牌下，他們提供硬盤驅動和閃存驅動，以及個人和企業使用的存儲解決方案。為幫助用戶選擇最適合他們需要的驅動器，西部數據將他們的一些驅動器顏色分類：西部數據綠色驅動器用於個人電腦上的日常計算需求，西部數據藍色驅動器用於桌面使用，西部數據紫色驅動器用於監控存儲，西部分數據紅色驅動器則面向網絡附加存儲，西部數據黑色和西部數據金色驅動器分別是高性遊戲驅動器和企業驅動器。最後兩種顏色有五年的有限修復期，其他顏色有三年的有限修復期。西部。數據並沒有在所有顏色上提供硬盤、SATA、SAS或NVMe設備，但它們確實為特定的用途提供了最合適的存儲技術。
針對企業和數據中心客戶，西部數據提供一系列的Ultrastar驅動器。它們在驅動器前加上一個兩個字符代碼來指示設置備的類型：HC為硬盤設備，SS為SAS驅動，SN為NVMe驅動，SA為SA SATA驅動，ME為內存擴展驅動。
我們在本文中將看到的驅動器是西部數據Ultrastar DC SN640 NVMe固定狀態硬盤。它是Ultrastar DC SN630的繼承者，具有關鍵的性能改造。這兩款驅動器都採用了西部數據的內部NVMe控制器以及自己的NAND和固件，提供了大量優化，從而穩定的低延時和高性能。這些驅動器針頭對主流設計，是西部數據為過流驅動器推出的，使企業客戶從最後一代SATA/SAS閃存技術轉向當時的NVMe閃存。西部數據公司為分銷和電子零售商提供少量的西部數據金屬NVMe固態硬盤，它具有許多與Ultrastar SN640相同的功能。值得注意的是，西部數據公司還提供針對運行關鍵任務工作負載和高性能計算服務器的全閃存儲隊列（AFA）的Ultrastar DC SN840 NVMe固定狀態硬盤。我們期待得到這款產品。
SN640 NVMe驅動器的尺寸為2.5” x 7mm，擁有U.2連接器，包含從800GB到7.68TB不等的存儲容量。因為這些驅動器是專為企業和數據中心使用和設計的，它提供了五年的有限質量保證，平均故障間隔時間（MTBF）200萬小時，評價為0.8或2.0 DWPD，具備安全清除（SE）、即時安全清除（ISE）或者TCG Ruby安全選項。為了提高性能，SN驅動器使用西部數據自己的PCIe Gen 3.1 x 4（NVMe 1.3）控制器。另外，為了在成本上比SATA/SAS固定硬盤驅動器具有競爭力，它們使使用了西部數據的96層BiCS4 3D TLC NAND。西部數據對515k IOPS，並並評估讀讀讀隨機隨機隨機讀取評估高高高高高並並宣稱它們的的讀取讀取性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器的驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器驅動器
西部數據Ultrastar DC SN640 NVMe固態硬盤規格：
- 形狀因數：2 2.5", 7mm
- 容量800GB到7680GB
- NAND：西部數據BiCS4 3D TLC NAND
- 介面第3代PCIex4（相容NVMe 1.3c）
- 性能：（TCG Ruby模型）
- 順序讀取性能（最高）：3340 MB/s
- 順序寫入性能（最高）：2190 MB/s
- 隨機4KiB讀取（最高）：515K IOPS
- 隨機4KiB寫入（最高）：161K IOPS
- 隨機70/30讀取/寫入，4KiB（最高）：305K IOPS
- 讀取延遲（最低）：78微秒
- 工作和可靠性：
- DW/D：0.8（閱讀密集型），2（混合使用）
- 不可修復比錯誤碼率（UBER）：1/1017
- 平均故障間隔：200萬小時
- 斷電保護（PLP）和端到端數據路徑保護
- 特點
- 支持128個NVMe命名空間
- 可變區大小支持
- NVMe-MI 1.1（TCG Ruby模型）
- 安全擦除、即時安全擦除和TCG Ruby
- 環境：
- 工作效率狀態（最大）：12瓦
- 空閒效率狀態（典型）：<5瓦
- 工作溫度：環境溫度0到70 °C，建議空氣流動
- 非工作溫度：-40°到85°C
- 5年有限質量保證
NVMe驱动器出现在企业市场已经有一段时间了，传统上NVMe驱动器广泛应用的最大障碍是成本，但现在情况不一样了。容量7.68TB的SN640的市场价为1400美元，同等容量的SATA固态硬盘的市场价为1200美元。容量更小的驱动器，如SN640 960GB，售价为300美元，而数据中心级别的SATA固态硬盘驱动器售价为260美元。换句话说，价格只需增加16%，你就能得到一个性能更好的驱动器。通过改用到NVMe驱动器，服务器能处理要求快速响应时间的现代工作负载。SATA驱动器由于有限的带宽和高得多的延迟，不能有效地处理当今应用程序的迫切存储需求。
由於價格高昂，NVMe驅動器在最初發佈時被降級為小眾用例。然而，現在，SN640等更新的NVMe固盤已成為主流工作負載的存儲解決方案，例如支持虛擬機（VM）、充當軟件確定存儲（SDS）的閃存存儲，甚至充當啟動設備。目前我們認為阻攔它們廣泛應用的一個不利條件是服務器仍在努力追趕它他們，而不是所有的服務器都能夠支持人們想要填充的NVMe端口數量。如果確實是這樣，那麼服務器架構師需要公共使用這個有價值的資源（不是從成本的角度，而是從性能的角度），並確保盡可以能明智地使用它的性能。
測試數據
為了測量西部數據Ultrastar DC SN640 NVMe固盤的性能，我們使用了行業標準的戴爾易安信PowerEdge R740xd服務器，該服務器具配備了包含NVMe的背板。該服務器具配置提供12個NVMe盤位，我們從中使用了8個插槽。
測試環境：
- 8x西部數據Ultrastar DC SN640 NVMe固態硬盤
- 8x西部數據Ultrastar SA210 SATA固定硬盤
- 戴爾易安信PowerEdge R740xd服務器，12個NVMe插槽（使用8個）
- CPU 2 個英特爾® 可擴展鉑金 8280
- 內存 12 x 32GB DDR4-2933MHz
我們注意的基礎是合成工作負載，它著眼於使用驅動器顯示器其峰值寬或吞吐數字，以及應用程序工作負載，它顯示了更多關於用戶期望的真實數據。在這兩個領地中，我們的應用程序工作負載能夠更好地觀察延遲性能。針對這些測試，我們使用CentOS 7環境，在其中為合成部分安裝了VDBench，為SQL Server和MySQL™ Sysbench虛擬機安裝了VMware ESXi™ 6.7u3。
為了更好地理解這些NVMe驅動器與SATA固態硬盤的對比情況，我們在西部數據Ultrastar DC SA210 1.92TB SATA驅動器上進行了測試，並將它們與3.84TB SN640進行比較。
下面的图表显示，在每个类别中，西部数据SN640都以巨大的优势击败了SATA驱动器。Sysbench的平均延迟改善46%，在4K 70/30随机IOPS测试中显著提高了875%。
原始性能數據令人們非常震驚，但我們想感受一下在現實條件下的轉化情況。我們首先考慮了這些驅動器處理VDI週一早上啟動風暴的能力。
SATA驅動器的延遲迅速退化到需要3秒才能響應，而SN640繼續工作，延遲延遲上升到略超500微秒，直到我們在略高於150000 IOPS的情況下停止測試。
然後，我們進行了最開始的登錄測試，SATA驅動器再一次很快速的結束，而西部數據SN640在測試期間只顯示了延遲的略微增加加。
對於我們最後的現實條件測試，我們在驅動器上運行了80/20隨機讀寫測試。SATA驅動器再次在初達到峰值，而SN640能足夠通過大範圍的 IOPS 提供卓越的性能。
SN640不僅表現出了顯著的延遲延遲（由於IOPS數值的壓力，延遲會逐次小幅上升），而且在我們的測試期間，該驅動器還提提供穩定的服務質量。
結論
我們在Ultrastar DC SN640上的測試驗證，西部數據使用其最新的內部控制器96L閃存和固件，提供了一個主流NVMe固態硬盤，它平衡了性能和性能，帶來一個經濟高效的解決方案，可以完全取下SATA。NVMe驅動器的每IOPS成本很快就達到了平價水平，我們曾預計未來會出現NVMe驅動器在容量上具備成本競爭力的拔點，而我們現在就在這個拔點上。在一次偶然的價格比較中，我們發現SN640的每GB價格僅比SATA/SAS固定狀態硬盤略高一點。從上面所展示的性能角度來看，根本沒有使用SATA固定狀態硬盤存儲數據的原因。
長期以後，西部數據一直是存儲技術的創新者，並走在存儲技術的最前沿，這一成就延伸到了閃存驅動器。從SN640系列驅動器機器人中可以看出西部數據的不成功，他們不能只利用自己的技術實力從設備中獲得卓越的性能，而能力以極具吸力的價格實現這一點。
Ultrastar SN640充當了一個很好的網關驅動器，讓用戶放棄上一個代理存儲設備，轉而使用基於NVMe的閃存。數據清楚地表明，NVMe是為數據中心的各種工作負載提供響應能力的前進之道。 NVMe驅動器不僅僅提供升級前工作負載的性能（如數據庫和虛擬化工作負載能力），還將數據中心定位於充分正當開始出現的要求更高的下一個工作負載，如機器學習（ML）和人類智能（ AI），這些工作負載需要有超低延遲和超高帶寬的存儲解決方案。
