美光 P400m 是一款企業級固態硬盤，專為服務器、設備和存儲平台而設計。 P400m採用主流的7mm 2.5″外形，SATA接口和Micron的25nm MLC NAND。 與此驅動器取代的 P300 一樣，P400m 使用 Marvell 驅動器控制器，其頂部帶有定制的 Micron 固件，該固件已針對即使在讀寫使用場景下的性能進行了調整。 從性能上看，P400m提供64KB順序讀寫分別為380MB/s和310MB/s，4KB隨機讀寫IOPS分別高達60,000和26,000。
美光 P400m 是一款企業級固態硬盤，專為服務器、設備和存儲平台而設計。 P400m採用主流的7mm 2.5″外形，SATA接口和Micron的25nm MLC NAND。 與此驅動器取代的 P300 一樣，P400m 使用 Marvell 驅動器控制器，其頂部帶有定制的 Micron 固件，該固件已針對即使在讀寫使用場景下的性能進行了調整。 從性能上看，P400m提供64KB順序讀寫分別為380MB/s和310MB/s，4KB隨機讀寫IOPS分別高達60,000和26,000。
除了峰值性能，P400m 還包括美光的 XPERT（擴展性能和增強可靠性技術）產品組合，以提供企業客戶最關心的特性：耐用性、數據保護、一致的性能、低延遲和低功耗。 P400m 的固件和驅動架構在很大程度上體現了這些功能，該架構由美光內部與美光 NAND 一起開發。 擁有一個可以與 NAND 架構師協調的內部開發團隊的優勢在驅動器功能方面很明顯，而且在兼容性和驅動器可靠性等更難定義的方面也很明顯。 Micron 還包括 P400m 電容器，可在意外斷電期間保護傳輸中的數據。
P400m 是美光不斷發展的企業級 SSD 產品組合的最新更新。 該驅動器可作為主流服務器、存儲和高速緩存選項，其中讀寫活動是平衡的。 這與 P400e，這是一個以閱讀為中心的入口企業驅動器和 P320h PCIe 應用加速器 這是美光的高級企業存儲產品。 總的來說，這些產品線可以滿足大多數需求，但美光計劃繼續擴展其產品以包括額外的接口和 NAND 配置選項，以滿足更多用例的特定閃存需求。
P400m 提供 100GB、200GB 和 400GB 容量，五年內每天 10 次驅動器寫入填充的耐用性數據。 我們的主要審查單位是 200GB 容量，手頭有 100GB 和 400GB 樣本用於特定測試。
美光 P400m 規格
- 容量
- 100GB（MTFDDAK100MAN-1S1AA）
- 連續 64KB 讀取：380 MB/s
- 順序 64KB 寫入：200 MB/s
- 隨機 4KB 讀取：52,000 IOPS
- 隨機 4KB 寫入：21,000 IOPS
- 讀取延遲：0.57ms
- 寫延遲：2ms
- 200GB（MTFDDAK200MAN-1S1AA）
- 連續 64KB 讀取：380 MB/s
- 順序 64KB 寫入：310 MB/s
- 隨機 4KB 讀取：54,000 IOPS
- 隨機 4KB 寫入：26,000 IOPS
- 讀取延遲：0.51ms
- 寫延遲：2ms
- 400GB（MTFDDAK400MAN-1S1AA）
- 連續 64KB 讀取：380 MB/s
- 順序 64KB 寫入：310 MB/s
- 隨機 4KB 讀取：60,000 IOPS
- 隨機 4KB 寫入：26,000 IOPS
- 讀取延遲：0.51ms
- 寫延遲：2ms
- 100GB（MTFDDAK100MAN-1S1AA）
- 美光 25nm MLC NAND 閃存
- Marvell 9187 SATA 6.0Gb/s 控制器
- SATA 6 Gb/秒接口
- 支持 ATA 模式
- PIO 模式 3、4
- 多字 DMA 模式 0、1、2
- 超級 DMA 模式 0、1、2、3、4、5
- 企業扇區大小支持：512 字節
- 支持熱插拔
- 使用 32 命令的本機命令隊列支持
插槽支持 - 符合 ATA-8 ACS2 命令集
- ATA 安全功能命令集和密碼
登錄支持 - 安全擦除命令集：快速安全擦除
- 自我監控、分析和報告技術
(SMART) 命令集 - 可靠性
- 平均無故障時間 (MTTF)：2 萬設備小時
- 靜態和動態磨損均衡
- 不可糾正的誤碼率 (UBER)：<1 個扇區/1016 位讀取
- 耐力：寫入的總字節數 (TBW)
- 100GB：1.75PB
- 200GB：3.50PB
- 400GB：7.00PB
- 機械：7.0mm 高度
- SATA 連接器：5V ±10%
- 2.5 英寸驅動器：100.5mm x 69.85mm x 7.0mm
- 可現場升級的固件
- 功耗：<7.5W（典型值），<0.75W 空閒
- 工作溫度
- 商用 0°C 至 70°C
- 重量 <125g MAX
構建和設計
200GB Micron P400m 的設計反映了 Crucial 和 Micron 驅動器系列的外觀。 外殼非常簡單，金屬灰色烤漆。 機身由金屬合金製成，帶有堅固的金屬頂蓋。 為了適應依賴超薄 SSD 的不斷增長的細分市場，美光為 P7m 採用了 400 毫米的小 z 高度，以提供最廣泛的兼容性。 在我們的實驗室環境中，我們可以毫無問題地將 Micron P400m 安裝在圍繞 15mm SAS HDD 設計的解決方案中，或者只適合 7mm SSD 或 HDD 的新刀片服務器中。
Micron P400m 的正面提供行業標準的 SATA 電源和數據連接。 所有固件更新都通過操作系統內部或外部的軟件進行處理。
P400m 的設計與美光銷售的客戶端或其他企業級 SSD 沒有太大區別。
P9187m 使用 Marvell 400 控制器，為企業使用提供增強的固件功能。 最值得注意的是增加的過度配置，這將驅動器容量從原始的 340GB 降低到操作系統可用的 186GB。 這有助於在繁重的寫入工作負載期間進行後台活動，並延長驅動器的使用壽命。 這一點很重要，因為 P400m 具有過度配置和優化功能，有助於提高 MLC NAND 的耐用性水平以匹配 SLC 解決方案。
測試背景和比較
Micron RealSSD P400m 使用 Micron 25nm MLC NAND 和帶有 SATA 9187Gb/s 接口的 Marvell 6.0 控制器。
本次審查的可比性：
- 英特爾固態硬盤 DC S3700 （200GB，英特爾 PC29AS21CA0 控制器，英特爾 25 納米 HET MLC NAND，6.0Gb/s SATA）
- 金士頓 SSDNow E100 （200GB，SandForce SF-2500 控制器，東芝 24nm eMLC NAND，6.0Gb/s SATA）
- 三星SSD 840 Pro （512GB、300mhz 三星 3 核 MCX 控制器、三星 2x nm Toggle NAND 閃存、SATA）
所有 SAS/SATA 企業級固態硬盤均在我們的第二代企業級測試平台上進行基準測試，該平台基於 聯想ThinkServer RD630. 這個新的基於 Linux 的測試平台包括最新的互連硬件，例如 LSI 9207-8i HBA 以及面向最佳閃存性能的 I/O 調度優化。 對於綜合基準測試，我們使用適用於 Linux 的 FIO 2.0.10 版和適用於 Windows 的 2.0.12.2 版。
- 2 x Intel Xeon E5-2620（2.0GHz，15MB 緩存，6 核）
- 英特爾 C602 芯片組
- 內存 – 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 啟動固態硬盤
- LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA（用於啟動 SSD）
- LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA（用於基準測試 SSD 或 HDD）
- Mellanox ConnectX-3 10GbE PCIe 3.0 適配器
- Mellanox ConnectX-3 InfiniBand PCIe 3.0 適配器
企業綜合工作負載分析
閃存性能在每個存儲設備的整個預處理階段各不相同。 我們的企業存儲基準流程首先分析驅動器在徹底預處理階段的運行方式。 每個可比較的驅動器都使用供應商的工具進行安全擦除，在 16 個線程的重負載下使用相同的工作負載預處理到穩定狀態，每個線程有 16 個未完成隊列，然後按設定的時間間隔進行測試在多個線程/隊列深度配置文件中顯示輕度和重度使用情況下的性能。
預處理和初級穩態測試：
- 吞吐量（讀+寫 IOPS 聚合）
- 平均延遲（讀+寫延遲一起平均）
- 最大延遲（峰值讀取或寫入延遲）
- 延遲標準偏差（讀+寫標準偏差一起平均）
我們的企業綜合工作負載分析包括四個基於實際任務的配置文件。 開發這些配置文件是為了更容易與我們過去的基準測試以及廣泛發布的值（例如最大 4K 讀寫速度和 8K 70/30，通常用於企業驅動器）進行比較。 我們還包括兩個傳統的混合工作負載，傳統的文件服務器和網絡服務器，每個都提供廣泛的傳輸大小組合。
- 4K
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 4K
- 8K 70/30
- 70% 讀取，30% 寫入
- 100% 8K
- 文件服務器
- 80% 讀取，20% 寫入
- 10% 512b、5% 1k、5% 2k、60% 4k、2% 8k、4% 16k、4% 32k、10% 64k
- 網絡服務器
- 100% 閱讀
- 22% 512b、15% 1k、8% 2k、23% 4k、15% 8k、2% 16k、6% 32k、7% 64k、1% 128k、1% 512k
為了開始我們的測試，我們首先看看新的 P400m 如何融入美光現有的 SATA 企業產品組合。 我們使用相同容量的產品樣本，將新的美光 P400m 與它所取代的基於 SLC 的 P300 以及讀取目標 P400e 進行對比。 對於這個快速比較，我們只看 8k 70/30 性能。 在我們 6 小時預處理過程中測量吞吐量的第一張圖表中，我們注意到 P400m 的突發性能較低，開始時低於 P400e 和 P300，但隨著每個驅動器開始趨於平穩，P400m 正好位於P300 的穩態性能。
對於 16T/16Q 的工作負載，基於 SLC 的 P12 和新的基於 MLC 的 P300m 的平均延遲測得略高於 400 毫秒，而 P400e 增加超過 54 毫秒。
將我們 8k 70/30 測試中的最大延遲與每個驅動器預處理階段的 16T/16Q 負載進行比較，我們看到舊的 Micron 企業級 SSD 和新的 P400m 之間的巨大轉變。 隨著 P300 和 P400e 接近穩態性能，它們的峰值響應時間穩定在 900 毫秒或以上。 這與將大部分最大延遲保持在 400 毫秒以下的 P100m 形成鮮明對比。
比較延遲一致性，我們看到將舊的 Micron 企業級驅動器與新的 P400m 進行比較，延遲擴展有類似的趨勢。 在我們 400 小時的預處理期間，P6m 的延遲標準偏差保持較低且持平，而 P300 和 P400e 在離開“突發”條件後不久就增加了。
完成預處理階段後，我們將進入主要測試，這些測試使用從 2T/2Q 擴展到 16T/16Q 的工作負載進行採樣。 在我們主要的 8k 70/30 吞吐量測試中，我們可以看到 P400m 緊跟在基於 SLC 的 P300 之後，遠遠超過 P400e 的性能。 P300 在其峰值時測得 20,181 IOPS，而 P400m 測得 19,105 IOPS，而 P400e 落後於 4,674 IOPS。
比較基於 MLC 的 P400m 和舊的基於 SLC 的 P300 之間的平均延遲，美光能夠從 2T/2Q 到 16T/16Q 的低延遲性能非常接近。
比較整個負載範圍內的最大延遲，P400m 提供了該組中最低的峰值響應時間，遠遠超過 P300 和 P400e。
比較延遲一致性，新的 P400m 提供了比基於 SLC 的 P300 和麵向讀取的基於 MLC 的 P400e 低得多的標準偏差。
在了解 P400m 如何融入美光產品組合後，我們將 P400m 與目前在企業領域競爭的其他領先 SATA SSD 進行了比較。 在我們的第一個由 100% 4K 隨機寫入活動組成的完全飽和的工作負載中，我們測得美光 P400m 的穩態性能約為 27,000 IOPS，低於英特爾 DC S3700，測得略高於 32,000 IOPS。
查看具有 16% 隨機 16k 寫入活動的 100T/4Q 負載的平均延遲，美光 P400m 測得的延遲約為 9.4 毫秒，而英特爾 S3700 測得的延遲約為 7.9 毫秒。
比較我們每個可比較的固態硬盤的峰值響應時間，我們注意到美光 P400m 和英特爾 S3700 的總響應時間最短，基於 SandForce 的金士頓 E100 處於中間位置，而三星固態硬盤 840 Pro 則與最大的最大延遲。 SSD 840 Pro 與其他驅動器之間的最大區別在於過度配置級別，其中三星更適合突發的讀取繁重的工作負載。
在 4k 預處理部分比較這些 SSD 之間的標準偏差，美光 P400m 提供了出色的性能，儘管它在我們 3700 小時的老化過程中略微落後於英特爾 S6，有一些光點。
在每個 SSD 完成 6 小時的預處理階段後，我們進入隨機 4K 傳輸測試的主要部分，測量峰值讀取和寫入性能。 比較讀取性能，三星 SSD 840 Pro 名列前茅，測得 71,622 IOPS，美光 P400m 測得 58,550 IOPS。 這個數字實際上非常好，考慮到美光僅將 200GB P400m 評為 54,000 IOPS 4K 讀取。 切換到隨機 4K 寫入性能，美光 P400m 測得 26,984 IOPS，低於 S3700 的 33,013 IOPS，但高於 SSD 840 Pro 或 E100 的性能。 P400m 的性能 4K 寫入性能也超過了美光的規格，後者列出了 26,000 IOPS。
在 16T/16Q 負載下，美光 P400m 在我們的 4.37% 100K 讀取測試中測得 4 毫秒，在 9.48% 100K 寫入活動中測得 4 毫秒。
比較我們隨機 4K 測試的較長採樣週期中的最大延遲，美光 P400m 在讀取活動中的最大響應時間為 23.46，在寫入活動中為 69 毫秒。
比較延遲一致性，美光 P400m 在讀取延遲標準差方面落後於三星 SSD 840 Pro 和英特爾 DC S3700，但在寫入延遲一致性方面排名第二。
在我們使用 8K 配置文件 70/30% 讀/寫擴展和恆定 16T/16Q 負載的第一個混合工作負載中，我們測量到來自 Micron P25,000m 的峰值速率超過 400 IOPS，進入預處理部分大約 90 分鐘，它穩定到剛剛超過 21,000 IOPS。
查看 16T/16Q 工作負載的平均延遲，Micron P400m 的穩定狀態測量值約為 12 毫秒，而英特爾 DC S7.6 為 3700 毫秒。 相比之下，基於 SandForce 的金士頓 E19 的平均延遲超過 100 毫秒，三星 SSD 16 Pro 的平均延遲超過 840 毫秒。
將我們的觀點從平均延遲切換到峰值響應時間，我們發現美光 P400m 和三星 SSD 840 Pro 的最大延遲相似，低於英特爾 DC S3700，但優於金士頓 E100。 話雖如此，美光能夠在我們 100 小時預調節期的大部分時間裡將峰值響應時間保持在 6 毫秒以下。
在我們的 8K 70/30 測試中比較該組中每個 SATA 固態硬盤之間的延遲一致性，美光 P400m 接近（但更好）三星固態硬盤 840 Pro，但仍遠遠落後於英特爾 DC S3700。
與我們在 16% 16K 寫入測試中執行的固定 100 線程、4 隊列最大工作負載相比，我們的混合工作負載配置文件可在各種線程/隊列組合中擴展性能。 在這些測試中，我們將工作負載強度從 2 個線程和 2 個隊列擴展到 16 個線程和 16 個隊列。 在擴展的 8K 70/30 測試中，美光 P400m 的性能從 12,400T/2Q 時的 2 IOPS 擴展到 21,200T/16Q 時的 16 IOPS 峰值。 這與英特爾 DC S3700 形成對比，後者從 13,800T/2Q 的 2 IOPS 擴展到 33,300T/16Q 的 16 IOPS 峰值。
比較每個 SSD 之間的平均延遲，美光 P400m 在 0.31T/2Q 時測量為 2 毫秒，在 12.07T/16Q 時增加到 16 毫秒。 這使美光在該組中排名第二，低於英特爾，但領先於三星 SSD 840 Pro 和金士頓 E100。
在我們 8K 70/30 測試的工作負載範圍內，對於大部分測試，美光 P400m 的峰值響應時間保持在 25 毫秒或以下，但不包括躍升至 16 毫秒的 16T/75Q。
比較每個 SATA 固態硬盤之間的延遲一致性，美光 P400m 在低於 3700T/840Q 的工作負載下落後於英特爾 S16 和三星固態硬盤 16 Pro，延遲標準偏差與金士頓 E100 相似。
下一個工作負載是我們的文件服務器配置文件，它涵蓋從 512b 到 512K 的各種傳輸大小。 在 16T/16Q 飽和負載下，美光 P400m 以最低的突發速度開始，約為 13,000 IOPS，但在達到穩定狀態後以約 840 IOPS 的速度結束，最終穩定在三星 SSD 100 Pro 和金士頓 E14,500 之上。
憑藉 256 的有效隊列深度，美光 P400m 在我們的測試中達到穩態性能 17.5 小時後的平均延遲約為 2 毫秒。 相比之下，英特爾 DC S14 的平均延遲為 3700 毫秒，SSD 19.7 Pro 的平均延遲為 840 毫秒，金士頓 E20.9 的平均延遲為 100 毫秒。
比較每個驅動器達到穩態性能時的最大延遲，美光 P400m 僅次於英特爾 DC S3700，響應時間在 90-150 毫秒之間。
在我們的文件服務器測試的預處理部分深入研究延遲一致性，美光 P400 在接近穩定狀態時排在英特爾 S3700 和三星 SSD 840 Pro 之後。
在每個 SATA SSD 上完成 6 小時的文件服務器預處理過程後，我們過渡到各種工作負載，我們在 2T/2Q 到 16T/16Q 之間擴展。 美光 P400m 在有效隊列深度為 9,700 時從 4 IOPS 擴展，在有效隊列深度為 14,500 或更大時達到 32 IOPS 的峰值。
Micron P400m 的平均延遲在 0.4T/2Q 時為 2 毫秒，在 17.58T/16Q 時為 16 毫秒。 這與範圍從 3700 毫秒到 0.38 毫秒的英特爾 S13.75 或範圍從 100 毫秒到 0.57 毫秒的金士頓 E21.22 相比。
對於除 400T/50Q 以外的所有負載，我們在 Micron P16m 上的文件服務器工作負載的最大延遲都低於 16 毫秒，其峰值超過 125 毫秒。
比較延遲標準偏差，美光 P400m 在我們的文件服務器測試中跨線程/隊列級別落後於包，除了 16T/16Q 領先於金士頓 E100。
我們最終的預處理工作負載採用傳統的 100% 讀取活動 Web 服務器測試，並將其轉換為 100% 寫入以預處理每個 SSD。 這是我們最激進的工作負載，儘管它並不真正符合 100% 寫入的任何現實條件。 在此部分中，美光 P400m 僅次於英特爾 DC S3700 位列第二。
在 16T/16Q 工作負載下，我們的 Web 服務器預調節過程的平均延遲不到 55 毫秒，落後於 S3700，但遠低於三星 SSD 840 Pro 或基於 SandForce 的金士頓 E100。
比較我們嚴苛的 Web 服務器預處理過程中的最大延遲，美光 P400m 的峰值響應時間低於金士頓 E100 或三星 SSD 840 Pro，但落後於英特爾 S3700，後者測得僅超過 100 毫秒。
將焦點轉移到延遲標準偏差上，Micron P400m 提供了非常好的一致性，儘管略低於 Intel S3700。
在每個 SSD 完成 Web 服務器測試中的預處理階段後，我們將工作負載翻轉回 100% 讀取。 在只讀條件下，美光 P400m 的性能大致與基於 SandForce 的金士頓 E100 相當，而三星 SSD 840 Pro 則遙遙領先。 P400 從 11,500T/2Q 的 2 IOPS 擴展到 19,000T/16Q 的 16 IOPS。 相比之下，840 Pro 在 16,400T/2Q 時測得 2，峰值超過 27,000 IOPS。
查看我們的讀取密集型 Web 服務器配置文件中的平均延遲，Micron P400m 在 0.346T/2Q 時測量為 2 毫秒，在 13.483T/16Q 時增加到 16 毫秒。
在只讀條件下，美光 P400m 的最大延遲在有效隊列深度 20 及以下時低於 128 毫秒，在 90T/16Q 時增加到 16 毫秒。
比較我們 Web 服務器測試的只讀部分中的標準偏差，美光 P400m 提供與金士頓 E100 相似的性能，後者落後於三星 SSD 840 Pro 和英特爾 DC S3700。
結論
美光 P400m 旨在彌補 P400e 的不足，在更平衡的工作負載下提供更高的性能，而 P400e 更喜歡更多面向讀取的用例。 P400m 還提供電源故障保護，為主流企業服務器使用提供更多的穩健性。 在查看基於 SLC 的 P300 時，我們看到基於 MLC 的 P400m 不僅在性能方面表現出色，而且在峰值和標準偏差方面都顯示出巨大的延遲改進，從而使性能配置文件更加均勻。 美光並不是第一個這樣做的，但 P400m 繼續市場驗證，至少對於企業級 SSD，未來絕對是 MLC NAND。 隨著耐久性達到每天 10 次或更多的驅動器寫入，並且 SLC 和 MLC NAND 之間的性能差距已經縮小，幾乎沒有理由為這個細分市場考慮基於 SLC 的 SSD。
就整個市場的性能而言，美光 P400m 屬於中等主流企業級 SSD 細分市場。 它的性能水平高於市場上眾多基於 SandForce 的企業級 SSD，但低於具有極具競爭力的定價方案的英特爾 SSD DC S3700。 在我們的測試中，我們看到在隨機 4K 讀寫性能方面均優於 Micron 的規格表。 在我們的 8K 70/30 測試中，性能達到 21,000 IOPS 的峰值，遠高於基於 SandForce 的企業級 SSD 的最高 13,000 IOPS。 在最大延遲和標準偏差方面，基於 MLC 的 P400m 提供了非常一致的性能，略低於英特爾 S3700，但達到或超過了該領域其他驅動器的結果。
總體而言，P400m 在整個過程中都表現出色，並為基於 SandForce 的替代品提供了近乎本土化的解決方案。 Micron 已經在 Marvell 控制器上註冊了幾年，並且對它的了解與任何人一樣，將 NAND 工程實力與一套可靠的軟件技術和固件專業知識相結合。 這有助於他們提供比上一代基於 SLC 的 P300 更好的 SSD，並且明顯比讀取調整的 P400e 的性能更上一層樓。
優點
- 使用 MLC NAND 達到或超過基於 SLC 的 P300 的性能
- 7 毫米外形設計，幾乎適用於任何用例
- 通過 MLC NAND 提供類似 SLC 的耐用性
缺點
- 無法跟上 Intel DC S3700 的步伐
底線
美光 P400m 是一款主流的基於 MLC 的 SATA 企業級固態硬盤，可提供類似 SLC 的性能和耐用性，但沒有 SLC 的價格溢價，同時仍提供美光 NAND、固件和軟件增強功能。
