三星 SM863 SSD 評測

by 亞當·阿姆斯特朗 on 2015 年 8 月 21 日

企業 ◇ SSD

三星最新推出的企業級SATA固態硬碟是兩款全新產品線：PM863和SM863。 SM863完全由三星自主研發製造，所有組件均來自三星。 SM863更著重於寫入密集型應用，而PM863則更著重於讀取密集型應用。 SM863採用三星V-NAND技術，使其在更小的體積下擁有更高的儲存密度。此系列固態硬碟提供五種容量選擇，從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。雖然這些驅動器已經為企業提供了一段時間，但它們現在也正在向中小型企業推銷。 SM863 非常適合郵件服務器、數據倉庫和高性能計算等需要更多存儲寫入端的應用。 SM24 專為高耐用性和持續的 IOPS 一致性而構建。這些驅動器還具有用於斷電保護的鉭電容器，使其成為全天候 7/863 數據中心的有吸引力的選擇（該驅動器還具有內置的熱防護保護以防止過熱）。 SMXNUMX 驅動器具有高級糾錯碼 (ECC) 引擎，可實時主動查找和糾正信號差異。

雖然該驅動器確實有很多好處，但它也提出了一些相當大的性能要求。更大容量的驅動器聲稱速度為 520 MB/s 順序讀取和 485 MB/s 順序寫入。隨機性能引用為 97,000 IOPS 讀取和 29,000 IOPS 寫入。同時功耗極低，並提供 2 萬小時 MTBF 的可靠性。

三星 SM863 提供 5 年保修，140GB 型號的起價為 120 美元。在我們的評測中，我們將關注 960GB 型號。

三星 SM863 SSD 規格：

外形尺寸：2.5”
容量：
- 120GB（MZ-7KM120Z）
- 240GB（MZ-7KM240Z）
- 480GB（MZ-7KM480Z）
- 960GB（MZ-7KM960Z）
- 1.92TB（MZ-7KM1T9Z）
接口：SATA 6Gb/s
控制器：內部三星水星
NAND：三星2bit-VNAND
- 性能：
  - 120GB
    - 順序讀取：500 MB/s
    - 順序寫入：460 MB/s
    - 隨機讀取：97,000 IOPS
    - 隨機寫入：12,000 IOPS
    - CAS 延遲：100
    - 總重量：770
  - 240GB
    - 順序讀取：520 MB/s
    - 順序寫入：485 MB/s
    - 隨機讀取：97,000 IOPS
    - 隨機寫入：20,000 IOPS
    - CAS 延遲：100
    - 總重量：1,540
  - 480GB
    - 順序讀取：520 MB/s
    - 順序寫入：485 MB/s
    - 隨機讀取：97,000 IOPS
    - 隨機寫入：26,000 IOPS
    - CAS 延遲：10
    - 總重量：3,080
  - 960GB
    - 順序讀取：520 MB/s
    - 順序寫入：485 MB/s
    - 隨機讀取：97,000 IOPS
    - 隨機寫入：28,000 IOPS
    - CAS 延遲：100
    - 總重量：6,160
  - 1.92TB
    - 順序讀取：520 MB/s
    - 順序寫入：485 MB/s
    - 隨機讀取：97,000 IOPS
    - 隨機寫入：29,000 IOPS
    - CAS 延遲：100
    - 總重量：12,320
電源：
- 功耗（W）讀/寫：2.4W/3.1W
- 電壓：5V±5%
平均無故障時間：2M
- 工作環境：
  - 工作溫度：0°C至70°C
  - 工作濕度：5％至95％，無凝結
尺寸（寬x高x深）：3.94英寸x 2.76英寸x 0.39英寸
重量：.14 lbs。
保固：5年

設計和建造

在設計方面，三星知道什麼對他們有用並堅持下去。 SM863 看起來與他們生產的其他 SSD 非常相似。它採用簡約、纖薄的設計，帶有三星品牌標誌的黑色平頂。驅動器底部有一個標籤，其中包含有關驅動器的所有關鍵信息。

在三星SM863 SSD內部，可以看到高度垂直集成的元器件，從三星V-NAND到三星SSD控制器。驅動器的核心是三星的 Mercury 控制器。

驅動器的容量來自八個 128GB 三星 2bit-VNAND 芯片。 PCB 每側四個。

測試背景和比較

StorageReview企業測試實驗室提供靈活的架構，用於在與管理員實際部署環境相近的環境中對企業儲存設備進行基準測試。該實驗室整合了各種伺服器、網路、電源調節和其他網路基礎設施，使我們的工作人員能夠模擬真實環境，從而在評測過程中準確評估設備效能。

我們在評測中融入了實驗室環境和測試流程的詳細內容，以便IT專業人員和儲存採購負責人能夠了解我們取得以下結果的條件。我們所有的評測均未接受被測設備製造商的付費或監督。有關StorageReview企業測試實驗室及其網路功能的更多詳情，請參閱相關頁面。

應用程序工作負載分析

為了解企業級儲存設備的效能特徵，必須對實際生產環境中的基礎架構和應用工作負載進行建模。因此，我們針對三星SM863的前三個基準測試分別是：MarkLogic NoSQL資料庫儲存基準測試、通過SysBench測試的MySQL OLTP效能以及使用模擬TCP-C工作負載測試的Microsoft SQL Server OLTP效能。

我們的 MarkLogic NoSQL 數據庫環境需要四個一組的 SSD，可用容量至少為 200GB，因為 NoSQL 數據庫的四個數據庫節點需要大約 650GB 的空間。我們的協議使用 SCST 主機並在 JBOD 中呈現每個 SSD，每個數據庫節點分配一個。測試以 24 個間隔重複進行，總共需要 30-36 小時。 MarkLogic 記錄每個 SSD 的總平均延遲以及間隔延遲。

在我們使用 MarkLogic NoSQL 數據庫基準測試進行的總體平均延遲測試中，三星 SM863 表現最好，延遲為 1.826 毫秒。它擊敗了所有其他驅動器，包括新的 PM863。

轉到我們 MarkLogic NoSQL 測試的平均延遲部分，SM863 僅顯示出幾個主要峰值（合併寫入延遲的最大值僅達到 23 毫秒），而絕大多數延遲測試的執行時間都在 9 毫秒以下。

StorageReview 的 Microsoft SQL Server OLTP 測試協定採用事務處理效能委員會 (TPPC) 基準測試 C (TPC-C) 的最新草案。 TPC-C 是一款線上事務處理基準測試工具，能夠模擬複雜應用環境中的各種活動。與合成效能基準測試相比，TPC-C 基準測試更能準確評估資料庫環境中儲存基礎架構的效能優勢和瓶頸。我們的 SQL Server 協定使用一個 685GB（3,000 規模）的 SQL Server 資料庫，並透過 30,000 VU 負載來測量交易效能和延遲。

在查看 SQL Server 輸出時，SM863 再次提供了強大的性能。總體而言，該驅動器以 6,303.3 TPS 位居第四，但與排名第一的驅動器 HK6R3 相差不到 2 TPS。

在平均延遲方面，SM863 再次以 10 毫秒的延遲位居榜首。

下一個應用基準測試是使用SysBench 對 Percona MySQL OLTP 資料庫進行測量。此測試測量平均 TPS（每秒事務數）、平均延遲以及在 2 到 32 個執行緒範圍內的平均第 99 個百分位延遲。 Percona 和 MariaDB 在其資料庫的最新版本中都使用了 Fusion-io 快閃記憶體感知應用程式 API，但為了便於比較，我們在此測試中使用的是它們各自的「傳統」區塊儲存模式。

在我們的平均每秒事務處理基準測試中，SM863 開始時落後於其他一些驅動器，但很快就領先並保持在 1,692 IOPS 的峰值。

通過我們的 SysBench 平均延遲，我們看到了與上述類似的結果，SM863 從接近中間的位置開始，然後領先，以 18.91 毫秒的平均延遲結束，剛剛超過 HK3R2。

Sysbench 平均第 99 個百分位圖突出顯示了我們的可比較對像在最壞情況下的延遲性能。在這次測試中，兩款三星硬盤的表現均優於其他產品，其中 SM863 再次以最低的整體延遲脫穎而出，達到 32.29 毫秒。

企業綜合工作負載分析

快閃記憶體效能會隨著磁碟機逐漸適應工作負載而變化，這意味著在進行每次fio 綜合基準測試之前，必須對快閃記憶體儲存進行預處理，以確保基準測試的準確性。所有用於對比的驅動器均使用廠商提供的工具進行安全擦除，並在 16 個執行緒的高負載下（每個執行緒有 16 個未完成任務）進行預處理，使其達到穩定狀態。

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）

預處理完成後，每個設備都會在多個線程/隊列深度配置文件中按時間間隔進行測試，以顯示輕度和重度使用情況下的性能。我們對三星 SM863 的綜合工作負載分析使用了兩個在製造商規範和基準測試中廣泛使用的配置文件。

4k
- 100% 讀取和 100% 寫入
8k
- 70% 讀取/30% 寫入

在我們的吞吐量 4k 寫入預處理測試中，SM863 以大約 62,000 IOPS 的突發性能作為最強大的性能開始。然而，它在穩定狀態下下降到約 31,000 IOPS，而美光 DC500 在穩定狀態下以約 37,000 IOPS 位居榜首。

4K 預處理中的平均延遲為我們提供了與上述類似的位置。 SM863 在 4 毫秒左右開始強勁，但在穩定狀態下上升到 8 毫秒左右，再次下降為 DC500。

最大延遲繼續以 SM863 的模式繼續，僅次於 DC500。這次 SM863 有更高的延遲，大約 60 毫秒，但它比 DC500 更一致，在低 30 毫秒到高 60 毫秒之間跳躍。

標準偏差計算更容易可視化 SM863 延遲性能結果的一致性。在這裡，我們看到 SM863 在穩定狀態下運行大約 5 毫秒，擊敗了包括 DC500 在內的所有其他驅動器，位居榜首。

一旦企業驅動器經過調節，我們就會將它們置於我們的主要 4k 綜合基準測試中（16 線程 16 隊列 100%）。在我們的吞吐量測試中，SM863 以 79,893 IOPS 的讀取性能名列前茅，成為迄今為止測試中性能最高的 SATA 企業級 SSD。它以 30,496 IOPS 的寫入性能排名第二。

平均延遲描繪了類似的畫面，SM863 的最佳讀取速度為 3.203 毫秒（勉強是 PM863 的 3.206 毫秒），第二好的寫入器性能為 8.393 毫秒。

最大延遲是 SM863 第一次沒有接近頂部。在這裡，驅動器以 26.47 毫秒的讀取延遲跌至中底，但它再次以 68.64 毫秒的寫入延遲位居第二。

標準偏差向我們展示了與最大延遲相同的位置，SM863 的讀取延遲為 2.057 毫秒，寫入延遲為 5.45 毫秒，寫入時再次排在第二位。

我們的下一個工作負載使用 8k 傳輸，讀取操作佔 70%，寫入操作佔 30%。 SM863 以 50,000 IOPS 左右的最高值開始，並以 40,000 IOPS 左右的穩定狀態位居第一。

在平均延遲方面，SM863 在穩定狀態下以約 6 毫秒的延遲保持領先。

從最大延遲來看，SM863 和 PM863 爭得頭把交椅，但 SM863 能夠在大部分基準測試中超越 PM863。它的延遲徘徊在 30 毫秒的低端，而 PM863 徘徊在 30 毫秒的中間。

在標準偏差方面，SM863 在測試的第一部分中大致處於中間位置，然後逐漸領先並在 5 毫秒時佔據榜首。

驅動器經過預處理後，8k 70/30 吞吐量基準測試會改變工作負載強度，從 2 個線程和 2 個隊列到 16 個線程和 16 個隊列。在這裡，我們看到 SM863 以 40,079 IOPS 的峰值擊敗其他驅動器。

切換到平均延遲，我們看到類似的結果，三星最新的驅動器運行得比使用 SM863 測試的其他驅動器好得多，在大部分測試中再次以整體最低延遲位居榜首。

在最大延遲方面，測試的所有三款三星硬盤都表現出色，其中 SM863 最終領先並再次佔據榜首。

從標準偏差來看，SM863 在終端隊列深度方面的延遲確實最低，它在整個測試過程中落後於其他一些驅動器。

結語

三星發布了針對企業和小型數據中心的新 SSD 系列 SM863。 SM863是一款寫密集型硬盤，專為高耐用、高性能和低功耗而打造。 SM863 具有持續的 IOPS 性能，內置熱防護保護以防止過熱，並帶有用於斷電保護的鉭電容器。在性能方面，SM863 據稱可達到高達 520MB/s 的讀取速度和 485MB/s 的寫入速度，讀取性能高達 97,000 IOPS。該硬盤容量高達 1.92TB，並提供 5 年保修。

在性能方面，SM863 向我們展示了一些令人印象深刻的數字。在我們的應用程序工作負載分析中，SM863 在我們的 MarkLogic 測試中的總體延遲和平均延遲都具有極低的延遲。在我們的 SQL 服務器中，驅動器的延遲最低，為 10 毫秒。在我們的 SysBench 測試中，SM863 在所有三項測試中均名列前茅。切換到綜合基準測試後，SM863 以 79,893 IOPS 的吞吐量讀取性能、3.203 毫秒的平均讀取延遲和 5.45 毫秒的標準偏差寫入延遲繼續其連勝紀錄。在我們的 8K 70/30 中，SM863 每次都名列前茅，在某些情況下比 PM863 以外的所有其他驅動器都要好得多。

優點