智能存儲系統 XceedStor 500S 企業級 SSD 評測

by 凱文·奧布萊恩 on 2012 年 3 月 30 日

企業 ◇ SSD

智能存儲系統 XceedStor 500S SSD 利用標準 MLC NAND 和主流 SATA 6Gb/s 接口，在入門級企業任務中提供具有成本效益的高性能吞吐量。不過，不要讓 NAND 和對價格的關注矇騙了您，企業對 MLC NAND 的接受度越來越高，尤其是像 Smart Storage Systems 這樣的企業已經能夠證明其耐用性和可靠性。這使得 XceedStor 500S 成為讀取繁重環境的理想選擇，這些環境通常出現在引導、Web/文件服務和讀取緩存等場景中。

Smart Storage Systems 不僅在 XceedStor 500S 上加載了企業級固件，還為其配備了其他企業級功能，例如透過電容器實現斷電保護、在硬碟過熱時自動降低效能、提供完整的資料路徑保護以及透過 SMART 報告進行全面的診斷。這些功能使 500S 的平均故障間隔時間 (MTBF) 達到 200 萬小時，不可修正位元錯誤率 (UBER) 低於 1/10¹⁸^位元讀取。

XceedStor 500S 在性能方面也有很多優勢，利用 SandForce SF-2581 控制器、24nm MLC NAND 和 SATA 6Gb/s 接口可產生高達 500 MB/s 的讀寫吞吐量、60,000 隨機讀取 IOPS 和 20,000隨機寫入 IOPS。這些驅動器還享有五年保修，這是該細分市場中最長的保修期。

Smart Storage Systems 提供 XceedStor 500S 系列固態硬碟，採用 7 毫米和 9.5 毫米兩種 2.5 吋厚度規格，容量分別為 60GB、120GB、240GB 和 480GB。其耐用性從 60GB 容量的 90TBW 到 480GB 容量的 720TBW 不等。 XceedStor 500S 是 Smart Storage Systems 的入門級企業級固態硬碟產品，定位略低於採用 eMLC NAND 快閃記憶體和 SandForce SF-2582 控制器的XceedIOPS2。該系列的旗艦產品是近期發布的Optimus Ultra，它採用 SAS 介面和自主研發的控制器。

智能存儲系統 XceedStor 500S 規格

容量：
- 60GB、120GB、240GB 和 480GB
標準 24nm 東芝 MLC NAND
SandForce SF-2581 處理器
介面 SATA 6Gb/s
性能：
- 持續讀取/寫入速度高達 500MB/s
- 隨機 IOPS 讀/寫高達 60K/20K
- 訪問時間 < 1.0ms
數據可靠性 < 十分之一¹⁸ 位讀取
耐力
- 5 年使用壽命
- 60GB – 90TBW
- 480GB – 720TBW
糾錯/錯誤偵測 (BCH) 每個 24 位元組磁區 512 位元
資料故障復原恢復最多 1 個 NAND 快閃記憶體擦除資料塊
電源故障恢復高可靠性備用電源電路
溫度監控警告/臨界溫度時進行效能限制
電力
- 電源電壓5V±5%
- 工作時（典型值） 1.2 A（典型值）
- 空閒 0.5 A（典型值）
環境建議
- 衝擊（工作） 200g 半正弦波，10 毫秒，沿每個軸、X、Y、Z 各方向 1 次衝擊
- 振動（工作） 0.67 g rms 5 – 500 Hz，3 軸
- 工作溫度 0°C 至 70°C（內部）
- 儲存溫度 -40°C 至 70°C
- 濕度 5% 至 95%，非冷凝，相對濕度
- 海拔 24,384m（80,000 英尺）
機構
- 長度 100.2 毫米
- 寬度 69.85 毫米
- 高度 7 毫米、9.5 毫米

設計與拆卸

智能存儲系統 XceedStor 500S 提供基本的外觀，帶有裸金屬沖壓鋁外殼。從機械的角度來看，外殼非常輕巧，我們的評測樣品提供 9.5 毫米的 z 高度。我們的驅動器在機箱頂蓋上有一個產品標籤，包括部件號、序列號、批號以及驅動器的基本詳細信息。外殼的底部完全是空白的，只顯示了讓您可以接觸到內部電路板的螺絲。

XceedStor 500S 提供兩種驅動器高度；標準安裝為 9.5 毫米，空間受限應用為 7 毫米。雖然我們評測過的許多企業級 SSD 的 z 高度為 15 毫米，與 2.5 英寸企業級硬盤驅動器的厚度相匹配，但那些針對輕型企業使用的固態硬盤通常採用更小的封裝。使用更薄設計的優勢意味著刀片服務器、電信設備和其他驅動器體積重要的部署等設備可以受益於 9.5 或 7 毫米 SSD 的減小尺寸。

XceedStor 500S 的正面展示了一個標準的 SATA 連接，在這個特定的 SSD 上能夠將順序傳輸速度推至超過 500MB/s。該界面與涵蓋消費者和企業系統的廣泛平台兼容。

通過卸下位於外殼下半部分的四個十字頭螺釘，外殼本身很容易拆開。擰出這些螺絲後，驅動器分為三個部分；頂殼、底蓋和SSD電路板。我們注意到的第一個項目是這個驅動器，專為輕型企業使用而設計，不提供我們習慣在其他企業或輕型企業 SSD 中找到的導熱墊。即使沒有這些組件，我們也發現在我們的企業測試環境中持續強調該驅動器沒有問題。智能存儲系統還包括此驅動器上的電子熱保護，能夠在設備本身過熱時限制性能。

智能存儲系統在 XceedStor 24S 內部使用東芝 500 納米標準 MLC NAND。 240GB容量共使用32片NAND，單片容量240GB。這為 256GB 型號提供了 224GB 的原始容量並配置了 12.5GB 的可用空間，SSD 的超額配置水平為 XNUMX%。

XceedStor 500S 內部使用的控制器是 SandForce SF-2581，它不需要額外的 SDRAM 緩衝區，並且在商業環境中的工作溫度高達 70C。該控制器還支持 AES-256 和 TCG 加密。

Smart Storage System 的電源故障恢復設置使用 XNUMX 個分立電容器，而不是某些企業 SSD 上的超級電容器。這些用於電源過濾以及在輸入電源丟失或中斷時保持電源，因此可以將傳輸中的數據刷新到 NAND。

Smart 使用一種方法來監控輸入電壓，如果檢測到與過濾後輸出相比有電壓降，則驅動器會將傳輸中的數據安全地刷新到 NAND。使用這種類型的電容器的另一個主要好處是 SSD 的熱包絡在運行期間升高到 70C，從而降低了冷卻要求。這是一項重要功能，因為許多數據中心正在尋找降低整體冷卻成本的方法，因為它們佔總用電量的很大一部分。

企業基準

Smart Storage Systems XceedStor 500S 採用標準的東芝 24nm MLC NAND、SandForce SF-2581 控制器和 6.0Gb/s SATA 介面；我們評測的樣機容量為 240GB。本評測所使用的比較產品包括以下幾款近期測試過的基於SATA介面的企業級固態硬碟：三星SM825（200GB，三星S3C29MAX01-Y330控制器，三星30nm eMLC NAND快閃記憶體，SATA介面）、Smart Storage Systems XceedIOPS2（200GB，Sandforce-258Sand 控制器，東芝 e2252 （20022Sandforce， NAND快閃記憶體，SATA介面）、英特爾SSD 710（200GB，英特爾PC29AS21BA0控制器，英特爾25nm eMLC NAND快閃記憶體，SATA介面）以及美光RealSSD P400e（200GB，Marvell 9174控制器，美光25nm所有企業級固態硬碟均在我們基於聯想ThinkServer RD240的企業級測試平台上進行基準測試。所有IOMeter測試結果均以MB/s為單位的二進制數值表示。

我們的第一個測試著眼於具有大塊傳輸的順序寫入環境中的速度。此特定測試使用 IOMeter 的 2MB 傳輸大小，4k 扇區對齊並測量隊列深度為 4 的性能。Smart Storage Systems 聲稱其 500GB XceedStor 的最大持續讀取速度為 500MB/s，寫入速度為 240MB/s . 由於此測試測量的是穩態性能，而不是突發數據，以便在恆定工作負載環境中對所有企業驅動器進行平等比較，因此我們的測量結果將低於廣告量，因為它們代表不同的較長活動，而不是瞬時或突發記錄。

在我們的大塊順序傳輸測試中，我們測得讀取速度為 501MB/s，穩態寫入速度為 230MB/s。讀取速度高於 Smart 聲稱的 500MB/s，但我們之前提到的穩態寫入速度低於 500MB/s 的突發速率。

轉向隨機訪問配置文件，但仍保持 2MB 的大塊傳輸大小，我們開始看到性能在多用戶環境中的變化。該測試保持我們在之前的順序傳輸基準測試中使用的相同隊列深度級別 4。

在我們的大塊隨機傳輸測試中，XceedStor 保持了 498MB/s 的強勁讀取速度和 28.67MB/s 的穩態寫入速度。雖然讀取速度領先於企業級 SSD，但寫入速度卻墊底。

切換到更小的 4K 隨機訪問傳輸大小，我們更接近在重度隨機訪問環境中可能發現的數據包大小，例如具有多個 VM 訪問同一陣列的服務器設置。在第一個測試中，我們查看擴展的 4K 讀取性能以及它如何從 1 的隊列深度擴展到最大 64。

智能存儲系統 XceedStor 500S 提供了強大的 4K 讀取速度，低於 Micron RealSSD P400e 和 Smart XceedIOPS2。在隊列深度為 43,167 時，峰值 I/O 速度穩定在 32。

我們的下一個測試著眼於靜態隊列深度為 4 時的 32K 隨機寫入性能，一旦驅動器達到穩態，就會記錄結果並取平均值。雖然 IOPS 性能是衡量穩態性能的一個很好的指標，但另一個重要的關注領域是平均和峰值延遲。更高的峰值延遲數字可能意味著某些請求可以在大量連續訪問下備份。

在連續工作負載下，XceedIOPS2 保持 4 IOPS 的穩態 5,524K 隨機速度，平均速度為 22MB/s。此測試期間的平均延遲測得為 5.79 毫秒，我們測試期間的峰值延遲為 101 毫秒。

我們最後一系列的綜合基準測試比較了一系列服務器混合工作負載中的兩種企業驅動器，靜態隊列深度為 32。與本次審查開始時的綜合基準測試一樣，這些測試也是在穩定狀態下進行測量的。我們的每個服務器配置文件測試都對讀取活動有強烈的偏好，範圍從 67% 讀取我們的數據庫配置文件到 100% 讀取我們的 Web 服務器配置文件。

第一個是我們的數據庫配置文件，67% 的讀取和 33% 的寫入工作負載組合主要集中在 8K 傳輸大小上。

智能存儲系統 XceedStor 500S 在我們的數據庫配置文件測試中保持了 4,201 IOPS 或 33MB/s 的穩態速度。與高性能 eMLC 型號相比，這排名墊底，但高於配備 eMLC 的英特爾 SSD 710。

下一個配置文件著眼於一個文件服務器，80% 的讀取和 20% 的寫入工作負載分佈在從 512 字節到 64KB 的多種傳輸大小上。

XceedStor 500S 在文件服務器場景中測得的穩態速度為 8,739 IOPS，落後於配備 eMLC 的三星 SM825 和 Smart XceedIOPS2，但高於英特爾 SSD 710 和美光 RealSSD P400e。

我們的 Web 服務器配置文件是只讀的，傳輸大小從 512 字節到 512KB 不等。

在只讀環境中，Smart XceedStor 500S 能夠稍微伸展一下腿並向上移動到輕型企業 SSD 包的頂部。在此工作負載中，XceedStor 500S 保持 15,558 IOPS 或 238MB/s 的速度。

最後一個配置文件查看工作站，使用 20K 傳輸混合使用 80% 的寫入和 8% 的讀取。

在工作站環境中，XceedStor 500S 在我們評測過的 eMLC 和輕型企業級 SSD 中排名居中，低於 XceedIOPS2，速度為 7,999 IOPS 或 62MB/s。

企業用電量

在為數據中心或其他密集存儲環境選擇驅動器時，性能並不是公司在考慮 SSD 或硬盤驅動器時唯一感興趣的指標。在某些情況下，功耗可能是一個巨大的問題，因此您想知道驅動器在恆定工作負載下的性能如何是有道理的。

在本次評測的 Enterprise Power 部分，我們在之前用於測試讀寫速度的相同條件下查看每個驅動器。這包括隊列深度為 2 的順序和隨機 4MB 傳輸以及隊列深度為 4 的小型隨機 32K 讀取和寫入傳輸。與我們之前的測試一樣，我們正在測量穩態下的所有數據，以使驅動器處於最佳狀態耗電條件。

在除啟動之外的所有條件下，智能存儲系統 XceedStor 500S 使用 4.03 瓦或更少。 XceedStor 500S 最耗電的活動是順序 QD4 2MB 寫入，在測試期間平均耗電 4.03 瓦。其次是順序 4K QD32 讀取，第三個是隨機 QD32 4K 寫入，然後是 2MB QD4 讀取，排在第四位。

數據中心環境中對輕型企業 SSD 的大力推動是圍繞每 GB 成本和 IOPS/Watt。我們在隊列深度為 11,604 的純隨機 4K 讀取中計算出 32 IOPS/瓦的數字，如果您改為查看穩定的 1,615K 隨機寫入，則下降到 4 IOPS/瓦。相比之下，MLC Micron P18,618e 的讀取速度為 7,716 IOPS/瓦，寫入速度為 400 IOPS/瓦，eMLC 三星 SM14,980 的讀取速度為 2,043 IOPS/瓦，寫入速度為 825 IOPS/瓦，讀取速度為 9,621 IOPS/瓦，寫入速度為 2,245 IOPS/瓦eMLC 智能 XceedIOPS2。這實際上歸結為業務需求，找到購買 SSD 或硬盤驅動器時考慮的功率與性能（或直接性能）的最佳結合。

結語

Smart Storage Systems 的獨特之處在於它們提供專為企業、工業和軍事行業設計的具有多種配置和外形的 SSD。與 SSD 領域的大多數其他公司相比，這種廣泛的經驗和深厚的工程知識幫助他們從普遍可用的組件中獲得更多收益。利用輕型企業解決方案中的 LSI SandForce SF-2581 處理器和定制固件，Smart 在讀取密集型應用程序中提供了巨大的性能。我們的網絡服務器配置文件中的驅動器強大的穩態性能概述了這一點，僅次於同樣使用 SandForce 處理器的 XceedIOPS2 SSD。

在讀/寫混合發揮作用的領域，與為重寫應用程序設計的 eMLC 產品相比，具有有限超額配置的 MLC NAND 確實表現出弱點。但這並不奇怪，因為該驅動器專為輕型應用而設計，其中可靠性和讀取速度是關鍵。另一個促成因素是 12.5% 的過度配置，而在面向寫入繁重工作負載的企業模型中通常發現的過度配置為 28%。不過，在以閱讀為中心的應用程序中，這為買家提供了更多的應用程序空間。使用與 XceedIOPS2 相同的原始 NAND 空間，XceedStor 提供 224GB 的可用內存，而 186GB 是可用內存。

除了強大的輕型企業性能外，XceedStor 500S 的購買者還可以獲得一系列企業級功能，從電源故障保護到性能節流熱保護。考慮到標準 MLC NAND 降低了材料成本，整個封裝對於具有讀取繁重工作負載（至少 80/20 讀/寫組合）的入門級企業空間非常有吸引力。

優點