東芝MKx001GRZB企業級固態硬碟於一年前發布，並於2011年初全面投產，是東芝的旗艦級企業級固態硬碟。與面向客戶端的固態硬碟快速迭代相比，東芝企業級固態硬碟的研發速度似乎略顯緩慢。然而，在企業級市場，固態硬碟的採購決策需要時間，並非僅僅關注峰值速度或最高速度——而是要看硬碟在預期長期穩定運行下，能否持續穩定地運行多年。隨著企業級固態硬碟的普及，各廠商之間也展開了激烈的競爭，試圖解決各種問題，其中就包括固態硬碟的外形尺寸和NAND快閃記憶體配置。東芝方面，MKx001GRZB採用了6Gb/s SAS介面和2.5吋外型尺寸，並搭載32nm企業級SLC NAND閃存，以滿足顧客的需求。
東芝通過 MKx001GRZB 帶來了豐富的經驗組合； 他們擁有獨特的市場地位，既深入了解硬盤空間，又擁有自己的 NAND 工廠。 他們還構建了自己的固件，並使用 Marvell 的 88SS9032-BLN2 企業級 SSD 處理器。 所有這些結合在一起，打造出一款 SSD，它不僅具有市場領先的性能，而且具有確保與主機系統兼容和出色的驅動器耐用性所需的深度支持。
MKx001GRZB 系列有 100GB、200GB 和 400GB 容量可供選擇，我們的單盤評測是 400GB 型號。 每個容量還支持 512、520 和 528 字節的扇區大小。 這種多功能性使東芝能夠將此 SSD 置於多種環境中。
與目前市場上其他基於 SLC 的企業級 SSD 相比，東芝真正將其 SSD 推向了一種不僅具有出色的寫入耐久性，而且具有高讀取性能的驅動器。 MKx001GRZB 產品線宣稱 4K 隨機讀取速度高達 90,000 IOPS，穩態寫入速度峰值為 16,000 IOPS。 東芝還提升了他們的能效，該驅動器在工作時僅需 6.5 瓦，額定值為 13,800 IOPS/瓦。 我們在新設計的企業級 SSD 測試方案中對每項聲明進行了測試。
東芝 MKx001GRZB 規格
- 容量
- 100GB（MK1001GRZB，128GB 物理內存）
- 200GB（MK2001GRZB，256GB 物理內存）
- 400GB（MK4001GRZB，512GB 物理內存）
- Marvell 驅動的 6Gb/s SAS 接口
- 32nm SLC東芝NAND
- 扇區大小 – 512、520、528 字節
- 順序讀取 – 500 MB/s (QD4)
- 順序寫入 – 250 MB/s (QD4)
- 4KB 隨機讀取 90,000 IOPS (QD16)
- 4KB 隨機寫入 16,000 IOPS (QD16)
- 持續 4KB 隨機組合（70%/30% 讀/寫，100% 任務）——33,500 IOPS
- 有源功耗 – 6.5 瓦
- 寫入數據的總存儲容量 – 無限 200GB 和 400GB（8.2PB on 100GB MK1001GRZB）
- 產品壽命 – 5 年
- 尺寸 – 69.85 毫米 x 100 毫米 x 15 毫米
- 重量 – 152g
- 固件審查 – 0107
設計與拆卸
2.5 英寸 Toshiba MKx001GRZB SAS 6.0Gb/s SSD 的驅動器高度為 15mm，與當前一代 10k 和 15k 2.5 英寸硬盤相同。 這種外形規格在許多企業服務器中全面兼容，尤其是那些圍繞 SAS 接口設計的服務器。
在外部，驅動器採用黑色機加工合金機身，保持相當專業的外觀和感覺。 除了 OEM 標籤外，驅動器本身幾乎沒有品牌標識，其中包括型號名稱、序列號、固件版本和版本號。
考慮到構成頂蓋和底蓋的厚金屬面板，驅動器本身相當堅固。 兩個蓋子圍繞中間部分擰在一起，兩個電路板都擰在中間部分上。 這種三明治設計將熱導體放在所有主要組件上，包括 NAND、板載緩存、控制器和電容器，同時將其從驅動器傳遞到服務器機箱中進行冷卻。 考慮到此驅動器的 24/7 全天候訪問，在影響可靠性或性能之前散發熱量是一件大事。
Toshiba MKx001GRZB 在內部分為兩塊電路板，通過連接器相互連接。 在 400GB MK4001GRZB 上，這將控制器、板載緩存和六個 32GB SLC NAND 部件放在一塊板上，將十個 32GB SLC NAND 部件和四個超級電容器放在另一塊板上。
每層都有導熱墊，可以帶走電路的熱量並將其轉移到驅動器的厚金屬框架中。 即使沒有連接主要組件（NAND、RAM 等）的主板底部仍然有導熱墊，用於冷卻電路板的底部，以防止從上面的組件傳遞的熱量。
考慮到東芝的內部 NAND 生產能力，東芝 MKx001GRZB 使用東芝 SLC-NAND 是再合適不過的了。
MKx001GRZB 內部有 400 個閃存塊的空間，分配給兩個電路板，在 32GB 型號上使用 58GB 東芝 TH8TAG2S8FBA512A，在過度配置之前總共有 XNUMXGB。
Marvell 88SS9032-BLN2 SAS 6.0Gb/s 控制器將整個驅動器連接在一起，支持高達 500MB/s 讀取和 250MB/s 順序寫入的傳輸速度以及高達 90,000 IOPS 的隨機讀取。 緩衝數據流的是兩個 Micron D9LGK DDR3 IC，每個容量為 256MB（總計 512MB），並在發生電源故障時通過次級電路板上的四個大電容器提供支持。
企業基準
閃存介質審查標准出現時的熱門話題之一是，閃存介質需要以不同於標準盤片驅動器甚至基於客戶端的 SSD 的方式進行測試。 寫入驅動器的時間越長，閃存性能就會發生變化，並且速度會逐漸降低，直到驅動器達到其穩態速度。 在企業環境中，如果驅動器在使用 1 小時後不再達到該速度，那麼看到突發或持續速度毫無價值。 如果有問題的驅動器一旦裝滿就永遠不會脫離穩態，那麼查看突發數字的信息就更少了。 Toshiba MKx001GRZB 就是這種情況，為了限製過多的寫入周期，它僅在寫入活動期間執行其垃圾收集模式，而不是在空閒時執行。 這就是穩態基準測試的用武之地，顯示驅動器在 24/7 負載下的實際性能。 出於這個原因，以下所有基準測試均已預先調節並以穩態模式記錄。
鑑於本次審查的不同性質，我們重新對 100GB 美光 P300（SATA、SLC NAND）進行了基準測試，以便在我們的新測試方法中將其與東芝 MKx001GRZB 進行準確比較。 本次評測使用的新測試平台是聯想ThinkServer RD240，配備雙路Intel Xeon X5650處理器，運行Windows Server 2008 R2。 對於我們的單驅動器基準測試，我們通過 LSI SAS 9211-8i HBA 連接每個 SSD，以在不受緩存影響的情況下測量性能。 所有 IOMeter 數字都表示為 MB/s 速度的二進制數字。
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。在這種情況下，東芝聲稱讀取速度為 500MB/s，穩態寫入速度為 250MB/s。
在我們的測試中，我們在 Toshiba MK490.69GRZB 上測量了 259.16MB/s 的穩定讀取速度和 4001MB/s 的穩定寫入速度。 相比之下，美光 P326.38 的讀取速度為 336.28MB/s，寫入速度為 300MB/s。
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 Toshiba MK4001GRZB 上，我們沒有註意到讀取速度的巨大變化，實際上達到了 491.54MB/s。 另一方面，寫入速度穩定下降到 85.29MB/s。 相比之下，一旦達到穩定狀態，美光 P299.33 的讀取速度為 98.87MB/s，寫入速度為 300MB/s。
轉向更小的 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。
東芝 MK4001GRZB 在此特定測試中確實發揮了作用，展示了其真正利用 SAS 6.0Gb/s 接口的能力。 在隊列深度為 32 時，性能開始穩定在 94,000 IOPS，在 QD95,062 讀取時達到 64 IOPS 的峰值。 這轉化為 371.34MB/s 純 4K 隨機訪問寫入。 相同設置下的美光 P300 在 QD58.479 讀取時達到 32 IOPS 的峰值。
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。
東芝官方的 4K 隨機寫入速度在隊列深度為 16,000 時列為 16 IOPS，我們在 QD16,863 時測得 32 IOPS。 與美光 P21,269 的 300 IOPS 相比。 在這個具有 32 個同時請求的穩態訪問期間，兩個驅動器都保持了非常好的平均延遲數據。 東芝 MK4001GRZB 的平均訪問時間為 1.9 毫秒，而 4K 隨機寫入訪問速度更快的美光 P300 得分為 1.5 毫秒。
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 4K 穩定狀態期間，在持續訪問的情況下，美光 P300 的平均延遲數字較低，但峰值延遲時間較高，為 891.82 毫秒。 相同環境中的東芝 MK4001GRZB 平均訪問時間較慢，但峰值延遲數字低得多，為 60.97 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。
兩個驅動器在穩定狀態下緊密結合在一起，東芝 MKx001GRZB 以 300% 或 7.3MB/s 的速度領先美光 P11.04。
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。
兩款企業級 SSD 之間的差距在文件服務器配置文件中擴大，MKx001GRZB 以 210.28MB/s 或 19433 IOPS 的平均傳輸速度領先。 結果領先 35.41MB/s 或 20.2%。
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。
鑑於 Toshiba MKx001GRZB 在隨機讀取性能方面比 Micron P300 速度有了巨大提升，因此看到它在只讀 Web 服務器環境中大放異彩也就不足為奇了。 它的平均速度為 369.97MB/s，而 P266.03 僅為 300MB/s。
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。
在工作站設置上，與之前的配置文件相比，差距有所縮小，但東芝 MKx001GRZB 仍然保持領先。 它以 300MB/s 的平均總速度超過 Micron P26.66 205.77MB/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。
在功率測試的後半部分，我們查看功率與性能的比率，計算隨機 4K 讀寫數據的 IOPS/Watt 數據，以查看每個驅動器的全貌。 對於希望在電力或空間受限的情況下獲得最大收益的企業，這是適合他們的指標。
我們在本次評測中比較的每個驅動器都有其獨特的電源要求，包括僅美光 P5 的 300V 和東芝 MKx5GRZB 的 12V + 001V。 為了提供良好的功率起點，東芝將 MKx001GRZB 定為在活動條件下使用 6.5 瓦。
在除啟動之外的所有條件下，東芝 MKx001GRZB 僅使用 6.50 瓦或更低。 MKx001GRZB 最耗電的活動實際上是順序 QD4 2MB 讀取，耗電量為 6.5 瓦。 其次是 2MB 穩定寫入活動，隨機 4K QD32 讀取排在第三，4K QD32 穩定寫入排在第四。 在幾乎所有領域，東芝 MKx001GRZB 使用的功率幾乎是美光 P300 的兩倍，儘管在其中一些領域它提供了更快的速度。 因此，根據您正在尋找的性能水平，在某些方面進行權衡。
Toshiba 將 MKx001GRZB 評為在某些領域提供 13,800 IOPS/Watt。 我們在隊列深度為 16,385 的純隨機 4K 讀取中計算出 32 IOPS/Watt 的數字，如果您改為查看穩定的 3,081K 隨機寫入，則下降到 4 IOPS/Watt。 這與 Micron P38,481 上的 10,119 IOPS/Watt 讀取或 300 IOPS/Watt 寫入相比，後者俱有較低的功率需求。 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
東芝 MKx001GRZB 憑藉 2.5 英寸 SLC 企業級 SSD 的精華而名列前茅。該驅動器具有 SAS 6Gb/s 接口、SLC NAND、超過 500MB/s 的傳輸速度和超過 4 IOPS 的 95,000K 讀取性能，同時仍然能夠以 16,800 4K 寫入 IOPS 的速度運行高達 8.2PB 的 TBW，甚至可能更高。不用說，這種驅動器意味著業務，並在全球數據中心的幕後運行業務。
當專注於企業環境的 SSD 時，根據所需的訪問和性能，不同類型的驅動器位於不同的級別。 東芝 MKx001GRZB 的目標是第 0 層或第一層，當數據從服務器上線那一刻起就以 24/7 的方式不斷流失。 在此設置下，無論 10 小時、10 天或 10 個月，SSD 都可以輕鬆保持速度。憑藉其強大的 Marvell 88SS9032 SAS 控制器與 512GB 的東芝 SLC-NAND，MKx001GRZB 能夠快速啟動以其宣傳的速度運行五年或更長時間。
優點
- 出色的混合工作負載性能
- 強大的隨機 4K 讀取性能高達 95,062 IOPS
- 非常低的峰值穩態最大響應時間
缺點
- 功耗高於基於 SATA 的美光 P300
底線
Toshiba MKx001GRZB 顯示了其在 Tier0/1 存儲中的優勢，其中隨時間推移的性能和可靠性都至關重要。 東芝的一個關鍵優勢在於，他們在 NAND 閃存領域的領導地位使他們從可靠性、性能和耐用性的角度為 SSD 奠定了堅實的基礎。 此外，SAS 接口、2.5" 外形尺寸和 100GB、200GB 和 400GB 容量點為東芝的客戶提供了他們想要的 SSD 類型，並且價格靈活。
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