東芝PX02SM是一款高效能企業級固態硬碟，採用eMLC NAND快閃記憶體，容量高達1.6TB，並配備全新的雙埠SAS 12Gb/s介面。 PX02SM是東芝MKx001GRZB企業級固態硬碟的升級版，我們先前評測過的MKx001GRZB是東芝的旗艦級企業級固態硬碟，採用32nm SLC NAND快閃記憶體和SAS 6Gb/s介面，尺寸為2.5英寸，厚度為15mm。而此次推出的東芝PX02SM則採用了2.5吋的緊湊型設計，厚度從15mm縮減至7mm（1.6TB型號仍為15mm）。此外，東芝選擇了eMLC NAND閃存，在保持同等耐用性的同時，實現了更高的性價比，從而降低了企業的IT預算成本。
東芝的 PX02SM 是新 PX 系列的一部分，該系列包括 PX02SM、PX02AM 和 PX03AN 驅動器，價格和性能各不相同，但都提供斷電保護。 PX02SM 是最高端的驅動器，具有最高的性能規格和分層 ECC 以增強糾錯功能，以及具有加密擦除功能的安全模型以提高安全性。 PX02AM 的不同之處在於提供大部分相同的功能，但具有 SAS 6Gb/s 接口。 最後，PX03AN 被推向入門級企業市場，並配備 19nm MLC NAND 以實現更高的成本效益。
在業內，我們還首次看到了 PX12SM 獨特的 SAS 02Gb/s 接口，該領域的其他公司已經宣布，但目前只有東芝在發貨。 由於 SAS 12Gb/s HBA 尚未投放市場，因此東芝走在了潮流的前面。 展望未來，支持新接口的服務器應該會在其順序工作負載讀寫活動中看到性能的顯著提升。 同時，雖然服務器對 SAS 12Gb/s 的支持仍然有限，但 Toshiba PX02SM 當然向後兼容 SAS 6Gb/s，並將通過該接口提供大量吞吐量。 使用這些驅動器但目前不擁有支持 SAS 12Gb/s 服務器的組織，如果他們在未來升級他們的服務器，將在以後看到性能提升。
東芝 PX02SM 提供 200GB、400GB、800GB 和 1.6TB 容量，並提供五年有限保修。 我們的評測型號是 400GB 容量。
東芝 PX02SM 規格
- 容量
- 200GB (PX02SMF020, PX02SMU020)
- 400GB (PX02SMF040, PX02SMU040)
- 800GB (PX02SMF080, PX02SMU080)
- 1.6TB (PX02SMB160, PX02SMQ160)
- NAND：24nm eMLC
- 接口：SAS 6Gb/s 和 12Gb/s
- 外形尺寸：2.5” SFF x 7mm 高（15TB 型號為 1.6mm）
- 性能
- 順序讀取（持續）：900MB/s
- 順序寫入（持續）：400MB/s
- 隨機讀取 4k (IOPS)：120,000
- 隨機寫入 4k (IOPS)：30,000
- 環境建議
- 溫度 – 工作溫度 0° 至 55°C
- 溫度 – 非工作時 -40° 至 70°C（-40° 至 158°F）
- 振動 – 工作時 9.8 m/s² (1G)
- 振動 – 非工作時 49 m/s² (5G)
- 衝擊 – 工作時 9,800 m/s²（1,000G 0.5ms，½ 正弦）
- 衝擊 – 非工作時 9,800 m/s²（1,000G 0.5ms，½ 正弦）
- 電源丟失保護
- 耐力 TBW：3.7PB (200GB)、7.3PB (400GB)、14.6PB (800GB)、29.2PB (1.6TB)
- MTTF：2 萬小時
- 尺寸（寬 x 深 x 高）：69.85 毫米 x 100 毫米 x 7.0 毫米
- 重量：70克
- 5年有限保修
影片總覽
設計和建造
雖然高性能企業級 SSD 空間中的許多其他驅動器使用 15 毫米外形尺寸，但東芝 PX02SM 的尺寸僅為 7 毫米（15TB 型號為 1.6 毫米）和 2.5 英寸外形尺寸。該驅動器的外觀非常實用，不浮華，感覺足夠堅固，適合任何應用。東芝使用沖壓鋁製機身，而不是以前型號的鍛造，這減少了體積，使東芝能夠更輕鬆地達到 7 毫米 z 高度。
PX02SM SSD 的正面是用於電源和數據的行業標準 SAS 連接，向後兼容 SAS 6Gb/s，向前兼容 SAS 12Gb/s。
內部有一個 Marvell 聯名款 TC58NC9036GTC SAS 12Gb/s 兼容控制器。 我們的 400GB 評測型號還有 16 個 24nm eMLC Toshiba NAND 芯片封裝，每個封裝的容量為 32 GB。 這為驅動器提供了 512GB 的原始容量和 400GB 的未格式化容量。
測試背景和比較
東芝PX02SM採用Marvell聯名TC58NC9036GTC控制器和24nm eMLC NAND，接口支持SAS 12Gb/s。 然而，SAS 12Gb/s HBA 在市場上並不普遍可用或不成熟。 因此，我們正在穩定的 SAS 02Gb/s 上測試 PX6SM 以獲得主要基準，即將發布的文章涵蓋早期 SAS 12Gb/s 性能。
本次審查的可比性：
- 東芝 MKx001GRZB eSSD （400GB，Marvell 88SS9032-BLN2，東芝 32nm SLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- OCZ 塔羅斯 2 C （480GB，SandForce SF-2282 控制器，Intel 25nm MLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- OCZ 塔羅斯 2 R （400GB，SandForce SF-2500 控制器，Intel 25nm MLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- 日立SSD400M （400GB，英特爾 EW29AA31AA1 控制器，英特爾 25 納米 eMLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- 智能擎天柱 (400GB, 第三方控制器, Toshiba 34nm MLC NAND, 6.0Gb/s SAS)
- STEC s842（s840 系列） （800GB，STEC 24950-15555-XC1 控制器，東芝 MLC NAND，6.0Gb/s SAS）
所有 SAS/SATA 企業級 SSD 均在我們基於Lenovo ThinkServer RD630 的第二代企業級測試平台上進行基準測試。這款全新的基於 Linux 的測試平台配備了最新的互連硬件，例如 LSI 9207-8i HBA，並針對最佳閃存性能進行了 I/O 調度優化。對於綜合基準測試，我們使用 Linux 版 FIO 2.0.10 和 Windows 版 FIO 2.0.12.2。
- 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
應用性能分析
在企業級市場，產品紙面性能與實際生產環境性能之間存在巨大差異。我們深知評估儲存作為大型系統元件的重要性，尤其關注儲存與關鍵企業應用程式互動時的回應速度。為此，我們推出了首批應用測試，包括我們自主研發的MarkLogic NoSQL 資料庫儲存基準測試以及透過 SysBench 進行的 MySQL 效能測試。
在我們的 MarkLogic NoSQL 數據庫環境中，我們測試了四個可用容量大於或等於 200GB 的 SATA 或 SAS SSD 的組。 我們的 NoSQL 數據庫需要大約 650GB 的可用空間才能使用，平均分配給四個數據庫節點。 在我們的測試環境中，我們使用 SCST 主機並在 JBOD 中呈現每個單獨的 SSD，每個數據庫節點分配一個。 該測試以 24 個間隔重複進行，對於此類 SSD 總共需要 30-36 小時。 測量 MarkLogic 軟件看到的內部延遲，我們記錄了總平均延遲以及每個 SSD 的間隔延遲。
在我們的 MarkLogic NoSQL 數據庫基準測試的整體平均延遲排名中，東芝 PX02SM 的響應時間為 3.538 毫秒，而日立 SSD2.5M 和 OCZ Talos 2.6 R 的響應時間為 400-2 毫秒，而 Smart Optimus 的響應時間為 1.692 毫秒。盒。
Smart Optimus 提供了 MLC SAS 組中最低的延遲，峰值範圍為 6-11 毫秒。
400GB Hitachi SSD400M 在我們的 MarkLogic 延遲測量中排在第二位，延遲峰值在 10-25 毫秒之間，其中大部分來自日誌寫入延遲。
OCZ Talos 2 R 緊隨 SSD400M，其峰值延遲測量值在 9-32 毫秒之間，其最高峰值來自合併寫入活動。
東芝 PX02SM SSD 在我們的 MLC SAS MarkLogic 性能組中排名最後，峰值延遲範圍為 10-30 毫秒，大部分來自較高的日誌寫入延遲。
我們的下一個應用程序測試包括通過 SysBench 進行的 Percona MySQL 數據庫測試，它測量 OLTP 活動的性能。 在此測試配置中，我們使用一組 Lenovo ThinkServer RD630 並將數據庫環境加載到單個 SATA、SAS 或 PCIe 驅動器上。 該測試測量平均 TPS（每秒事務數）、平均延遲以及 99 到 2 個線程範圍內的平均 32% 延遲。
在我們的 SysBench 測試中，東芝 PX02SM 名列前茅，平均 TPS 從 215 線程時的 2 TPS 擴展到 1487 線程時的 32 TPS。
東芝 PX02SM 在 SysBench 中的平均延遲從 9.2 線程時的 2 毫秒擴展到 21.52 線程時的 32 毫秒。
在我們的 SysBench 測試中比較第 99 個百分位數的延遲，東芝 PX02SM 排在最後，具有最高的中等延遲，儘管在 842 線程時略高於 STEC s400 和日立 SSD32M。
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
我們的第一個測試測量 100% 4k 隨機寫入性能，負載為 16T/16Q。 在此測試中，東芝 PX02SM 以 50,500 IOPS 的突發性能進行測試，然後隨著驅動器接近穩定狀態而穩定在 28,500 IOPS 左右。 這兩項數據均在該組中排名第二。
在 16T/16Q 負載較重的情況下，東芝 PX02SM 測得的突發時間為 5.05 毫秒，並在接近穩態時按比例增加到 9 毫秒左右。 雖然 PX02SM 開始時曾短暫領先，但後來被 Smart Optimus 淘汰出局。
比較 SSD 之間的最大延遲，東芝 PX02SM 在穩態下的最大響應時間範圍為 60-90 毫秒 - 該範圍接近組中驅動器的最佳數字。
更仔細地觀察我們 4k 隨機寫入工作負載的延遲一致性，東芝 PX02SM 僅在 6 毫秒左右排名第一。
經過 6 小時的預處理後，東芝 PX02SM 以驚人的 4 IOPS 提供 112,479k 隨機讀取性能，寫入速度為 28,438 IOPS。
在 16T/16Q 的工作負載下，東芝 PX02SM 提供平均 4k 隨機讀取延遲為 2.27ms，寫入延遲甚至為 9ms。
東芝 PX02SM 的最大延遲在讀取活動方面排名第二，僅次於 OCZ Talos 11.3 C，為 2 毫秒，而其寫入活動數量為 89 毫秒，足以在該組中排名第三。
比較延遲一致性，東芝 PX02SM 在 4k 隨機讀寫一致性方面表現最強。
在我們的下一個工作負載中，我們將查看具有 8/70 讀/寫混合比率的 30k 配置文件。 在此設置下，東芝 PX02SM 開始時大約 73,400 IOPS 爆發，然後減慢到接近穩態的大約 41,100 IOPS 的速度。 突發性能遠遠領先於競爭對手，而穩態速度仍然與大多數驅動器的突發速度一樣高。
在我們的 02K 3.48/8 預處理測試開始時，東芝 PX70SM 的平均延遲測得為 30 毫秒，隨著它接近穩定狀態，該延遲增加到 6.25 毫秒左右。 這與領先的 STEC s842 和 Smart Optimus 驅動器保持一致。
在我們的 8k 70/30 測試期間，東芝 PX02SM 提供了最佳的峰值響應時間，在測試期間測量的最大延遲低於 40 毫秒。
東芝 PX02SM 的延遲一致性與 STEC s842 交叉，儘管它能夠在最後階段達到最低分數。
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，東芝 PX02SM 達到 41,122 IOPS 的峰值，與 STEC s842 和 Smart Optimus 並列第一。
東芝 PX02SM 的平均延遲非常好，與其他領先驅動器 STEC s842 和 Smart Optimus 保持一致。
在我們的可變負載 8k 70/30 測試期間，東芝 PX02SM 的最大延遲保持非常低，在大部分測試中峰值保持在 20 毫秒以下，直到 16T8Q。 它在最高 40T/16Q 負載下略微躍升至 16 毫秒左右，這仍然是 SSD 中最低的峰值。
在我們的測試環境中，東芝 PX02SM 的標準偏差是同類產品中最好的，峰值僅略低於 STEC s842 和 Smart Optimus。
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，東芝 PX02SM 提供了超過 10,000 IOPS 的最高峰值和最佳穩態性能，儘管 STEC s842 和 Smart Optimus 趕上來使其更接近。
在我們對東芝 PX02SM 的文件服務器測試的預處理部分，平均延遲在突發速度期間測得約為 5-7 毫秒，並在測試期間緩慢增加到 8-9 毫秒。
東芝 PX02SM 在我們的文件服務器預調節部分提供了在突發條件下大約 40-50 毫秒的最大延遲，並且在接近穩態時主要保持在 120 毫秒以下。 爆發和穩態數據將其置於組的中間附近。
就延遲一致性而言，東芝 PX02SM 在我們的文件服務器測試中提供了穩定的性能，幾乎名列前茅。
在每個驅動器完成預調節階段後，我們投入了不同的工作負載，我們將線程和隊列數量從 2T/2Q 擴展到 16T/16Q。 東芝 PX02SM 在整個測試過程中表現出色，在 16T/16Q 負載下排名相同。
OCZ Talos 2 R 提供的平均延遲在組中排名靠前，峰值剛好超過 9 毫秒。
在我們的文件服務器測試中，對於所有低於 02T/25Q 的負載，東芝 PX16SM 的最大延遲保持在 16 毫秒以下，然後急劇增加到 128 毫秒，在組中結束。
東芝 PX02SM 的標準偏差高度一致，接近 SSD 組。
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。 在本節中，東芝 PX02SM 以 17,127 IOPS 的第二高爆發開始，然後逐漸下降至 6,299 IOPS，與 STEC s842 相當，但低於 Smart Optimus。
東芝 PX02SM 開始的響應時間很短，結束時也是如此。 它再次與 STEC s842 相媲美，Smart Optimus 再次獲得最高榮譽。
Toshiba PX02SM 開局良好，並再次取得良好成績，在最大延遲方面非常接近 STEC s842 和 Smart Optimus。
Toshiba PX02SM 與我們目前在其他 Web 服務器測試中看到的情況相協調，保持了穩定的數據，與 STEC s842 和 Smart Optimus 在穩定狀態下非常接近。
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，東芝 PX02SM 再次始終如一地提供所有線程/隊列負載中的最高吞吐量。 它在最高有效隊列深度處達到約 29,700 IOPS 的峰值。
東芝 PX02SM 的平均響應時間在整個隊列深度都很低，為 8.5 毫秒，足以在競爭中脫穎而出。
比較最大延遲，東芝 PX02SM 在大部分測試中記錄的響應時間為 10-20 毫秒。 然而，PX02SM 最終在 154T/16Q 負載下以 16ms 的峰值完成，低於組的中間值。
就我們只讀 Web 服務器工作負載的延遲一致性而言，東芝 PX02SM 以微弱優勢在該組中名列前茅，隨著測試的進行，PX02SM 繼續保持最佳性能。
結語
東芝最高性能的企業級固態硬盤是 PX02SM，它是第一款配備 SAS 12GB/s 接口的固態硬盤。 PX02SM 還具有高達 1.6TB 的容量以及 eMLC NAND，可在降低成本的同時保持更高端的企業耐用性。 PX02SM 的另一個標準功能是斷電保護，它可以在意外斷電時保護飛行中的數據。 東芝還在 PX02SM 中實施了一些工程壯舉，將上一代產品的尺寸從 15 毫米減小到越來越流行的超薄 7 毫米驅動器高度（除了 1.6TB 驅動器仍為 15 毫米）。
Toshiba 對 PX02SM 的第一個主要聲明是，儘管其他公司已發布 SAS 12Gb/s 產品，但 Toshiba 現在率先將其 SSD 推向市場。 非常重要的是要注意，我們在 SAS 02Gb/s 上測試了 Toshiba PX6SM，因為 12Gb/s SAS HBA 還沒有機會在企業市場上成熟（並且還沒有開始在渠道中發貨），早期樣品不會直到今年晚些時候或明年，才會出現在任何生產環境中。 這意味著對於支持 SAS 12Gb/s 的未來服務器來說，順序工作負載數據應該會令人印象深刻，儘管受驅動器控制器限制的混合工作負載性能不會有太大的提升，因為它仍然在現有 SAS 6Gb/s 平台的能力範圍內.
我們的測試表明，SSD 在綜合基準測試中始終優於同類驅動器。 東芝 PX02SM 產生了非常高的突發吞吐量，其穩態數據通常與同類驅動器的突發速度一致。 此外，PX02SM 在整個測試過程中保持了非常低的延遲。 雖然 STEC s842 和 Smart Optimus 固態硬盤通常能夠保持相對速度，但東芝 PX02SM 往往在競爭中脫穎而出。 這尤其適用於 4k 和 8k 工作負載，儘管我們的 FileServer 和 WebServer 配置文件中的差距縮小了。
雖然綜合基準性能可以很好地在清潔條件下對驅動器進行排名，但當您將這些相同的設備放在實際應用程序中時，動態會發生巨大變化。 令我們大吃一驚的是，雖然該驅動器在綜合基準測試中表現相當出色，但它在我們的 MarkLogic NoSQL 環境中仍然落後於競爭對手，測試延遲是 MLC 組領導者 Smart Optimus 的兩倍。 查看我們利用 MySQL 實例的 OLTP 性能的 SysBench 環境中的傳統數據庫性能，PX02SM 以微弱優勢領先，儘管 99% 的延遲落後於組中的其他產品。
優點
- 率先將 SAS 12Gb/s 推向市場
- 在合成工作負載中提供最高性能
- 出色的 SysBench MySQL 性能
缺點
- 弱的 MarkLogic NoSQL 數據庫性能
底線
東芝 PX02SM 是一款創新型固態硬盤，是首款採用 SAS 12Gb/s 接口的固態硬盤，但由於 HBA 幾個月後才上市，企業將不得不等待才能從全面的性能提升中獲益。 在我們的測試中，該驅動器在乾淨的綜合測試和 MySQL 環境中表現非常出色，但在 NoSQL 環境中表現不佳。
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