Testbericht zur Samsung 980 PRO PCIe 4.0 NVMe SSD

Mit der Veröffentlichung neuerer AMD-Ryzen-Motherboards zogen PCIe-Gen4-SSDs nach und kamen nach und nach auf den Markt. Es war nur eine Frage der Zeit, bis Samsung zum ersten Mal in dieser Kategorie auftauchen würde, was heute der Fall ist. Die Samsung 980 PRO PCIe 4.0 NVMe SSD ist eine Client-SSD, die über die V-NAND 3bit MLC-Technologie des Unternehmens und einen neu entwickelten, hauseigenen Elpis SSD-Controller verfügt. Das erste PCIe 4.0-Laufwerk des Unternehmens wurde für High-End-PCs, Workstations und Spielekonsolen entwickelt und ist mit Kapazitäten von 250 GB bis 2 TB erhältlich (obwohl das größte Modell zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Tests noch kein Veröffentlichungsdatum hat).

Mit der Veröffentlichung neuerer AMD-Ryzen-Motherboards zogen PCIe-Gen4-SSDs nach und kamen nach und nach auf den Markt. Es war nur eine Frage der Zeit, bis Samsung zum ersten Mal in dieser Kategorie auftauchen würde, was heute der Fall ist. Die Samsung 980 PRO PCIe 4.0 NVMe SSD ist eine Client-SSD, die über die V-NAND 3bit MLC-Technologie des Unternehmens und einen neu entwickelten, hauseigenen Elpis SSD-Controller verfügt. Das erste PCIe 4.0-Laufwerk des Unternehmens wurde für High-End-PCs, Workstations und Spielekonsolen entwickelt und ist mit Kapazitäten von 250 GB bis 2 TB erhältlich (obwohl das größte Modell zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Tests noch kein Veröffentlichungsdatum hat).

Wie die wenigen anderen, die wir getestet haben, soll auch die neue PCIe Gen4 x4 NVMe 1.3-Schnittstelle einige sehr beeindruckende Zahlen liefern. Samsung gibt an, dass die 980 Pro bis zu 7 GB/s beim sequentiellen Lesen und 5 GB/s beim sequentiellen Schreiben erreichen kann. Zufällige Lese- und Schreibvorgänge haben das Potenzial, die Millionen-IOPS-Marke beim Durchsatz zu erreichen (bei Q32T16).

Obwohl diese von Samsung angegebene Leistung sehr aufregend ist, benötigen Benutzer ein kompatibles System, um diese Zahlen zu erreichen. Darüber hinaus verfügen sowohl die Xbox Series X als auch die PS5 über PCIe 4.0-Kompatibilität für diejenigen, die das Beste aus ihrer Next-Gen-Konsole herausholen möchten. Hardcore-Gamer werden in naher Zukunft sicherlich nach weiteren Optionen suchen (insbesondere nach der PS5, die Unterstützung für 3 anzeigt).^rdNVMe-PC-Laufwerke anderer Hersteller). Allerdings verwenden Konsolen benutzerdefinierte Hardware und Komponenten, sodass es wirklich schwer vorherzusagen ist, wie sich nicht-proprietäre Laufwerke in diesen Konsolen der nächsten Generation verhalten werden.

Es gibt einige wichtige und einzigartige Funktionen des Samsung 980 Pro, die es wert sind, erwähnt zu werden. Erstens nutzt das neue Laufwerk das V-NAND der sechsten Generation des Unternehmens, das laut Samsung eine 40-prozentige Steigerung der Zellenzahl gegenüber der vorherigen 9x-Layer-Single-Stack-Struktur aufweist. Dies liegt an seinem elektrisch leitfähigen Formstapel aus mehr als 100 Schichten. Seine vertikal durchdringenden zylindrischen Löcher (von oben nach unten) erzeugen gleichmäßige 3D-Charge-Trap-Flash-Zellen (CTF). Darüber hinaus verwendet das NAND der 6. Generation ein „geschwindigkeitsoptimiertes“ Schaltungsdesign, was im Vergleich zur 5. Generation zu deutlich schnelleren Datenübertragungsgeschwindigkeiten führt (d. h. weniger als 45 μs für Lesevorgänge und weniger als 450 μs für Schreibvorgänge). Dies ermöglicht eine Leistungssteigerung von 10 % oder mehr und eine Reduzierung des Stromverbrauchs um 15 %.

Der 980 Pro zeichnet sich außerdem durch die neu verbesserte Intelligent TurboWrite 2.0-Technologie aus, die mehr als das Fünffache der Puffergröße (dh der TurboWrite-Region) liefert. Beispielsweise beträgt die vorab zugewiesene TurboWrite-Region des 5-TB-Modells 1 GB und kann weitere 6 GB als dynamischen SLC-Puffer für insgesamt 108 GB zuweisen. Dies bedeutet, dass die Geschwindigkeit der PCIe 114-Schnittstelle bei großer Arbeitslast nicht an Leistung verliert. Darüber hinaus nutzt der Intelligent TurboWrite-Bereich ungenutzte Kapazität: Wenn auf der SSD weniger als 4.0 GB verbleibender freier Speicherplatz vorhanden sind (324-TB-Modell), ist Intelligent TurboWrite nicht vollständig funktionsfähig. Um eine optimale Leistung zu erzielen, lassen Sie daher unbedingt etwas Spielraum im Laufwerk.

Das neue Samsung-Laufwerk ist außerdem mit einer Reihe von Funktionen ausgestattet, die darauf abzielen, es kühl zu halten und reibungslos zu laufen. Beispielsweise ermöglichen die integrierten fortschrittlichen Wärmekontrolllösungen eine gute Leistung des Laufwerks bei kühlen Temperaturen, während die Dynamic Thermal Guard (DTG)-Technologie proaktiv dazu beiträgt, Überhitzung zu verhindern. Darüber hinaus verfügt sein Wärmeverteiler über einen integrierten dünnen Kupferfilm (und eine Nickelbeschichtung beim neuen Elpis-Controller), die beide eine schnelle Wärmeableitung bei hoher Arbeitsbelastung fördern.

Für die Datenzuverlässigkeit ist das Samsung 980 Pro bei allen Modellen mit einer Schreibleistung von bis zu 1,200 TB (2 TB Kapazität) und einer MTBF von 1.5 Millionen Stunden ausgestattet. Wie unten zu sehen ist, geht Samsung davon aus, dass die 600 TBW, die in der 1-TB-Kapazität verfügbar sind, den Bedarf von 99.7 % der Benutzer da draußen decken werden. 

Mit einer 5-Jahres-Garantie ist die Samsung SSD 980 Pro derzeit in erhältlich Kapazitäten von 1 TB (229.99 $), 500 GB (149.99 $) und 250 GB (89.99 $).. In diesem Test werden wir uns das 1-TB-Modell ansehen.

Technische Daten der Samsung SSD 980 PRO

Leistung des Samsung 980 Pro

Testbed

Als wir dazu übergingen, neuere NVME-Gen4-SSDs zu testen, war in unserem Labor ein Plattformwechsel erforderlich, um die neuere Schnittstelle zu unterstützen. Lenovo war mit PCIe-Gen4-Unterstützung, einschließlich der frontmontierten U.2-Schächte, ganz vorne mit dabei, während andere immer noch nur Edge-Card-Unterstützung bieten. In unseren Gen4-Bewertungen nutzen wir das Lenovo ThinkSystem SR635-Server, ausgestattet mit einer AMD 7742 CPU und 512 GB 3200 MHz DDR4-Speicher. NVMe wird nativ über eine M.2-zu-PCIe-Adapterkarte im Edge-Card-Steckplatz getestet, während U.2-Laufwerke an der Vorderseite geladen werden. Die verwendete Methodik spiegelt den Endbenutzer-Workflow besser wider und bietet Konsistenz, Skalierbarkeit und Flexibilität, die Tests innerhalb eines virtualisierten Servers bieten. Ein großer Fokus liegt auf der Laufwerkslatenz über den gesamten Lastbereich des Laufwerks, nicht nur auf den kleinsten QD1-Ebenen (Queue-Depth 1). Wir tun dies, weil viele der gängigen Verbraucher-Benchmarks die Arbeitslastprofile der Endbenutzer nicht ausreichend erfassen.

SQL Server-Leistung

Jede SQL Server-VM ist mit zwei vDisks konfiguriert: einem 100-GB-Volume für den Start und einem 500-GB-Volume für die Datenbank und Protokolldateien. Aus Sicht der Systemressourcen haben wir jede VM mit 16 vCPUs, 64 GB DRAM konfiguriert und den LSI Logic SAS SCSI-Controller genutzt. Während unsere zuvor getesteten Sysbench-Workloads die Plattform sowohl in Bezug auf Speicher-I/O als auch in Bezug auf die Kapazität ausgelastet haben, wird beim SQL-Test nach der Latenzleistung gesucht.

Dieser Test verwendet SQL Server 2014, das auf Windows Server 2012 R2-Gast-VMs ausgeführt wird, und wird durch Quests Benchmark Factory für Datenbanken belastet. StorageReviews Microsoft SQL Server OLTP-Testprotokoll verwendet den aktuellen Entwurf des Benchmark C (TPC-C) des Transaction Processing Performance Council, einen Online-Transaktionsverarbeitungs-Benchmark, der die Aktivitäten in komplexen Anwendungsumgebungen simuliert. Der TPC-C-Benchmark kommt der Messung der Leistungsstärken und Engpässe der Speicherinfrastruktur in Datenbankumgebungen näher als synthetische Leistungsbenchmarks. Jede Instanz unserer SQL Server-VM für diese Überprüfung verwendet eine SQL Server-Datenbank mit 333 GB (Maßstab 1,500) und misst die Transaktionsleistung und Latenz unter einer Last von 15,000 virtuellen Benutzern.

SQL Server-Testkonfiguration (pro VM)

• Windows Server 2012 R2
• Speicherbedarf: 600 GB zugewiesen, 500 GB genutzt

• SQL Server 2014

• Datenbankgröße: Maßstab 1,500
  • Virtuelle Client-Auslastung: 15,000
  • RAM-Puffer: 48 GB

• Testdauer: 3 Stunden
  • 2.5 Stunden Vorkonditionierung
  • 30-minütiger Probezeitraum

Für unseren SQL Server-Transaktions-Benchmark erzielte das Samsung 980 Pro 3,160.3 TPS.   

Was die Latenz angeht: Das Samsung 980 Pro-Laufwerk erreichte nur 3.0 ms und lag damit neben seinem Vorgänger, dem 970 Pro, an der Spitze der Bestenliste.

VDBench-Workload-Analyse

Wenn es um das Benchmarking von Speichergeräten geht, sind Anwendungstests am besten und synthetische Tests stehen an zweiter Stelle. Obwohl sie keine perfekte Darstellung der tatsächlichen Arbeitslasten darstellen, helfen synthetische Tests dabei, Speichergeräte mit einem Wiederholbarkeitsfaktor zu vergleichen, der es einfach macht, Konkurrenzlösungen direkt miteinander zu vergleichen. Diese Workloads bieten eine Reihe unterschiedlicher Testprofile, die von „Vier-Ecken“-Tests über allgemeine Tests der Datenbankübertragungsgröße bis hin zu Trace-Erfassungen aus verschiedenen VDI-Umgebungen reichen. Alle diese Tests nutzen den gemeinsamen vdBench-Workload-Generator mit einer Skript-Engine, um Ergebnisse über einen großen Computing-Testcluster zu automatisieren und zu erfassen. Dadurch können wir dieselben Arbeitslasten auf einer Vielzahl von Speichergeräten wiederholen, einschließlich Flash-Arrays und einzelnen Speichergeräten. Unser Testprozess für diese Benchmarks füllt die gesamte Laufwerksoberfläche mit Daten und partitioniert dann einen Laufwerksabschnitt, der 5 % der Laufwerkskapazität entspricht, um zu simulieren, wie das Laufwerk auf Anwendungsauslastungen reagieren könnte. Dies unterscheidet sich von vollständigen Entropietests, bei denen 100 % des Antriebs genutzt und in einen stabilen Zustand versetzt werden. Infolgedessen spiegeln diese Zahlen höhere Dauerschreibgeschwindigkeiten wider. Da VDBench außerdem unter Linux mit synchroner E/A im Vergleich zu asynchroner E/A arbeitet, unterscheiden sich einige der Leistungsdaten zwischen den von uns gesammelten Daten und den in den Datenblättern veröffentlichten Daten. Für den Verbraucher ist es jedoch wichtig, dass die Testdaten unter denselben Testbedingungen vergleichbar sind, sei es VDBench vs. VDBench, IOMeter vs. IOMeter oder FIO vs. FIO.

Profile:

• 4K Random Read: 100 % Read, 128 Threads, 0-120 % Iorate
• 4K Random Write: 100 % Schreiben, 64 Threads, 0-120 % Iorate
• 64K sequentielles Lesen: 100 % Lesen, 16 Threads, 0-120 % Leserate
• 64K Sequentielles Schreiben: 100 % Schreiben, 8 Threads, 0-120 % Iorate

Vergleichbar für diesen Testbericht:

• Sabrent Rocket NVMe SSD 4.0 2 TB
• Silicon Power US70 PCIe 4.0 SSD 1 TB
• T-Force Cardea Ceramic C440 1 TB

Beim 4K-Zufallslesen schnitt das Samsung 980 Pro mit großem Abstand am besten ab und erzielte eine Spitzenleistung von 545,687 IOPS bei einer Latenz von 232.5 µs, bevor es am Ende zu einem leichten Anstieg kam.

 

Bei der 4K-Schreibaktivität hatte das Samsung 980 Pro mit einer Spitzenleistung von 383,099 IOPS und einer Latenz von 329.1 µs die Nase vorn. Das nächstbeste Laufwerk erreichte nur 144 IOPS und eine Latenz von fast 900 µs.

Mit einer sequentiellen Leseleistung von 64K erreichte das Samsung 980 Pro mit 71,454 IOPS (oder 4.47 GB/s) mit 441.5 µs seinen Spitzenwert und belegte damit erneut den Spitzenplatz unter den getesteten Laufwerken.

Bei sequentiellen 64K-Schreibvorgängen sahen wir erneut, dass das neue Samsung-Laufwerk deutlich bessere Ergebnisse im Vergleich zu den anderen PCIe-Gen4-Laufwerken erzielte. Hier erreichte die Spitzenleistung etwa die 27 IOPS-Marke (1.7 GB/s) bei 583.1 µs (bevor sie am Ende leicht abfiel), was im Wesentlichen der doppelten Geschwindigkeit des nächstbesten Laufwerks entsprach.

Als nächstes haben wir uns unsere VDI-Benchmarks angesehen, die darauf ausgelegt sind, die Laufwerke noch stärker zu belasten. Beim Booten erreichte das Samsung 980 Pro einen Spitzenwert von 132,962 IOPS mit einer Latenz von 358.6 µs, bevor es am Ende leicht abfiel. 

Bei unserem ersten VDI-Login zeigte der 980 Pro einen großen Leistungsanstieg um die 65 IOPS-Marke, der sich am Ende jedoch mit einem Spitzenwert von 82,015 IOPS und einer Latenz von 361.8 µs einpendelte und damit problemlos den Spitzenplatz einnahm.

In unserem letzten Test, VDI Monday Login, zeigte der 980 Pro einen Spitzen-IOPS von 23,814 IOPS und eine Latenz von 696.4 µs, was ihn zum ersten Mal etwas zurück auf der Bestenliste brachte.

Fazit

Die Samsung SSD 980 Pro ist die neueste Consumer-SSD auf dem PCIe Gen 4×4-Markt und verfügt über die V-NAND 3bit MLC-Technologie des Unternehmens, einen brandneuen Elpis-Controller, Abwärtskompatibilität mit PCIe 3.0 und NVMe 1.3-Unterstützung . Die 980 Pro richtet sich an Gamer und Profis mit High-End-Geräten sowie an Profis, die die neueste und beste SSD-Technologie nutzen möchten.

Die neue Samsung-SSD nutzt das V-NAND der sechsten Generation des Unternehmens, wodurch Samsung eine 40-prozentige Steigerung der Zellenzahl gegenüber der vorherigen 9x-Layer-Single-Stack-Struktur bietet. Die SSD nutzt außerdem die neu verbesserte Intelligent TurboWrite 2.0-Technologie, die die Puffergröße des Laufwerks erheblich erhöht. Was die Zuverlässigkeit betrifft, bietet es eine Schreibdauer von bis zu 1,200 TB (für die 2-TB-Kapazität) und eine MTBF von 1.5 Millionen Stunden für alle Modelle.

Zu den Highlights der Leistung gehörten: 545,687 IOPS beim 4K-Lesen, 383,099 IOPS beim 4K-Schreiben, 4.47 GB/s beim 64K-Lesen und 1.7 GB/s beim 64K-Schreiben. In unserem VDI-Klon sahen wir 132,962 IOPS beim Booten, 82,015 IOPS bei der ersten Anmeldung und 23,814 IOPS bei der Montag-Anmeldung.

Die Samsung SSD 980 Pro ist die leistungsstärkste Consumer-Festplatte, die wir bisher getestet haben. In einigen Bereichen hat sie die Zahlen ihrer Konkurrenten mehr als verdoppelt. Der größte Zuwachs gegenüber der Konkurrenz, die wir bisher in der Gen4-Kategorie getestet haben, ist die Schreibleistung des Pro, sowohl bei 64K sequenziell als auch bei 4K zufällig. Es wird interessant sein zu sehen, wie die kommende PlayStation 5 und die Xbox Series Natürlich kommen in der PC-Welt neue AMD-Systeme auf den Markt, mit denen Kreative und andere Profis die Vorteile des Laufwerks voll ausschöpfen können.

Was den Preis angeht, kostet das Samsung 980 Pro 1-TB-Modell etwa 230 US-Dollar (und 150/90 US-Dollar für die 500-GB-/250-GB-Modelle), was deutlich mehr ist als die 176 US-Dollar bzw. 160 US-Dollar für das 1-TB-Silicon Power US70- und Sabrent Rocket-Laufwerk , bzw. Obwohl der Preisunterschied spürbar ist, bekommen Sie in diesem Fall definitiv das, wofür Sie bezahlen. Das 980 Pro ist ein Premium-Laufwerk, das man unbedingt kaufen muss, und es lohnt sich auf jeden Fall, die zusätzlichen ~50 US-Dollar auszugeben, insbesondere für Enthusiasten, die über ein System verfügen, das diese Technologie unterstützt.

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