Toshiba PX04P NVMe SSD Testbericht (2.5")

Bei der Toshiba PX04P handelt es sich um eine Serie von NVMe-SSDs (Non-Volatile Memory Express Solid State Drives), die speziell für Server und Speichergeräte entwickelt wurden, die skalierbare Leistung bei möglichst geringer Latenz benötigen. Die PX04P-Serie wird sowohl im 2.5-Zoll-Format als auch im HHHL-Formfaktor (Half-Height-Half-Length-Add-in-Card) angeboten. Beide Formfaktoren werden mit Kapazitäten von 800 GB bis 3.2 TB und in verschiedenen Ausführungen angeboten, um den Anforderungen an die Schreibdauer gerecht zu werden.

Die meisten Rechenzentren benötigen für bestimmte Anwendungen bestimmte Laufwerkstypen. Einige Anwendungen benötigen leseintensivere Laufwerke, die typischerweise über höhere Kapazitäten mit geringerer DWPD verfügen, andere erfordern schreibintensivere Laufwerke mit höherer Lebensdauer. Der PX04P ist in drei verschiedenen SKUs für jede Kapazität erhältlich. Diese SKUs bieten unterschiedliche Ausdauer: 1DWPD, 3DWPD und 10DWPD (Toshiba hat das Laufwerk auch mit bis zu 25DWPD getestet, bietet die SKU jedoch aufgrund der begrenzten Nachfrage derzeit nicht an). Kunden können die Kapazitäts- und Ausdaueranforderungen auswählen, die sie für ihre Anwendungen benötigen. Wenn sie leseintensivere Anforderungen und eine höhere Kapazität haben, würden sie sich für 1DWPD entscheiden. Wenn sie hingegen schreibintensivere Anforderungen haben, würden sie sich für 10DWPD entscheiden, allerdings auf Kosten der Kapazität.

Für alle PX04P-Serien gilt eine 5-Jahres-Garantie, unabhängig von der gewählten Lebensdauer. Für unseren Test werden wir uns das Modell PX04PMB320 oder 3.2 TB ansehen.

Technische Daten der Toshiba PX04P-Serie PCIe NVMe SSD:

Formfaktor: 2.5 Zoll (SFF-8639), HHHL
Modellnummer: PX04PMB320 | PX04PMB160 | PX04PMB080
Volumen 3.2TB | 1.6 TB | 800 GB
NAND-Typ: MLC
Schnittstelle
- Typ: PCI Express 3.0
- Geschwindigkeit: 32 GT/s (Gen3 x4)
Kennzahlen
- Kontinuierlicher sequenzieller Lesevorgang von 128 KiB: 3,100 MiB/s
- Kontinuierliches sequentielles Schreiben von 128 KiB: 2,350 MiB/s
- Dauerhafter zufälliger Lesevorgang von 4 KiB: 660,000 IOPS
- Dauerhaftes zufälliges Schreiben von 4 KiB: 185,000 IOPS
Zuverlässigkeit
- MTTF: 2,000,000 Stunden
- Garantie: 5-Jahr
- DWPD: 10
Power
- Versorgungsspannung: 3.3 V ±10 % (Standby), 12 V ±10 %
- Stromverbrauch (im Betriebszustand): 6 W typ.
Abmessungen (HxBxL): 15 x 69.85 x 100.45 mm
Gewicht: maximal 150g
Umwelt
- Temperatur (Betrieb): 0 bis 40 °C
- Relative Luftfeuchtigkeit (im Betrieb): 5 bis 95 % RH
- Vibration (im Betrieb): 21.27 m/s^2 {2.17 Grms} (5 bis 800 Hz)
- Schock (im Betrieb): 9,800 m/s^2 {1,000G} (0.5 ms Dauer)

Design und bauen

Die PX04P-Serie sieht fast identisch mit der PX04S-Serie aus. Die Laufwerke haben einen 2.5-Zoll-Formfaktor mit 15 mm Z-Höhe. Das gesamte Laufwerk ist größtenteils silbern mit einem schwarzen Kühlkörper, der in der Nähe der Schnittstelle etwa ein Viertel des Laufwerks einnimmt. Oben befindet sich ein Aufkleber mit Angabe des Laufwerkstyps, der Modellnummer und der Kapazität.

Wenn man das Laufwerk umdreht, sieht man die untere Metallplatte mit Vertiefungen in der Nähe von entsprechenden Wärmeleitpads, die die Leiterplatte berühren, um Wärme abzuleiten.

Hintergrund und Vergleiche testen

Die StorageReview Enterprise Test Lab bietet eine flexible Architektur für die Durchführung von Benchmarks für Unternehmensspeichergeräte in einer Umgebung, die mit der Umgebung vergleichbar ist, die Administratoren in realen Bereitstellungen vorfinden. Das Enterprise Test Lab umfasst eine Vielzahl von Servern, Netzwerken, Stromkonditionierungs- und anderen Netzwerkinfrastrukturen, die es unseren Mitarbeitern ermöglichen, reale Bedingungen zu schaffen, um die Leistung während unserer Überprüfungen genau zu messen.

Wir integrieren diese Details zur Laborumgebung und zu den Protokollen in Überprüfungen, damit IT-Experten und diejenigen, die für die Speicherbeschaffung verantwortlich sind, die Bedingungen verstehen können, unter denen wir die folgenden Ergebnisse erzielt haben. Keine unserer Bewertungen wird vom Hersteller der von uns getesteten Geräte bezahlt oder überwacht. Weitere Details zum StorageReview Enterprise Test Lab und deine einen Überblick über seine Netzwerkfähigkeiten finden Sie auf den jeweiligen Seiten.

Vergleichbare Laufwerke für diesen Test:

Analyse der Anwendungsauslastung

Um die Leistungsmerkmale von Enterprise-Speichergeräten zu verstehen, ist es wichtig, die Infrastruktur und die Anwendungs-Workloads in Live-Produktionsumgebungen zu modellieren. Unsere ersten Benchmarks für das Toshiba PX04P 2.5 Zoll sind daher die MySQL OLTP-Leistung über SysBench und deine Microsoft SQL Server OLTP-Leistung mit einer simulierten TCP-C-Arbeitslast. Für unsere Anwendungs-Workloads werden auf jedem Laufwerk zwei bis vier identisch konfigurierte VMs ausgeführt.

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.

Bei der Betrachtung der SQL Server-Ausgabe zeigten alle getesteten Laufwerke eine sehr ähnliche Leistung. Das Toshiba-Laufwerk war jedoch das Schlusslicht. Die einzelnen VMs liefen von 3,145.95 TPS bis 3,154.22 TPS mit einem Gesamtwert von 12,596.01 TPS. Das leistungsstärkste Laufwerk, das HGST SN100, lag nur etwa 35 TPS höher.

Die durchschnittlichen Latenzergebnisse während des SQL Server-Benchmarks für 15 Benutzer zeigten einen deutlicheren Unterschied in der Laufwerksleistung. Das Toshiba-Laufwerk hatte mit seinen einzelnen VMs eine viel höhere Latenz, die zwischen 12 ms und 25 ms lag, was ihm den höchsten Durchschnittswert von 20 ms einbrachte, mehr als doppelt so viel wie die anderen Laufwerke.

Der nächste Anwendungsbenchmark besteht aus einer über SysBench gemessenen Percona MySQL OLTP-Datenbank. Dieser Test misst die durchschnittliche TPS (Transaktionen pro Sekunde), die durchschnittliche Latenz sowie die durchschnittliche 99. Perzentil-Latenz. Percona und MariaDB nutzen die Flash-fähigen Anwendungs-APIs von Fusion-io in den neuesten Versionen ihrer Datenbanken; Für diesen Vergleich testen wir jedoch jedes Gerät in seinen „alten“ Blockspeichermodi.

Beim Benchmark „Durchschnittliche Transaktionen pro Sekunde“ konnte sich das Toshiba mit der insgesamt stärksten Leistung mit großem Abstand vom Rest der Konkurrenz absetzen. Die einzelnen VMs liefen zwischen 1,671.9 TPS und 1,748.24 TPS, mit einem Gesamtwert von 6,777.71 TPS.

Die durchschnittliche Latenz bescherte Toshiba erneut eine starke Leistung. Einzelne VMs hatten eine Latenz zwischen 18.3 ms und 19.14 ms, mit einem durchschnittlichen Wert von 18.89 ms, dem besten Wert der Gruppe.

In Bezug auf unser Worst-Case-MySQL-Latenzszenario (99. Perzentil-Latenz) übertraf das Toshiba erneut den Rest der Konkurrenz, wobei die einzelnen VMs in der Latenz zwischen 35.97 ms und 36.64 ms lagen und einen durchschnittlichen Wert von 36.46 ms erreichten.

Synthetische Workload-Analyse für Unternehmen

Die Flash-Leistung variiert, wenn das Laufwerk an seine Arbeitslast angepasst wird. Das bedeutet, dass der Flash-Speicher vor jedem einzelnen Vorgang vorkonditioniert werden muss FIO synthetische Benchmarks um sicherzustellen, dass die Benchmarks korrekt sind. Jedes der vergleichbaren Laufwerke ist mit einer hohen Last von 16 Threads und einer ausstehenden Warteschlange von 16 pro Thread auf einen stabilen Zustand vorkonditioniert.

Vorkonditionierung und primäre stationäre Tests:

Durchsatz (Lese- und Schreib-IOPS-Aggregat)
Durchschnittliche Latenz (Lese- und Schreiblatenz insgesamt gemittelt)
Maximale Latenz (Spitzen-Lese- oder Schreiblatenz)
Latenz-Standardabweichung (Lese- und Schreib-Standardabweichung insgesamt gemittelt)

Sobald die Vorkonditionierung abgeschlossen ist, wird jedes Gerät in Intervallen über mehrere Thread-/Warteschlangentiefenprofile hinweg getestet, um die Leistung bei leichter und starker Nutzung zu zeigen. Unsere synthetische Workload-Analyse für den Toshiba PX04P nutzt zwei Profile, die in Herstellerspezifikationen und Benchmarks weit verbreitet sind. Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass synthetische Workloads niemals zu 100 % die in Produktions-Workloads beobachtete Aktivität widerspiegeln und in gewisser Weise ein Laufwerk in Szenarien ungenau darstellen, die in der realen Welt nicht auftreten würden.

4k
- 100 % Lesen und 100 % Schreiben
8k
- 70 % Lesen/30 % Schreiben

In unserem 4K-Schreibvorkonditionierungstest mit Durchsatz zeigt das Toshiba erneut eine starke Leistung, die an der Spitze beginnt und am Ende über dem Rest der Konkurrenz liegt und einen stabilen Zustand bei etwa 195 IOPS erreicht.

Die Vorkonditionierung mit durchschnittlicher Latenz zeigt eine ähnliche Platzierung. Wieder einmal übertraf das Toshiba die anderen Laufwerke, beginnend mit weniger als 1 ms und erreichte einen stabilen Zustand bei etwa 1.3 ms.

Bei maximaler Latenz lieferte das Toshiba-Laufwerk sowohl die beste Leistung (ca. 16 ms) als auch die beständigste Leistung.

Bei der Standardabweichung war das Toshiba-Laufwerk etwas weniger konstant und landete hinter dem Intel-Laufwerk auf dem zweiten Platz. Das Toshiba schaffte etwa 1.4 ms.

Sobald die Laufwerke vorkonditioniert sind, wechseln wir zu unseren primären synthetischen 4K-Benchmarks. Beim Durchsatz hatte der Toshiba mit 198,842 IOPS die stärkste Schreibleistung; Die Leseleistung blieb jedoch mit 382,932 IOPS hinter den anderen Laufwerken zurück.

Die durchschnittliche Latenz zeigt eine ähnliche Platzierung für das Toshiba. Erneut war es mit 1.284 ms das beste Gerät bei der Schreiblatenz, liegt aber mit 0.667 ms am Schlusslicht, wenn es um die Leselatenz geht.

Bei maximaler Latenz belegte das Toshiba mit einer Leselatenz von 1.524 ms und einer Schreiblatenz von 17.869 ms erneut den Spitzenplatz. In beiden Fällen schlägt das Toshiba alle anderen Laufwerke deutlich.

Die Standardabweichung zeigte, dass das Toshiba mit einer Zeit von 0.04 ms die beste Leselatenz und mit 1.795 ms die zweitbeste Schreiblatenz hatte.

Unser nächster Workload verwendet 8 Übertragungen mit einem Verhältnis von 70 % Lesevorgängen und 30 % Schreibvorgängen. Auch hier beginnen wir mit den Vorkonditionierungsergebnissen, bevor wir zu den Haupttests übergehen. Was den Durchsatz anbelangt, war der Toshiba zu Beginn des Tests am unteren Ende, kämpfte sich aber am Ende mit einem stabilen Wert von etwa 190 IOPS an die Spitze.

Die gleiche Platzierung ist bei durchschnittlicher Latenz zu sehen. Die Fahrt begann in der Nähe des oberen Endes (obwohl sie immer noch bei etwa 1 ms liegt) und endete bei etwa 1.35 ms an der Spitze.

Bei maximaler Latenz gab es keine Frage. Das Toshiba war von Anfang bis Ende das beste Laufwerk in diesem Benchmark und erreichte im Dauerzustand etwa 14.5 ms.

Bei der Standardabweichung lag das Toshiba durchweg an der Spitze, doch knapp dahinter lag das Intel-Laufwerk. Das Toshiba beendete den Test im eingeschwungenen Zustand mit etwa 1.1 ms.

Nachdem wir die Laufwerke vollständig vorkonditioniert hatten, unterzogen wir sie unserem Haupttest mit 8K 70/30. Beim Durchsatz lag das Toshiba die meiste Zeit des Tests über auf dem dritten Platz, bevor es am Ende mit 169,252 IOPS auf den zweiten Platz vorrückte.

Die durchschnittliche Latenzzeit zeigte eine stärkere Leistung des Toshiba, wobei es durchgehend entweder an der Spitze oder auf dem zweiten Platz lag und mit 1.37 ms den ersten Platz belegte.

Die maximale Latenz zeigte, dass das Toshiba vom Anfang bis zum Ende erneut eine starke Leistung zeigt. Obwohl es gegen Ende einen Anstieg gab, verlor es nie seinen Spitzenplatz und erreichte eine Zeit von 16.39 ms.

Die Standardabweichung zeigte uns, dass der Toshiba vom Anfang bis zum Ende eine starke Leistung zeigte, während der Intel einmal mehr gleichauf lag. Das Toshiba belegte mit 1.07 ms den Spitzenplatz.

Fazit

Die PX04P-Serie ist Toshibas erste NVMe-SSD. Das Laufwerk ist in zwei Formfaktoren erhältlich: entweder als 2.5-Zoll- oder HHHL-Laufwerk und mit einer Kapazität von 800 GB bis 3.2 TB. Da es sich um ein NVMe-Laufwerk handelt, bietet es eine bessere Leistung und geringere Latenz als SAS-SSDs. Toshiba bietet außerdem mehrere SKUs für das Laufwerk an, um eine längere Lebensdauer für schreibintensivere Anwendungen zu gewährleisten. Die Laufwerksschreibvorgänge pro Tag können auf bis zu 1 reduziert werden, um auch die Kapazität der Laufwerke zu erhöhen.

Was die Leistung anbelangt, war das Toshiba PX04P in unserer Anwendungs-Workload-Analyse bei den Anwendungstests etwas durchwachsen. Es hatte die niedrigste Leistung in unserem SQL-Benchmark (Gesamt-TPS von 12,596.01 und eine durchschnittliche Latenzbewertung von 20 ms). Es erzielte jedoch die besten Werte im Sysbench (6,777.71 TPS, durchschnittliche Latenz von 18.89 ms und MySQL-Latenz im schlimmsten Fall von 36.46 ms). Als wir zu unseren synthetischen Benchmarks wechselten, stellten wir fest, dass das Toshiba deutlich besser und konstanter abschnitt. In unseren 4K-Tests lieferte uns das Toshiba einen Schreibdurchsatz von 198,842 IOPS, eine durchschnittliche Schreiblatenz von 1.284 ms und den Spitzenplatz bei der maximalen Latenz mit 1.524 ms Lesen und 17.869 ms Schreiben. In unseren 8k 70/30-Schreibtests lieferte das Toshiba mit einem Durchsatz von 169,252 IOPS (zweiter Gesamtrang) und der besten maximalen Latenz von 14.5 ms erneut eine starke Leistung ab.

Im Allgemeinen ist dies eine äußerst kompetente erste NVMe-Leistung von Toshiba. Die synthetischen Ergebnisse waren sehr gut, insbesondere in den Latenzkategorien. Allerdings waren die Anwendungstests zweigeteilt; Das Laufwerk funktionierte in Sysbench hervorragend, hatte jedoch einige Probleme mit SQL Server. Da Toshiba jedoch weiterhin an der Firmware arbeitet, können Sie damit rechnen, dass sie versuchen werden, dieses Problem direkt anzugehen.

Vorteile