Testbericht zur Toshiba PX04S Enterprise SSD

Die Toshiba PX04S-Serie ist eine Enterprise-SAS-SSD der dritten Generation. Bei der PX04S-Serie handelt es sich um 2.5-Zoll-15-mm-SSDs mit der derzeit größten verfügbaren Kapazität aller 12-Gbit/s-SSDs von 3.84 TB. Die Toshiba PX04S-Familie besteht aus 4 verschiedenen Modellen, die auf spezifische Bedürfnisse zugeschnitten sind. Es gibt ein High-Endurance-, Mid-Endurance-, Value-Endurance- und Read-Intensiv-Modell. Das neue PX04S ist außerdem in einem selbstverschlüsselnden Laufwerksmodell erhältlich, das über sofortiges sicheres Löschen verfügt und die Deaktivierung der Stromversorgung über Pin 3 unterstützt. Der PX04S verfügt über zwei Ports und verfügt über eine Leistungsoption, mit der Benutzer die Schreibleistung um bis zu 47 % steigern können.

Die Toshiba PX04S-Serie ist eine Enterprise-SAS-SSD der dritten Generation. Bei der PX04S-Serie handelt es sich um 2.5-Zoll-15-mm-SSDs mit der derzeit größten verfügbaren Kapazität aller 12-Gbit/s-SSDs von 3.84 TB. Die Toshiba PX04S-Familie besteht aus 4 verschiedenen Modellen, die auf spezifische Bedürfnisse zugeschnitten sind. Es gibt ein High-Endurance-, Mid-Endurance-, Value-Endurance- und Read-Intensiv-Modell. Das neue PX04S ist außerdem in einem selbstverschlüsselnden Laufwerksmodell erhältlich, das über sofortiges sicheres Löschen verfügt und die Deaktivierung der Stromversorgung über Pin 3 unterstützt. Der PX04S verfügt über zwei Ports und verfügt über eine Leistungsoption, mit der Benutzer die Schreibleistung um bis zu 47 % steigern können.

Toshiba bietet vier verschiedene Modelle an, die unterschiedliche Arbeitslasten bewältigen oder verschiedene Tiering-Ebenen in einem Array unterstützen können. Das High Endurance-Modell ist ideal für schreibintensive virtualisierte Rechenzentren, Big-Data-Analysen und HPC. Die Kapazität des Laufwerks reicht von 200 GB bis 1.6 TB und unterstützt 25 vollständige Laufwerksschreibvorgänge pro Tag. Die Mid-Endurance ist mit Kapazitäten von bis zu 3.2 TB erhältlich und richtet sich an gemischt genutzte, geschäftskritische Hyperscale-, virtualisierte Umgebungen, OLTP und E-Commerce. Die Mid-Endurance unterstützt 10 vollständige Laufwerksschreibvorgänge pro Tag. Das Value-Endurance-Modell bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Kapazität, Leistung und Ausdauer. Dieses Laufwerk ist ideal für leseintensive Speicher- und Serveranwendungen wie Medienstreaming, Data Warehousing und Webserver. Das Value-Endurance-Modell bietet eine Kapazität von bis zu 3.84 TB. Und schließlich bietet Toshiba ein leseintensives Laufwerk für den Einsatz in Fällen an, in denen ein vollständiger Laufwerksschreibvorgang pro Tag oder weniger ausreichend für Arbeitslasten wie Video-on-Demand und Data Warehousing ist. Das Read-Intensive-Laufwerk hatte außerdem eine maximale Kapazität von 3.84 TB.

Die PX04S-Serie wird in Kürze an OEMs ausgeliefert und verfügt über die 5-Jahres-Garantie von Toshiba. Für unseren Test werden wir uns das 1.6 TB große PX04SMB- oder Mid-Endurance-Modell ansehen.

Spezifikationen der Toshiba PX04S-Serie:

• Formfaktor: 2.5 Zoll, 15 mm Z-Höhe
• Modelle: PX04SHB, PX04SMB, PX04SVB und PX04SRB
• Kapazitäten: 200 GB, 400 GB, 480 GB, 800 GB, 960 GB, 1.6 TB, 1.92 TB, 3.84 TB
• NAND: A19nm eMLC
• Schnittstelle: SAS 12 Gbit/s
• Eigenschaften:
  • PX04SMB
    • Seq. Lesen 64KiB (9W Single / Dual) MiB/s: 1000/1900 1000/1500
    • Seq. Schreiben Sie 64KiB (9W Single/Dual) MiB/s: 850/850 750/750
    • Seq. Schreiben Sie 64 KiB (<11 W Single/Dual) MiB/s: 1050/1100
    • Ran. Lesen 4KiB (9W Single / Dual) (QD>32) IOPS: 195K / 270K
    • Ran. Schreiben Sie 4KiB (9W Single / Dual) (QD>16) IOPS: 90K/90K 85K/85K
    • Ran. Schreiben Sie 4KiB (<11W Single/Dual) (QD>16) IOPS: 115K/115K
    • Rand. W30 %/R70 % 4 KiB (9 W Single/Dual) (QD>32) IOPS: 140/180
    • Rand. W30 %/R70 % 4 KiB (<11 W Single / Dual) (QD>32) IOPS: 140/180
  • Latency
    • Durchschnittliche Lesezeit: 100 ms
    • Durchschnittliche Schreibzeit: 30 ms
  • Ausdauer: 10DWPD
  • Datenaufbewahrung (@ EOL, Stromversorgung entfernt): 3 Monate. Bei < 40°C
  • MTTF: 2 Millionen Stunden
  • Produktlebensdauer: 5 Jahre

Design und bauen

Bei der PX04S-Serie handelt es sich um einen 2.5-Zoll-Formfaktor mit einer Z-Höhe von 15 mm. Die Dicke ermöglicht höhere Kapazitäten (mehr NAND), aber die Laufwerke passen dennoch in fast alle Arrays und Server. Das Gehäuse ist größtenteils silbern und oben ist ein Etikett mit der Modellnummer und der Kapazität angebracht. Während das Laufwerk größtenteils in Silber gehalten ist, befindet sich in der Nähe der Schnittstelle ein schwarzer Kühlkörper.

Beim Umdrehen des Laufwerks sieht man die untere Metallplatte mit Vertiefungen in der Nähe von Stellen mit entsprechenden Wärmeleitpads, die die Leiterplatte berühren, um Wärme abzuleiten.

Die Schnittstelle des Laufwerks ist ein Dual-Port-SAS-Anschluss, der SAS3-Übertragungsgeschwindigkeiten von 12 Gbit/s unterstützt.

Beim Blick unter die Haube erkennen wir einen Marvell-Controller.

Auf der anderen Seite der Platine sehen wir die NAND-Packs, die dem Laufwerk seine Kapazität verleihen.

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 einen Überblick über seine Netzwerkfähigkeiten finden Sie auf den jeweiligen Seiten.

Vergleichswerte für diesen Testbericht:

• Toshiba PX03SN (800 GB, Marvell-Co-Branding-Controller TC58NC9036GTC, Toshibas 19-nm-MLC-NAND, 12.0 Gbit/s SAS)
• Hitachi SSD800MH (400 GB, DB29AA11B0-Controller mit Intel-Co-Branding, Intel 25-nm-MLC-NAND, 12.0 Gbit/s SAS)
• Toshiba PX02SM (400 GB, Marvell-Co-Branding-Controller TC58NC9036GTC, Toshiba 24 nm eMLC NAND, 12 Gbit/s SAS)
• Toshiba PX02SM (800 GB, Marvell-Co-Branding-Controller TC58NC9036GTC, Toshiba 24 nm eMLC NAND, 12 Gbit/s SAS)
• Toshiba PX02SS (400 GB, Marvell-Co-Branding-Controller TC58NC9036GTC, Toshiba 24 nm eMLC NAND, 12 Gbit/s SAS)
• Seegate 1200 (400 GB, Marvell-Controller, 21 nm Samsung eMLC NAND, 12 Gbit/s SAS)

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 drei Benchmarks für den Toshiba PX04SMB sind daher die MarkLogic NoSQL-Datenbankspeicher-Benchmark, MySQL OLTP-Leistung über SysBench und Microsoft SQL Server OLTP-Leistung mit einer TCP-C-Workload.

Unsere MarkLogic NoSQL-Datenbankumgebung erfordert Gruppen von vier SSDs mit einer nutzbaren Kapazität von mindestens 200 GB, da die NoSQL-Datenbank etwa 650 GB Speicherplatz für ihre vier Datenbankknoten benötigt. Unser Protokoll verwendet einen SCST-Host und präsentiert jede SSD in JBOD, wobei pro Datenbankknoten eine zugewiesen wird. Der Test wiederholt sich über 24 Intervalle und erfordert insgesamt 30–36 Stunden. MarkLogic zeichnet die durchschnittliche Gesamtlatenz sowie die Intervalllatenz für jede SSD auf.

Bei Verwendung unseres MarkLogic NoSQL-Datenbank-Benchmarks verzeichnete der PX04SMB mit 1.312 ms die niedrigste Latenz.

Wenn wir uns die detaillierte Gesamtlatenzleistung des PX04SMB in unserem NoSQL-Benchmark ansehen, stellen wir fest, dass das Laufwerk über die Dauer des Tests eine sehr niedrige Latenz beibehielt. Das Laufwerk wies durchgehend ein paar Spitzen auf, war aber gleichmäßiger als die vergleichbaren Laufwerke.

Das Microsoft SQL Server OLTP-Testprotokoll von StorageReview 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. Unser SQL Server-Protokoll verwendet eine SQL Server-Datenbank mit 685 GB (Maßstab 3,000) und misst die Transaktionsleistung und Latenz unter einer Last von 30,000 virtuellen Benutzern.

Der PX04SMB lag mit 6,319.7 TPS erneut an der Spitze und schlug den Hitachi um etwas mehr als 40 TPS.

Betrachtet man die durchschnittliche Latenz, gibt es wirklich keinen Vergleich. Der PX04SMB übertrifft die anderen Vergleichsgeräte deutlich mit einer Latenz von 3 ms, die weniger als halb so hoch ist wie die Latenz des nächstbesten Vergleichs. 

Unser nächster Bewerbungstest besteht aus Percona MySQL-Datenbanktest über SysBench, das die Leistung der OLTP-Aktivität misst. In dieser Testkonfiguration verwenden wir eine Gruppe von Lenovo ThinkServer RD630s und laden Sie eine Datenbankumgebung auf ein einzelnes SATA-, SAS- oder PCIe-Laufwerk. Dieser Test misst die durchschnittliche TPS (Transaktionen pro Sekunde), die durchschnittliche Latenz sowie die durchschnittliche 99. Perzentil-Latenz über einen Bereich von 2 bis 32 Threads. Percona und MariaDB verwenden die Flash-fähigen Anwendungs-APIs von Fusion-io in den neuesten Versionen ihrer Datenbanken, obwohl wir für diesen Vergleich jedes Gerät in seinen „alten“ Blockspeichermodi testen.

Bei den durchschnittlichen Transaktionen pro Sekunde startete der Toshiba PX04SMB stark und behauptete seinen Spitzendurchsatz mit 2,405.2 TPS. Es war von Anfang bis Ende bei jedem Schritt der Spitzenreiter.

Betrachtet man die durchschnittliche Latenz in unserem MySQL-Protokoll, sehen wir erneut, dass der PX04SMB als Spitzenreiter abschneidet, allerdings mit einem nicht ganz so großen Vorsprung.

Das durchschnittliche 99. Perzentildiagramm von Sysbench zeigt die Latenzleistung im ungünstigsten Fall für unsere Vergleichswerte. Wieder einmal sehen wir eine starke Leistung des PX04SMB, der ihn an die Spitze bringt. Das nächstgelegene Laufwerk ist Hitachi. 

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 wird mit den Tools des Herstellers sicher gelöscht und mit einer hohen Auslastung von 16 Threads und einer ausstehenden Warteschlange von 16 pro Thread in 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 PX04SMB verwendet zwei Profile, die häufig in Herstellerspezifikationen und Benchmarks verwendet werden.

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

In unserem Durchsatz-4K-Schreibvorkonditionierungstest startete der PX04SMB mit einem über 50 % höheren Durchsatz als sein nächster Konkurrent. Der PX04SMB lief zunächst im Bereich von 170 bis 180 IOPS, während der nächstnächste, der Hitachi, im Bereich von 110 lief. Nachdem das PX04SMB in einen stabilen Zustand gebracht wurde, lief es mit rund 90,000 IOPS, das Hitachi-Laufwerk war mit rund 66,000 IOPS das Zweite.

Auch die durchschnittliche Latenz lag beim PX04SMB zunächst bei lediglich 1.47 ms und erreichte einen stabilen Zustand von etwa 2.77 ms. Die Startlatenz des PX04SMB im eingeschwungenen Zustand war geringer als bei den meisten anderen Laufwerken.

Die maximale Latenz zeigte eine ähnliche Platzierung für das PX04SMB. Es begann etwa 11 ms und endete etwa 12 ms. Obwohl es insgesamt die beste Latenzzeit aufwies, kam es bei etwa der 3-Stunden-Marke zu einem enormen Anstieg, der bis auf 183.66 ms sprang.

Standardabweichungsberechnungen erleichtern die Visualisierung der Konsistenz der Latenzleistungsergebnisse des PX04SMB. Wieder einmal war die Fahrt ohne Frage die beste im Feld. Es gab auch einen Anstieg um die 3-Stunden-Marke, diesmal jedoch viel niedriger, nämlich 1.82 ms.

Beim ersten synthetischen 4K-Benchmark übertrifft der Toshiba PX04SMB seine Konkurrenten bei der Durchsatzleistung. Für die Leseleistung lieferte uns der PX04SMB 177,378 IOPS und für die Schreibleistung sahen wir 92,335 IOPS. Der Zweitplatzierte, der Hitachi, lag bei der Lese- und Schreibleistung bei rund 30,000 IOPS.

Bei den durchschnittlichen Latenzergebnissen für 4K-Workloads liegt der PX04SMB weiterhin an der Spitze, allerdings nicht mit ganz so großem Vorsprung. Die durchschnittlichen Latenzen des Laufwerks betrugen 1.44 ms beim Lesen und 2.77 ms beim Schreiben.

Die maximale Latenz zeigt das erste Stolpern des PX04SMB. Obwohl es bisher kaum Probleme hatte, seine Konkurrenten zu überholen, schneidet es mit 53.26 ms beim Leselatenztest am schlechtesten ab. Auf der anderen Seite hat es mit 17.19 ms die beste Schreiblatenz, mehr als doppelt so schnell wie das Nest-Laufwerk.

Bei der Standardabweichung kann sich der PX04SMB über die Ergebnisse des letzten Tests hinwegsetzen und belegt mit Geschwindigkeiten von 0.58 ms bzw. 1.42 ms erneut den Spitzenplatz sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben.

Unser nächster Workload verwendet 8 Übertragungen mit einem Verhältnis von 70 % Lesevorgängen und 30 % Schreibvorgängen. Der PX4SMB war zwar nicht ganz so stark in Führung wie bei der 04K-Vorkonditionierung, aber zweifelsohne der Spitzenreiter. Die anfängliche Burst-Geschwindigkeit lag bei etwa 120 IOPS, die Leistung im stabilen Zustand erreichte etwa 105 IOPS, während der nächstbeste Anbieter etwa 64 IOPS erreichte.

Bei der durchschnittlichen Latenz schnitt der PX04SMB deutlich ab. Es hatte nicht nur die geringste Latenz, sondern auch die konstanteste, beginnend bei etwa 2 ms und endete bei etwa 2.4 ms.

Die maximale Latenz zeigt ein sehr ähnliches Bild wie oben, wobei der PX04SMB sowohl die niedrigste als auch die beständigste Latenz aufweist und zwischen 10 und 16 ms liegt.

Standardabweichungsberechnungen für die 8k 70/30-Vorkonditionierung platzieren diese maximale Latenzanomalie im Kontext eines ansonsten konsistenten und unauffälligen Latenzprofils während der Annäherung an den stationären Zustand.

Sobald die Laufwerke vorkonditioniert sind, variiert der 8K-70/30-Durchsatz-Benchmark die Arbeitslastintensität von 2 Threads und 2 Warteschlangen bis zu 16 Threads und Warteschlangen mit 16. Der Toshiba PX04SMB belegte mit einer Spitzenleistung von 105,105 IOPS problemlos den Spitzenplatz.

Mit einer durchschnittlichen Latenz startete das PX04SMB und blieb die ganze Zeit über stark, wobei es am Ende des Tests eine bessere Vergleichslatenz erzielte.

Bei maximaler Latenz hatte der PX04SMB erneut die niedrigste und beständigste Latenz.

Gemessen an der Standardabweichung war der PX04SMB erneut der Spitzenreiter, dicht gefolgt vom Hitachi.

Fazit

Bei der PX04S-Serie handelt es sich um Toshibas neue SAS-SSDs der dritten Generation, die für eine Vielzahl von Unternehmens-Workloads konzipiert sind. Die neue Linie wurde von Toshiba komplett im eigenen Haus als vertikal integrierte Gesamtlösung entwickelt und gebaut. Die Laufwerke sind in vier verschiedenen Modellen erhältlich, die auf besondere Ausdauer- und Lese-/Schreibanforderungen ausgerichtet sind, wobei das höchste Modell bis zu 25 vollständige Laufwerksschreibvorgänge pro Tag ermöglicht. Toshiba gibt an, dass es sich um die 12-Gbit/s-SAS-SSD mit der höchsten Kapazität und einer maximalen Kapazität von knapp 4 TB handelt. Die Laufwerke sind außerdem mit einer Leistungsoption ausgestattet, die eine Steigerung der Schreibvorgänge ermöglicht, allerdings erfordert dies einen höheren Stromverbrauch. Toshiba bietet ein selbstverschlüsselndes Modell mit sicherer Löschfunktion an und die Laufwerke werden mit der 5-Jahres-Garantie von Toshiba geliefert.

Was die Leistung anbelangt, waren die von uns getesteten PX04SMB-Laufwerke nicht nur besser als die anderen getesteten Laufwerke, sie waren sogar überragend. Es hat uns insgesamt die beste Leistung aller SSDs dieser Klasse beschert. Der PX04SMB schnitt in unserer Anwendungs-Workload-Analyse als Sieger ab und dominierte das Feld auf ganzer Linie. In allen drei Tests wurden in der SAS-Kategorie neue Höchstwerte erreicht. 

Das Laufwerk glänzte weiterhin in den synthetischen Unternehmenstests. Bei der 4K-Vorkonditionierung übertraf der PX04SMB den engsten Konkurrenten um etwa 50 %. Bei der 4K-Vorkonditionierung zeigte der PX04SMB eine bessere Dauerleistung als einige der Burst-Leistungen der anderen Tauchgänge. In anderen synthetischen 4K-Benchmarks erreichte der PX04SMB einen Durchsatz von 30,000 IOPS gegenüber dem zweitplatzierten Laufwerk, mit 177,378 IOPS beim Lesen und 92,335 IOPS beim Schreiben. Die großartige Leistung setzte sich auch bei unseren 8K 70/30-Tests fort. Abgesehen von ein paar Latenzspitzen war der PX04SMB das einzige Mal, dass er nicht die Nase vorn hatte, und zwar bei unserer maximalen 4K-Latenz, bei der die Lesegeschwindigkeit am schlechtesten, die Schreibgeschwindigkeit jedoch immer noch am besten ist.

Insgesamt ist der Toshiba PX04SMB überaus beeindruckend. Die Zahlen zeigen, dass Toshiba mit seiner vertikal integrierten Strategie weiterhin große Vorteile hat. Das breite Angebot an Laufwerken dieser Familie bietet außerdem eine Lösung für nahezu jede Arbeitslast, einschließlich mehrstufiger All-Flash-Arrays. Schließlich verfügt Toshiba mit einer Top-End-Kapazität von fast 4 TB über eine komplette Angebotspalette, die darauf ausgelegt ist, einen Großteil der heutigen Unternehmensnachfrage nach SAS-Flash zu decken. 

Vorteile

• Die insgesamt beste Leistung, die wir bisher von einer Unternehmens-SSD in unserem Labor gesehen haben
• Dual-Port-SAS-SSD mit der höchsten Kapazität zum Zeitpunkt dieses Schreibens
• 4 Modelle für spezifische Anwendungsfälle angeboten

Nachteile

• Bei unseren 4K-Tests hatte der PX04SMB die höchste maximale Leselatenz (aber die beste Standardabweichung).

Fazit

Bei den Toshiba PX04S handelt es sich um 2.5-Zoll-SAS-SSDs für Unternehmen, die enorme Leistung und genügend verschiedene Modelle für die meisten Anwendungsfälle bieten. Das von uns getestete Mid-Endurance-Modell zeigte durchweg Spitzenleistungen und setzte neue Maßstäbe für SAS-SSDs.

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