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Examen du SSD d'entreprise Toshiba MKx001GRZB

by Kevin O'Brien

Votre partenaire Le SSD d'entreprise Toshiba MKx001GRZB a été annoncé il y a un an et est entré en pleine production au début de 2011 et est le SSD d'entreprise phare de Toshiba; tout cela apparemment fait à un rythme d'escargot par rapport au roulement rapide des SSD basés sur le client. Mais dans l'entreprise, les décisions d'achat de stockage SSD prennent du temps et ne concernent pas du tout la rafale ou les chiffres de vitesse de pointe - tout dépend de la façon dont le disque fonctionne 24h/7 et 6j/2.5 pendant les nombreuses années qu'il est censé vivre dans un état stable . Alors que l'entreprise intensifie l'adoption du SSD, il y a toute une bataille dans les tranchées entre les fabricants qui tentent de résoudre une variété de problèmes, dont le moindre n'est pas lié au facteur de forme SSD et à la configuration NAND. Pour sa part, Toshiba exploite une interface SAS 001 Gb/s et un facteur de forme 32" pour le MKxXNUMXGRZB, ainsi qu'une NAND SLC de niveau entreprise XNUMX nm pour répondre aux besoins de ses clients.


Votre partenaire Le SSD d'entreprise Toshiba MKx001GRZB a été annoncé il y a un an et est entré en pleine production au début de 2011 et est le SSD d'entreprise phare de Toshiba; tout cela apparemment fait à un rythme d'escargot par rapport au roulement rapide des SSD basés sur le client. Mais dans l'entreprise, les décisions d'achat de stockage SSD prennent du temps et ne concernent pas du tout la rafale ou les chiffres de vitesse de pointe - tout dépend de la façon dont le disque fonctionne 24h/7 et 6j/2.5 pendant les nombreuses années qu'il est censé vivre dans un état stable . Alors que l'entreprise intensifie l'adoption du SSD, il y a toute une bataille dans les tranchées entre les fabricants qui tentent de résoudre une variété de problèmes, dont le moindre n'est pas lié au facteur de forme SSD et à la configuration NAND. Pour sa part, Toshiba exploite une interface SAS 001 Gb/s et un facteur de forme 32" pour le MKxXNUMXGRZB, ainsi qu'une NAND SLC de niveau entreprise XNUMX nm pour répondre aux besoins de ses clients.

Toshiba apporte un formidable portefeuille d'expérience à la table avec le MKx001GRZB ; ils occupent une position unique sur le marché avec à la fois une exposition approfondie à l'espace disque dur et la propriété de leurs propres fabs NAND. Ils ont également conçu leur propre micrologiciel et utilisent le processeur SSD de niveau entreprise 88SS9032-BLN2 de Marvell. Tout cela se combine pour créer un SSD qui est non seulement capable de performances de pointe, mais qui a la profondeur de support nécessaire pour assurer la compatibilité avec les systèmes hôtes et une endurance de disque supérieure. 

La famille MKx001GRZB est disponible en capacités de 100 Go, 200 Go et 400 Go, notre examen de disque unique concerne le modèle 400 Go. Chaque capacité prend également en charge des tailles de secteur de 512, 520 et 528 octets. Cette polyvalence permet à Toshiba de positionner ce SSD dans une multitude d'environnements.

Comparé à d'autres SSD d'entreprise basés sur SLC actuellement sur le marché, Toshiba pousse vraiment son SSD comme un disque qui rivalise non seulement sur une grande endurance en écriture, mais aussi qui peut offrir des performances de lecture élevées. La gamme de produits MKx001GRZB annonce des vitesses de lecture aléatoire 4K supérieures à 90,000 16,000 IOPS, avec des vitesses d'écriture en régime permanent culminant à 6.5 13,800 IOPS. Toshiba promeut également leur efficacité énergétique, le disque ne nécessitant que XNUMX watts lorsqu'il est actif, ce qui lui confère une cote de XNUMX XNUMX IOPS/Watt. Nous mettons chaque demande à l'épreuve dans notre régime de test SSD d'entreprise nouvellement repensé.

Toshiba MKx001GRZB Spécifications

  • Capacités
    • 100 Go (MK1001GRZB, 128 Go physique)
    • 200 Go (MK2001GRZB, 256 Go physiques)
    • 400 Go (MK4001GRZB, 512 Go physiques)
  • Interface SAS 6 Gb/s alimentée par Marvell
  • 32 nm SLC Toshiba NAND
  • Taille du secteur - 512, 520, 528 octets
  • Lecture séquentielle – 500 Mo/s (QD4)
  • Écriture séquentielle - 250 Mo/s (QD4)
  • 4 Ko de lecture aléatoire 90,000 16 IOPS (QDXNUMX)
  • 4 Ko d'écriture aléatoire 16,000 16 IOPS (QDXNUMX)
  • 4 Ko aléatoires soutenus combinés (70 %/30 % lecture/écriture, 100 % service) – 33,500 XNUMX IOPS
  • Consommation d'énergie active - 6.5 watts
  • Capacité totale de stockage des données écrites – Illimité 200 Go et 400 Go (8.2 Po sur 100 Go MK1001GRZB)
  • Durée de vie du produit - 5 ans
  • Dimensions - 69.85 mm x 100 mm x 15 mm
  • Poids - 152g
  • Micrologiciel révisé - 0107

Conception et démontage

Le SSD Toshiba MKx2.5GRZB SAS 001Gb/s de 6.0 pouces a une hauteur de disque de 15 mm, identique aux disques durs 10 pouces 15k et 2.5k de génération actuelle. Ce facteur de forme est compatible à tous les niveaux dans de nombreux serveurs d'entreprise, en particulier ceux conçus autour de l'interface SAS.

À l'extérieur, le lecteur conserve un aspect et une sensation plutôt professionnels, avec un corps en alliage usiné noir. Peu de marques se trouvent sur le lecteur lui-même, à l'exception de l'étiquette OEM, qui comprend le nom du modèle, le numéro de série, la révision du micrologiciel et le numéro de révision.

Le lecteur lui-même est plutôt robuste compte tenu des panneaux métalliques épais qui composent les capots supérieur et inférieur. Les deux couvercles se vissent autour d'une section médiane sur laquelle les deux circuits imprimés sont vissés. Cette conception en sandwich place des conducteurs thermiques sur tous les composants principaux, y compris la NAND, le cache intégré, le contrôleur et les condensateurs tout en les faisant passer du disque et dans le châssis du serveur pour le refroidissement. Compte tenu de l'accès 24 heures sur 7, XNUMX jours sur XNUMX, ce disque est destiné à évacuer la chaleur avant qu'elle n'affecte la fiabilité ou les performances est un gros problème.

En interne, le Toshiba MKx001GRZB est divisé entre deux circuits imprimés reliés l'un à l'autre par un connecteur. Sur le MK400GRZB de 4001 Go, cela place le contrôleur, le cache intégré et six pièces SLC NAND de 32 Go sur une carte et dix pièces SLC NAND de 32 Go avec quatre ultra-condensateurs sur l'autre.

Chaque couche comporte des coussinets thermiques qui évacuent la chaleur des circuits et la déplacent dans le cadre métallique épais du lecteur. Même le bas de la carte principale qui n'a pas de composants primaires (NAND, RAM, etc.) attachés à elle a toujours des coussinets thermiques pour refroidir le dessous de la carte de circuit imprimé de la chaleur transmise par les composants au-dessus.

Il est tout à fait normal que le Toshiba MKx001GRZB utilise Toshiba SLC-NAND compte tenu de ses capacités de production NAND internes.

Le MKx001GRZB a de la place pour seize pièces flash réparties entre les deux circuits imprimés, qui sur le modèle 400 Go utilisent 32 Go Toshiba TH58TAG8S2FBA8A, ce qui lui donne un total de 512 Go avant le sur-approvisionnement.

Un contrôleur Marvell 88SS9032-BLN2 SAS 6.0Gb/s relie l'ensemble du disque, prenant en charge des vitesses de transfert jusqu'à 500 Mo/s en lecture et 250 Mo/s en écriture séquentielle et jusqu'à 90,000 9 IOPS en lecture aléatoire. Le flux de données est tamponné par deux circuits intégrés Micron D3LGK DDR256 d'une capacité de 512 Mo chacun (XNUMX Mo au total) et maintenus en place en cas de panne de courant avec les quatre gros condensateurs sur la carte de circuit secondaire.

Benchmarks d'entreprise

L'un des sujets brûlants lorsque les normes d'examen des supports flash apparaissent est que les supports flash doivent être testés d'une manière différente des disques à plateau standard et même des disques SSD basés sur le client. Les performances du flash changent au fur et à mesure que vous écrivez sur un lecteur et les vitesses diminuent lentement jusqu'à ce que le lecteur atteigne sa vitesse d'état stable. Dans un environnement d'entreprise, voir une vitesse en rafale ou soutenue ne vaut rien si après 1 heure d'utilisation, le disque n'atteint plus cette vitesse. Il est encore moins instructif de regarder les chiffres en rafale si le lecteur en question ne sortira jamais de l'état stable une fois qu'il se remplira. C'est le cas du Toshiba MKx001GRZB, qui pour limiter les cycles d'écriture excessifs n'exécute ses modes de récupération de place que pendant l'activité d'écriture, et non au repos. C'est là qu'intervient l'analyse comparative de l'état stable, montrant comment le disque fonctionne réellement lorsqu'il est sous une charge 24h/7 et XNUMXj/XNUMX. Pour cette raison, tous les repères suivants ont été préconditionnés et enregistrés en régime permanent.

Compte tenu de la nature différente de cet examen, nous avons réévalué le Micron P100 300 Go (SATA, SLC NAND) pour le comparer avec précision au Toshiba MKx001GRZB dans notre nouvelle méthodologie de test. La nouvelle plate-forme de test utilisée dans cette revue est notre Lenovo ThinkServer RD240, équipé de deux processeurs Intel Xeon X5650, exécutant Windows Server 2008 R2. Pour nos benchmarks à disque unique, nous avons connecté chaque SSD via un HBA LSI SAS 9211-8i pour mesurer les performances sans aucune influence de la mise en cache. Tous les chiffres IOMeter sont représentés sous forme de chiffres binaires pour les vitesses en Mo/s.

Notre premier test porte sur la vitesse dans un environnement d'écriture séquentielle avec des transferts de blocs volumineux. Ce test particulier utilise une taille de transfert de 2 Mo avec IOMeter, avec un alignement de secteur de 4k et mesure les performances avec une profondeur de file d'attente de 4. Dans ce scénario, Toshiba revendique une vitesse de lecture de 500 Mo/s et une vitesse d'écriture en régime permanent de 250 Mo/s.

Lors de nos tests, nous avons mesuré une vitesse de lecture constante de 490.69 Mo/s en lecture et une vitesse d'écriture constante de 259.16 Mo/s sur le Toshiba MK4001GRZB. Cela se compare aux 326.38 Mo/s en lecture et 336.28 Mo/s en écriture du Micron P300.

En passant à un profil d'accès aléatoire, tout en conservant une taille de transfert de bloc importante de 2 Mo, nous commençons à voir comment les performances varient dans un environnement multi-utilisateurs. Ce test conserve le même niveau de profondeur de file d'attente de 4 que nous avons utilisé dans le benchmark de transfert séquentiel précédent.

Sur le Toshiba MK4001GRZB, nous n'avons pas remarqué d'énorme changement dans les vitesses de lecture, atteignant en fait 491.54 Mo/s. Les vitesses d'écriture, en revanche, ont chuté à 85.29 Mo/s. Cela se compare aux 299.33 Mo/s en lecture et 98.87 Mo/s en écriture du Micron P300 une fois qu'il a atteint l'état stable.

En passant à une taille de transfert d'accès aléatoire encore plus petite de 4K, nous nous rapprochons de la taille de paquet qui pourrait être trouvée dans un environnement d'accès aléatoire lourd tel qu'un paramètre de serveur avec plusieurs machines virtuelles accédant à la même baie. Dans le premier test, nous examinons les performances de lecture 4K étendues et comment elles évoluent d'une profondeur de file d'attente de 1 à un maximum de 64.

Le Toshiba MK4001GRZB a vraiment étiré ses jambes dans ce test particulier, montrant sa capacité à vraiment utiliser l'interface SAS 6.0Gb/s. À une profondeur de file d'attente de 32, où les performances ont commencé à plafonner à 94,000 95,062 IOPS, culminant à 64 371.34 IOPS lues à QD4. Cela se traduit par 300 Mo/s d'écriture en accès aléatoire 58.479K pur. Le Micron P32 dans le même réglage a culminé à XNUMX IOPS lues à un QDXNUMX.

Notre prochain test examine les performances d'écriture aléatoire 4K à une profondeur de file d'attente statique de 32 et les résultats sont enregistrés et moyennés une fois que les disques ont atteint un état stable.

La vitesse d'écriture aléatoire 4K officielle de Toshiba est répertoriée comme 16,000 16 IOPS à une profondeur de file d'attente de 16,863, ce que nous avons mesuré à 32 21,269 IOPS à QD300. Ceci par rapport aux 32 4001 IOPS du Micron P1.9. Au cours de cet accès en régime permanent avec 4 requêtes simultanées, les deux disques ont maintenu de très bons chiffres de latence moyenne. Le Toshiba MK300GRZB affichait en moyenne un temps d'accès de 1.5 ms, tandis que le Micron PXNUMX, plus rapide en accès en écriture aléatoire XNUMXK, obtenait XNUMX ms.

Bien que les performances IOPS soient une bonne mesure pour mesurer les performances en régime permanent, un autre domaine d'intérêt clé concerne la latence moyenne et maximale. Des chiffres de latence de pointe plus élevés peuvent signifier que certaines demandes peuvent être sauvegardées sous un accès continu intensif.

Dans la période d'état stable 4K, avec un accès constant, le Micron P300 avait un chiffre de latence moyen inférieur mais un temps de latence de pointe plus élevé de 891.82 ms. Le Toshiba MK4001GRZB dans le même environnement avait un temps d'accès moyen plus lent, mais un chiffre de latence de crête beaucoup plus faible de 60.97 ms.

Notre dernière série de benchmarks synthétiques compare les deux disques d'entreprise dans une série de charges de travail mixtes de serveurs avec une profondeur de file d'attente statique de 32. Comme les benchmarks synthétiques au début de cette revue, ces tests sont également mesurés en état stable. Chacun de nos tests de profil de serveur a une forte préférence pour l'activité de lecture, allant de 67 % de lecture avec notre profil de base de données à 100 % de lecture dans notre profil de serveur Web.

Le premier est notre profil de base de données, avec une combinaison de charge de travail de 67 % en lecture et 33 % en écriture, principalement centrée sur des tailles de transfert de 8K.

Les deux disques sont étroitement regroupés en régime permanent, le Toshiba MKx001GRZB devançant le Micron P300 de 7.3 % ou 11.04 Mo/s.

Le profil suivant examine un serveur de fichiers, avec une charge de travail de 80 % en lecture et 20 % en écriture répartie sur plusieurs tailles de transfert allant de 512 octets à 64 Ko.

L'écart entre les deux SSD d'entreprise s'est creusé dans le profil du serveur de fichiers, avec le MKx001GRZB en tête avec une vitesse de transfert moyenne de 210.28 Mo/s ou 19433 IOPS. Cela a donné une avance de 35.41 Mo/s ou 20.2 %.

Notre profil de serveur Web est en lecture seule avec une répartition des tailles de transfert de 512 octets à 512 Ko.

Compte tenu de l'énorme augmentation de la vitesse du Toshiba MKx001GRZB par rapport au Micron P300 en termes de performances de lecture aléatoire, ce n'était pas une énorme surprise de le voir décoller dans l'environnement de serveur Web en lecture seule. Il était en moyenne de 369.97 Mo/s contre seulement 266.03 Mo/s du P300.

Le dernier profil concerne un poste de travail, avec un mélange de 20 % d'écriture et de 80 % de lecture utilisant des transferts 8K.

Dans le cadre du poste de travail, l'écart s'est réduit par rapport au profil précédent, mais le Toshiba MKx001GRZB a toujours conservé la tête. Il a dépassé le Micron P300 de 26.66 Mo/s avec une vitesse totale moyenne de 205.77 Mo/s.

Consommation d'énergie de l'entreprise

Lorsqu'il s'agit de choisir des disques pour le centre de données ou un autre environnement de stockage dense, les performances ne sont pas les seules mesures qui intéressent les entreprises lorsqu'elles examinent les SSD ou les disques durs. La consommation d'énergie peut être énorme dans certains cas, il est donc logique que vous souhaitiez savoir comment un lecteur fonctionnerait sous une charge de travail constante. Dans la section Enterprise Power de cette revue, nous examinons chaque lecteur dans les mêmes conditions que celles que nous avons utilisées pour tester les vitesses de lecture et d'écriture précédemment. Cela inclut les transferts séquentiels et aléatoires de 2 Mo avec une profondeur de file d'attente de 4 et de petits transferts aléatoires de lecture et d'écriture 4K à une profondeur de file d'attente de 32. Comme pour nos tests précédents, nous mesurons tous les chiffres dans un état stable pour mettre le lecteur dans son plus conditions gourmandes en énergie.

Vers la seconde moitié de nos tests de puissance, nous examinons un rapport puissance/performance, en calculant un chiffre IOPS/Watt pour les chiffres de lecture et d'écriture 4K aléatoires, pour voir l'image complète de chaque lecteur. Pour les entreprises qui cherchent à tirer le meilleur parti de leur puissance ou de leur espace limité, c'est la métrique pour elles.

Chaque disque que nous avons comparé dans cette revue a ses propres besoins en alimentation, y compris 5 V uniquement pour le Micron P300 et 5 V + 12 V pour le Toshiba MKx001GRZB. Pour donner un bon point de départ sur la puissance, Toshiba évalue le MKx001GRZB comme utilisant 6.5 watts dans des conditions actives.

Dans toutes les conditions sauf au démarrage, le Toshiba MKx001GRZB utilisait exactement 6.50 watts ou moins. L'activité la plus gourmande en énergie pour le MKx001GRZB s'est avérée être la lecture séquentielle QD4 2 Mo, utilisant 6.5 watts sur le nez. Le deuxième était une activité d'écriture stable de 2 Mo, avec une lecture aléatoire 4K QD32 en troisième et une écriture stable 4K QD32 en quatrième. Dans presque tous les domaines, le Toshiba MKx001GRZB utilisait près du double de la puissance du Micron P300, même si dans certains de ces domaines, il offrait des vitesses plus rapides. Ainsi, un compromis est fait dans certains domaines en fonction du niveau de performance que vous recherchez.

Toshiba évalue le MKx001GRZB comme fournissant 13,800 16,385 IOPS/Watt dans certaines régions. Nous avons calculé un chiffre de 4 32 IOPS/Watt en lecture 3,081K aléatoire pure à une profondeur de file d'attente de 4, tombant à 38,481 10,119 IOPS/Watt si vous regardez plutôt une écriture aléatoire 300K stable. Cela se compare à XNUMX XNUMX IOPS/Watt en lecture ou XNUMX XNUMX IOPS/Watt en écriture sur le Micron PXNUMX, qui avait des besoins en énergie inférieurs. Cela dépend vraiment des besoins de l'entreprise, trouver le meilleur mélange de puissance et de performances (ou simplement des performances directes) qui est pris en compte lors de l'achat du SSD ou du disque dur.

Conclusion

Le Toshiba MKx001GRZB se classe là-haut avec la crème de la crème des SSD de classe entreprise SLC 2.5". Ce disque dispose d'une interface SAS 6 Gb/s, SLC NAND, des vitesses de transfert supérieures à 500 Mo/s et des performances de lecture 4K dépassant 95,000 16,800 IOPS, tout en étant capable de démarrer à 4 8.2 IOPS en écriture XNUMXK pour jusqu'à XNUMX Po de TBW et probablement au-delà. Inutile de dire que ce disque est synonyme d'affaires et gère les affaires dans les coulisses des centres de données du monde entier.

Lorsque vous vous concentrez sur un SSD pour l'environnement d'entreprise, il existe différents types de disques positionnés à différents niveaux en fonction de l'accès et des performances requis. Le Toshiba MKx001GRZB est destiné au niveau 0 ou au premier en ligne lorsque les données sont traitées 24 heures sur 7 et 10 jours sur 10 à partir du moment où le serveur est mis en ligne. Dans ce réglage, le SSD n'a aucun mal à suivre la vitesse, indépendamment de 10 heures, 88 jours ou 9032 mois. Avec son puissant contrôleur SAS Marvell 512SS001 associé à XNUMX Go de Toshiba SLC-NAND, le MKxXNUMXGRZB est capable de démarrer. à ses vitesses annoncées pendant cinq ans ou plus.

Avantages

  • Excellentes performances pour les charges de travail mixtes
  • Performances de lecture 4K aléatoires élevées dépassant 95,062 XNUMX IOPS
  • Temps de réponse maximaux en régime permanent très faibles

Inconvénients

  • Consommation d'énergie supérieure à celle du Micron P300 basé sur SATA

Conclusion

Le Toshiba MKx001GRZB montre sa force dans le stockage Tier0/1 où les performances dans le temps et la fiabilité sont essentielles. Toshiba a un avantage clé dans la mesure où sa position de leader dans le domaine du flash NAND lui donne une base solide pour le SSD du point de vue de la fiabilité, des performances et de l'endurance. De plus, l'interface SAS, le facteur de forme 2.5" et les points de capacité de 100 Go, 200 Go et 400 Go offrent aux clients de Toshiba le type de SSD qu'ils souhaitent, avec une flexibilité de prix.

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