Recensione dell'SSD Toshiba PX04P NVMe (2.5")

Toshiba PX04P è una serie di SSD NVMe (unità a stato solido Non-Volatile Memory Express) progettate specificamente per server e dispositivi di archiviazione che necessitano di prestazioni scalabili con la latenza più bassa possibile. La serie PX04P è offerta sia in formato da 2.5" che in formato HHHL (mezza altezza e mezza lunghezza). Entrambi i fattori di forma sono offerti con capacità che vanno da 800 GB a 3.2 TB e sono disponibili in diverse versioni per soddisfare le esigenze di resistenza alla scrittura.

La maggior parte dei data center necessita di determinati tipi di unità per determinate applicazioni. Alcune applicazioni necessitano di unità a maggiore intensità di lettura che in genere hanno capacità più elevate con DWPD inferiore, mentre altre necessitano di unità a elevata resistenza in scrittura. Il PX04P è disponibile in tre diversi SKU per ciascuna capacità. Questi SKU offrono una resistenza variabile: 1DWPD, 3DWPD e 10DWPD (Toshiba ha anche testato l'unità fino a 25DWPD ma attualmente non offre lo SKU a causa della domanda limitata). I clienti possono selezionare le esigenze di capacità e resistenza di cui hanno bisogno per le loro applicazioni. Se hanno esigenze di lettura più intense e di capacità maggiore, selezionerebbero 1DWPD. Se, d'altro canto, avessero esigenze di scrittura più intensive, selezionerebbero il 10DWPD, scegliendolo a scapito della capacità.

Tutta la serie PX04P è coperta da una garanzia di 5 anni, indipendentemente dalla durata selezionata. Per la nostra recensione prenderemo in considerazione il modello PX04PMB320 o 3.2TB.

Specifiche dell'unità SSD PCIe NVMe serie Toshiba PX04P:

Fattore di forma: 2.5” (SFF-8639), HHHL
Modello #: PX04PMB320 | PX04PMB160| PX04PMB080
Capacità: 3.2TB | 1.6TB | 800GB
Tipo NAND: MLC
Interfaccia
- Tipo: PCI Express 3.0
- Velocità: 32 GT/s (Gen3 x4)
Performance
- Lettura sequenziale sostenuta da 128 KiB: 3,100 MiB/s
- Scrittura sequenziale sostenuta da 128 KiB: 2,350 MiB/s
- Lettura casuale sostenuta da 4 KiB: 660,000 IOPS
- Scrittura casuale continua da 4 KiB: 185,000 IOPS
L’affidabilità
- MTTF: 2,000,000 di ore
- Garanzia: 5 anni
- DWPD: 10
Potenza
- Tensione di alimentazione: 3.3 V ±10 % (standby), 12 V ±10 %
- Consumo energetico (pronto): 6 W tipici.
Dimensioni (AxLxL): 15 x 69.85 x 100.45 mm
Peso: massimo 150 g
Ambientali
- Temperatura (operativa): da 0 a 40 °C
- Umidità relativa (operativa): dal 5 al 95% di umidità relativa.
- Vibrazioni (in funzione): 21.27 m/s^2 {2.17 Grms} (da 5 a 800 Hz)
- Shock (operativo): 9,800 m/s^2 {1,000 G} (durata 0.5 ms)

Progettazione e costruzione

La serie PX04P sembra quasi identica alla serie PX04S. Le unità hanno un fattore di forma con altezza z da 2.5 pollici e 15 mm. Nel complesso l'unità è prevalentemente color argento con un dissipatore di calore nero che occupa circa un quarto dell'unità vicino all'interfaccia. Sulla parte superiore è presente un adesivo che indica il tipo di unità, il numero del modello e la capacità.

Capovolgendo l'unità viene mostrata la piastra metallica inferiore con fossette vicino a punti con cuscinetti termici corrispondenti che toccano il circuito stampato per dissipare il calore.

Test di background e comparabili

Le Laboratorio di test aziendale di StorageReview fornisce un'architettura flessibile per condurre benchmark dei dispositivi di storage aziendali in un ambiente paragonabile a quello che gli amministratori incontrano nelle distribuzioni reali. L'Enterprise Test Lab incorpora una varietà di server, reti, condizionatori di alimentazione e altre infrastrutture di rete che consentono al nostro personale di stabilire condizioni reali per valutare con precisione le prestazioni durante le nostre revisioni.

Incorporiamo questi dettagli sull'ambiente e sui protocolli del laboratorio nelle revisioni in modo che i professionisti IT e i responsabili dell'acquisizione dello spazio di archiviazione possano comprendere le condizioni in cui abbiamo ottenuto i seguenti risultati. Nessuna delle nostre revisioni è pagata o supervisionata dal produttore delle apparecchiature che stiamo testando. Ulteriori dettagli su Laboratorio di test aziendale di StorageReview che a una panoramica delle sue capacità di rete sono disponibili nelle rispettive pagine.

Unità comparabili per questa recensione:

Analisi del carico di lavoro dell'applicazione

Per comprendere le caratteristiche prestazionali dei dispositivi di storage aziendali, è essenziale modellare l'infrastruttura e i carichi di lavoro applicativi presenti negli ambienti di produzione live. I nostri primi parametri di riferimento per il Toshiba PX04P 2.5” sono quindi i Prestazioni MySQL OLTP tramite SysBench che a Prestazioni OLTP di Microsoft SQL Server con un carico di lavoro TCP-C simulato. Per i nostri carichi di lavoro applicativi, ciascuna unità eseguirà 2-4 VM configurate in modo identico.

StorageReview Protocollo di test OLTP di Microsoft SQL Server utilizza l'attuale bozza del Benchmark C (TPC-C) del Transaction Processing Performance Council, un benchmark per l'elaborazione delle transazioni online che simula le attività presenti in ambienti applicativi complessi. Il benchmark TPC-C si avvicina di più rispetto ai benchmark sintetici delle prestazioni per valutare i punti di forza e i colli di bottiglia delle prestazioni dell'infrastruttura di storage negli ambienti di database. Ogni istanza della nostra VM SQL Server per questa recensione utilizza un database SQL Server da 333 GB (scala 1,500) e misura le prestazioni transazionali e la latenza con un carico di 15,000 utenti virtuali.

Osservando l'output di SQL Server, tutte le unità testate hanno funzionato molto vicino l'una all'altra. Tuttavia, l'unità Toshiba è risultata in fondo alla classifica. Le singole VM hanno funzionato da 3,145.95 TPS a 3,154.22 TPS con un punteggio complessivo di 12,596.01 TPS. L'unità con le prestazioni migliori, l'HGST SN100, era superiore solo di circa 35 TPS.

I risultati della latenza media durante il benchmark SQL Server da 15 utenti hanno mostrato una differenza più drammatica nelle prestazioni delle unità. L'unità Toshiba ha avuto una latenza molto più elevata con le sue singole VM, da 12 ms a 25 ms, che gli ha conferito il punteggio medio più alto di 20 ms, più del doppio delle altre unità.

Il prossimo benchmark applicativo è costituito da un database Percona MySQL OLTP misurato tramite SysBench. Questo test misura il TPS medio (transazioni al secondo), la latenza media e la latenza media del 99° percentile. Percona e MariaDB utilizzano le API dell'applicazione Fusion-io flash-aware nelle versioni più recenti dei loro database; tuttavia, ai fini di questo confronto testiamo ciascun dispositivo nelle modalità di archiviazione a blocchi "legacy".

Nel benchmark delle transazioni medie al secondo, il Toshiba è stato in grado di superare il resto del gruppo con la prestazione complessiva più forte con un ampio margine. Le singole VM andavano da 1,671.9 TPS a 1,748.24 TPS, con un punteggio complessivo di 6,777.71 TPS.

La latenza media ha regalato un'altra ottima prestazione di Toshiba. Le singole VM hanno avuto una latenza compresa tra 18.3 ms e 19.14 ms, con un punteggio medio di 18.89 ms, il miglior punteggio del gruppo.

In termini del nostro scenario di latenza MySQL peggiore (latenza del 99° percentile), il Toshiba ancora una volta ha sovraperformato il resto del pacchetto con singole VM che variano in latenza da 35.97 ms a 36.64 ms e un punteggio medio di 36.46 ms.

Analisi sintetica del carico di lavoro aziendale

Le prestazioni flash variano man mano che l'unità viene condizionata dal carico di lavoro, il che significa che la memoria flash deve essere precondizionata prima di ciascuno di essi benchmark fio sintetici al fine di garantire che i parametri di riferimento siano accurati. Ciascuna delle unità comparabili è precondizionata allo stato stazionario con un carico pesante di 16 thread e una coda in sospeso di 16 per thread.

Prove di precondizionamento e di stato stazionario primario:

Throughput (aggregato IOPS di lettura+scrittura)
Latenza media (latenza di lettura+scrittura mediata insieme)
Latenza massima (latenza di picco in lettura o scrittura)
Deviazione standard della latenza (deviazione standard di lettura e scrittura mediata insieme)

Una volta completato il precondizionamento, ciascun dispositivo viene quindi testato a intervalli su più profili di profondità thread/coda per mostrare le prestazioni in condizioni di utilizzo leggero e intenso. La nostra analisi sintetica del carico di lavoro per il Toshiba PX04P utilizza due profili, ampiamente utilizzati nelle specifiche e nei benchmark del produttore. È importante tenere in considerazione che i carichi di lavoro sintetici non rappresenteranno mai al 100% l'attività osservata nei carichi di lavoro di produzione e, in qualche modo, rappresenteranno in modo impreciso un'unità in scenari che non si verificherebbero nel mondo reale.

4k
- 100% lettura e 100% scrittura
8k
- 70% lettura/30% scrittura

Nel nostro test di precondizionamento in scrittura 4k di throughput, il Toshiba mostra ancora una volta ottime prestazioni partendo vicino alla cima e finendo sopra il resto del gruppo arrivando a uno stato stazionario intorno a 195 IOPS.

Il precondizionamento della latenza media mostra un posizionamento simile. Ancora una volta il Toshiba ha sovraperformato gli altri drive partendo sotto 1ms e arrivando ad uno stato stazionario intorno a 1.3ms.

Con la massima latenza, l'unità Toshiba ha fornito sia le migliori prestazioni, terminando intorno ai 16 ms, sia le prestazioni più costanti.

Osservando la deviazione standard, l'unità Toshiba è stata leggermente meno coerente ed è arrivata seconda dietro all'unità Intel. Il Toshiba ha terminato in circa 1.4 ms.

Una volta precondizionate le unità, passiamo ai nostri principali benchmark sintetici 4K. In termini di throughput, il Toshiba ha ottenuto le prestazioni di scrittura più elevate con 198,842 IOPS; tuttavia, le sue prestazioni di lettura sono state inferiori a quelle delle altre unità, attestandosi a 382,932 IOPS.

La latenza media mostra un posizionamento simile per il Toshiba. Ancora una volta è stato il migliore in termini di latenza di scrittura con 1.284ms, ma in fondo alla classifica per quanto riguarda la latenza di lettura va con 0.667ms.

Con la latenza massima, il Toshiba ha conquistato ancora una volta il primo posto con una latenza di lettura di 1.524 ms e una latenza di scrittura di 17.869 ms. In entrambi i casi il Toshiba batte facilmente tutti gli altri drive.

La deviazione standard ha mostrato che il Toshiba aveva la migliore latenza di lettura con un tempo di 0.04 ms e la seconda migliore latenza di scrittura con 1.795 ms.

Il nostro prossimo carico di lavoro utilizza trasferimenti da 8k con un rapporto del 70% di operazioni di lettura e del 30% di operazioni di scrittura. Anche in questo caso inizieremo con i risultati del precondizionamento prima di passare ai test principali. In termini di throughput, il Toshiba ha iniziato il test dalla fascia bassa, ma alla fine è riuscito a raggiungere la vetta con uno stato stazionario di circa 190 IOPS.

Lo stesso posizionamento può essere visto con una latenza media. Il drive è iniziato vicino al limite massimo (anche se è ancora intorno a 1 ms) e si è concluso al primo posto a circa 1.35 ms.

Con la latenza massima non c'erano dubbi. Il Toshiba è stato il miglior drive in questo benchmark dall'inizio alla fine, terminando in uno stato stazionario intorno ai 14.5 ms.

La deviazione standard ha mostrato che il Toshiba era sempre in testa, ma era seguito da vicino dal drive Intel. Il Toshiba ha terminato in condizioni stazionarie intorno a 1.1ms.

Dopo aver precondizionato completamente le unità, le abbiamo sottoposte al nostro test principale 8k 70/30. In termini di throughput, il Toshiba è arrivato terzo per gran parte del test prima di passare al secondo posto alla fine con 169,252 IOPS.

La latenza media ha mostrato prestazioni migliori per il Toshiba, che si è piazzato al primo o al secondo posto per finire primo con 1.37 ms.

La latenza massima ha dimostrato che il Toshiba ha ancora una volta ottime prestazioni dall'inizio alla fine. Anche se ha registrato un'impennata verso la fine, non ha mai perso il primo posto, finendo a 16.39 ms.

La deviazione standard ci ha mostrato che il Toshiba ha avuto una prestazione forte dall'inizio alla fine, con l'Intel ancora una volta in corsa con lui. Il Toshiba ha concluso al primo posto con 1.07 ms.

Conclusione

La serie PX04P è il primo SSD NVMe di Toshiba. L'unità è disponibile in due fattori di forma: da 2.5" o HHHL e con capacità che va da 800 GB a 3.2 TB. Essendo un'unità NVMe, offrirà prestazioni migliori e una latenza inferiore rispetto agli SSD SAS. Toshiba offre anche più SKU per l'unità per garantirgli una migliore resistenza per le applicazioni che richiedono più operazioni di scrittura. Il numero di scritture giornaliere dell'unità può essere ridotto fino a 1 per aumentare anche la capacità delle unità.

Guardando alle prestazioni, nella nostra analisi del carico di lavoro delle applicazioni il Toshiba PX04P si è rivelato un po' misto nei test delle applicazioni. Ha ottenuto le prestazioni più basse nel nostro benchmark SQL (TPS aggregato di 12,596.01 e un punteggio medio di 20 ms per la latenza). Tuttavia, ha ottenuto i migliori punteggi in Sysbench (6,777.71 TPS, latenza media di 18.89 ms e latenza MySQL nel caso peggiore di 36.46 ms). Passando ai nostri benchmark sintetici abbiamo visto il Toshiba funzionare molto meglio e in modo più coerente. Nei nostri test 4k, Toshiba ci ha fornito un throughput di scrittura di 198,842 IOPS, una latenza di scrittura media di 1.284 ms e il primo posto nella latenza massima con 1.524 ms di lettura e 17.869 ms di scrittura. Nei nostri test di scrittura 8k 70/30, il Toshiba ha fornito un'altra ottima prestazione con un throughput di 169,252 IOPS (secondo assoluto) e la migliore latenza massima con 14.5 ms.

In generale, si tratta di un primo tentativo NVMe altamente competente da parte di Toshiba. I risultati sintetici sono stati molto buoni, soprattutto nelle categorie di latenza. Tuttavia, i test applicativi sono stati biforcati; l'unità è andata benissimo con Sysbench, ma ha avuto qualche problema con SQL Server. Toshiba continua comunque a lavorare sul proprio firmware, quindi aspettatevi che provino ad affrontare il problema direttamente.

Vantaggi