数か月前に SMART Storage Systems (現 SanDisk) が Optimus SAS SSD を発表したとき、彼らの設計、製造、製造に対する誇りは、長子を誇らしげにパレードする親のように明らかでした。 SMART の観点から見た鍵は、コンシューマ グレードの MLC NAND からエンタープライズ グレードの耐久性を高めるために NAND をより深く理解できるようになることです。しかし、Optimus はさらに一歩進んで、カスタム コントローラー上に構築されたカスタム ファームウェアを活用することで SMART のエンジニアリング スキルを活用し、システムとして SSD をさらに細かく制御できるようになります。結果は、主流のエンタープライズ SSD としては印象的で、10 日あたり 500 台の完全なランダム ドライブへの書き込みに XNUMX 年間耐えられ、最大 XNUMXMB/秒の持続読み取り/書き込みスループットを実現します。ただし、スペックだけではオプティマスのすべてを語ることはできません。このレビューの冒頭で、すでに Optimus をメインストリームのエンタープライズ SSD と呼んでいますが、これは主に NAND プロファイルに基づいています。しかし、それは間違いかもしれません。 Optimus は MLC NAND で SLC のような耐久性を発揮する可能性がありますが、MLC NAND で SLC のようなパフォーマンスを発揮することもできます。場合によっては、SLC ドライブよりも優れていることもあります。これについては、以下で詳しく説明します。
数か月前に SMART Storage Systems (現 SanDisk) が Optimus SAS SSD を発表したとき、彼らの設計、製造、製造に対する誇りは、長子を誇らしげにパレードする親のように明らかでした。 SMART の観点から見た鍵は、コンシューマ グレードの MLC NAND からエンタープライズ グレードの耐久性を高めるために NAND をより深く理解できるようになることです。しかし、Optimus はさらに一歩進んで、カスタム コントローラー上に構築されたカスタム ファームウェアを活用することで SMART のエンジニアリング スキルを活用し、システムとして SSD をさらに細かく制御できるようになります。結果は、主流のエンタープライズ SSD としては印象的で、10 日あたり 500 台の完全なランダム ドライブへの書き込みに XNUMX 年間耐えられ、最大 XNUMXMB/秒の持続読み取り/書き込みスループットを実現します。ただし、スペックだけではオプティマスのすべてを語ることはできません。このレビューの冒頭で、すでに Optimus をメインストリームのエンタープライズ SSD と呼んでいますが、これは主に NAND プロファイルに基づいています。しかし、それは間違いかもしれません。 Optimus は MLC NAND で SLC のような耐久性を発揮する可能性がありますが、MLC NAND で SLC のようなパフォーマンスを発揮することもできます。場合によっては、SLC ドライブよりも優れていることもあります。これについては、以下で詳しく説明します。
Optimus は、SandForce コントローラーを中心に設計された SMART の他のエンタープライズ製品を補完します。 SMART は、企業バイヤーのさまざまなワークロードのニーズと予算に応えるために、デュアル製品ラインを維持しています。 Optimus ファミリは確かに同社の主力製品であり、ユースケースの耐久性のニーズに応じてさまざまな製品が提供されています。 Optimus は、標準の 28% のオーバー プロビジョニング (OP) と 10 日あたり 71 のドライブ書き込み (DWPD) を実現します。上流に移動すると、Optimus Ultra は 25% の OP と 156DWPD を提供し、Optimus Ultra+ は 50% の OP を実現し、XNUMX DWPD をサポートします。標準的なMLC NAND。
OP は持久力において大きな役割を果たしますが、SMART がもたらす唯一のトリックではありません。 SMART は、組み合わせることで Optimus の耐久性のニーズに応えるだけでなく、パフォーマンスとデータ保護にも対応する一連のテクノロジーを開発しました。一般に、これらは FlashGuard、DataGuard、EverGuard で構成される Guardian Technology の傘下に分類されます。集合的な Guardian テクノロジーは、耐久性とフラッシュ処理のアルゴリズムと方法論を提供するだけでなく、完全なデータ パス保護と停電保護も備えています。 Optimus は、AES 256 ビット暗号化、TGC エンタープライズ コンプライアンス、T-10 DIF サポート、200 年間保証など、エンタープライズが要求する機能も提供します。 Optimus には、標準 400 mm 800 インチ SAS フォーム ファクタで 9.5 GB、2.5 GB、および 1.6 GB があります。 15TB Optimus も XNUMXmm ドライブ高でご利用いただけます。
SMART ストレージ システム Optimus SAS 仕様
- キャパシティ
- 200GB – TXA2D20200GA6001
- 400GB – TXA2D20400GA6001
- 800GB – TXA2D20800GA6001
- 1.6TB – TXA2D21600GA6001
- 持続読み取り/書き込み: 500/500 MB/秒
- 1GB/秒の持続読み取りワイドポート
- ランダム読み取り/書き込み 100K/50K IOPS
- 6Gb/秒 SAS インターフェイス
- インターフェースポート デュアル/ワイド
- セクタ サイズ: 512、520、528 バイト
- データの信頼性 1 件中 10 件の回復不可能なエラー17 ビット読み取り
- 耐久性: 10 日あたり XNUMX 回のフルランダムドライブ書き込み
- 停電回復: バックアップ電源回路
- データパス保護: DataGuard、T-10 DIF
- 保証5年
- セキュリティTCGエンタープライズ準拠
- 暗号化 AES 256 ビット
- 電力: アクティブ (標準) 7 W
- 衝撃: 1000 g 半正弦、0.5 ミリ秒、X、Y、Z の各軸に沿って各方向に 3 回の衝撃
- 振動: 2.17 g rms、7-800 Hz
- 動作温度: 0°C ～ 70°C (内部)
- 保管温度: -40°C ～ 90°C
- 湿度: 5% ～ 95%、結露なきこと、相対湿度
- 標高: 5486.4 m [18,000 フィート]
- 長さ 100.20 mm x 幅 69.85 mm x 高さ 9.50 mm (1.6TB 15mm)
設計と構築
SMART Storage Systems Optimus は、SAS インターフェイスを備えたエンタープライズ向け 9.5mm SSD です。同様に300mmのP9.5を除くほとんどの競合他社とは異なり、Optimusは、エンタープライズ向けフラッシュドライブやスピンドルドライブでよく見られる、より大きな15mmのZハイト（1.6mmの15TB Optimusを除く）ではなく、この小さなフォームファクタに従っています。これにより、多くのエンタープライズ プラットフォームが従来の 2.5 インチ ハード ドライブのフォーム ファクターからスリムな SSD 指向の設計に焦点を移し始めている中で、最善の前進が可能になります。
Optimus の周囲のケースは CNC 加工された合金で、取り付けたすべてのシステムに完璧にフィットします。SMART は回路基板コンポーネントの周囲にしっかりとフィットするようにケースを設計できるため、CNC 加工されていることで内部構造にも利点があります。巨大な熱伝導体として機能します。 SSD 全体の重量は十分な量であり、Z 高さ 15 mm の他の製品ほど重くはありません。
Optimus の正面図では、デュアル ポート互換性のある SAS インターフェイスが 6.0Gb/s の接続性を備えていることがわかります。正面からはサービス ピンや追加のコネクタは見えません。ただし、背面には開口部がありますが、提供されたサンプルでは使用されていません。
ほとんどのエンタープライズ SSD に関する限り、Optimus を開くのは非常に簡単です。標準サイズのプラスネジ 4 本を外して、上部カバーと下部カバーを分離するだけです。内部には、慎重に機械加工された上部カバーと下部カバーがあり、NAND、電源レギュレーター、コンデンサー、コントローラーなどの重要なコンポーネントから熱を逃がします。
SMART ストレージ システムの Optimus SSD の中心となるのは、SMART の Guardian テクノロジーと組み合わせて最適化された SMART ファームウェアを実行するカスタム コントローラーです。この組み合わせにより、民生用 MLC 東芝 NAND の 10DWPD 耐久性が向上します。当社の 512GB 未加工、400GB 使用可能な SSD には、消費者向け Corsair Performance Pro のレビューで最後に発見した東芝 MLC トグル NAND (TH58TEG8D2HBA8C) が含まれていました。この NAND は Micron RAM でキャッシュされます。
テストの背景と比較対象
当社の 400GB SMART ストレージ システム Optimus は、カスタム コントローラーと SAS 6.0Gb/s インターフェイスを備えた東芝 MLC NAND を使用しています。同等の製品を以下に示します。これらには、SLC ベースのドライブのみが含まれます。以下で明らかになるように、同様の仕様の MLC または eMLC エンタープライズ SSD を含めると、グラフのスケールが大幅に狂い、SLC ベースのドライブに対するパフォーマンスを示すことがより適切であるため、Optimus の正当な評価を行うことはできません。
このレビューの比較対象:
- マイクロン RealSSD P300 (100GB、Micron 88SS9174 コントローラー、Micron 34nm SLC NAND、6.0Gb/s SATA)
- サンディスク ライトニング LB 406S (400GB、Pliant PTHEMI2-1VO コントローラー、Micron 34nm SLC NAND、6.0Gb/s SAS)
- 日立ウルトラスターSSD400S.B (400GB、インテル EW29AA31AA1 コントローラー、インテル 25nm SLC NAND、6.0Gb/s SAS)
- 東芝 MKx001GRZB (400GB、Marvell 88SS9032 コントローラー、東芝 32nm SLC NAND、6.0Gb/s SAS)
すべてのエンタープライズ SSD は、次の基準に基づいてエンタープライズ テスト プラットフォームでベンチマークされています。 レノボ ThinkServer RD240。 ThinkServer RD240 は次のように構成されています。
- 2 x Intel Xeon X5650 (2.66GHz、12MB キャッシュ)
- Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64 ビットおよび CentOS 6.2 64 ビット
- インテル 5500+ ICH10R チップセット
- メモリ – 8GB (2 x 4GB) 1333Mhz DDR3 レジスタード RDIMM
- LSI 9211 SAS/SATA 6.0Gb/秒 HBA
エンタープライズ総合ワークロード分析
フラッシュのパフォーマンスは、各ストレージ デバイスのプリコンディショニング フェーズ全体を通じて異なります。当社のエンタープライズ ストレージ ベンチマーク プロセスは、徹底的な事前調整フェーズ中にドライブがどのように動作するかを分析することから始まります。同等の各ドライブは、ベンダーのツールを使用して安全に消去され、スレッドごとに 16 の未処理キューを備えた 16 スレッドの高負荷でデバイスがテストされるのと同じワークロードで定常状態に事前調整され、その後、設定された間隔でテストされます。複数のスレッド/キュー深度プロファイルで、軽い使用状況と重い使用状況でのパフォーマンスを示します。
プレコンディショニングおよび一次定常状態テスト:
- スループット (読み取り+書き込み IOPS 合計)
- 平均レイテンシ (読み取りと書き込みのレイテンシを合わせて平均)
- 最大遅延 (ピーク読み取りまたは書き込み遅延)
- レイテンシの標準偏差 (読み取りと書き込みの標準偏差を合わせて平均)
当社のエンタープライズ合成ワークロード分析には、実際のタスクに基づいた 4 つのプロファイルが含まれています。これらのプロファイルは、過去のベンチマークや、最大 8K 読み取りおよび書き込み速度、エンタープライズ ドライブで一般的に使用される 70K 30/XNUMX などの広く公開されている値との比較を容易にするために開発されました。また、従来のファイル サーバーと Web サーバーという XNUMX つの従来の混合ワークロードも含まれており、それぞれが幅広い転送サイズの組み合わせを提供します。
- 4K
- 100% 読み取りまたは 100% 書き込み
- 100% 4
- 8K 70/30
- 70% 読み取り、30% 書き込み
- 100% 8
- ファイルサーバー
- 80% 読み取り、20% 書き込み
- 10% 512b、5% 1k、5% 2k、60% 4k、2% 8k、4% 16k、4% 32k、10% 64k
- ウェブサーバー
- 100% 読み取り
- 22% 512b、15% 1k、8% 2k、23% 4k、15% 8k、2% 16k、6% 32k、7% 64k、1% 128k、1% 512k
100% 4K ランダム アクティビティによる最初のプリコンディショニング ワークロードから始めると、SMART Optimus は東芝 eSSD と同様に遅いバースト レートで開始しますが、他のドライブがすぐに低下するため、Optimus は SLC 競合他社に対して圧倒的なリードを獲得します。
完全飽和プリコンディショニング段階でのレイテンシーに焦点を切り替えたところ、Optimus は 100% ランダム 4K ワークロード期間中、はるかに最速の応答時間を実現しました。
4K プリコンディショニング ワークロードのピーク レイテンシに焦点を移すことで、SMART Optimus は最低の最大応答を維持します。これは、他の MLC 製品や eMLC 製品と比較しても非常にユニークです。
4K プレコンディショニング テストにおける時間の経過に伴う応答性の別の見方では、Optimus がテスト期間全体にわたって非常に一貫した応答時間を維持していることがわかります。グループ全体の中で最も低い応答時間でした。
プレコンディショニング プロセスが完了すると、SMART Optimus は読み取りおよび書き込みアクティビティの両方で最高の平均 100% 4K ランダム スループットを達成しました。 92,698K ランダム読み取りでは 4 IOPS、34,778K ランダム書き込みでは 4 IOPS と測定され、両方のカテゴリのほとんどのドライブを大幅に上回りました。
SMART Optimus は、信じられないほど高速なスループット パフォーマンスにより、最小の平均遅延も実現しました。
100% ランダム 4K テストでピーク応答時間を比較すると、SMART Optimus がグループの中で最高のピーク応答時間を示しました。
4K のランダムな読み取りと書き込みの標準偏差を比較すると、Optimus は非常に安定しており、エンタープライズ SLC SSD の群をリードしていました。
読み取り 8%、書き込み 70% の 30K プロファイルを使用した最初の混合ワークロードでは、SMART Optimus がスループットで再びトップとなりました。今回は最高のバースト速度も提供します。
8K 70/30 ワークロードの平均レイテンシーは、SMART Optimus が XNUMX 時間付近でほぼ定常状態にあり、最高の応答性を示していることを示しました。
100% 4K ワークロードで測定したピーク遅延と同様に、SMART Optimus も、Hitachi Ultrastar SSD400S.B のみが匹敵する最低のピーク応答時間を実現しました。
レイテンシの標準偏差をさらに詳しく調べると、SMART Optimus は 8K 70/30 プレコンディショニング テストの期間中、最も安定したレイテンシを提供しました。
100% 4K ワークロードでは 16T/16Q 負荷のみでのパフォーマンスが確認されましたが、混合ワークロードでは、2T/2Q から 16T/16Q の範囲でパフォーマンスがどのように拡張されるかを示しています。新しく市場に投入された SMART Storage Systems Optimus エンタープライズ SSD は、SATA/SAS MLC、eMLC、または SLC 分野の他のドライブと比較して、これまでに確認されたクラス最高のパフォーマンスを提供しました。
平均レイテンシーに焦点を移すと、日立 SSD2S.B と東芝 eSSD がより優れたオフライン パフォーマンスを提供する 2T/2Q および 4T/400Q 負荷を除いて、Optimus はこれまでで最高の応答時間を提供しました。
8K 70/30 ワークロード スペクトル全体でピーク応答時間を比較すると、SMART Optimus が最も低い最大遅延数値を示し、Hitachi SSD400S.B がそれに最も近づきました。
レイテンシの標準偏差に焦点を移すと、SMART Optimus は Hitachi SSD400S.B に優位性の一部を失いましたが、それでも僅差で XNUMX 位に食い込みました。
次に注目するワークロードは、512b から 512K までの幅広い転送サイズをカバーするファイル サーバー プロファイルです。このセクションでは、オプティマスが初めてサンディスク ライトニング LB 406S に次ぐ XNUMX 位のスポットに滑り込みました。
ファイル サーバー ワークロードの平均レイテンシーを比較すると、Optimus は 2 時間をわずかに超えた時点でパフォーマンスが横ばいになり始めますが、SanDisk Lightning はプレコンディショニング プロセス開始から約 20 分で定常状態に達しました。
SanDisk Lightning LB 406S は最速のスループットと最小の平均レイテンシを提供しましたが、Optimus はプレコンディショニング プロセスの期間全体でわずかに低いピーク レイテンシを提供することができました。
ファイル サーバー ワークロードのレイテンシの標準偏差を比較すると、SMART Optimus はレイテンシのピークがわずかに低かったものの、その一貫性はサンディスク LB 406S に次いで 400 位でした (そしてウルトラスター SSDXNUMXS.B とほぼ同等)。グループ。
プレコンディショニング フェーズでは静的負荷が 16T/16Q のファイル サーバー ワークロードを調べていましたが、このテストのメイン セグメントは 2T/2Q と 16T/16Q の間で変化し、各エンタープライズ SSD が最小から最大の飽和負荷でどのようにパフォーマンスを発揮するかを示します。 SanDisk Lightning LB 406S は、2T/2Q 負荷を除いてこのカテゴリで最高のパフォーマンスを提供し、SMART Optimus SSD がそれに続きました。
平均応答時間を比較すると、SanDisk LB 406S と SMART Optimus は応答時間が非常に短く、より重い負荷条件で最も優れた強度を示しました。
ファイル サーバー テストのさまざまな負荷セグメントでの最大遅延を比較すると、SMART Optimus と Hitachi Ultrastar SSD400S.B が遅延のピークが最も低いことがわかりました。
標準偏差測定で各テスト期間中の遅延を詳しく見ると、SMART Optimus が SanDisk Lightning LB 406S と Hitachi Ultrastar SSD400S.B に続いて XNUMX 位に滑り込みました。
最終的なプレコンディショニング ワークロードでは、従来の 100% 読み取りアクティビティの Web サーバー テストを 100% 書き込みに切り替えて、各 SSD をプレコンディショニングします。このセグメントでは、SanDisk Lightning LB 406S は、パフォーマンスがはるかに低い Optimus を含む他の同等製品と比較して高いスループットを示しました。このセグメントで懸念された XNUMX つの領域は、テスト開始から XNUMX 時間以上経過した時点でパフォーマンスが大幅に低下し、その後回復するまでにパフォーマンスが大幅に低下したことです。
100% 書き込み Web サーバーの事前調整テストで平均遅延に切り替えると、SMART Optimus は SanDisk Lightning に次いで XNUMX 位になりましたが、テストの途中で XNUMX 回大きな遅延が発生しました。
最大応答時間を比較すると、SMART Optimus はプレコンディショニング フェーズの期間中かなり良好に動作し、ほとんどのテストで 250 ミリ秒未満を測定しました。ただし、テストのある段階でフリーズしたとき、実際に発生した 54,689 つの大規模なスパイクは XNUMX ミリ秒を測定しました。
Web サーバーのプレコンディショニング テストにおける Optimus のレイテンシの標準偏差は、スパイクを除いて優れていました。
Web サーバー テストの残りの部分では、100% 読み取りアクティビティに戻します (前提条件は 100% 書き込みでした)。このテストでは、最低の 2T/2Q および 2T/4Q 負荷を除いて、SMART Optimus SSD が最高のスループットを提供し、次に東芝 MKx001GRZB が続きました。
SMART Optimus の平均応答時間は、Web サーバー プロファイルの 100% 読み取りセグメントで素晴らしく、SLC SSD グループを圧倒しました。
Web サーバー プロファイルのプレコンディショニング段階のピーク応答時間は SMART Optimus の方が優れていた可能性がありますが、100% 読み取りセグメントでは心機一転、遅延スパイクが最も低い Hitachi SSD400S.B に次いで XNUMX 位になりました。
QD100 よりも高負荷の SATA ベースの Micron RealSSD P300 を除き、テストした SLC ベースのドライブでは 32% 読み取りアクティビティの影響は非常に低いため、このグループの各ドライブは非常に一貫した標準偏差を示しました。テスト全体を通じて、東芝 eSSD は Optimus よりもわずかに優れていましたが、それほど差はありませんでした。
まとめ
SMART Storage Systems Optimus は、これまで SandForce ベースの SSD で名を馳せてきた企業にとって、まったくのデビュー作となりますが、競争が激化する市場では、パフォーマンスの観点から時として淘汰される可能性があります。成功するには、SSD ベンダーは独自の IP またはエンジニアリングで差別化する必要があります。これはまさに SMART がここで行ったことです。彼らは NAND ファブを所有していませんが、カスタム コントローラーと NAND の処理とアドレス指定のための独自の方法を中心とした独自のファームウェア ビルドを作成することに成功し、Optimus で驚異的な耐久性とパフォーマンスを実現することができました。
直感的な MLC および eMLC ベースの同等の SSD に公平を期すために、このレビューの構成を SLC のみになるように調整しました。そして、それには十分な理由がありますが、Optimus は、これまで研究室にあったほぼすべての SATA または SAS ドライブを上回っています。完全に開示すると、比較した SLC ドライブの一部は何年も前から市場に出回っていますが、それらが Optimus によって荒らされた大手企業の主要なエンタープライズ製品であるという事実は変わりません。 Optimus はベンチマークで着実に進歩し、4K、8K 70/30、および Web サーバーのワークロードでトップの座を維持しています。 8K 70/30 ワークロードなどの領域では、平均遅延とピーク遅延が改善されるなど、競合する SLC モデルよりもパフォーマンスが大幅に向上します。
ただし、Optimus にも欠陥がないわけではありません。プレコンディショニングの実行中に、ドライブが 55 秒近く停止するというかなり大きな遅延のスパイクが見られました。このアクティビティは他のテストでは繰り返されず、プレコンディショニング段階に続く最終的な 100% 読み取りアクティビティにも影響しませんでした。消費者向け MLC NAND を SLC 競合製品に匹敵する性能と耐久性のレベルに引き上げた最初の製品として市場に投入されたこのような新製品にとって、性能が XNUMX ～ XNUMX 度低下したとしても、それほど驚くべきことではありませんでした。これらの残りの問題のほとんどは、将来のファームウェア リビジョンで解決されるか、ドライブにそれほど大きなストレスを与えないほとんどのインストールではほとんど発生しないと予想されます。
メリット
- MLC ドライブを SLC 競合他社よりも押し上げる、非常に有能なファームウェア/ソフトウェア スタック
- 非常に高速で、ほぼすべてのカテゴリでトップクラスのエンタープライズ向け製品をリード
- コンパクトな 9.5 mm フォームファクタで優れた熱性能を発揮する優れた設計
デメリット
- Web サーバーのプリコンディショニング テストで大きな遅延一時停止が検出されました
ボトムライン
SMART Storage Systems Optimus は、10 年間の保証期間にわたって、XNUMX 日あたり XNUMX 回のフルドライブ書き込みの耐久性を提供します。 MLC ベースのドライブがもたらす確かな耐久性は確かですが、さらに印象的なのは、Optimus が提供する SLC を上回るパフォーマンスであり、ベンチマークの半分以上でトップの座を獲得しています。
