東芝 HK4R SSD レビュー

東芝は 4 月に、高性能エンタープライズ SSD の最新製品である HK4 シリーズを発表しました。 HK1.92 シリーズには、価値耐久性モデルと読み取り集中型モデルの 3 つのモデルがあります。東芝はドライブの最大容量を 960 倍にし、最大 4 TB まで動作させました（HK2.5 の最大容量は 6 GB）。前モデルと同様、HK4 は XNUMX インチフォームファクタで、SATA XNUMXGb/s インターフェイスをサポートします。 HKXNUMX は、完全な電力損失やエンドツーエンド保護、独自の QSBC (Quadruple Swing-By Code) エラー修正テクノロジーなどの重要なエンタープライズ機能も備えています。後者は、次のような原因による破損からデータを保護し、セキュリティを確保するのに役立ちます。 NAND フラッシュメモリメディアの摩耗。

HK4 は、東芝の次世代 15nm MLC NAND、東芝コントローラを使用し、クラス最高のアプリケーションパフォーマンスと呼ばれるものを提供します。 HK4 には、4 つの異なるユースケースに対応する 4 つの異なるモデルがあります。 HK1.92R (4 日あたり XNUMX ドライブの書き込みをサポートする読み取り集中型バージョン) は、Web サーバー、ファイルサーバー、メディアストリーミング、ビデオオンデマンド、検索エンジン、ウォームデータストレージなどのアプリケーション向けに設計されています。 HKXNUMXR は最大 XNUMX TB の容量まで動作します。もう XNUMX つのバージョンは、高耐久性の HKXNUMXE モデルです。このモデルは、混合ワークロードを念頭に置いて設計されており、最大 XNUMX つの DWPD を提供できます。

HK4 には 5 つのモデル、1.92 つの異なる容量があり、XNUMX 年間の保証が付いています。レビューでは、容量 XNUMX TB の読み取り集中型モデルを検討します。

HK4シリーズ仕様：

HK4Rシリーズ
- フォームファクタ: 2.5 インチ、7.0 mm
- モデル名: THNSN8120P | THNSN8240P | THNSN8480P | THNSN8960P | THNSN81Q92
- メモリ: 15 nm MLC NAND フラッシュメモリ
- 容量: 120GB | 240GB | 480GB | 960GB | 1.92TB
- 性能
  - 持続シーケンシャル読み取り (64KiB): 500MiB/秒
  - 持続シーケンシャル書き込み (64KiB): 120MiB/秒 | 270MiB/秒 | 480MiB/秒 | 480MiB/秒 | 480MiB/秒
  - 持続的ランダム読み取り (4 KiB): 75K IOPS
  - 持続的ランダム書き込み (4 KiB): 4K IOPS | 10 IOPS | 12K IOPS | 14K IOPS | 14K IOPS
- インターフェイス: ACS-3、SATA リビジョン 3.2
- インターフェイス速度: 6.0 ギガビット/秒、3.0 ギガビット/秒、1.5 ギガビット/秒
- サイズ（長さ×幅×高さ）：100.0mm×69.85mm×7.00mm
- DWPD: 1

設計と構築

外観はデザインに大きな変更はなく、オーバーホールする理由もそれほどありません。エンタープライズ SSD は通常、データセンターに埋め込まれているため、見た目の美しさだけでなく、パフォーマンスも必要となります。外装はシンプルなアルミボディで、型番、容量、認証などの詳細が記載されたシールが貼られています。

デバイスの側面と底面には、ドライブを取り付けるためのネジ穴が表示されます。

ドライブには 4 本のネジが 2 セットあります。最初のセットは外側のケースを保持します。 2 番目のセットは PCB を所定の位置に保持します。両方のネジのセットを外すと、PCB が飛び出すことができます。片側には東芝のコントローラと NAND パックが簡単に見えます。

HK3 と同様に、NAND は PCB の片面のみにあります。

テストの背景と比較対象

この StorageReview エンタープライズテストラボは、管理者が実際の展開で遭遇するものと同等の環境でエンタープライズストレージデバイスのベンチマークを実施するための柔軟なアーキテクチャを提供します。エンタープライズテストラボには、さまざまなサーバー、ネットワーキング、電源調整、その他のネットワークインフラストラクチャが組み込まれており、スタッフが実際の条件を確立してレビュー中にパフォーマンスを正確に測定できるようになります。

ラボ環境とプロトコルに関するこれらの詳細をレビューに組み込み、IT プロフェッショナルとストレージ取得の責任者が次の結果を達成した条件を理解できるようにします。私たちのレビューは、私たちがテストしている機器のメーカーによって費用が支払われたり、監督されたりすることはありません。に関する追加の詳細 StorageReview エンタープライズテストラボとそのネットワーク機能の概要それぞれのページで入手できます。

これは、テストプロセスで実行した最初の 2TB SATA サンプルの 3 つであるため、完全に比較するための同等のドライブのグループが手元にありませんでした。参照フレームの構築を支援するために、最新の SAS4 レビューグループから抜粋しました。そこでは、SQL Server と MySQL のテストで同様の容量のドライブが実行されました。これらのドライブは予想通りより高いスコアを示しますが、東芝 HKXNUMX との比較についても洞察が得られます。このレビューで比較できるアプリケーションのワークロード:

このレビューの合成比較対象:

インテル S3500 480GB
マイクロン M500DC 480GB
サムスン 845DC 480GB
東芝 HK3R2 960GB
東芝 HG6 512GB
サンディスククラウドスピードエコ 960GB
マイクロン M510DC 480GB
サムスン SM863 960GB (注: SM863 は読み取り集中型ドライブではなく、混合使用ドライブです)
サムスンPM863GB

アプリケーションのワークロード分析

エンタープライズストレージデバイスのパフォーマンス特性を理解するには、実際の運用環境で見られるインフラストラクチャとアプリケーションのワークロードをモデル化することが不可欠です。したがって、東芝 HK4 の最初のベンチマークは次のとおりです。 SysBench による MySQL OLTP のパフォーマンスと Microsoft SQL Server OLTP のパフォーマンスシミュレートされた TCP-C ワークロードを使用します。アプリケーションのワークロードでは、各ドライブが 2 ～ 4 個の同一に構成された VM を実行します。

StorageReview の Microsoft SQL Server OLTP テストプロトコルは、複雑なアプリケーション環境で見られるアクティビティをシミュレートするオンライントランザクション処理ベンチマークである、トランザクション処理パフォーマンス評議会のベンチマーク C (TPC-C) の最新草案を採用しています。 TPC-C ベンチマークは、データベース環境におけるストレージインフラストラクチャのパフォーマンスの強みとボトルネックを測定するのに、合成パフォーマンスベンチマークよりも近くなります。このレビューの SQL Server VM の各インスタンスは、333GB (1,500 スケール) SQL Server データベースを使用し、15,000 人の仮想ユーザーの負荷の下でトランザクションパフォーマンスと待機時間を測定しました。

SQL Server の出力を見ると、東芝 HK4 が高速な SAS3 モデルの後塵を拝していることがわかりますが、これは SATA モデルであると予想されます。 HK4 では合計 6,245.67 TPS が得られ、各 VM は 3,122.69 および 3,122.98 TPS でほぼ同じでした。これはベンチマークでは最低のパフォーマンスでしたが、最高のパフォーマンスを示したものよりも 60 TPS 遅かっただけであることに注意してください。 Seagate SAS 6305.24 TPS。

HK4 には両方の個別の VM があり、遅延は 61 ミリ秒で、平均も 61 ミリ秒でした。

次のアプリケーションベンチマークは次のもので構成されます。 Percona MySQL OLTP データベース SysBench 経由で測定。このテストでは、平均 TPS (99 秒あたりのトランザクション数)、平均レイテンシ、および平均 XNUMX パーセンタイルレイテンシを測定します。 Percona と MariaDB は、データベースの最新リリースで Fusion-io フラッシュ対応アプリケーション API を使用していますが、この比較の目的で、各デバイスを「レガシー」ブロックストレージモードでテストしています。

4 秒あたりの平均トランザクション数ベンチマークでは、SATA ベースの東芝 HK3 は比較対象の SAS436 ドライブに後れをとりましたが、それでも一貫した方法でワークロードを実行しました。個々の VM の TPS は 469 ～ 1787.4 で、合計スコアは XNUMX TPS でした。

Sysbench VM の平均遅延については、個々の VM を 68.15 ミリ秒から 73.39 ミリ秒の間で測定し、平均は 71.68 ミリ秒でした。

最悪の MySQL レイテンシシナリオ（99 パーセンタイルレイテンシ）に関しては、HK4 のレイテンシは 135.15 ミリ秒から 138.67 ミリ秒で、平均は 137.41 ミリ秒でした。

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、ドライブがワークロードに応じて調整されるにつれて変化します。つまり、フラッシュストレージは、各ワークロードの前に事前に調整する必要があります。 fio合成ベンチマークベンチマークが正確であることを確認するため。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、16 スレッドの高負荷とスレッドあたり 16 の未処理のキューで定常状態になるように事前調整されています。

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)

プリコンディショニングが完了すると、各デバイスは複数のスレッド/キューの深さプロファイルにわたって一定の間隔でテストされ、軽い使用状況と重い使用状況でのパフォーマンスが示されます。 Toshiba HK4 の合成ワークロード分析では、メーカーの仕様やベンチマークで広く使用されている 100 つのプロファイルを使用します。合成ワークロードは、運用ワークロードで見られるアクティビティを XNUMX% 表すことはなく、ある意味、現実世界では発生しないシナリオのドライブを不正確に表現していることを考慮することが重要です。

4k
- 100% 読み取りおよび 100% 書き込み
8k
- 70% 読み取り/30% 書き込み

スループット 4K 書き込みプレコンディショニングテストでは、HK4 は高いスタートを切り、その後 32,000 位に落ち、XNUMX IOPS 付近の定常状態で XNUMX 位で終了しました。

平均レイテンシのプリコンディショニングを見ると、HK4 のパフォーマンスが全体的に優れていることがわかります。 HK4 が 8 ミリ秒未満の定常状態レイテンシで XNUMX 位に終わるまで、レイテンシが最も低かったことがあります。

私たちが実行するすべての最大レイテンシの事前調整テストと同様に、全体を通していくつかのスパイクが見られます。東芝 HK4 はかなり安定しており、99.38 ミリ秒のスパイクがいくつかだけ最高でした。このドライブは約 70 ミリ秒のレイテンシーで XNUMX 位で終了しました。

標準偏差は、HK4 からさらに安定したパフォーマンスを示しました。 HK4 は Micron 500DC と接戦を繰り広げましたが、最後に追い出され、6 ミリ秒未満の定常状態で終了しました。

主要な 4K 合成ベンチマークでは、HK4 は、読み取りスループットが 79,709 IOPS (全体で 30,688 位)、書き込みスループットが XNUMX IOPS (全体で XNUMX 位) で、最も優れたパフォーマンスを発揮するものの XNUMX つとなりました。

平均レイテンシでは、HK4 が再びトップ近くに入り、書き込みレイテンシは 8.34 ミリ秒（グループ最高）、読み取りレイテンシは 3.211 ミリ秒（全体で 863 位ですが、SM3.203 を搭載した 863 つの Samsung のすぐ後ろにあります）レイテンシは 3.206 ミリ秒、PMXNUMX はレイテンシ XNUMX ミリ秒を示しています）。

最大遅延を見ると、HK4 は読み取り遅延において他のほとんどのドライブに遅れをとっており、速度は 27.973 ミリ秒で、4 番目に高いことがわかります。 HK96.288 は書き込み速度がはるかに優れており、レイテンシーは XNUMX ミリ秒で、XNUMX 位になりました。

標準偏差は、HK4 の読み取りレイテンシが 2.048 ミリ秒でほぼ中央にあり、書き込みレイテンシが 6.285 ミリ秒で再び XNUMX 番目であることを示しています。

次のワークロードは、8% の読み取り操作と 70% の書き込み操作の比率で 30 の転送を使用します。メインのテストに切り替える前に、もう一度プレコンディショニングの結果から始めます。ここで、HK4 は、高いフィニッシュにつながる強力なスタートで 4K プレコンディショニングの配置を繰り返しました。 HK4 は約 39,000 IOPS で定常状態になります。

平均レイテンシを見ると、やはり HK4 は好調なスタートを切り、定常状態は約 6.5 ミリ秒で XNUMX 位でトップに終わります。

最大遅延は、HK4 を含むすべてのドライブで多くのジャンプとピークを示しました。 HK4 は、テスト終了まで最大遅延が約 55 ミリ秒から 40 ミリ秒の間で推移し、ベンチマークで XNUMX 位に入ることができました。

標準偏差では、HK4 はより安定したパフォーマンスを示し、5 ミリ秒未満の遅延で XNUMX 位に終わりました。

ドライブの事前調整が完了したら、8k 70/30 メインベンチマークに切り替えます。スループットを見ると、HK4 が 38,481 IOPS で XNUMX 位になりました。

平均レイテンシーは、HK4 が再び優れたパフォーマンスを示し、再び 6.65 位となり、トップパフォーマンスの Samsung SM6.38 の 863 ミリ秒に次ぐ XNUMX ミリ秒でテストを終了しました。

最大遅延を見ると、HK4 は止まり木から落ちてパックの真ん中に着地しました。ここでは、HK4 の最大レイテンシーは 63.83 ミリ秒であり、最もパフォーマンスの悪いパフォーマンス (HK3R2 の 132.32 ミリ秒) の半分ですが、最も優れたパフォーマンスのパフォーマンス (SM863 で 34.32 ミリ秒) のほぼ XNUMX 倍のレイテンシーを示しています。

標準偏差では、最後は本当に僅差のシナリオがありましたが、HK4 は 5.02 ミリ秒のレイテンシーで XNUMX 位を獲得することができました。

まとめ

Toshiba HK4 は 2.5 インチエンタープライズ SATA SSD で、読み取り集中型モデル (HK4R) と高耐久性モデル (HK4E) の 120 つのモデルがあります。ドライブの容量は 1.92 GB ～ 15 TB (モデルタイプに応じて) で、東芝の次世代 2nm NAND と東芝コントローラを利用しています。これにより、このドライブは 5TB の容量ポイントに到達した最初の SATA ドライブの XNUMX つになります。このドライブには XNUMX 年間の保証が付いており、混合ワークロード、Web サーバー、ファイルサーバー、メディアストリーミング、ビデオオンデマンド、検索エンジン、ウォームデータストレージなどのさまざまなユースケース向けに設計されています。

私たちのアプリケーションワークロードでは、東芝 HK4R が SAS3 の同等製品に十分耐えられることがわかりましたが、最終的にははるかに高価なモデルに負けました。これは予想されていましたが、SAS モデルと比較して東芝が SATA エンタープライズ SSD をどこまで実現できたかを示しています。 SQL Server ベンチマークでは、各 VM のパフォーマンスがそれぞれ 6,245 TPS であり、合計スコアは 3,122 TPS でした。 HK4 の SQL Server での遅延は 61 ミリ秒 (個別および平均) でした。負荷の高い 4 つの MySQL VM を実行する Sysbench テストでは、合計 TPS 1787、平均レイテンシー 72 ミリ秒、最悪のシナリオのレイテンシー 137 ミリ秒を測定しました。

当社の合成ベンチマークは、HK863 と比較して、複数の SATA ドライブを使用した完全一致テスト（混合用途ドライブである SM4 を除く）とより一致していました。ここでは、HK4 がいくつかのテストの上限に向かって少し明るく輝いています。 4K ベンチマークでは、HK4 は書き込みスループットで 30,688 IOPS で 79,709 位、読み取りスループットで 4 IOPS で 8.34 位になりました。 HK8 の書き込みレイテンシーは 70 ミリ秒で、グループの中で最高でした。 30k 4/38,481 ベンチマークでは、HK4 はスループットで優れたパフォーマンスを示し、6.65 IOPS で再び 63 位になりました。 HK5.02 では、平均 XNUMX ミリ秒、最大 XNUMX ミリ秒、標準偏差 XNUMX ミリ秒のレイテンシー速度も得られました。

メリット