도시바 HK4R SSD 검토

지난 4월에 Toshiba는 고성능 기업용 SSD의 최신 제품인 HK4 시리즈를 발표했습니다. HK1.92 시리즈는 가치 내구성 모델과 읽기 집약적 모델의 두 가지 모델로 제공됩니다. Toshiba는 드라이브의 최대 용량을 두 배로 늘려 최대 3TB(HK960는 최대 4GB)까지 실행합니다. 이전 모델과 마찬가지로 HK2.5는 SATA 6Gb/s 인터페이스를 지원하는 4인치 폼 팩터입니다. HKXNUMX는 또한 완전한 전력 손실 및 종단 간 보호, 독점적인 QSBC(Quadruple Swing-By Code) 오류 수정 기술을 포함한 중요한 엔터프라이즈 기능을 제공합니다. NAND 플래시 메모리 미디어 마모.

HK4는 Toshiba의 차세대 15nm MLC NAND, Toshiba 컨트롤러를 사용하며 동급 최고의 애플리케이션 성능을 제공합니다. HK4는 두 가지 다른 사용 사례를 위해 두 가지 모델로 제공됩니다. HK4R(하루에 하나의 드라이브 쓰기를 지원하는 읽기 집약적인 버전)은 웹 서버, 파일 서버, 미디어 스트리밍, 주문형 비디오, 검색 엔진 및 웜 데이터 스토리지와 같은 애플리케이션용으로 설계되었습니다. HK4R은 더 높은 1.92TB 용량까지 실행됩니다. 다른 버전은 내구성이 뛰어난 HK4E 모델입니다. 이 모델은 혼합 워크로드를 염두에 두고 설계되었으며 최대 XNUMX개의 DWPD를 제공할 수 있습니다.

HK4는 두 가지 모델, 다섯 가지 용량으로 제공되며 5년 보증이 제공됩니다. 검토를 위해 1.92TB 용량의 읽기 집약적 모델을 살펴보겠습니다.

HK4 시리즈 사양:

HK4R 시리즈
- 폼 팩터: 2.5", 7.0mm
- 모델명: THNSN8120P | THNSN8240P | THNSN8480P | THNSN8960P | THNSN81Q92
- 메모리: 15nm MLC NAND 플래시 메모리
- 용량: 120GB | 240GB | 480GB | 960GB | 1.92TB
- 퍼포먼스
  - 지속 순차 읽기(64KiB): 500MiB/s
  - 연속 순차 쓰기(64KiB): 120MiB/s | 270MiB/s | 480MiB/s | 480MiB/s | 480MiB/초
  - 지속 임의 읽기(4KiB): 75K IOPS
  - 지속적인 임의 쓰기(4KiB): 4K IOPS | 10K IOPS | 12K IOPS | 14K IOPS | 14K IOPS
- 인터페이스: ACS-3, SATA 버전 3.2
- 인터페이스 속도: 6.0Gbit/s, 3.0Gbit/s, 1.5Gbit/s
- 크기(길이 x 너비 x 높이): 100.0mm x 69.85mm x 7.00mm
- DWPD: 1

설계 및 구축

외관은 디자인 면에서 크게 달라진 것이 없고, 정비할 이유도 별로 없다. 엔터프라이즈 SSD는 일반적으로 데이터 센터에 묻혀 있으므로 미적 매력보다는 성능이 필요합니다. 외부 케이싱은 모델 번호, 용량 및 인증과 같은 세부 정보를 제공하는 스티커가 있는 단순한 알루미늄 본체입니다.

장치의 측면과 바닥에는 드라이브를 장착하기 위한 나사 구멍이 있습니다.

드라이브에는 XNUMX개의 나사 XNUMX세트가 있습니다. 첫 번째 세트는 외부 케이스를 고정합니다. 두 번째 세트는 PCB를 제자리에 고정합니다. 두 세트의 나사를 모두 제거하면 PCB가 튀어나올 수 있습니다. 한쪽에는 Toshiba 컨트롤러와 NAND 팩이 쉽게 보입니다.

HK3와 마찬가지로 NAND는 PCB의 한쪽 면에만 있습니다.

테스트 배경 및 유사 항목

The StorageReview 엔터프라이즈 테스트 랩 관리자가 실제 배포에서 경험하는 것과 유사한 환경에서 엔터프라이즈 스토리지 장치의 벤치마크를 수행하기 위한 유연한 아키텍처를 제공합니다. Enterprise Test Lab은 다양한 서버, 네트워킹, 전력 조절 및 기타 네트워크 인프라를 통합하여 직원이 실제 조건을 설정하여 검토 중에 성능을 정확하게 측정할 수 있도록 합니다.

랩 환경 및 프로토콜에 대한 이러한 세부 정보를 검토에 통합하여 IT 전문가와 스토리지 구입 책임자가 다음 결과를 달성한 조건을 이해할 수 있도록 합니다. 우리의 리뷰는 우리가 테스트하는 장비 제조업체에서 비용을 지불하거나 감독하지 않습니다. 에 대한 추가 세부 정보 StorageReview 엔터프라이즈 테스트 랩 그리고 네트워킹 기능 개요 해당 페이지에서 사용할 수 있습니다.

이것이 테스트 프로세스를 통해 실행한 최초의 2TB SATA 샘플 중 하나이기 때문에 사과 대 사과 비교를 위한 비교 가능한 드라이브 그룹이 없었습니다. 참조 프레임을 구축하는 데 도움이 되도록 SQL Server 및 MySQL 테스트를 통해 비슷한 용량의 드라이브를 실행한 최신 SAS3 검토 그룹에서 가져왔습니다. 이러한 드라이브는 더 높은 점수를 예상할 수 있지만 Toshiba HK4와 비교하는 방법에 대한 통찰력도 제공합니다. 이 검토를 위한 애플리케이션 워크로드 비교:

이 검토를 위한 합성 비교 대상:

인텔 S3500 480GB
마이크론 M500DC 480GB
삼성 845DC 480GB
도시바 HK3R2 960GB
도시바 HG6 512GB
샌디스크 클라우드스피드 에코 960GB
마이크론 M510DC 480GB
삼성 SM863 960GB (참고: SM863은 읽기 집약적인 드라이브가 아닌 혼합 용도 드라이브입니다.)
삼성 PM863 960GB

애플리케이션 워크로드 분석

엔터프라이즈 스토리지 장치의 성능 특성을 이해하려면 라이브 프로덕션 환경에서 발견되는 인프라 및 애플리케이션 워크로드를 모델링하는 것이 필수적입니다. 따라서 Toshiba HK4에 대한 첫 번째 벤치마크는 SysBench를 통한 MySQL OLTP 성능 그리고 마이크로소프트 SQL 서버 OLTP 성능 시뮬레이션된 TCP-C 워크로드를 사용합니다. 애플리케이션 워크로드의 경우 각 드라이브는 2-4개의 동일하게 구성된 VM을 실행합니다.

StorageReview의 Microsoft SQL Server OLTP 테스트 프로토콜 복잡한 애플리케이션 환경에서 발견되는 활동을 시뮬레이션하는 온라인 트랜잭션 처리 벤치마크인 TPC-C(Transaction Processing Performance Council의 벤치마크 C) 최신 초안을 사용합니다. TPC-C 벤치마크는 합성 성능 벤치마크보다 데이터베이스 환경에서 스토리지 인프라의 성능 강점과 병목 현상을 측정하는 데 더 가깝습니다. 이 검토를 위한 SQL Server VM의 각 인스턴스는 333GB(1,500개 규모) SQL Server 데이터베이스를 사용하고 15,000명의 가상 사용자 로드에서 트랜잭션 성능과 대기 시간을 측정합니다.

SQL Server 출력을 보면 Toshiba HK4가 더 빠른 SAS3 모델보다 뒤처지는 것을 볼 수 있지만 SATA 모델일 것으로 예상됩니다. HK4는 총 6,245.67 TPS를 제공했으며 각 VM은 3,122.69 및 3,122.98 TPS로 거의 동일했습니다. 벤치마크에서 가장 낮은 성능을 보였지만 최고 성능인 씨게이트 SAS 6305.24 TPS로.

HK4에는 개별 VM이 둘 다 있었고 대기 시간은 61ms였으며 평균 61ms도 제공했습니다.

다음 애플리케이션 벤치마크는 Percona MySQL OLTP 데이터베이스 SysBench를 통해 측정. 이 테스트는 평균 TPS(Transactions Per Second), 평균 대기 시간 및 평균 99번째 백분위수 대기 시간을 측정합니다. Percona와 MariaDB는 데이터베이스의 최신 릴리스에서 Fusion-io 플래시 인식 애플리케이션 API를 사용하고 있지만 이 비교를 위해 "레거시" 블록 스토리지 모드에서 각 장치를 테스트합니다.

초당 평균 트랜잭션 벤치마크에서 SATA 기반 Toshiba HK4는 SAS3 비교 드라이브를 뒤졌지만 여전히 일관된 방식으로 워크로드를 수행했습니다. 개별 VM은 436에서 469 사이의 TPS를 제공했으며 총 점수는 1787.4 TPS였습니다.

평균 Sysbench VM 대기 시간을 살펴보면 개별 VM이 68.15ms에서 73.39ms 사이로 측정되어 평균 71.68ms를 제공합니다.

최악의 MySQL 대기 시간 시나리오(99번째 백분위수 대기 시간)의 관점에서 HK4는 평균 135.15ms로 138.67ms에서 137.41ms 사이의 대기 시간을 제공했습니다.

엔터프라이즈 종합 워크로드 분석

플래시 성능은 드라이브가 워크로드에 따라 조정됨에 따라 달라집니다. fio 합성 벤치마크 벤치마크가 정확한지 확인하기 위해. 각각의 비교 가능한 드라이브는 공급업체의 도구를 사용하여 보안 삭제되고 16개 스레드의 과도한 로드와 스레드당 16개의 미해결 대기열이 있는 정상 상태로 사전 조정됩니다.

사전 조건화 및 기본 정상 상태 테스트:

처리량(읽기+쓰기 IOPS 집계)
평균 대기 시간(읽기+쓰기 대기 시간을 함께 평균화)
최대 대기 시간(최대 읽기 또는 쓰기 대기 시간)
대기 시간 표준 편차(함께 평균화된 읽기+쓰기 표준 편차)

사전 조건이 완료되면 각 장치는 여러 스레드/대기열 깊이 프로필에서 일정 간격으로 테스트되어 사용량이 적은 경우와 사용량이 많은 경우의 성능을 보여줍니다. Toshiba HK4에 대한 합성 워크로드 분석에서는 제조업체 사양 및 벤치마크에서 널리 사용되는 두 가지 프로필을 사용합니다. 가상 워크로드는 프로덕션 워크로드에서 볼 수 있는 활동을 100% 나타내지 않으며 어떤 면에서는 실제 세계에서 발생하지 않는 시나리오에서 드라이브를 부정확하게 묘사한다는 점을 고려하는 것이 중요합니다.

4k
- 100% 읽기 및 100% 쓰기
8k
- 70% 읽기/30% 쓰기

처리량 4k 쓰기 사전 조건 테스트에서 HK4는 높은 수준으로 시작한 다음 32,000위로 떨어졌다가 약 XNUMX IOPS의 안정적인 상태에서 XNUMX위를 마쳤습니다.

평균 대기 시간 사전 조건을 살펴보면 전반적으로 더 강력한 성능을 가진 HK4를 다시 볼 수 있습니다. HK4가 8ms 미만의 정상 상태 대기 시간으로 XNUMX위를 마치기 전에 대기 시간이 가장 낮은 경우가 있습니다.

우리가 실행하는 모든 최대 대기 시간 사전 조건 테스트와 마찬가지로 전체적으로 몇 가지 스파이크가 나타납니다. Toshiba HK4는 99.38ms가 가장 높은 소수의 스파이크로 상당히 일관성이 있었습니다. 드라이브는 약 70ms의 대기 시간으로 XNUMX위를 차지했습니다.

표준 편차는 HK4에서 또 다른 일관된 성능을 보여주었습니다. HK4는 Micron 500DC로 목과 목을 달리다가 마지막에 6ms 미만의 정상 상태로 마무리되었습니다.

기본 4k 합성 벤치마크 동안 HK4는 79,709 IOPS의 읽기 처리량(전체 30,688위)과 XNUMX IOPS의 쓰기 처리량(전체 XNUMX위)으로 강력한 성능을 발휘했습니다.

평균 대기 시간으로 HK4는 쓰기 대기 시간이 8.34ms(그룹 최고)이고 읽기 대기 시간이 3.211ms(전체적으로 863위이지만 SM3.203으로 두 삼성에 뒤이어)로 다시 한 번 최상위권에 근접했습니다. 863ms의 대기 시간 및 PM3.206의 대기 시간은 XNUMXms).

최대 대기 시간을 살펴보면 HK4가 두 번째로 높은 27.973ms의 속도로 읽기 대기 시간에서 대부분의 다른 드라이브보다 뒤처지는 것을 볼 수 있습니다. HK4는 대기 시간이 96.288ms로 훨씬 더 나은 쓰기 속도를 보여 XNUMX위를 차지했습니다.

표준 편차는 4ms에서 HK2.048의 중간에 대한 읽기 대기 시간을 보여주고 6.285ms로 다시 세 번째 쓰기 대기 시간을 보여줍니다.

다음 워크로드는 8%의 읽기 작업과 70%의 쓰기 작업 비율로 30k 전송을 사용합니다. 다시 한 번 기본 테스트로 전환하기 전에 사전 조건 결과부터 시작합니다. 여기에서 HK4는 높은 마무리로 이어지는 강력한 시작과 함께 4k 사전 조정 배치를 반복했습니다. HK4는 약 39,000 IOPS에서 안정적인 상태가 됩니다.

평균 대기 시간을 보면 다시 한 번 HK4가 강하게 시작하여 약 6.5ms의 안정적인 상태로 팩의 상단인 XNUMX위로 마무리됩니다.

최대 대기 시간은 HK4를 포함한 모든 드라이브에서 많은 점프와 피크를 보여주었습니다. HK4는 테스트가 끝날 때까지 최대 대기 시간이 약 55ms에서 40ms 사이로 점프하여 벤치마크에서 XNUMX위를 차지할 수 있었습니다.

표준 편차를 통해 HK4는 보다 일관된 성능을 제공하여 대기 시간이 5ms 미만으로 XNUMX위를 차지했습니다.

드라이브가 사전 조정되면 8k 70/30 기본 벤치마크로 전환합니다. 처리량을 보면 HK4가 38,481 IOPS로 XNUMX위를 차지했습니다.

평균 대기 시간은 HK4의 강력한 성능을 다시 한 번 보여주었습니다. 다시 한 번 6.65위를 차지했으며 6.38ms로 테스트를 마쳤습니다. 최고 성능의 863ms인 Samsung SMXNUMX 바로 뒤입니다.

최대 대기 시간을 보면 HK4가 제자리에서 떨어져 팩 중앙에 착지했습니다. 여기에서 우리는 HK4가 63.83ms의 최대 대기 시간을 제공하는 것을 보았습니다. 이는 최악의 성능(3ms의 HK2R132.32)의 절반이지만 최고 성능(863ms의 SM34.32)의 거의 두 배입니다.

표준편차는 막바지에 막상막하의 시나리오가 있었지만 HK4는 5.02ms의 대기 시간으로 XNUMX위를 차지할 수 있었습니다.

결론

Toshiba HK4는 읽기 집약적 모델(HK2.5R)과 고성능 모델(HK4E)의 두 가지 모델로 제공되는 4인치 기업용 SATA SSD입니다. 드라이브의 용량은 120GB에서 1.92TB(모델 유형에 따라 다름)이며 Toshiba의 차세대 15nm NAND와 Toshiba 컨트롤러를 활용합니다. 이것은 2TB 용량 지점에 도달한 최초의 SATA 드라이브 중 하나가 될 것입니다. 이 드라이브는 5년 보증이 제공되며 혼합 워크로드, 웹 서버, 파일 서버, 미디어 스트리밍, 주문형 비디오, 검색 엔진 및 웜 데이터 스토리지를 포함한 다양한 사용 사례에 맞게 설계되었습니다.

우리의 애플리케이션 워크로드에서 우리는 Toshiba HK4R이 SAS3 유사 제품에 대해 잘 견디는 것을 보았지만 결국에는 훨씬 더 비싼 모델에 의해 압도당했습니다. 이것은 예상된 일이지만 Toshiba가 SAS 모델과 비교하여 SATA 기업용 SSD를 얼마나 멀리 가져올 수 있었는지 보여줍니다. SQL Server 벤치마크에서 각 VM의 성능이 각각 6,245 TPS인 총 점수는 3,122 TPS였습니다. HK4는 SQL Server에서 61ms(개별 및 평균 모두)의 대기 시간을 가졌습니다. 4개의 과도하게 로드된 MySQL VM을 실행하는 Sysbench 테스트에서 총 TPS 1787, 평균 대기 시간 72ms, 최악의 시나리오 대기 시간 137ms를 측정했습니다.

우리의 합성 벤치마크는 HK863에 비해 여러 SATA 드라이브를 사용하는 사과 대 사과 테스트(혼용 드라이브인 SM4 제외)와 더 일치했습니다. 여기서 HK4는 여러 테스트의 상단으로 이동하면서 조금 더 밝게 빛납니다. 4k 벤치마크에서 HK4는 쓰기 처리량에서 30,688 IOPS로 79,709위, 읽기 처리량에서 4 IOPS로 8.34위를 차지했습니다. HK8는 70ms로 그룹 중 가장 좋은 쓰기 대기 시간을 가졌습니다. 30k 4/38,481 벤치마크에서 HK4는 처리량 면에서 강력한 성능을 보여 다시 한 번 6.65 IOPS로 63위를 기록했습니다. HK5.02는 또한 평균 XNUMXms, 최대 XNUMXms, 표준 편차 XNUMXms의 대기 시간 속도를 제공했습니다.

장점