Kort testrapport Toshiba PX04P NVMe SSD (2.5")

De Toshiba PX04P is een serie NVMe SSD's (Non-Volatile Memory Express Solid State Drives) die speciaal is ontworpen voor servers en opslagapparatuur die schaalbare prestaties met de laagst mogelijke latentie nodig hebben. De PX04P-serie wordt aangeboden in zowel 2.5-inch als half-height half-length add-in card (HHHL) vormfactoren. Beide vormfactoren worden aangeboden in capaciteiten variërend van 800 GB tot 3.2 TB en zijn verkrijgbaar in verschillende smaken om te voldoen aan de behoeften op het gebied van schrijfduurzaamheid.

De meeste datacenters hebben bepaalde soorten schijven nodig voor bepaalde toepassingen. Sommige toepassingen hebben meer leesintensieve schijven nodig die doorgaans een hogere capaciteit hebben met een lagere DWPD en andere hebben schrijfintensieve schijven met een grotere uithoudingsvermogen nodig. De PX04P wordt geleverd in drie verschillende SKU's voor elke capaciteit. Deze SKU's bieden verschillende duurzaamheid: 1DWPD, 3DWPD en 10DWPD (Toshiba heeft de schijf ook getest tot 25DWPD, maar biedt momenteel de SKU niet aan vanwege de beperkte vraag). Klanten kunnen de capaciteit en duurzaamheid selecteren die ze nodig hebben voor hun toepassingen. Als ze meer leesintensieve en hogere capaciteitsbehoeften hebben, zouden ze de 1DWPD selecteren. Als ze daarentegen meer schrijfintensieve behoeften hebben, zouden ze de 10DWPD selecteren, waarbij ze dit ten koste van de capaciteit kiezen.

Alle PX04P-series worden geleverd met een garantie van 5 jaar, ongeacht het geselecteerde uithoudingsvermogen. Voor onze review kijken we naar het PX04PMB320 of 3.2TB model.

Toshiba PX04P-serie PCIe NVMe SSD-specificaties:

Form factor: 2.5 inch (SFF-8639), HHHL
Model #: PX04PMB320 | PX04PMB160 | PX04PMB080
Capaciteit: 3.2TB | 1.6 TB | 800GB
NAND-type: MLC
Interface
- Soort: PCI Express 3.0
- Snelheid: 32 GT/s (Gen3 x4)
Prestatie
- Aanhoudende 128KiB sequentieel lezen: 3,100 MiB/s
- Aanhoudende 128KiB sequentiële schrijfsnelheid: 2,350 MiB/s
- Aanhoudende 4KiB willekeurige lezing: 660,000 IOPS
- Aanhoudende 4KiB willekeurig schrijven: 185,000 IOPS
Betrouwbaarheid
- MTTF: 2,000,000 uur
- Garantie: 5 jaar
- DWPD: 10
Power
- Voedingsspanning: 3.3V ±10% (stand-by), 12V ±10%
- Stroomverbruik (gereed): 6W Typ.
Afmeting (HxBxL): 15 x 69.85 x 100.45 mm
Gewicht: maximaal 150 g
Mileu
- Temperatuur (in bedrijf): 0 tot 40 °C
- Relatieve vochtigheid (in bedrijf): 5 tot 95% RH
- Trilling (in bedrijf): 21.27 m/s^2 {2.17 Grms} (5 tot 800 Hz)
- Schokken (in bedrijf): 9,800 m/s^2 {1,000G} (0.5 ms duur)

Ontwerp en bouw

De PX04P-serie lijkt bijna identiek aan de PX04S-serie. De schijven hebben een vormfactor van 2.5 inch met een z-hoogte van 15 mm. De algehele schijf is grotendeels zilver met een zwarte koelplaat die ongeveer een kwart van de schijf in de buurt van de interface in beslag neemt. Er zit een sticker op de bovenkant die het type schijf, het modelnummer en de capaciteit aangeeft.

Als u de schijf omdraait, ziet u de onderste metalen plaat met kuiltjes in de buurt van locaties met bijbehorende thermische pads die de printplaat raken om warmte af te voeren.

Achtergrond en vergelijkingen testen

De StorageReview Enterprise-testlaboratorium biedt een flexibele architectuur voor het uitvoeren van benchmarks van zakelijke opslagapparaten in een omgeving die vergelijkbaar is met wat beheerders tegenkomen in echte implementaties. Het Enterprise Test Lab bevat een verscheidenheid aan servers, netwerken, stroomconditionering en andere netwerkinfrastructuur waarmee ons personeel real-world omstandigheden kan vaststellen om de prestaties tijdens onze beoordelingen nauwkeurig te meten.

We nemen deze details over de laboratoriumomgeving en protocollen op in beoordelingen, zodat IT-professionals en degenen die verantwoordelijk zijn voor opslagverwerving de voorwaarden kunnen begrijpen waaronder we de volgende resultaten hebben bereikt. Geen van onze beoordelingen wordt betaald of gecontroleerd door de fabrikant van de apparatuur die we testen. Aanvullende informatie over de StorageReview Enterprise-testlaboratorium en een overzicht van de netwerkmogelijkheden zijn beschikbaar op die respectievelijke pagina's.

Vergelijkbare schijven voor deze review:

Analyse van de werkbelasting van applicaties

Om de prestatiekenmerken van enterprise storage-apparaten te begrijpen, is het essentieel om de infrastructuur en de applicatieworkloads in live productieomgevingen te modelleren. Onze eerste benchmarks voor de Toshiba PX04P 2.5” zijn dan ook de MySQL OLTP-prestaties via SysBench en Microsoft SQL Server OLTP-prestaties met een gesimuleerde TCP-C-workload. Voor onze applicatieworkloads draait elke schijf 2-4 identiek geconfigureerde VM's.

OpslagReview's Microsoft SQL Server OLTP-testprotocol maakt gebruik van de huidige versie van Benchmark C (TPC-C) van de Transaction Processing Performance Council, een online transactieverwerkingsbenchmark die de activiteiten in complexe applicatieomgevingen simuleert. De TPC-C-benchmark komt dichterbij dan synthetische prestatiebenchmarks bij het meten van de sterke punten en knelpunten van opslaginfrastructuur in database-omgevingen. Elke instantie van onze SQL Server VM voor deze beoordeling gebruikt een SQL Server-database van 333 GB (schaal 1,500) en meet de transactieprestaties en latentie onder een belasting van 15,000 virtuele gebruikers.

Als we naar SQL Server-uitvoer kijken, presteerden alle geteste schijven heel dicht bij elkaar. De Toshiba-schijf kwam echter onderaan het peloton uit. De individuele VM's liepen van 3,145.95 TPS tot 3,154.22 TPS met een totale score van 12,596.01 TPS. De best presterende schijf, de HGST SN100, was slechts ongeveer 35 TPS hoger.

Gemiddelde latentieresultaten tijdens de SQL Server-benchmark voor 15 gebruikers toonden een groter verschil in de prestaties van de schijven. De Toshiba-schijf had een veel hogere latentie met zijn individuele VM's, variërend van 12 ms tot 25 ms, wat hem de hoogste gemiddelde score van 20 ms opleverde, meer dan het dubbele van de andere schijven.

De volgende applicatiebenchmark bestaat uit een Percona MySQL OLTP-database gemeten via SysBench. Deze test meet de gemiddelde TPS (Transactions Per Second), de gemiddelde latentie en de gemiddelde latentie van het 99e percentiel. Percona en MariaDB gebruiken de Fusion-io flash-aware applicatie-API's in de meest recente releases van hun databases; voor deze vergelijking testen we echter elk apparaat in hun "oude" blokopslagmodi.

In de benchmark voor gemiddelde transacties per seconde was de Toshiba in staat om de rest van het peloton met de sterkste prestatie met een ruime marge voor te blijven. De individuele VM's liepen van 1,671.9 TPS tot 1,748.24 TPS, met een totale score van 6,777.71 TPS.

Gemiddelde latentie leverde wederom een sterke prestatie op van Toshiba. Individuele VM's hadden een latentie tussen 18.3 ms en 19.14 ms, met een gemiddelde score van 18.89 ms, de beste score van het stel.

In termen van ons worst-case MySQL-latentiescenario (99e percentiel latentie), presteerde de Toshiba opnieuw beter dan de rest van het pakket met individuele VM's variërend in latentie van 35.97 ms tot 36.64 ms en een gemiddelde score van 36.46 ms.

Enterprise synthetische werklastanalyse

Flash-prestaties variëren naarmate de schijf wordt aangepast aan zijn werkbelasting, wat betekent dat flash-opslag moet worden gepreconditioneerd vóór elk van de fio synthetische benchmarks om ervoor te zorgen dat de benchmarks nauwkeurig zijn. Elk van de vergelijkbare schijven is voorgeconditioneerd tot een stabiele toestand met een zware belasting van 16 threads en een uitstekende wachtrij van 16 per thread.

Voorconditionering en primaire steady-state tests:

Doorvoer (lezen+schrijven IOPS aggregaat)
Gemiddelde latentie (lees- en schrijflatentie samen gemiddeld)
Maximale latentie (piek lees- of schrijflatentie)
Latentie Standaarddeviatie (Lezen + Schrijven Standaarddeviatie samen gemiddeld)

Zodra de preconditionering is voltooid, wordt elk apparaat met tussenpozen getest over meerdere thread-/wachtrijdiepteprofielen om de prestaties bij licht en zwaar gebruik te tonen. Onze synthetische werklastanalyse voor de Toshiba PX04P maakt gebruik van twee profielen, die veel worden gebruikt in fabrikantspecificaties en benchmarks. Het is belangrijk om er rekening mee te houden dat synthetische workloads nooit 100% de activiteit vertegenwoordigen die wordt gezien in productieworkloads, en in sommige opzichten onnauwkeurig een drive weergeven in scenario's die in de echte wereld niet zouden voorkomen.

4k
- 100% lezen en 100% schrijven
8k
- 70% lezen/30% schrijven

In onze throughput 4k write preconditioneringstest laat de Toshiba opnieuw sterke prestaties zien, beginnend aan de top en eindigend boven de rest van het pakket, tot een stabiele toestand rond 195K IOPS.

Voorconditionering met gemiddelde latentie laat een vergelijkbare plaatsing zien. Wederom presteerde de Toshiba beter dan de andere schijven, beginnend onder 1 ms en een stabiele toestand rond 1.3 ms.

Met maximale latentie leverde de Toshiba-drive zowel de beste prestaties, eindigend rond 16 ms, als de meest consistente prestaties.

Kijkend naar standaarddeviatie, was de Toshiba-schijf iets minder consistent en eindigde als tweede achter de Intel-schijf. De Toshiba eindigde rond 1.4 ms.

Zodra de schijven zijn gepreconditioneerd, schakelen we over naar onze primaire synthetische 4K-benchmarks. Met doorvoer had de Toshiba de sterkste schrijfprestaties met 198,842 IOPS; de leesprestaties bleven echter achter bij de andere schijven met 382,932 IOPS.

De gemiddelde latentie laat een vergelijkbare plaatsing zien voor de Toshiba. Wederom was het de best presterende in schrijflatentie met 1.284 ms, maar aan de onderkant van het peloton wat betreft leeslatentie met 0.667 ms.

Met maximale latentie nam de Toshiba opnieuw de eerste plaats in met een leeslatentie van 1.524 ms en een schrijflatentie van 17.869 ms. In beide gevallen versloeg de Toshiba gemakkelijk alle andere schijven.

Standard Deviation toonde aan dat de Toshiba de beste leeslatentie had met een tijd van 0.04 ms en de op één na beste schrijflatentie met 1.795 ms.

Onze volgende werkbelasting gebruikt 8k-overdrachten met een verhouding van 70% leesbewerkingen en 30% schrijfbewerkingen. Nogmaals, we beginnen met de preconditioneringsresultaten voordat we overgaan op de hoofdtesten. Wat de doorvoer betreft, begon de Toshiba de test aan de lage kant, maar bereikte tegen het einde zijn weg naar de top met een stabiele toestand van ongeveer 190 IOPS.

Dezelfde plaatsing is te zien met gemiddelde latentie. De rit begon aan de hoge kant (hoewel hij nog steeds ongeveer 1 ms duurt) en eindigde op de eerste plaats rond 1.35 ms.

Met maximale latentie was er geen sprake van. De Toshiba was van begin tot eind de beste schijf in deze benchmark en eindigde in een stabiele toestand rond de 14.5 ms.

Standard Deviation toonde de Toshiba de hele tijd aan de leiding, maar werd op de voet gevolgd door de Intel-schijf. De Toshiba eindigde in een stabiele toestand rond 1.1 ms.

Nadat we de schijven volledig hadden gepreconditioneerd, hebben we ze onderworpen aan onze belangrijkste 8k 70/30-test. Wat de doorvoer betreft, eindigde de Toshiba als derde tijdens het grootste deel van de test voordat hij aan het einde naar de tweede plaats reed met 169,252 IOPS.

De gemiddelde latentie liet een sterkere prestatie zien voor de Toshiba, waarbij hij ofwel op de eerste plaats ofwel op de tweede plaats liep en als eerste eindigde met 1.37 ms.

Maximale latentie toonde aan dat Toshiba opnieuw sterke prestaties levert van begin tot eind. Hoewel het tegen het einde een piek maakte, verloor het nooit de eerste plaats en eindigde op 16.39 ms.

Standaarddeviatie liet ons zien dat de Toshiba van begin tot eind sterke prestaties leverde, waarbij de Intel er opnieuw nek aan nek mee liep. De Toshiba eindigde op de eerste plaats met 1.07ms.

Conclusie

De PX04P-serie is Toshiba's eerste NVMe SSD. De schijf is verkrijgbaar in twee vormfactoren: een 2.5-inch of een HHHL en met een capaciteit van 800 GB tot 3.2 TB. Omdat het een NVMe-schijf is, levert het betere prestaties en een lagere latentie dan SAS SSD's. Toshiba biedt ook meerdere SKU's voor de schijf om hem meer uithoudingsvermogen te geven voor toepassingen die meer schrijfintensief zijn. Het aantal schijfschrijfacties per dag kan worden verlaagd tot slechts 1 om ook de capaciteit van de schijven te vergroten.

Als we naar de prestaties kijken, was de Toshiba PX04P in onze analyse van de werklast van toepassingen een beetje een allegaartje in toepassingstests. Het presteerde het slechtst in onze SQL-benchmark (totale TPS van 12,596.01 en een gemiddelde score van 20 ms voor latentie). Het had echter de beste scores in Sysbench (6,777.71 TPS, 18.89 ms gemiddelde latentie en slechtste MySQL-latentie van 36.46 ms). Toen we overgingen op onze synthetische benchmarks, zagen we dat de Toshiba veel beter en consistenter presteerde. In onze 4k-tests gaf de Toshiba ons 198,842 IOPS-schrijfdoorvoer, 1.284 ms gemiddelde schrijflatentie en de beste plek in maximale latentie met 1.524 ms lezen en 17.869 ms schrijven. In onze 8k 70/30 schrijftests gaf de Toshiba opnieuw sterke prestaties met een doorvoer van 169,252 IOPS (tweede overall) en de beste maximale latentie met 14.5 ms.

Over het algemeen is dit een zeer competente eerste NVMe-inspanning van Toshiba. De synthetische resultaten waren erg goed, vooral in de latentiecategorieën. De toepassingstests waren echter gesplitst; de schijf deed het geweldig in Sysbench, maar worstelde wat met SQL Server. Toshiba blijft echter aan hun firmware werken, dus verwacht dat ze proberen dat probleem direct aan te pakken.

VOORDELEN