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Análise do SSD OCZ Z-Drive R4

by Kevin O'Brien

O OCZ Z-Drive R4 foi anunciado no início de agosto como uma atualização para a linha de SSDs PCIe empresariais da OCZ. O Z-Drive R4 funciona da mesma forma que os Z-Drives anteriores - há até oito SSDs alimentados por SandForce SF-2282 com SLC ou MLC NAND em uma placa PCI Express conectada por hardware e software para oferecer desempenho ultra-alto em servidores e ambientes de computação de alto desempenho. Em termos de números de desempenho, isso se traduz em velocidades máximas de leitura de 2,800 MB/s e gravações de 2,800 MB/s com IOPS de gravação aleatória de 4 KB de 440,000.


Atualização 3 / 9 / 2012: Revisão empresarial do OCZ Z-Drive R4

O OCZ Z-Drive R4 foi anunciado no início de agosto como uma atualização para a linha de SSDs PCIe empresariais da OCZ. O Z-Drive R4 funciona da mesma forma que os Z-Drives anteriores, há até oito SSDs alimentados por SandForce SF-2282 com SLC ou MLC NAND em uma placa PCI Express conectada por hardware e software para oferecer desempenho ultra-alto em servidores e ambientes de computação de alto desempenho. Em termos de números de desempenho, isso se traduz em velocidades máximas de leitura de 2,800 MB/s e gravações de 2,800 MB/s com IOPS de gravação aleatória de 4 KB de 440,000.

Na empresa cada vez mais competitiva SSD PCIe velocidade de espaço é o destaque, mas outros fatores importantes também entram em jogo. A OCZ tem algumas vantagens importantes que, desde o início, diferenciam o Z-Drive R4 de outras soluções. O mais óbvio é o preço. Recentemente revisamos o Fusion-io ioDrive Duo, que também está em nossos gráficos abaixo. Embora seja uma unidade de ótimo desempenho, o preço por GB é superior a US$ 20, enquanto a orientação da OCZ é um terço disso, US$ 7/GB. 

O Z-Drive R4 também é inicializável, um belo toque considerando seu uso proposto como drive principal em sistemas de servidores; muitas soluções SSD PCIe não são inicializáveis. A OCZ também oferece uma enorme flexibilidade com a unidade, há opções de altura total e meia altura, com o R4 de altura total disponível em capacidades de 800 GB, 1.6 TB e 3.2 TB, enquanto aproveita oito controladores SandForce. O R4 de meia altura está disponível em capacidades de 300 GB, 600 GB e 1.2 TB, usa quatro controladores SandForce e foi amplamente projetado para uso em servidores 1U. 

No lado do software, a OCZ tem muitos segredos em jogo para não apenas impulsionar o desempenho do SSD, mas também reduzir a sobrecarga, como o uso da CPU e o consumo de energia. A OCZ afirma que seu acelerador de armazenamento SuperScale reduz a carga da CPU do host em comparação com as ofertas concorrentes de PCIe. Isso também permite um caminho de dados mais otimizado, que tem o benefício adicional de aumentar o desempenho do armazenamento. O Z-Drive R4 também utiliza um sistema de gerenciamento de energia eficiente que requer menos resfriamento (90 vs 300 LFM) e menos energia. O Z-Drive funciona dentro dos limites de energia de 26 W do PCIe, mesmo em níveis de desempenho máximo, enquanto algumas unidades concorrentes precisam de energia adicional ou as velocidades de gravação são limitadas.

RM88 (altura total) Especificações:

  • Disponível em configurações de 800 GB, 1.6 TB e 3.2 TB
  • PCI Express Geração 2 x8
  • Altura total PCIe, compatível com 3/4 de comprimento
  • Controlador de armazenamento OCZ SuperScale
  • Controlador NAND: 8 processadores SandForce SF-2200 SSD
  • Dimensões (C x L x A): 242 x 98.4 x 17.14 mm
  • Peso: 283g
  • Consumo de energia: 23W inativo, 26W ativo

Especificações RM84 (meia altura)

  • Disponível em configurações de 300 GB, 600 GB e 1.2 TB
  • PCI Express Geração 2 x8
  • Compatível com PCIe meia altura, meio comprimento
  • Controlador de armazenamento OCZ SuperScale
  • Controlador NAND: 4 processadores SandForce SF-2200 SSD
  • Dimensões (C x L x A): 168.55 x 68.91 x 17.14 mm
  • Peso: 131g
  • Consumo de energia: 14.5W inativo, 16W ativo

Especificações adicionais

  • Flash MLC NAND
  • Arquitetura OCZ VCA 2.0
  • TRIM/SCSI unmap (requer suporte do sistema operacional)
  • Proteção contra falha de energia com tecnologia DataWrite Assurance
  • Criptografia: compatível com AES de 128 bits e 256 bits
  • Recuperação ECC
  • Suporte SMART com atributos empresariais
  • MTBF: hora 2,000,000
  • Garantia de 3 Anos
  • Compatível com Windows 7, Windows Server 2008, Linux Red Hat Enterprise 6.1
  • Temperatura operacional: 0 ° C ~ 70 ° C
  • Temperatura de armazenamento: -45 ° C ~ 85 ° C

Design e Construção

O OCZ Z-Drive R1.6 de 4 TB que recebemos para análise é uma placa PCIe x3 de comprimento total de 4/8 com placa filha. Com base em cerca de oito processadores SandForce SF-2200, arquitetura OCZ VCA 2.0 e 1.6 TB de NAND... há pouco espaço restante nesta placa fora dos materiais da unidade.

A OCZ fez um ótimo trabalho do ponto de vista do design, mantendo as peças dentro dos limites do cartão para minimizar a interferência com outros dispositivos instalados no computador. Outro recurso (ou falta de um recurso) é que o Z-Drive R4 obtém toda a sua energia do próprio slot PCIe, em vez de exigir uma fonte de alimentação externa conectada. Isso mantém peças adicionais e meios de falha ao mínimo e também mostra que o R4 é bastante conservador quando se trata de uso de energia. O Unidade Fusion-io que acabamos de analisar requer uma fonte de energia secundária para desempenho total. 

A refrigeração é completamente passiva no Z-Drive R4, utilizando o ar de resfriamento do próprio gabinete, empurrando o ar da frente da placa, sobre o NAND e os controladores e saindo da grade que faz parte do suporte de montagem PCIe. Com o valor máximo de uso de energia de 26w, o R4 é classificado para apenas 90 LFM de ar para permanecer dentro de sua faixa de temperatura operacional sob carga.

desmontagem

Os componentes internos do OCZ Z-Drive R4 são praticamente visíveis sem a necessidade de desmontar a própria unidade. Dado o alto preço deste item, optamos por deixar a placa filha anexada, pois o layout simétrico das peças permitia identificar facilmente até mesmo componentes eletrônicos parcialmente obscurecidos na placa.

Quando se trata disso, o R4 é praticamente oito SSDs montados na mesma placa de circuito. A capacidade de usuário de 1.6 TB do R4 é composta por 2,048 GB de NAND bruto, divididos entre 128 peças Intel IMFT 16nm NAND de 25 GB, com dezesseis por processador SandForce SF-2282.

Pontos de referência sintéticos

Considerando os recursos de maior desempenho de um SSD PCIe como o OCZ Z-Drive R4, modificamos ligeiramente nossos métodos de teste padrão além de como testamos SSDs empresariais individuais. Para saturar totalmente o cartão, tivemos que aumentar a carga de E/S por meio de vários gerentes e trabalhadores no IOMeter, caso contrário, talvez não vejamos todo o potencial dessa unidade. O método que criamos que nos permitiu ainda trabalhar com a unidade em uma configuração não formatada foi ter dois gerentes e dois trabalhadores em interface com o mesmo segmento LBA de 5 GB. Isso nos permitiu saturar totalmente o Z-Drive R4 e atingir as velocidades que o drive foi anunciado como capaz de suportar.

Dividimos a parte de teste do IOMeter sintético desta revisão em duas partes. O primeiro são nossos testes de baixa profundidade de fila padrão, que são executados em um nível QD=1 em unidades únicas e em SSDs PCI-e em um nível de QD=4, dada a contagem de encadeamentos do gerenciador/operador. Os testes iniciais estão mais alinhados com ambientes de usuário único, enquanto os intervalos de maior profundidade de fila na segunda metade são mais parecidos com o que o cartão veria em uma configuração de servidor com solicitações de E/S empilhadas.

A OCZ está oferecendo duas versões do Z-Drive R4; uma de altura total e outra de meia altura. A principal diferença entre os dois modelos, além da altura física do cartão, é o número de processadores SandForce SF-2200. O RM88 Z-Drive R4 de altura total possui oito processadores, enquanto seu irmão menor RM84 de meia altura possui apenas quatro. Embora uma queda no desempenho seja esperada entre esses dois modelos, felizmente não é em uma escala linear. O RM88 atinge um pico de gravação sequencial de 2,800 MB/s e gravação aleatória 410,000K de 4 IOPS, enquanto o RM84 cai a 2,000 MB/s e 250,000 IOPS. Portanto, embora tenha metade do poder do SandForce sob o capô, ele cai apenas 28% na velocidade de gravação sequencial e 39% na velocidade de gravação aleatória de 4K, graças em grande parte à tecnologia do acelerador de armazenamento SuperScale da OCZ.

Dados de desempenho máximo RM88

  • Leia: até 2,800 MB / s
  • Gravação: até 2,800 MB / s
  • Gravação aleatória de 4k: 410,000 IOPS
  • IOPS máximo: 500,000

Desempenho Máximo RM84

  • Leitura: até 2,000 MB/s (28% inferior a RM88)
  • Gravação: até 2,000 MB / s 
  • Gravação aleatória de 4k: 250,000 IOPS (39% inferior a RM88)
  • IOPS máximo: 260,000

Com velocidades anunciadas de leitura e gravação sequencial de 2,800 MB/s, o OCZ Z-Drive R4 é nada menos que uma potência repleta de NAND. Nosso mais rápido anterior era o Fusion-io ioDrive Duo que chegou a 1,550 MB/s de leitura; o que significa que o Z-Drive R4 é quase duas vezes mais rápido em largura de banda sequencial. Para ver o desempenho em linha reta, usamos o IOMeter com um teste de transferência sequencial de 4 MB alinhado a 2K, com uma taxa efetiva de profundidade de fila de 4.

Medimos uma velocidade máxima de leitura de 2,883 MB/s e gravação de 2,634 MB/s no R4, colocando-o bem na liderança sobre o ioDrive Duo em testes de dados repetidos e incompressíveis. A velocidade de leitura realmente superou em 83 MB/s, embora as velocidades de gravação tenham ficado abaixo de 166 MB/s.

Nosso próximo teste analisa transferências aleatórias de blocos grandes, mas ainda mantendo o tamanho de transferência de 2 MB. Dada a falta de partes móveis internas nos SSDs, esses valores não mudam muito além do nosso teste de transferência sequencial.

No teste de transferência aleatória de 2 MB, o OCZ Z-Drive R4 ainda conseguiu impressionantes 2,836 MB/s de leitura e 2,613 MB/s de gravação sobre os 1,528 MB/s de leitura e 1,017 MB/s do ioDrive Duo.

Nosso próximo teste analisa tanto a leitura/gravação aleatória de 4K com profundidade de fila baixa quanto os valores de profundidade de fila de pico para todos os SSDs PCI-e que testamos em nosso laboratório.

Em um ponto de partida QD=4, o ioDrive Duo tinha quase 100% de vantagem sobre o Z-Drive R4. não seja muito rápido para chamar um líder ainda, já que o Z-Drive R4 está apenas sendo aquecido neste momento. No gráfico 4K MAX IOPS abaixo, o R4 mais que dobrou o desempenho superior do ioDrive Duo com uma velocidade máxima de 308K IOPS de leitura e 297K IOPS de gravação em comparação com apenas 116K IOPS de leitura e 225K IOPS de gravação.

Uma área interessante a ser observada com o OCZ Z-Drive R4 é a rapidez com que seu desempenho 4K aleatório é no pico de carga QD=64 (QD=265 com dispersão de gerente/trabalhador). Você pode se perguntar primeiro por que ele atingiu apenas 300k ... bem, a resposta é que foi tão rápido que atingiu o limite superior do processador Intel Core i5-2300 em nosso equipamento de teste da Intel. Com uma única unidade finalmente sendo capaz de ultrapassar os limites de nosso hardware de equipamento de teste, agora temos planos em andamento para um novo equipamento de classe empresarial para equipamentos de ponta como o Z-Drive em testes futuros.

Dado o forte desempenho QD = 4 do ioDrive Duo, não foi uma surpresa ver valores de latência mais baixos do que o Z-Drive R4 em nosso gráfico. As diferenças na latência de pico provavelmente podem ser atribuídas às diferenças de NAND e controlador, especialmente com o R4 tendo oito processadores SandForce para sincronizar em comparação com apenas dois controladores no ioDrive Duo.

Também decidimos mostrar os resultados do CrystalDiskMark em cada uma dessas unidades de teste com dados aleatórios. Esse tipo de benchmark claramente não é o teste ideal para executar em um SSD corporativo que prospera em um ambiente multiencadeado, mas ainda é divertido de usar ao comparar os resultados com as unidades do cliente.

A próxima metade de nossos benchmarks sintéticos são testes em rampa, cobrindo o desempenho desde os primeiros níveis de profundidade da fila até um máximo de 64 (QD=256) ou 128 (QD=512). Esta seção também inclui nossos testes de perfil de servidor, que desde o início são projetados para mostrar o desempenho dos produtos corporativos sob cargas de servidor mistas exigentes.

A diferença entre o Z-Drive R4 e o ioDrive Duo torna-se muito aparente no teste de leitura e gravação em 4K aleatório expandido. Nas faixas de profundidade de fila mais baixas, o Duo está acima do R4, embora o ponto de cruzamento onde o R4 sai por cima seja durante a mudança de QD=2 para QD=4. Depois desse ponto, o R4 acelera rapidamente até sua velocidade máxima registrada.

O próximo segmento analisa nossos testes de perfil de servidor, que, ao contrário do teste 4K de leitura/gravação aleatória, incluem perfis de carga de trabalho mistos. Em cada um desses cenários, o Z-Drive R4 está muito acima do ioDrive Duo e do antigo LSI WarpDrive SLP-300 que quase não parece que eles estão na mesma liga.

Benchmarks do mundo real

Se você é novo no StorageReview, uma coisa em que tentamos focar é como qualquer unidade pode funcionar em condições do mundo real. Para realmente ver como as unidades funcionam sob cargas de trabalho normais, você precisa registrar o tráfego exato que está sendo passado de e para o dispositivo e, em seguida, usar isso para comparar as unidades umas com as outras. Por esse motivo, nos voltamos para nossos rastreamentos do StorageMark 2010, que incluem rastreamentos de consumidores cobrindo cenários de HTPC, produtividade e jogos e agora rastreamentos de negócios começando com um novo cenário de servidor de email para ajudar nossos leitores a descobrir o desempenho de uma unidade em seus condições. Também temos um novo rastreamento corporativo que implantaremos após os testes focados no cliente.

Mantivemos as mesmas unidades na programação para nossos benchmarks do mundo real, embora com nosso rastreamento de servidor de e-mail sendo lançado após a análise do LSI WarpDrive, ele não foi incluído nesse teste.

O primeiro teste da vida real é nosso cenário HTPC. Neste teste, incluímos: reproduzir um filme HD 720P no Media Player Classic, um filme SD 480P reproduzido no VLC, três filmes baixados simultaneamente pelo iTunes e um fluxo HDTV 1080i sendo gravado pelo Windows Media Center em um período de 15 minutos. Taxas de IOps e MB/s mais altas com tempos de latência mais baixos são preferidas. Nesse rastreamento, registramos 2,986 MB sendo gravados no drive e 1,924 MB sendo lidos.

O OCZ Z-Drive R4 não teve problemas em permanecer na liderança em nosso rastreamento HTPC. Medindo quase o dobro da velocidade do ioDrive Duo, o R4 obteve uma impressionante velocidade média de 1,254 MB/s.

Nosso segundo teste real abrange a atividade do disco em um cenário de produtividade. Para todos os efeitos, este teste mostra o desempenho do drive sob atividade diária normal para a maioria dos usuários. Este teste inclui: um período de três horas operando em um ambiente de produtividade de escritório com Vista de 32 bits executando Outlook 2007 conectado a um servidor Exchange, navegação na Web usando Chrome e IE8, edição de arquivos no Office 2007, visualização de PDFs no Adobe Reader e uma hora de reprodução de música local com duas horas adicionais de música online via Pandora. Nesse rastreamento, registramos 4,830 MB sendo gravados no drive e 2,758 MB sendo lidos.

O R4 mediu 854 MB/s em média em nosso rastreamento de produtividade, não tendo absolutamente nenhum problema em ficar acima do pacote.

Nosso teste da vida real baseado em terceiro cliente cobre a atividade do disco em um ambiente de jogo. Ao contrário do rastreamento HTPC ou produtividade, este depende muito do desempenho de leitura de uma unidade. Para fornecer uma divisão simples das porcentagens de leitura/gravação, o teste HTPC é de 64% de gravação, 36% de leitura, o teste de produtividade é de 59% de gravação e 41% de leitura, enquanto o rastreamento de jogos é de 6% de gravação e 94% de leitura. O teste consiste em um sistema Windows 7 Ultimate de 64 bits pré-configurado com Steam, com Grand Theft Auto 4, Left 4 Dead 2 e Mass Effect 2 já baixados e instalados. O rastreamento captura a atividade de leitura pesada de cada carregamento do jogo desde o início, bem como as texturas à medida que o jogo avança. Nesse rastreamento, registramos 426 MB sendo gravados na unidade e 7,235 MB sendo lidos.

Em nosso último rastreamento de disco baseado em cliente, o Z-Drive R4 novamente manteve uma forte liderança, medindo 1,184 MB/s em média, com o ioDrive Duo listrado ficando atrás com 898 MB/s.

Nosso primeiro rastreamento corporativo abrange um ambiente de servidor de correio do Microsoft Exchange. Capturamos a atividade de nosso servidor de e-mail StorageReview durante alguns dias. Este hardware de servidor consiste em um ambiente Dell PowerEdge 2970 executando o Windows Server 2003 R2 operando a partir de três discos rígidos SAS de 73 GB 10k em RAID5 no controlador integrado Dell Perc 5/I. O rastreamento consiste em muitas solicitações de transferência pequenas, com uma forte carga de leitura de 95% e tráfego de gravação de 5%.

Em nosso rastreamento de servidor de e-mail, parece que a vantagem que o OCZ Z-Drive R4 tinha nos cenários iniciais de reprodução de rastreamento mudou, com o ioDrive Duo assumindo uma forte liderança nas configurações simples e distribuídas.

Conclusão

O OCZ Z-Drive R4 nos surpreendeu durante todo o tempo em que o mantivemos em nosso laboratório, pois literalmente teve um desempenho tão bom que quebrou nosso equipamento, forçando-nos a repensar a maneira como testamos as soluções PCIe corporativas no futuro. Ele superou a concorrência em quase todos os testes por uma margem significativa, uma façanha considerando que o Z-Drive R4 custa 35-40% menos que o Fusion-io ioDrive Duo. O Z-Drive R4 também superou a solução LSI Enterprise PCIe, que possui processadores SandForce de uma geração, mas ainda custa cerca de quatro vezes mais por GB.

É aqui que a OCZ realmente mostra seu brilhantismo – o equilíbrio entre desempenho e custo. A OCZ optou pelo MLC NAND mais barato e em camadas nos mais recentes processadores SandForce SF-2282 com software como o acelerador de armazenamento SuperScale, que reduz o uso da CPU e o consumo de energia, enquanto ainda impulsiona o que realmente é, taxa de transferência incomparável. 

Como se a OCZ precisasse de mais flechas na aljava, o Z-Drive R4 está disponível em grandes capacidades, até 3.2 TB no cartão de tamanho normal e 1.2 TB no de meia altura – que a maioria das outras empresas nem oferece. A unidade também é inicializável, negando a necessidade de uma unidade de sistema adicional e não requer uma fonte de alimentação secundária para desempenho total, como fazem alguns outros SSDs PCIe corporativos. 

Vantagens

  • Incrivelmente rápido, mais do que o dobro em alguns cenários do que a concorrência
  • Preço muito competitivo em $ 7/GB
  • Não requer energia externa
  • Bootable

Desvantagens

  • Algumas lentidões em situações não otimizadas para 4K

ponto de partida

O OCZ Z-Drive R4 é simplesmente incrível. A relação custo/desempenho está fora dos gráficos, nenhum outro SSD PCIe empresarial pode sequer se comparar ao OCZ Z-Drive R4, quando medido dessa maneira. A OCZ redefiniu a arte de combinar hardware com software para um SSD corporativo magistral. 

OCZ Z-Drive R4 na Amazon.com

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