美光 P400m 是一款企业级固态硬盘，专为服务器、设备和存储平台而设计。 P400m采用主流的7mm 2.5″外形，SATA接口和Micron的25nm MLC NAND。 与此驱动器取代的 P300 一样，P400m 使用 Marvell 驱动器控制器，其顶部带有定制的 Micron 固件，该固件已针对即使在读写使用场景下的性能进行了调整。 从性能上看，P400m提供64KB顺序读写分别为380MB/s和310MB/s，4KB随机读写IOPS分别高达60,000和26,000。
美光 P400m 是一款企业级固态硬盘，专为服务器、设备和存储平台而设计。 P400m采用主流的7mm 2.5″外形，SATA接口和Micron的25nm MLC NAND。 与此驱动器取代的 P300 一样，P400m 使用 Marvell 驱动器控制器，其顶部带有定制的 Micron 固件，该固件已针对即使在读写使用场景下的性能进行了调整。 从性能上看，P400m提供64KB顺序读写分别为380MB/s和310MB/s，4KB随机读写IOPS分别高达60,000和26,000。
除了峰值性能，P400m 还包括美光的 XPERT（扩展性能和增强可靠性技术）产品组合，以提供企业客户最关心的特性：耐用性、数据保护、一致的性能、低延迟和低功耗。 P400m 的固件和驱动架构在很大程度上体现了这些功能，该架构由美光内部与美光 NAND 一起开发。 拥有一个可以与 NAND 架构师协调的内部开发团队的优势在驱动器功能方面很明显，而且在兼容性和驱动器可靠性等更难定义的方面也很明显。 Micron 还包括 P400m 电容器，可在意外断电期间保护传输中的数据。
P400m 是美光不断发展的企业级 SSD 产品组合的最新更新。 该驱动器可作为主流服务器、存储和高速缓存选项，其中读写活动是平衡的。 这与 P400e，这是一个以阅读为中心的入口企业驱动器和 P320h PCIe 应用加速器 这是美光的高级企业存储产品。 总的来说，这些产品线可以满足大多数需求，但美光计划继续扩展其产品以包括额外的接口和 NAND 配置选项，以满足更多用例的特定闪存需求。
P400m 提供 100GB、200GB 和 400GB 容量，五年内每天 10 次驱动器写入填充的耐用性数据。 我们的主要审查单位是 200GB 容量，手头有 100GB 和 400GB 样本用于特定测试。
美光 P400m 规格
- 容量
- 100GB（MTFDDAK100MAN-1S1AA）
- 连续 64KB 读取：380 MB/s
- 顺序 64KB 写入：200 MB/s
- 随机 4KB 读取：52,000 IOPS
- 随机 4KB 写入：21,000 IOPS
- 读取延迟：0.57ms
- 写延迟：2ms
- 200GB（MTFDDAK200MAN-1S1AA）
- 连续 64KB 读取：380 MB/s
- 顺序 64KB 写入：310 MB/s
- 随机 4KB 读取：54,000 IOPS
- 随机 4KB 写入：26,000 IOPS
- 读取延迟：0.51ms
- 写延迟：2ms
- 400GB（MTFDDAK400MAN-1S1AA）
- 连续 64KB 读取：380 MB/s
- 顺序 64KB 写入：310 MB/s
- 随机 4KB 读取：60,000 IOPS
- 随机 4KB 写入：26,000 IOPS
- 读取延迟：0.51ms
- 写延迟：2ms
- 100GB（MTFDDAK100MAN-1S1AA）
- 美光 25nm MLC NAND 闪存
- Marvell 9187 SATA 6.0Gb/s 控制器
- SATA 6 Gb/秒接口
- 支持 ATA 模式
- PIO 模式 3、4
- 多字 DMA 模式 0、1、2
- 超级 DMA 模式 0、1、2、3、4、5
- 企业扇区大小支持：512 字节
- 支持热插拔
- 使用 32 命令的本机命令队列支持
插槽支持 - 符合 ATA-8 ACS2 命令集
- ATA 安全功能命令集和密码
登录支持 - 安全擦除命令集：快速安全擦除
- 自我监控、分析和报告技术
(SMART) 命令集 - 可靠性
- 平均无故障时间 (MTTF)：2 万设备小时
- 静态和动态磨损均衡
- 不可纠正的误码率 (UBER)：<1 个扇区/1016 读取位
- 耐力：写入的总字节数 (TBW)
- 100GB：1.75PB
- 200GB：3.50PB
- 400GB：7.00PB
- 机械：7.0mm 高度
- SATA 连接器：5V ±10%
- 2.5 英寸驱动器：100.5mm x 69.85mm x 7.0mm
- 可现场升级的固件
- 功耗：<7.5W（典型值），<0.75W 空闲
- 工作温度
- 商用 0°C 至 70°C
- 重量 <125g MAX
建筑与设计
200GB Micron P400m 的设计反映了 Crucial 和 Micron 驱动器系列的外观。 外壳非常简单，金属灰色烤漆。 机身由金属合金制成，带有坚固的金属顶盖。 为了适应依赖超薄 SSD 的不断增长的细分市场，美光为 P7m 采用了 400 毫米的小 z 高度，以提供最广泛的兼容性。 在我们的实验室环境中，我们可以毫无问题地将 Micron P400m 安装在围绕 15mm SAS HDD 设计的解决方案中，或者只适合 7mm SSD 或 HDD 的新刀片服务器中。
Micron P400m 的正面提供行业标准的 SATA 电源和数据连接。 所有固件更新都通过操作系统内部或外部的软件进行处理。
P400m 的设计与美光销售的客户端或其他企业级 SSD 没有太大区别。
利用 Marvell 9187 控制器，P400m 为企业使用提供了增强的固件功能。 最值得注意的是增加的过度配置，这将驱动器容量从原始的 340GB 降低到操作系统可用的 186GB。 这有助于在繁重的写入工作负载期间进行后台活动，并延长驱动器的使用寿命。 这一点很重要，因为 P400m 具有过度配置和优化功能，有助于提高 MLC NAND 的耐用性水平以匹配 SLC 解决方案。
测试背景和比较
Micron RealSSD P400m 使用 Micron 25nm MLC NAND 和带有 SATA 9187Gb/s 接口的 Marvell 6.0 控制器。
本次审查的可比性：
- 英特尔固态硬盘 DC S3700 （200GB，英特尔 PC29AS21CA0 控制器，英特尔 25 纳米 HET MLC NAND，6.0Gb/s SATA）
- 金士顿 SSDNow E100 （200GB，SandForce SF-2500 控制器，东芝 24nm eMLC NAND，6.0Gb/s SATA）
- 三星SSD 840 Pro （512GB、300mhz 三星 3 核 MCX 控制器、三星 2x nm Toggle NAND 闪存、SATA）
所有 SAS/SATA 企业级固态硬盘均在我们的第二代企业级测试平台上进行基准测试，该平台基于 联想ThinkServer RD630. 这个新的基于 Linux 的测试平台包括最新的互连硬件，例如 LSI 9207-8i HBA 以及面向最佳闪存性能的 I/O 调度优化。 对于综合基准测试，我们使用适用于 Linux 的 FIO 2.0.10 版和适用于 Windows 的 2.0.12.2 版。
- 2 x Intel Xeon E5-2620（2.0GHz，15MB 缓存，6 核）
- 英特尔 C602 芯片组
- 内存 – 16GB (2 x 8GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM
- Windows Server 2008 R2 SP1 64 位、Windows Server 2012 Standard、CentOS 6.3 64 位
- 100GB 美光 RealSSD P400e 启动固态硬盘
- LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA（用于启动 SSD）
- LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA（用于基准测试 SSD 或 HDD）
- Mellanox ConnectX-3 10GbE PCIe 3.0 适配器
- Mellanox ConnectX-3 InfiniBand PCIe 3.0 适配器
企业综合工作负载分析
闪存性能在每个存储设备的整个预处理阶段各不相同。 我们的企业存储基准流程首先分析驱动器在彻底预处理阶段的运行方式。 每个可比较的驱动器都使用供应商的工具进行安全擦除，在 16 个线程的重负载下使用相同的工作负载预处理到稳定状态，每个线程有 16 个未完成队列，然后按设定的时间间隔进行测试在多个线程/队列深度配置文件中显示轻度和重度使用情况下的性能。
预处理和初级稳态测试：
- 吞吐量（读+写 IOPS 聚合）
- 平均延迟（读+写延迟一起平均）
- 最大延迟（峰值读取或写入延迟）
- 延迟标准偏差（读+写标准偏差一起平均）
我们的企业综合工作负载分析包括四个基于实际任务的配置文件。 开发这些配置文件是为了更容易与我们过去的基准测试以及广泛发布的值（例如最大 4K 读写速度和 8K 70/30，通常用于企业驱动器）进行比较。 我们还包括两个传统的混合工作负载，传统的文件服务器和网络服务器，每个都提供广泛的传输大小组合。
- 4K
- 100% 读取或 100% 写入
- 100% 4K
- 8K 70/30
- 70% 读取，30% 写入
- 100% 8K
- 文件服务器
- 80% 读取，20% 写入
- 10% 512b、5% 1k、5% 2k、60% 4k、2% 8k、4% 16k、4% 32k、10% 64k
- 支持网络端
- 100% 阅读
- 22% 512b、15% 1k、8% 2k、23% 4k、15% 8k、2% 16k、6% 32k、7% 64k、1% 128k、1% 512k
为了开始我们的测试，我们首先看看新的 P400m 如何融入美光现有的 SATA 企业产品组合。 我们使用相同容量的产品样本，将新的美光 P400m 与它所取代的基于 SLC 的 P300 以及读取目标 P400e 进行对比。 对于这个快速比较，我们只看 8k 70/30 性能。 在我们 6 小时预处理过程中测量吞吐量的第一张图表中，我们注意到 P400m 的突发性能较低，开始时低于 P400e 和 P300，但随着每个驱动器开始趋于平稳，P400m 正好位于P300 的稳态性能。
对于 16T/16Q 的工作负载，基于 SLC 的 P12 和新的基于 MLC 的 P300m 的平均延迟测得略高于 400 毫秒，而 P400e 增加超过 54 毫秒。
将我们 8k 70/30 测试中的最大延迟与每个驱动器预处理阶段的 16T/16Q 负载进行比较，我们看到旧的 Micron 企业级 SSD 和新的 P400m 之间的巨大转变。 随着 P300 和 P400e 接近稳态性能，它们的峰值响应时间稳定在 900 毫秒或以上。 这与将大部分最大延迟保持在 400 毫秒以下的 P100m 形成鲜明对比。
比较延迟一致性，我们看到将旧的 Micron 企业级驱动器与新的 P400m 进行比较，延迟扩展有类似的趋势。 在我们 400 小时的预处理期间，P6m 的延迟标准偏差保持较低且持平，而 P300 和 P400e 在离开“突发”条件后不久就增加了。
完成预处理阶段后，我们将进入主要测试，这些测试使用从 2T/2Q 扩展到 16T/16Q 的工作负载进行采样。 在我们主要的 8k 70/30 吞吐量测试中，我们可以看到 P400m 紧随基于 SLC 的 P300 之后，远远超过 P400e 的性能。 P300 在其峰值时测得 20,181 IOPS，而 P400m 测得 19,105 IOPS，而 P400e 落后于 4,674 IOPS。
比较基于 MLC 的 P400m 和旧的基于 SLC 的 P300 之间的平均延迟，美光能够从 2T/2Q 到 16T/16Q 的低延迟性能非常接近。
比较整个负载范围内的最大延迟，P400m 提供了该组中最低的峰值响应时间，远远超过 P300 和 P400e。
比较延迟一致性，新的 P400m 提供了比基于 SLC 的 P300 和面向读取的基于 MLC 的 P400e 低得多的标准偏差。
在了解 P400m 如何融入美光产品组合后，我们将 P400m 与目前在企业领域竞争的其他领先 SATA SSD 进行了比较。 在我们的第一个包含 100% 4K 随机写入活动且完全饱和的工作负载中，我们测得美光 P400m 的稳态性能约为 27,000 IOPS，而英特尔 DC S3700 测得略高于 32,000 IOPS。
查看具有 16% 随机 16k 写入活动的 100T/4Q 负载的平均延迟，美光 P400m 测得的延迟约为 9.4 毫秒，而英特尔 S3700 测得的延迟约为 7.9 毫秒。
比较我们每个可比较的固态硬盘的峰值响应时间，我们注意到美光 P400m 和英特尔 S3700 的总响应时间最短，基于 SandForce 的金士顿 E100 处于中间位置，而三星固态硬盘 840 Pro 则与最大的最大延迟。 SSD 840 Pro 与其他驱动器之间的最大区别在于过度配置级别，其中三星更适合突发的读取繁重的工作负载。
在 4k 预处理部分比较这些 SSD 之间的标准偏差，美光 P400m 提供了出色的性能，尽管它在我们 3700 小时的老化过程中略微落后于英特尔 S6，有一些光点。
在每个 SSD 完成 6 小时的预处理阶段后，我们进入随机 4K 传输测试的主要部分，测量峰值读取和写入性能。 比较读取性能，三星 SSD 840 Pro 名列前茅，测量值为 71,622 IOPS，美光 P400m 测量值为 58,550 IOPS。 这个数字实际上非常好，考虑到美光仅将 200GB P400m 评为 54,000 IOPS 4K 读取。 切换到随机 4K 写入性能，美光 P400m 测得 26,984 IOPS，低于 S3700 的 33,013 IOPS，但高于 SSD 840 Pro 或 E100 的性能。 P400m 的性能 4K 写入性能也超过了美光的规格，后者列出了 26,000 IOPS。
在 16T/16Q 负载下，美光 P400m 在我们的 4.37% 100K 读取测试中测得 4 毫秒，在 9.48% 100K 写入活动中测得 4 毫秒。
比较我们随机 4K 测试的较长采样周期中的最大延迟，美光 P400m 在读取活动和写入活动中的最大响应时间分别为 23.46 毫秒和 69 毫秒。
比较延迟一致性，美光 P400m 在读取延迟标准差方面落后于三星 SSD 840 Pro 和英特尔 DC S3700，但在写入延迟一致性方面排名第二。
在我们使用 8K 配置文件 70/30% 读/写扩展和恒定 16T/16Q 负载的第一个混合工作负载中，我们测量到来自 Micron P25,000m 的峰值速率超过 400 IOPS，进入预处理部分大约 90 分钟，它稳定到刚刚超过 21,000 IOPS。
查看 16T/16Q 工作负载的平均延迟，Micron P400m 的稳定状态测量值约为 12 毫秒，而英特尔 DC S7.6 为 3700 毫秒。 相比之下，基于 SandForce 的金士顿 E19 的平均延迟超过 100 毫秒，三星 SSD 16 Pro 的平均延迟超过 840 毫秒。
将我们的观点从平均延迟切换到峰值响应时间，我们发现美光 P400m 和三星 SSD 840 Pro 的最大延迟相似，低于英特尔 DC S3700，但优于金士顿 E100。 话虽如此，美光能够在我们 100 小时预调节期的大部分时间里将峰值响应时间保持在 6 毫秒以下。
在我们的 8K 70/30 测试中比较该组中每个 SATA 固态硬盘之间的延迟一致性，美光 P400m 接近（但更好）三星固态硬盘 840 Pro，但仍远远落后于英特尔 DC S3700。
与我们在 16% 16K 写入测试中执行的固定 100 线程、4 队列最大工作负载相比，我们的混合工作负载配置文件可在各种线程/队列组合中扩展性能。 在这些测试中，我们将工作负载强度从 2 个线程和 2 个队列扩展到 16 个线程和 16 个队列。 在扩展的 8K 70/30 测试中，美光 P400m 的性能从 12,400T/2Q 时的 2 IOPS 扩展到 21,200T/16Q 时的 16 IOPS 峰值。 这与英特尔 DC S3700 形成对比，后者从 13,800T/2Q 时的 2 IOPS 扩展到 33,300T/16Q 时的 16 IOPS 峰值。
比较每个 SSD 之间的平均延迟，美光 P400m 在 0.31T/2Q 时测量为 2ms，在 12.07T/16Q 时增加到 16ms。 这使美光在该组中排名第二，低于英特尔，但领先于三星 SSD 840 Pro 和金士顿 E100。
在我们 8K 70/30 测试的工作负载范围内，对于大部分测试，美光 P400m 的峰值响应时间保持在 25 毫秒或以下，但不包括跃升至 16 毫秒的 16T/75Q。
比较每个 SATA 固态硬盘之间的延迟一致性，美光 P400m 在低于 3700T/840Q 的工作负载下落后于英特尔 S16 和三星固态硬盘 16 Pro，延迟标准偏差与金士顿 E100 相似。
下一个工作负载是我们的文件服务器配置文件，它涵盖从 512b 到 512K 的各种传输大小。 在 16T/16Q 饱和负载下，美光 P400m 以最低的突发速度开始，约为 13,000 IOPS，但在达到稳定状态后以约 840 IOPS 的速度结束，最终稳定在三星 SSD 100 Pro 和金士顿 E14,500 之上。
凭借 256 的有效队列深度，美光 P400m 在我们的测试中达到稳态性能 17.5 小时后的平均延迟约为 2 毫秒。 相比之下，英特尔 DC S14 的平均延迟为 3700 毫秒，SSD 19.7 Pro 的平均延迟为 840 毫秒，金士顿 E20.9 的平均延迟为 100 毫秒。
比较每个驱动器达到稳态性能时的最大延迟，美光 P400m 仅次于英特尔 DC S3700，响应时间在 90-150 毫秒之间。
在我们的文件服务器测试的预处理部分深入研究延迟一致性，美光 P400 在接近稳定状态时排在英特尔 S3700 和三星 SSD 840 Pro 之后。
在每个 SATA SSD 上完成 6 小时的文件服务器预处理过程后，我们过渡到各种工作负载，我们在 2T/2Q 到 16T/16Q 之间扩展。 美光 P400m 在有效队列深度为 9,700 时从 4 IOPS 扩展，在有效队列深度为 14,500 或更大时达到 32 IOPS 的峰值。
Micron P400m 的平均延迟在 0.4T/2Q 时为 2 毫秒，在 17.58T/16Q 时为 16 毫秒。 这与范围从 3700 毫秒到 0.38 毫秒的英特尔 S13.75 或范围从 100 毫秒到 0.57 毫秒的金士顿 E21.22 相比。
对于除 400T/50Q 以外的所有负载，我们在 Micron P16m 上的文件服务器工作负载的最大延迟都低于 16 毫秒，其峰值超过 125 毫秒。
比较延迟标准偏差，美光 P400m 在我们的文件服务器测试中跨线程/队列级别落后于包，除了 16T/16Q 领先于金士顿 E100。
我们最终的预处理工作负载采用传统的 100% 读取活动 Web 服务器测试，并将其转换为 100% 写入以预处理每个 SSD。 这是我们最激进的工作负载，尽管它并不真正符合 100% 写入的任何现实条件。 在此部分中，美光 P400m 仅次于英特尔 DC S3700 位列第二。
在 16T/16Q 工作负载下，我们的 Web 服务器预调节过程的平均延迟不到 55 毫秒，落后于 S3700，但远低于三星 SSD 840 Pro 或基于 SandForce 的金士顿 E100。
比较我们严苛的 Web 服务器预处理过程中的最大延迟，美光 P400m 的峰值响应时间低于金士顿 E100 或三星 SSD 840 Pro，但落后于英特尔 S3700，后者测得仅超过 100 毫秒。
将焦点转移到延迟标准偏差上，Micron P400m 提供了非常好的一致性，尽管略低于 Intel S3700。
在每个 SSD 完成 Web 服务器测试中的预处理阶段后，我们将工作负载翻转回 100% 读取。 在只读条件下，美光 P400m 的性能大致与基于 SandForce 的金士顿 E100 相当，而三星 SSD 840 Pro 则遥遥领先。 P400 从 11,500T/2Q 的 2 IOPS 扩展到 19,000T/16Q 的 16 IOPS。 相比之下，840 Pro 在 16,400T/2Q 时测得 2，峰值超过 27,000 IOPS。
查看我们的读取密集型 Web 服务器配置文件中的平均延迟，Micron P400m 在 0.346T/2Q 时测量为 2 毫秒，在 13.483T/16Q 时增加到 16 毫秒。
在只读条件下，美光 P400m 的最大延迟在有效队列深度 20 及以下时低于 128 毫秒，在 90T/16Q 时增加到 16 毫秒。
比较我们 Web 服务器测试的只读部分中的标准偏差，美光 P400m 提供与金士顿 E100 相似的性能，后者落后于三星 SSD 840 Pro 和英特尔 DC S3700。
结论
美光 P400m 旨在弥补 P400e 的不足，在更平衡的工作负载下提供更高的性能，而 P400e 更喜欢更多面向读取的用例。 P400m 还提供电源故障保护，为主流企业服务器使用提供更多的稳健性。 在查看基于 SLC 的 P300 时，我们看到基于 MLC 的 P400m 不仅在性能方面表现出色，而且在峰值和标准偏差方面都显示出巨大的延迟改进，从而使性能配置文件更加均匀。 美光并不是第一个这样做的，但 P400m 继续市场验证，至少对于企业级 SSD，未来绝对是 MLC NAND。 随着耐久性达到每天 10 次或更多的驱动器写入，并且 SLC 和 MLC NAND 之间的性能差距已经缩小，几乎没有理由为这个细分市场考虑基于 SLC 的 SSD。
就整个市场的性能而言，美光 P400m 属于中等主流企业级 SSD 细分市场。 它的性能水平高于市场上众多基于 SandForce 的企业级 SSD，但低于具有极具竞争力的定价方案的英特尔 SSD DC S3700。 在我们的测试中，我们看到在随机 4K 读写性能方面均优于 Micron 的规格表。 在我们的 8K 70/30 测试中，性能达到 21,000 IOPS 的峰值，远高于基于 SandForce 的企业级 SSD 的最高 13,000 IOPS。 在最大延迟和标准偏差方面，基于 MLC 的 P400m 提供了非常一致的性能，略低于英特尔 S3700，但达到或超过了该领域其他驱动器的结果。
总体而言，P400m 在整个过程中都表现出色，并为基于 SandForce 的替代品提供了近乎本土化的解决方案。 Micron 已经在 Marvell 控制器上注册了几年，并且对它的了解与任何人一样，将 NAND 工程实力与一套可靠的软件技术和固件专业知识相结合。 这有助于他们提供比上一代基于 SLC 的 P300 更好的 SSD，并且明显比读取调整的 P400e 性能更高。
优点
- 使用 MLC NAND 达到或超过基于 SLC 的 P300 的性能
- 7 毫米外形设计，几乎适用于任何用例
- 通过 MLC NAND 提供类似 SLC 的耐用性
缺点
- 无法跟上 Intel DC S3700 的步伐
底线
美光 P400m 是一款主流的基于 MLC 的 SATA 企业级固态硬盘，可提供类似 SLC 的性能和耐用性，但没有 SLC 的价格溢价，同时仍提供美光 NAND、固件和软件增强功能。
