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SanDisk Ultra Plus 固态硬盘评测

by 凯文·奥布莱恩

SanDisk Ultra Plus 是专为客户端系统使用而设计的主流 SSD。 Ultra Plus 使用标准的 2.5 英寸 7 毫米外形尺寸和 SATA 6Gb/s 接口,由 Marvell 9175 控制器提供支持,该控制器具有内部 SanDisk 固件和 SanDisk 的 19nm MLC NAND。 组合包的顺序读取和写入性能分别高达 530 MB/s 和 445 MB/s。 不过,与大多数 SSD 一样,底线不仅仅与最高速度有关,还与更智能的功能有关,这些功能可以让用户从驱动器中获得更多收益,同时保持高水平的可靠性。


SanDisk Ultra Plus 是专为客户端系统使用而设计的主流 SSD。 Ultra Plus 使用标准的 2.5 英寸 7 毫米外形尺寸和 SATA 6Gb/s 接口,由 Marvell 9175 控制器提供支持,该控制器具有内部 SanDisk 固件和 SanDisk 的 19nm MLC NAND。 组合包的顺序读取和写入性能分别高达 530 MB/s 和 445 MB/s。 不过,与大多数 SSD 一样,底线不仅仅与最高速度有关,还与更智能的功能有关,这些功能可以让用户从驱动器中获得更多收益,同时保持高水平的可靠性。

与大多数其他供应商相比,SanDisk 拥有巨大的 NAND 生产优势; 当与大型工程团队结合时,它会包含高级闪存管理技术,例如非易失性写入缓存 nCache。 当然,SSD 上的缓存并不是什么新鲜事,基于 Marvell 的驱动器总是使用额外的板载 DDR 芯片作为封装的一部分。 虽然该实现是一个易失性缓存,但 nCache 是 SLC NAND 的非易失性组,专门设计用于提高随机写入性能。 nCache 累积小的写入,然后合并并刷新到 MLC NAND 以进行永久存储。 这种方法在性能和 NAND 磨损管理方面都更加有效。

Ultra Plus 与市场上已有的另一款 SanDisk 产品并驾齐驱,即 SanDisk Extreme. 这两款驱动器将继续在市场上销售,但引入第二个控制器平台的举措很有趣。 虽然基于 SandForce 的 Extreme 将继续推动更高的顶线性能,但 SanDisk 看到了消费者对内置 SandForce 以外的东西的 SSD 的需求。 不过,使用 Marvell 处理器还可以为 SanDisk 带来其他一些好处。 他们开始制作自己的固件堆栈,以帮助差异化和客户支持,而 SandForce 固件通常是静态的。 他们也有更多机会提供 NAND 功能,如上述 nCache。 最终结果可能是一个具有更高稳定性、可靠性和改进支持的驱动器,因为 SanDisk 拥有整个驱动器的所有关键元素。

Ultra Plus 具有三种容量,旨在满足大多数用户的需求; 64GB、128GB 和 256GB。 每个容量的启动价格分别为 74.99 美元、109.99 美元和 219.99 美元。 SanDisk 有意在当前发布计划中留下 512GB 的容量,以提供最流行的最终用户容量。 每个驱动器都提供三年保修,所有容量都提供超过 80TBW 的耐用性。 我们的评测型号是 256GB 容量。

SanDisk Ultra Plus 规格

  • 容量
    • 64GB
      • 顺序读取:高达 520 MB/s
      • 顺序写入:高达 155 MB/s
      • 随机读取 IOPS:高达 76,000
      • 随机写入 IOPS:高达 29,000
    • 128GB
      •  顺序读取:高达 530 MB/s
      • 顺序写入:高达 290 MB/s
      • 随机读取 IOPS:高达 80,000
      • 随机写入 IOPS:高达 33,000
    • 256GB
      •  顺序读取:高达 530 MB/s
      • 顺序写入:高达 445 MB/s
      • 随机读取 IOPS:高达 82,000
      • 随机写入 IOPS:高达 39,000
  • 控制器:Marvell 88SS9175
  • NAND:闪迪 19nm eX2 ABL MLC
  • 接口:SATA 6Gb/s
  • 外形尺寸:2.5″ 7mm
  • 电力
    • 64GB
      • 主动:.12W
      • 最大读取:2.6W
      • 最大写入:2.2W
      • 睡眠:.08W
    • 128GB
      • 主动:.12W
      • 最大读取:2.7W
      • 最大写入:3.4W
      • 睡眠:.08W
    • 256GB
      • 主动:.12W
      • 最大读取:2.9W
      • 最大写入:4.8W
      • 睡眠:.08W
  • 续航力:大于80TBW
  • MTBF:2万小时
  • 工作温度:0°C – 70°C
  • 非工作温度:-55°C – 85°C
  • 保修:3年

设计与建造

SanDisk Ultra Plus 是一款 7 毫米 2.5 英寸固态硬盘,专为台式机、笔记本电脑和超极本设计。 设计相当基本,黑色塑料外壳有两个产品标签; 正面和背面。 该设计与 SanDisk Extreme SSD 非常相似,但它的外形比 Extreme 上的 9.5 毫米设计更纤薄。

SSD的顶部更倾向于展示产品系列和SanDisk品牌,而底盖则显示了详细信息,包括容量、功率要求等信息。 底部贴纸还覆盖了将两个外壳固定在一起的四个螺丝。

打开 SanDisk Ultra Plus SSD 后,我们发现了一块非常小的内部板,它更像是一个 mSATA 设备,而不是一个 2.5 英寸的驱动器。 通过使用这么小的电路板,SanDisk 能够制造出适合多种产品的电路板,包括更新的小型产品。

仔细观察内部电路板,我们发现一个 Marvell 88SS9175 控制器、一个 RAM 模块和四个 SanDisk 19nm NAND 芯片(两个顶部,两个底部)。 这种紧凑的布局可以很容易地组织成多种小型 SSD 设计,无论是模块化的还是板载的。

底部有两个额外的 SanDisk NAND 芯片,包裹着一个设计非常简洁紧凑的 SSD。

消费者基准

所有消费类 SSD 基准测试均使用 StorageReview 消费类测试平台进行。 用于此审查的可比对象包括:

  • SanDisk Extreme SSD(240GB,SandForce SF-2200,SanDisk 24nm MLC NAND,SATA)
  • 浦科特PX-M5S (256GB,Marvell 9174,美光 25nm MLC NAND,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)
  • 海盗船 Neutron GTX (240GB、LAMD LM87800、东芝 24 纳米切换 NAND、SATA)
  • OCZ 顶点 4 (512GB、Indilinx Everest 2、英特尔 25 纳米 MLC NAND、SATA)

所有 IOMeter 数字都表示为 MB/s 速度的二进制数字。

在我们测试直线顺序性能的第一个基准测试中,SanDisk Ultra Plus SSD 的读取速度为 488MB/s,写入速度为 424MB/s。

切换到随机 2MB 传输大小后,SanDisk Ultra Plus 的速度有所下降,读取速度为 343MB/s,写入速度为 280MB/s。

在我们的下一个测试中,我们转向较小的 4k 随机工作负载,100% 读取活动从 1QD 扩展到 64QD。 在此设置中,SanDisk Ultra Plus 从中间位置开始,并扩展到刚刚超过 82,000 IOPS。

在我们下一次考察 100% 4K 随机读取性能的测试中,SanDisk Ultra Plus 跌至垫底,峰值仅超过 45,000 IOPS。

仔细观察 QD4 的 1K 随机性能,我们可以看到每个 SSD 的离线性能。 虽然 Ultra Plus 以最高 4K 写入性能排在最后,但在 QD1 时它更接近中上水平。

将焦点切换到平均写入延迟,SanDisk Ultra Plus 在 QD0.0522 测得的平均写入延迟为 1 毫秒,并且在该测试期间具有 1.65 毫秒的极低峰值延迟。

我们的最后一系列综合基准比较了一系列服务器混合工作负载中的硬盘驱动器,队列深度从 1 到 128。我们的每个服务器配置文件测试都强烈倾向于读取活动,从 67% 读取到我们的数据库配置文件到 100% 在我们的网络服务器配置文件中读取。 在我们所有的混合工作负载中,SanDisk Ultra Plus 的低队列深度和高队列深度性能较弱,接近垫底。

第一个是我们的数据库配置文件,67% 的读取和 33% 的写入工作负载组合主要集中在 8K 传输大小上。

下一个配置文件查看一个文件服务器,80% 的读取和 20% 的写入工作负载分布在从 512 字节到 64KB 的多种传输大小上。

我们的 Web 服务器配置文件是只读的,传输大小从 512 字节到 512KB 不等。

最后一个配置文件查看工作站活动,其中 20% 的写入和 80% 的读取混合使用 8K 传输。

消费者真实世界基准

对于普通消费者来说,试图将随机 4K 写入速度转化为日常情况是相当困难的。 它有助于在每种可能的设置下比较驱动器,但它并不能真正解决更快的日常使用或更好的游戏加载时间。 为此,我们求助于我们的 StorageMark 2010 轨迹,其中包括 HTPC、生产力和游戏轨迹,以帮助读者了解驱动器在其条件下的排名。

第一个真实测试是我们的 HTPC 场景。 在此测试中,我们包括:在 Media Player Classic 中播放一部 720P HD 电影,在 VLC 中播放一部 480P SD 电影,通过 iTunes 同时下载三部电影,以及通过 Windows Media Center 在 1080 分钟内录制一个 15i HDTV 流。 具有较低延迟时间的较高 IOps 和 MB/s 速率是首选。 在此跟踪中,我们记录了写入驱动器的 2,986MB 和读取的 1,924MB。 我们的第二个真实测试涵盖了生产力场景中的磁盘活动。 出于所有意图和目的,此测试显示了大多数用户在正常日常活动下的驱动器性能。 此测试包括:在办公生产力环境中运行 32 位 Vista、运行 Outlook 2007 并连接到 Exchange 服务器、使用 Chrome 和 IE8 浏览网页、在 Office 2007 中编辑文件、在 Adob​​e Reader 中查看 PDF 以及一小时通过 Pandora 播放两小时的本地音乐和额外的在线音乐。 在此跟踪中,我们记录了写入驱动器的 4,830MB 和读取的 2,758MB。

在我们的 HTPC 跟踪中,SanDisk Ultra Plus 的平均传输速度为 181MB/s,垫底。

我们的第二个真实测试涵盖了生产力场景中的磁盘活动。 出于所有意图和目的,此测试显示了大多数用户在正常日常活动下的驱动器性能。 此测试包括:在办公生产力环境中运行 32 小时,运行 Outlook 2007 的 8 位 Vista 连接到 Exchange 服务器,使用 Chrome 和 IE2007 浏览网页,在 Office 4,830 中编辑文件,在 Adob​​e Reader 中查看 PDF,以及一小时通过 Pandora 播放两小时的本地音乐和额外的在线音乐。 在此跟踪中,我们记录了写入驱动器的 2,758MB 和读取的 XNUMXMB。

在我们的生产力跟踪中,Ultra Plus 的平均测量速度为 147MB/s,与同类驱动器相比,其性能也较弱。

我们的第三个真实测试涵盖了游戏环境中的磁盘活动。 与 HTPC 或 Productivity trace 不同,这个在很大程度上依赖于驱动器的读取性能。 简单细分读/写百分比,HTPC 测试为 64% 写入,36% 读取,Productivity 测试为 59% 写入和 41% 读取,而游戏轨迹为 6% 写入和 94% 读取。 测试由预配置了 Steam 的 Windows 7 Ultimate 64 位系统组成,其中已经下载并安装了 Grand Theft Auto 4、Left 4 Dead 2 和 Mass Effect 2。 跟踪记录了每个游戏从一开始加载的大量读取活动,以及游戏进程中的纹理。 在此跟踪中,我们记录了写入驱动器的 426MB 和读取的 7,235MB。

在我们对游戏配置文件的最后跟踪中,SanDisk Ultra Plus 的平均速度为 387MB/s,接近底部,但仍领先于 OCZ Vertex 4。

能量消耗

在功耗方面,SanDisk Ultra Plus SSD 在空闲时消耗 0.47 瓦,在启动时消耗 1.18 瓦。 在主动使用期间,Ultra Plus 在持续驱动活动时消耗 4.02 瓦,在持续连续读取活动时消耗 2.46 瓦,在随机 0.95k 读取活动时消耗 4 瓦。

企业测试环境

高端消费类闪存存储与传统企业闪存存储在企业闪存阵列或使用闪存作为层/缓存的阵列之间的界限越来越模糊。 凭借现在采用 MLC NAND 以及企业级或消费级 SSD 的多个引人注目的企业解决方案,我们正在通过我们的全面严格的 企业测试实验室. StorageReview 的企业实验室配备了创建数据中心中的各种硬件和网络配置的设备,包括服务器、网络、机架空间和电源调节/监控。

我们的消费者测试使用每个驱动器的优化容量,但对于企业基准测试,我们希望将相同的容量相互比较,因为更大的驱动器在此类测试中具有固有的优势。 由于我们只对 256GB OCZ Vector 进行了采样,因此与其他驱动器(例如 512GB Vertex 4 和三星 SSD 840 Pro)相比,它并不是一个完美的同类产品,尽管在本次审查时它是我们手头上最好的。

本次审查的可比性包括:

  • 浦科特PX-M5S (256GB,Marvell 9174,美光 25nm MLC NAND,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)
  • 海盗船 Neutron GTX (240GB、LAMD LM87800、东芝 24 纳米切换 NAND、SATA)
  • OCZ 顶点 4 (512GB、Indilinx Everest 2、英特尔 25 纳米 MLC NAND、SATA)

我们使用我们的 Lenovo ThinkServer RD240 测试了驱动器,配置有:

  • 2 个英特尔至强 X5650(2.66GHz,12MB 缓存)
  • Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64 位和 CentOS 6.2 64 位
  • 英特尔 5500+ ICH10R 芯片组
  • 内存 – 8GB (2 x 4GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM

企业综合工作负载分析

在每个存储设备的预处理阶段,闪存性能差异很大。 我们的企业存储基准流程在整个预处理过程中分析驱动器的总吞吐量、平均延迟、峰值延迟和标准偏差。 由于延迟通常比吞吐量更重要,我们将强调每个驱动器的完整延迟特性。

对于每个工作负载,每个可比较的驱动器都使用供应商的工具进行安全擦除,以相同的工作负载预处理到稳定状态,设备将在 16 个线程的重负载下进行测试,每个线程有 16 个未完成队列,然后在多个线程/队列深度配置文件中以设定的时间间隔进行测试,以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

我们的第一个企业工作负载着眼于驱动器达到稳态性能后的随机 4K 性能。 在测试的前半部分,我们用 100% 4K 随机写入工作负载对每个驱动器进行了预处理,并衡量了每个驱动器在吞吐量和延迟方面的响应情况。 在第一部分中,SanDisk Ultra Plus 以大约 24,000 IOPS 的突发速度开始,然后迅速下降,稳定在 5,000 IOPS 左右。

将平均延迟与 100% 4K 随机写入工作负载进行比较,Ultra Plus 在 14T/16Q 负载的突发期间测得大约 16 毫秒,随着它接近稳态增加到 50 毫秒。

虽然 SanDisk Ultra Plus 在吞吐量和平均延迟方面处于中间位置,但其峰值延迟性能在每个间隔中以最低时间领先。

与我们在 4k 预处理最大延迟部分中提到的性能类似,Ultra Plus 在延迟一致性方面也表现非常出色。

在每个 SSD 的 6 小时预处理阶段结束后,我们对 100T/100Q 负载的 4% 读取和 16% 写入 16k 写入性能进行了更长的采样。 达到稳定状态后,我们测得 Ultra Plus 的读取 IOPS 为 12,883,写入 IOPS 为 4,798。

达到稳定状态后,SanDisk Ultra Plus 的平均响应时间在读取活动中测得为 19.87 毫秒,在写入活动中测得为 53.35 毫秒。

最大延迟在读取活动中测量为 334.9 毫秒,在写入活动中测量为 685.2 毫秒。

延迟一致性在读取活动方面较弱,但在写入活动方面排名很好。

我们的下一部分从恒定的 100% 4K 工作负载切换到 8K 70/30 配置文件。 在恒定的 8k 70/30 配置文件和 16T/16Q 负载下,Ultra Plus 的突发速度略高于 30,000 IOPS,然后在稳定状态下迅速稳定至约 7,000 IOPS。

在我们的 8K 70/30 工作负载中,SanDisk Ultra Plus 的平均延迟从突发时的约 7 毫秒到达到稳定状态时的约 40 毫秒不等。

SanDisk Ultra Plus 在 8K 70/30 预处理阶段测得的最大延迟在 400-600 毫秒之间。

SanDisk Ultra Plus 的延迟一致性在我们的 8K 70/30 工作负载中排名中上。

在 6 小时 8K 70/30 预处理过程完成后,Ultra Plus 在 3,529T/7,191Q 下提供从 16 IOPS 到 4 IOPS 的吞吐速度。

比较我们 8K 70/30 测试中的平均延迟,SanDisk Ultra Plus 垫底,延迟从 1.12 毫秒到 40.3 毫秒不等。

在整个测试过程中,最大延迟保持在 100-500 毫秒之间,峰值延迟低于本次测试中的许多消费类 SSD。

切换到延迟一致性时,SanDisk Ultra Plus 垫底,仅排在 Plextor M5S 之前。

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。 在重 16T/16Q 饱和负载下,SanDisk Ultra Plus 的突发速度约为 18,000 IOPS,然后稳定在 5,100 IOPS 左右。

在文件服务器预调节阶段,SanDisk Ultra Plus 在驱动器离开突发阶段后平均延迟最高,排名垫底。

仅比较峰值响应时间,SanDisk Ultra 在我们的文件服务器工作负载的预处理阶段期间具有最低的最大延迟。

虽然 SanDisk Ultra Plus 提供了非常低的峰值响应时间,但它的整体一致性弱于该组中除 Plextor M5S 之外的大多数产品。

在我们 6 小时的文件服务器预处理阶段结束后,我们测量了 SanDisk Ultra Plus 的性能,负载从 2T/2Q 到 16T/16Q。 在这些测试中,Ultra Plus 排名垫底,性能从 2,903T/2Q 的 2 IOPS 上升到 5,707T/16Q 的 4 IOPS。

文件服务器测试中的平均延迟从 1.37T/2Q 的 2 毫秒扩展到 50.99T/16Q 的 16 毫秒。

比较最大延迟,SanDisk Ultra Plus 保持在同类产品的顶端,在负载低于 500 的有效队列深度的情况下,大部分测试保持在 64 毫秒以下。

虽然 SanDisk Ultra Plus SSD 的最大延迟非常低,但其延迟标准差高于该组中除 Plextor M5S 之外的大多数。

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。 在本节中,SanDisk Ultra Plus 趋于中下水平,在接近稳态时平均约为 1,500 IOPS。

在 100T/16Q 的重 16% 写入配置文件下,Ultra Plus 在接近稳态时的平均响应时间接近 250 毫秒。 这领先于 Plextor M5S 和 SanDisk Extreme。

比较我们繁重的 Web 服务器预处理运行中的最大延迟,SanDisk Ultra Plus 在接近稳定状态时具有该组中最低的峰值响应时间。

当驱动器接近稳态时,SanDisk Ultra Plus 的延迟标准偏差曲线仍然非常平滑,仅低于三星 SSD 840 Pro 和 OCZ Vertex 4。

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,SanDisk Ultra SSD 垫底,性能在 7,960T/2Q 时为 2 IOPS,在 11,544T/16Q 时达到 2 IOPS 的峰值。

由于消费类 SSD 组的吞吐量较低,SanDisk Ultra SSD 的平均响应时间最高,从 0.499T/2Q 的 2 毫秒扩展到 30.3T/16Q 的 16ms。

在 2T/2Q 到 16T/16Q 的负载范围内,SanDisk Ultra Plus 将所有工作负载的峰值响应时间保持在 300 毫秒以下,但 16T/16Q 增加到 350 毫秒。

比较我们 100% 读取 Web 服务器测试中的延迟标准偏差,SanDisk Ultra SSD 在测试期间的延迟一致性最弱,除了 16T/16Q,它略微超过 OCZ Vector 和 Samsung SSD 840 Pro。

结语

喜欢 SanDisk Ultra Plus 的原因有很多,主要是因为工程优势,包括 SanDisk NAND、固件和 NAND 管理技术。 历史证明,这种组合可以在需要解决问题时产生具有更高可靠性和更快周转周期的 SSD。 Ultra Plus 还使用 Marvell 控制器,SanDisk 在很大程度上使用它来拥有辅助非 SandForce 驱动器。

SanDisk 在 Ultra Plus 中的一些秘诀涉及 nCache,它是一种非易失性写入缓存,本质上是将小写入组织成更大、对 NAND 更友好的写入。 这里肯定有一些 NAND 耐用性优势,SanDisk 引用了 80TBW 的耐用性数字,这对于此类驱动器来说是相当高的,但就性能优势而言,我们没有看到它在我们的消费者或企业工作负载中表现出色。 在我们的许多面向突发的消费者工作负载中,Ultra Plus 低于其高性能和主流竞争产品,最大的差异在于我们的真实世界跟踪以及我们的 IOMeter 混合工作负载配置文件。 在我们以企业为中心的耐久性工作负载中测试 Ultra Plus 发现了类似的行为,SanDisk SSD 垫底。

总体而言,对于希望从 SanDisk 购买非 SandForce SSD 的客户,Ultra Plus 提供了另一种选择。 与 SanDisk Extreme 相比,Ultra Plus 还具有更薄的外形,旨在实现更密集的安装。 虽然性能可以全面提高,但可靠性和价格可能会影响一些寻找 SSD 的客户。

优点

  • 自主开发的固件、软件和 NAND
  • 非常紧凑的设计,适合笔记本电脑和超极本
  • 消费者和企业工作负载期间的最大延迟低

缺点

  • 比许多主流和高性能消费类 SSD 更低的突发性能
  • 较弱的企业工作负载吞吐量

底线

SanDisk Ultra Plus SSD 在不使用 SandForce 控制器的 SanDisk 产品线中为客户提供了第二选择。 虽然更紧密的固件集成和内部 SanDisk NAND 的好处可能会提供更高级别的可靠性,但在性能方面,它落后于我们的消费者和企业工作负载。

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