STEC s840 是一款面向高性能企业市场的 6Gb/s SAS SSD。 s840 采用完全设计和开发的内部控制器和固件堆栈，搭配 15 毫米、2.5 英寸外形规格的 MLC NAND。它具有 200GB、400GB 和 800GB 容量，并提供高达 529MB/s 的持续读取吞吐量、写入453MB/s 的吞吐量和 118,000 的最大读取 IOPS。与大多数企业级 SSD 一样，STEC 不仅仅是原始性能；STEC 拥有强大的知识产权组合，这使他们在 SSD 设计方面具有一定的优势，以及追溯到1994年。
STEC s840 是一款面向高性能企业市场的 6Gb/s SAS SSD。 s840 采用完全设计和开发的内部控制器和固件堆栈，搭配 15 毫米、2.5 英寸外形规格的 MLC NAND。它具有 200GB、400GB 和 800GB 容量，并提供高达 529MB/s 的持续读取吞吐量、写入453MB/s 的吞吐量和 118,000 的最大读取 IOPS。与大多数企业级 SSD 一样，STEC 不仅仅是原始性能；STEC 拥有强大的知识产权组合，这使他们在 SSD 设计方面具有一定的优势，以及追溯到1994年。
在我们评估闪存技术时，不能低估其血统和 IP 组合。 在一个充斥着大量噪音、模仿者和基于商品的产品的市场中，它们是核心差异化因素。 仅仅从 1994 年开始就服务于军事和专业市场，表面上看还不够好，还必须做得更多。 不过，STEC 拥有更多优势，这是公司价值主张的核心驱动力，他们设计和生产自己的控制器这一事实凸显了这一点，这是一项巨大的技术优势。 随着制造商转向使用更小的 NAND 尺寸，这种优势变得更加强大，其中拥有一个控制器硬件和固件来应对 NAND 缺陷，这些缺陷会因每次芯片更换而变得更糟，这一点非常重要。
在高性能企业 SSD 中使用 MLC NAND 并不是一个陌生的概念，但这样做意味着供应商必须能够理解和管理 NAND，以驱动驱动器所需的耐用性。 STEC 将其耐久性技术称为 Cell Care，该技术与高级闪存管理相结合，可在 SSD 的整个生命周期内提供耐久性声明以及一致且可预测的稳态性能。 STEC 提供全面的数据路径保护以确保飞行中数据的安全，同时提供 PowerSafe，这是一种板载电容器，可在发生电源故障时防止数据丢失。 电容器的 STEC 实施也是独一无二的，因为它们位于一个模块中，如果需要更换电容器，无需打开外壳即可进行现场维修。 最后，在技术套件概述中，STEC 提供了 SAFE 技术，这是另一种安全功能，旨在在芯片出现故障时保护数据。
所有这些技术和向 MLC NAND 的迁移意味着客户在驱动器的预计使用寿命内获得了非常有吸引力的 TCO 图。 STEC 引用了每天 10 次完全随机驱动器写入的耐久性数据，没有达到这些数字通常需要的 SLC-NAND 的额外成本。
STEC 闪存系列最近进行了一些重新平衡，因此有必要概述当前产品，以更好地了解驱动器的适用范围。如前所述，STEC s840 采用双端口 SAS 接口，目标是高性能具有繁重混合工作负载使用配置文件的应用程序和数据库需求。 STEC 还提供 s620，这是一款专为大量读取密集型用途而设计的入门级企业级 SATA SSD。 为了进一步提升性能，STEC 销售 PCIe 应用加速器 s1100，专为高 IO 应用、数据库、缓存和其他任务而设计。 最后但同样重要的是，STEC 拥有 EnhanceIO SSD 缓存软件，这是一款独立于闪存的缓存软件。
STEC s840 固态硬盘规格
- 容量
- 200GB – S840E200M2S
- 400GB – S840E400M2S
- 800GB – S842E800M2S
- 双端口SAS接口
- 扇区大小：512b
- 东芝 MLC NAND
- STEC 24950-15555-XC1 控制器
- 性能
- 持续读取吞吐量：高达 529MB/s
- 持续写入吞吐量：高达 453MB/s
- 最大 100% 读取 IOPS：高达 118,000
- 最大 100% 写入 IOPS：高达 62,500
- 最大 100% 随机读取 IOPS：93,000 (8K)
- 最大 100% 随机写入 IOPS：19,500 (8K)
- 随机 70% 读取/30% 写入 IOPS：37,800 (8K)
- 外形：2.5 英寸
- 功耗：6.87W 100% 读取
- 耐力：每天 10 次完全随机驱动器写入
- 数据可靠性：1 个中有 10 个不可恢复的错误17 读取位
- 尺寸：100.2 毫米（长）x 69.8 毫米（宽）x 15.0 毫米（高）
- 体重：<0.4公斤
- 工作温度：0° 至 60°C（商用）
- 保修：5年
设计与建造
STEC s840 是一款 15 毫米 SSD，具有 SAS 接口和 2.5" 外形尺寸。这种较高的 z 高度常见于高性能和高容量企业级 SSD，但少数 9.5 毫米除外。
STEC s840 上的接口是双端口 SAS 连接，常见于高端企业级 SSD。 SAS 的优势在于它提供内置的故障转移功能，允许高可用性安装以及在某些情况下增强性能的宽端口模式。 SAS 还提供更高的 I/O 请求队列，这有助于减少密集型工作负载期间的延迟。
STEC s840 周围的外壳是金属合金，具有我们在任何其他 SSD 上都没有看到的独特功能。 为使 s840 在现场安装时尽可能易于维修，STEC 设计了无需从 SSD 上拆下顶盖即可轻松更换的备用电源。 用户从机箱底部卸下一颗螺丝，滑出电源组进行更换。 STEC 告诉我们，虽然该模块一旦投入使用就很容易修复，但很少有客户这样做，因为 STEC 的设计方式限制了电源模块的故障。
卸下 STEC s840 的顶盖，我们可以看到电路板的底部，可以看到 DRAM 缓存以及 PowerSafe 电容器单元。 SSD 的这一面不包含任何导热垫，而是夹在电路板和外壳底部之间。
STEC s840 的显着优势之一是控制器。 STEC 在内部设计和编码控制器，而不是从第三方采购。 由于所有控制器和软件堆栈知识以及 IP 都在内部，因此这导致组件之间更好的集成，并在可靠性和支持方面赋予 STEC 优势。
STEC s840 电路板的顶部包括十个 Toshiba MLC NAND 片、STEC 控制器以及一片 Micron DRAM。 800GB 型号使用 64GB NAND 片，使其总 RAW 容量为 1TB，超额配置水平为 28%。
电路板底部包括六个 Toshiba MLC NAND 片、两个额外的 Micron DRAM 片和 PowerSafe 连接器。
测试背景和比较
我们的 800GB STEC s840 评测驱动器使用 STEC 24950-15555-XC1 控制器和具有 SAS 6.0Gb/s 接口的 Toshiba MLC NAND。 下面列出了可比较的产品，包括传统的基于 SLC 的 SAS 性能驱动器以及 SMART Optimus，它是一种 MLC SAS 产品，具有类似 SLC 的性能和耐用性。
本次审查的可比性：
- 日立Ultrastar SSD400S.B （400GB，英特尔 EW29AA31AA1 控制器，英特尔 25 纳米 SLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- 闪迪闪电 LB 406S （400GB，Pliant PTHEMI2-1VO 控制器，Micron 34nm SLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- 智能擎天柱 （400GB，第三方控制器，东芝 MLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- 东芝 MKx001GRZB （400GB，Marvell 88SS9032 控制器，东芝 32nm SLC NAND，6.0Gb/s SAS）
所有企业 SSD 都在我们的企业测试平台上进行基准测试 联想ThinkServer RD240. ThinkServer RD240 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
- LSI 9211 SAS/SATA 6.0Gb/秒 HBA
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
在我们的第一个测试中，我们应用 100% 4K 随机写入模式，负载为 16 个线程和 16 个队列。 从总吞吐量来看，STEC s840 的平均稳态写入速度约为 16,000 IOPS，在测试后约 60 分钟内达到了该速度。
STEC s840 达到稳态后，平均延迟为 14-16 毫秒，趋于稳定，这是我们测试过的驱动器中更有趣的模式之一。
即使采用基于 MLC 的设计，STEC s840 的最大响应时间也低于该类别中的大多数驱动器，达到稳态后保持在 100 毫秒以下。
在我们的 4K 随机写入测试期间进一步深入研究延迟指标，s840 的延迟标准偏差得分非常高，接近最高水平。
完成测试的预处理部分后，我们测量了 STEC s100 的 4% 840K 随机读写性能的更长样本。 在单端口模式下，我们测得峰值 4K 吞吐量为 86,171 IOPS 读取和 16,572 IOPS 写入。
在我们的 4K 读取测试期间测得的平均延迟为 2.97 毫秒，而写入延迟测得为 15.44 毫秒，有效队列深度为 256。
STEC s840 的 4K 读取峰值响应时间最低，为 15 毫秒，峰值写入延迟为 97.7 毫秒。
由于一致的延迟是企业级 SSD 的关键，STEC s840 在读取和写入延迟标准偏差方面都接近 SLC-SSD 包的中间。
在我们使用 8K 配置文件 70/30% 读/写分布的第一个混合工作负载中，STEC s840 排在 SMART Optimus 之后位居第二。 在大约 80 分钟后达到稳定状态后，测得的性能在 37,000-42,000 IOPS 之间。
STEC s256 的有效队列深度为 840，可将平均延迟控制在可控范围内，响应时间测量值略低于 7 毫秒。
切换到峰值响应时间后，基于 MLC 的 STEC s840 在达到稳定状态后将其最大响应时间保持在 50 毫秒以下。
深入研究延迟标准偏差，STEC s840 在我们的 8K 70/30 预处理部分中提供了一流的延迟和最一致的性能。
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，STEC s840 在大部分负载范围内表现出令人难以置信的强大性能； 只有在最高有效队列深度时才会被超越。 由于企业环境中的大多数活动发生在完全饱和以下，STEC s840 很可能在具有 8K 工作负载的正常生产环境中表现出最佳性能。
在大多数 840K 8/70 测试中，STEC s30 可以提供最快的平均延迟，只是在最高有效队列深度水平上被 SMART Optimus 超越。
比较从 4 到 256 的有效队列深度的广泛负载范围内的峰值响应时间，STEC s840 以最短的时间名列前茅。 s840 在整个测试中保持在 50 毫秒以下，其中大部分低于 40 毫秒。
我们 8K 70/30 测试中的延迟标准偏差在整个队列深度范围内保持一致，仅略高于日立 SSD400S.B。
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。 在本节中，STEC s840 与 SMART Optimus 和 SanDisk Lightning 并列，仍然位居榜首。
在预处理阶段达到稳态 100-120 分钟后，STEC s840 在测试的剩余部分平均响应时间为 11-13 毫秒。
比较文件服务器预处理测试中的最大延迟会有些混乱，每个 SSD 彼此测量 50 毫秒。 不过，看看 STEC s840 的性能，它在每个间隔中的峰值响应时间都较低，测量值略高于 75 毫秒。 此类别中最好的约为 60 毫秒，最差约为 150 毫秒或以上。
比较我们文件服务器测试预处理阶段的延迟标准偏差，STEC s840 几乎与 SMART Optimus 相当，与 SanDisk Lightning 相比均排名第二。
完成文件服务器测试的预处理阶段后，我们测量了每个 SSD 在 2T/2Q 和 16T/16Q 之间的负载下的性能。 与我们在 8K 70/30 测试中注意到的速度相似，STEC s840 在最低有效队列深度下提供了同类产品中最高的性能。 由于队列深度在每个段都达到了顶峰，虽然被闪迪闪电超越，但整体性能仍然名列前茅。
转而查看平均延迟，STEC s840 与 SMART Optimus 和 SanDisk Lightning 并驾齐驱。
在我们文件服务器测试的每个负载中，STEC s840 在有效队列深度范围内处于中间位置，对于大多数负载，最大响应时间保持在 50 毫秒以下，在最高队列深度时增加到略低于 100 毫秒。
随着传输大小的广泛分布，每个 SSD 都在更加努力地工作以保持性能。 在此测试中，STEC s840 与基于 SLC 的 SSD 速度最快，并保持延迟比在其高性能配置中也使用 MLC NAND 的 SMART Optimus 更一致。
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。 在此细分市场中，SanDisk Lightning LB 406S 的吞吐量高于其他同类产品，包括性能低得多的 s840。
在有效队列深度为 100 的 256% 写入预处理工作负载下，STEC s840 在达到稳态后保持了大约 40 毫秒的平均延迟。
在我们 Web 服务器工作负载的整个预处理过程中，STEC s840 将其最大响应时间保持在 150-200 毫秒之间，与许多基于 SLC 的顶级性能 SSD 处于同一范围内。
将我们的关注点从峰值延迟转移到整体延迟一致性，STEC s840 在 Web 服务器预处理测试中提供了最低的标准偏差。
对于 Web 服务器测试的其余部分，我们切换回 100% 读取活动（而预处理是 100% 写入）。 在此测试中，STEC s840 在较低的有效队列深度范围内再次提供了该组中的最高性能，仅在最高水平上被超越。
我们在 STEC s840 上运行的 Web 服务器配置文件的平均延迟表明，它在除最高有效队列深度级别之外的所有其他方面均略微领先于同类 SLC 级企业级 SSD。
STEC s100 的 Web 服务器测试的 840% 读取部分的峰值响应时间在 50 毫秒以下测得，除了最高工作负载。 它的性能在同类产品中名列前茅，与日立 SSD400S.B 并驾齐驱。
仔细查看 Web 服务器测试的标准偏差部分中的延迟，我们发现 STEC s840 在大多数领域都处于领先地位，但最高有效队列深度除外。
总结
STEC s840 SSD 坚定地瞄准主流和高性能企业市场，但提供比领先的 SLC NAND 替代品更好的价值主张。 通过利用 MLC NAND 并拥有自己的控制器，STEC 能够提高驱动器性能和耐用性，同时能够提供令人印象深刻的价值主张。 STEC 还通过使用内部控制器而拥有支持和工程优势，并且在闪存业务中跨越近 20 年的强大 IP 组合进一步支持了整体方案。
正如我们在性能结果中看到的那样，即使与大多数基于 SLC 的驱动器相比，s840 的整体表现也非常出色。 该驱动器在混合工作负载中表现特别出色，它在较低的有效队列深度方面提供了显着优势，而其他驱动器需要更多出色的请求才能达到最佳性能。 即使利用 MLC NAND，STEC 也能够控制峰值响应时间并保持出色的延迟标准偏差，这在很多时候都可以与基于 SLC 的竞争对手相媲美。 这些优势在传输大小分布广泛的工作负载中最为明显； 例如我们的 Web 服务器和文件服务器配置文件。
STEC 是近几个月来第二家提供基于 MLC 的驱动器的制造商，该驱动器在充满基于 SLC 的产品的空间中提供高性能和高耐用性。 随着企业买家继续寻找削减成本的方法，能够在 SSD 领域利用广泛 IP 来提供不断突破性能极限同时降低成本的产品的制造商将在这个市场中占有一席之地。
优点
- 在我们的许多混合工作负载中，跨各种线程/队列级别的最高性能
- 所有工作负载的最大延迟低和延迟标准偏差大
- 利用内部控制器从 MLC NAND 驱动类似 SLC 的性能和耐用性
缺点
- 不提供密度最大化 9.5mm 外形规格
底线
STEC s840 6Gb/s SAS 企业级固态硬盘在现实条件下为我们的许多工作负载提供行业领先的性能； 在低于完全饱和的线程和队列级别。 即使具有高 I/O 性能，它仍然在高有效队列深度下保持极低的峰值延迟，标准偏差非常低，显示了基于 SLC 的 SSD 即使使用商品 NAND 的实力。
