STEC s840 是一款面向高性能企業市場的 6Gb/s SAS SSD。 s840 採用完全設計和開發的內部控制器和固件堆棧，搭配 15 毫米、2.5 英寸外形規格的 MLC NAND。它具有 200GB、400GB 和 800GB 容量，並提供高達 529MB/s 的持續讀取吞吐量、寫入453MB/s 的吞吐量和 118,000 的最大讀取 IOPS。與大多數企業級 SSD 一樣，STEC 不僅僅是原始性能；STEC 擁有強大的知識產權組合，這使他們在 SSD 設計方面具有一定的優勢，以及追溯到1994年。
STEC s840 是一款面向高性能企業市場的 6Gb/s SAS SSD。 s840 採用完全設計和開發的內部控制器和固件堆棧，搭配 15 毫米、2.5 英寸外形規格的 MLC NAND。它具有 200GB、400GB 和 800GB 容量，並提供高達 529MB/s 的持續讀取吞吐量、寫入453MB/s 的吞吐量和 118,000 的最大讀取 IOPS。與大多數企業級 SSD 一樣，STEC 不僅僅是原始性能；STEC 擁有強大的知識產權組合，這使他們在 SSD 設計方面具有一定的優勢，以及追溯到1994年。
在我們評估閃存技術時，不能低估其血統和 IP 組合。 在一個充斥著大量噪音、模仿者和基於商品的產品的市場中，它們是核心差異化因素。 僅僅從 1994 年開始就服務於軍事和專業市場，表面上看還不夠好，還必須做得更多。 不過，STEC 擁有更多優勢，這是公司價值主張的核心驅動力，他們設計和生產自己的控制器這一事實凸顯了這一點，這是一項巨大的技術優勢。 隨著製造商轉向使用更小的 NAND 尺寸，這種優勢變得更加強大，其中擁有一個控制器硬件和固件來應對 NAND 缺陷，這些缺陷會隨著每次芯片更換而變得更糟，這一點非常重要。
在高性能企業 SSD 中使用 MLC NAND 並不是一個陌生的概念，但這樣做意味著供應商必須能夠理解和管理 NAND，以驅動驅動器所需的耐用性。 STEC 將其耐久性技術稱為 Cell Care，該技術與高級閃存管理相結合，可在 SSD 的整個生命週期內提供耐久性聲明以及一致且可預測的穩態性能。 STEC 提供全面的數據路徑保護以確保飛行中數據的安全，同時提供 PowerSafe，這是一種板載電容器，可在發生電源故障時防止數據丟失。 電容器的 STEC 實施也是獨一無二的，因為它們位於一個模塊中，如果需要更換電容器，無需打開外殼即可進行現場維修。 最後，在技術套件概述中，STEC 提供了 SAFE 技術，這是另一種安全功能，旨在在芯片出現故障時保護數據。
所有這些技術和向 MLC NAND 的遷移意味著客戶在驅動器的預計使用壽命內獲得了非常有吸引力的 TCO 圖。 STEC 引用了每天 10 次完全隨機驅動器寫入的耐久性數據，沒有達到這些數字通常需要的 SLC-NAND 的額外成本。
STEC 閃存系列最近進行了一些重新平衡，因此有必要概述當前產品，以更好地了解驅動器的適用範圍。如前所述，STEC s840 採用雙端口 SAS 接口，目標是高性能具有繁重混合工作負載使用配置文件的應用程序和數據庫需求。 STEC 還提供 s620，這是一款專為大量讀取密集型用途而設計的入門級企業級 SATA SSD。 為了進一步提升性能，STEC 銷售 PCIe 應用加速器 s1100，專為高 IO 應用、數據庫、緩存和其他任務而設計。 最後但同樣重要的是，STEC 擁有 EnhanceIO SSD 緩存軟件，這是一款獨立於閃存的緩存軟件。
STEC s840 固態硬盤規格
- 容量
- 200GB – S840E200M2S
- 400GB – S840E400M2S
- 800GB – S842E800M2S
- 雙端口SAS接口
- 扇區大小：512b
- 東芝 MLC NAND
- STEC 24950-15555-XC1 控制器
- 性能
- 持續讀取吞吐量：高達 529MB/s
- 持續寫入吞吐量：高達 453MB/s
- 最大 100% 讀取 IOPS：高達 118,000
- 最大 100% 寫入 IOPS：高達 62,500
- 最大 100% 隨機讀取 IOPS：93,000 (8K)
- 最大 100% 隨機寫入 IOPS：19,500 (8K)
- 隨機 70% 讀取/30% 寫入 IOPS：37,800 (8K)
- 外形：2.5 英寸
- 功耗：6.87W 100% 讀取
- 耐力：每天 10 次完全隨機驅動器寫入
- 數據可靠性：1 個中有 10 個不可恢復的錯誤17 位讀取
- 尺寸：100.2 毫米（長）x 69.8 毫米（寬）x 15.0 毫米（高）
- 重量：<0.4公斤
- 工作溫度：0° 至 60°C（商用）
- 保修：5年
設計和建造
STEC s840 是一款 15 毫米 SSD，具有 SAS 接口和 2.5" 外形尺寸。這種較高的 z 高度常見於高性能和高容量企業級 SSD，但少數 9.5 毫米除外。
STEC s840 上的接口是雙端口 SAS 連接，常見於高端企業級 SSD。 SAS 的優勢在於它提供內置的故障轉移功能，允許高可用性安裝以及在某些情況下增強性能的寬端口模式。 SAS 還提供更高的 I/O 請求隊列，這有助於減少密集型工作負載期間的延遲。
STEC s840 周圍的外殼是金屬合金，具有我們在任何其他 SSD 上都沒有看到的獨特功能。 為使 s840 在現場安裝時盡可能易於維修，STEC 設計了無需從 SSD 上拆下頂蓋即可輕鬆更換的備用電源。 用戶從機箱底部卸下一顆螺絲，滑出電源組進行更換。 STEC 告訴我們，雖然該模塊一旦投入使用就很容易修復，但很少有客戶這樣做，因為 STEC 的設計方式限制了電源模塊的故障。
卸下 STEC s840 的頂蓋，我們可以看到電路板的底部，可以看到 DRAM 緩存以及 PowerSafe 電容器單元。 SSD 的這一面不包含任何導熱墊，而是夾在電路板和外殼底部之間。
STEC s840 的顯著優勢之一是控制器。 STEC 在內部設計和編碼控制器，而不是從第三方採購。 由於所有控制器和軟件堆棧知識以及 IP 都在內部，因此這導致組件之間更好的集成，並在可靠性和支持方面賦予 STEC 優勢。
STEC s840 電路板的頂部包括十個 Toshiba MLC NAND 片、STEC 控制器以及一片 Micron DRAM。 800GB 型號使用 64GB NAND 片，使其總 RAW 容量為 1TB，超額配置水平為 28%。
電路板底部包括六個 Toshiba MLC NAND 片、兩個額外的 Micron DRAM 片和 PowerSafe 連接器。
測試背景和比較
我們的 800GB STEC s840 評測驅動器使用 STEC 24950-15555-XC1 控制器和具有 SAS 6.0Gb/s 接口的 Toshiba MLC NAND。 下面列出了可比較的產品，包括傳統的基於 SLC 的 SAS 性能驅動器以及 SMART Optimus，它是一種 MLC SAS 產品，具有類似 SLC 的性能和耐用性。
本次審查的可比性：
- 日立Ultrastar SSD400S.B （400GB，英特爾 EW29AA31AA1 控制器，英特爾 25 納米 SLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- 閃迪閃電 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，東芝 MLC NAND，6.0Gb/s SAS）
- 東芝 MKx001GRZB （400GB，Marvell 88SS9032 控制器，東芝 32nm SLC NAND，6.0Gb/s SAS）
所有企業 SSD 都在我們的企業測試平台上進行基準測試 聯想ThinkServer RD240. ThinkServer RD240 配置有：
- 2 個英特爾至強 X5650（2.66GHz，12MB 緩存）
- Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64 位和 CentOS 6.2 64 位
- 英特爾 5500+ ICH10R 芯片組
- 內存 – 8GB (2 x 4GB) 1333Mhz DDR3 Registered RDIMM
- LSI 9211 SAS/SATA 6.0Gb/秒 HBA
企業綜合工作負載分析
閃存性能在每個存儲設備的整個預處理階段各不相同。 我們的企業存儲基準流程首先分析驅動器在徹底預處理階段的運行方式。 每個可比較的驅動器都使用供應商的工具進行安全擦除，在 16 個線程的重負載下使用相同的工作負載預處理到穩定狀態，每個線程有 16 個未完成隊列，然後按設定的時間間隔進行測試在多個線程/隊列深度配置文件中顯示輕度和重度使用情況下的性能。
預處理和初級穩態測試：
- 吞吐量（讀+寫 IOPS 聚合）
- 平均延遲（讀+寫延遲一起平均）
- 最大延遲（峰值讀取或寫入延遲）
- 延遲標準偏差（讀+寫標準偏差一起平均）
我們的企業綜合工作負載分析包括四個基於實際任務的配置文件。 開發這些配置文件是為了更容易與我們過去的基準測試以及廣泛發布的值（例如最大 4K 讀寫速度和 8K 70/30，通常用於企業驅動器）進行比較。 我們還包括兩個傳統的混合工作負載，傳統的文件服務器和網絡服務器，每個都提供廣泛的傳輸大小組合。
- 4K
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 4K
- 8K 70/30
- 70% 讀取，30% 寫入
- 100% 8K
- 文件服務器
- 80% 讀取，20% 寫入
- 10% 512b、5% 1k、5% 2k、60% 4k、2% 8k、4% 16k、4% 32k、10% 64k
- 網絡服務器
- 100% 閱讀
- 22% 512b、15% 1k、8% 2k、23% 4k、15% 8k、2% 16k、6% 32k、7% 64k、1% 128k、1% 512k
在我們的第一個測試中，我們應用 100% 4K 隨機寫入模式，負載為 16 個線程和 16 個隊列。 從總吞吐量來看，STEC s840 的平均穩態寫入速度約為 16,000 IOPS，在測試後約 60 分鐘內達到了該速度。
STEC s840 達到穩定狀態後，平均延遲為 14-16 毫秒，趨於穩定，這是我們測試過的驅動器中更有趣的模式之一。
即使採用基於 MLC 的設計，STEC s840 的最大響應時間也低於該類別中的大多數驅動器，達到穩態後保持在 100 毫秒以下。
在我們的 4K 隨機寫入測試期間進一步深入研究延遲指標，s840 的延遲標準偏差得分非常高，接近最高水平。
完成測試的預處理部分後，我們測量了 STEC s100 的 4% 840K 隨機讀寫性能的更長樣本。 在單端口模式下，我們測得峰值 4K 吞吐量為 86,171 IOPS 讀取和 16,572 IOPS 寫入。
在我們的 4K 讀取測試期間測得的平均延遲為 2.97 毫秒，而寫入延遲測得為 15.44 毫秒，有效隊列深度為 256。
STEC s840 的 4K 讀取峰值響應時間最低，為 15 毫秒，峰值寫入延遲為 97.7 毫秒。
由於一致的延遲是企業級 SSD 的關鍵，STEC s840 在讀取和寫入延遲標準偏差方面都接近 SLC-SSD 包的中間。
在我們使用 8K 配置文件 70/30% 讀/寫分佈的第一個混合工作負載中，STEC s840 排在 SMART Optimus 之後位居第二。 在大約 80 分鐘後達到穩定狀態後，測得的性能在 37,000-42,000 IOPS 之間。
STEC s256 的有效隊列深度為 840，可將平均延遲控制在可控範圍內，響應時間測量值略低於 7 毫秒。
切換到峰值響應時間後，基於 MLC 的 STEC s840 在達到穩定狀態後將其最大響應時間保持在 50 毫秒以下。
深入研究延遲標準偏差，STEC s840 在我們的 8K 70/30 預處理部分中提供了一流的延遲和最一致的性能。
與我們在 16% 16K 寫入測試中執行的固定 100 線程、4 隊列最大工作負載相比，我們的混合工作負載配置文件可在各種線程/隊列組合中擴展性能。 在這些測試中，我們將工作負載強度從 2 個線程和 2 個隊列擴展到 16 個線程和 16 個隊列。 在擴展的 8K 70/30 測試中，STEC s840 在大部分負載範圍內表現出令人難以置信的強大性能； 只有在最高有效隊列深度時才會被超越。 由於企業環境中的大多數活動發生在完全飽和以下，STEC s840 很可能在具有 8K 工作負載的正常生產環境中表現出最佳性能。
在大多數 840K 8/70 測試中，STEC s30 可以提供最快的平均延遲，只是在最高有效隊列深度水平上被 SMART Optimus 超越。
比較從 4 到 256 的有效隊列深度的廣泛負載範圍內的峰值響應時間，STEC s840 以最短的時間名列前茅。 s840 在整個測試中保持在 50 毫秒以下，其中大部分低於 40 毫秒。
我們 8K 70/30 測試中的延遲標準偏差在整個隊列深度範圍內保持一致，僅略高於日立 SSD400S.B。
下一個工作負載是我們的文件服務器配置文件，它涵蓋從 512b 到 512K 的各種傳輸大小。 在本節中，STEC s840 與 SMART Optimus 和 SanDisk Lightning 並列，仍然位居榜首。
在預處理階段達到穩態 100-120 分鐘後，STEC s840 在測試的剩餘部分平均響應時間為 11-13 毫秒。
比較文件服務器預處理測試中的最大延遲會有些混亂，每個 SSD 彼此測量 50 毫秒。 不過，看看 STEC s840 的性能，它在每個間隔中的峰值響應時間都較低，測量值略高於 75 毫秒。 此類別中最好的約為 60 毫秒，最差約為 150 毫秒或以上。
比較我們文件服務器測試預處理階段的延遲標準偏差，STEC s840 幾乎與 SMART Optimus 相當，與 SanDisk Lightning 相比均排名第二。
完成文件服務器測試的預處理階段後，我們測量了每個 SSD 在 2T/2Q 和 16T/16Q 之間的負載下的性能。 與我們在 8K 70/30 測試中註意到的速度相似，STEC s840 在最低有效隊列深度下提供了同類產品中最高的性能。 由於隊列深度在每個段都達到了頂峰，雖然被閃迪閃電超越，但整體性能仍然名列前茅。
轉而查看平均延遲，STEC s840 與 SMART Optimus 和 SanDisk Lightning 並駕齊驅。
在我們文件服務器測試的每個負載中，STEC s840 在有效隊列深度範圍內處於中間位置，對於大多數負載，最大響應時間保持在 50 毫秒以下，在最高隊列深度時增加到略低於 100 毫秒。
隨著傳輸大小的廣泛分佈，每個 SSD 都在更加努力地工作以保持性能。 在此測試中，STEC s840 與基於 SLC 的 SSD 速度最快，並保持延遲比在其高性能配置中也使用 MLC NAND 的 SMART Optimus 更一致。
我們最終的預處理工作負載採用傳統的 100% 讀取活動 Web 服務器測試，並將其轉換為 100% 寫入以預處理每個 SSD。 在此細分市場中，SanDisk Lightning LB 406S 的吞吐量高於其他同類產品，包括性能低得多的 s840。
在有效隊列深度為 100 的 256% 寫入預處理工作負載下，STEC s840 在達到穩態後保持了大約 40 毫秒的平均延遲。
在我們 Web 服務器工作負載的整個預處理過程中，STEC s840 將其最大響應時間保持在 150-200 毫秒之間，與許多基於 SLC 的頂級性能 SSD 處於同一範圍內。
將我們的關注點從峰值延遲轉移到整體延遲一致性，STEC s840 在 Web 服務器預處理測試中提供了最低的標準偏差。
對於 Web 服務器測試的其餘部分，我們切換回 100% 讀取活動（而預處理是 100% 寫入）。 在此測試中，STEC s840 在較低的有效隊列深度範圍內再次提供了該組中的最高性能，僅在最高水平上被超越。
我們在 STEC s840 上運行的 Web 服務器配置文件的平均延遲表明，它在除最高有效隊列深度級別之外的所有其他方面均略微領先於同類 SLC 級企業級 SSD。
STEC s100 的 Web 服務器測試的 840% 讀取部分的峰值響應時間在 50 毫秒以下測得，除了最高工作負載。 它的性能在同類產品中名列前茅，與日立 SSD400S.B 並駕齊驅。
仔細查看 Web 服務器測試的標準偏差部分中的延遲，我們發現 STEC s840 在大多數領域都處於領先地位，但最高有效隊列深度除外。
結論
STEC s840 SSD 堅定地瞄準主流和高性能企業市場，但提供比領先的 SLC NAND 替代品更好的價值主張。 通過利用 MLC NAND 並擁有自己的控制器，STEC 能夠提高驅動器性能和耐用性，同時能夠提供令人印象深刻的價值主張。 STEC 還通過使用內部控制器而擁有支持和工程優勢，並且在閃存業務中跨越近 20 年的強大 IP 組合進一步支持了整體方案。
正如我們在性能結果中看到的那樣，s840 的整體表現非常出色，甚至與大多數基於 SLC 的驅動器相比也是如此。 該驅動器在混合工作負載中表現特別出色，它在較低的有效隊列深度方面提供了顯著優勢，而其他驅動器需要更多出色的請求才能達到最佳性能。 即使利用 MLC NAND，STEC 也能夠控制峰值響應時間並保持出色的延遲標準偏差，這在很多時候都可以與基於 SLC 的競爭對手相媲美。 這些優勢在傳輸大小分佈廣泛的工作負載中最為明顯； 例如我們的 Web 服務器和文件服務器配置文件。
STEC 是近幾個月來第二家提供基於 MLC 的驅動器的製造商，該驅動器在充滿基於 SLC 的產品的空間中提供高性能和高耐用性。 隨著企業買家繼續尋找削減成本的方法，能夠在 SSD 領域利用廣泛 IP 來提供不斷突破性能極限同時降低成本的產品的製造商將在這個市場中佔有一席之地。
優點
- 在我們的許多混合工作負載中，跨各種線程/隊列級別的最高性能
- 所有工作負載的最大延遲低和延遲標準偏差大
- 利用內部控制器從 MLC NAND 驅動類似 SLC 的性能和耐用性
缺點
- 不提供密度最大化 9.5mm 外形規格
底線
STEC s840 6Gb/s SAS 企業級固態硬盤在現實條件下為我們的許多工作負載提供行業領先的性能； 在低於完全飽和的線程和隊列級別。 即使具有高 I/O 性能，它仍然在高有效隊列深度下保持極低的峰值延遲，標準偏差非常低，顯示了基於 SLC 的 SSD 即使使用商品 NAND 的實力。
