Обзор SSD OCZ Saber 1000

21.05.15

OCZ Saber 1000 — новая линейка твёрдотельных дисков корпоративного класса от OCZ Storage Solutions. В основе — контроллер OCZ Barefoot 3 и 19нм NAND-память от Toshiba. OCZ Saber 1000 предназначен для приложений с преимущественного нагрузкой на чтение: кэширование чтения, индексация, VDI и т.п. Заявленный ресурс составляет 0,4 перезаписи в день при 5-летней гарантии.

Обязательная для SSD корпоративного класса защита от сбоев питания присутствует. Называется она Power Failure Management Plus (PFM+), но полной защиты от потери данных не обеспечивает, гарантируется только сохранение целостности метаданных, что нужно учитывать при планировании решений на базе OCZ Saber 1000.

Характеристики

• Модельный ряд: 120ГБ, 240ГБ, 480ГБ, 960ГБ
• Форм-фактор: 2,5"
• NAND: Toshiba 19нм MLC
• Контроллер NAND: OCZ Barefoot 3 M00
• Интерфейс: SATA3 (6Гбит/с)
• Отображаемый размер сектора: 512 байт (логический/физический)
• Заявленная производительность
  • Последовательный доступ (блок 128КиБ, QD=32): чтение — 550МБ/с (все модели), запись — 310/500/470/430МБ/с (120/240/480/960ГБ)
  • Случайный доступ блоками 4КиБ, чтение: 84000/89000/95000/94000 IOPS (120/240/480/960ГБ)
  • Случайный доступ блоками 4КиБ, запись: 13000/20000/17000/10000 IOPS (120/240/480/960ГБ)
  • Случайный доступ блоками 4КиБ, чтение 65% + запись 35%: 27000/32000/33000/35000 IOPS (120/240/480/960ГБ)
  • Случайный доступ блоками 4КиБ, чтение, QD=1, средняя задержка: 129/129/124/127 мкс (120/240/480/960ГБ)
  • Случайный доступ блоками 4КиБ, запись, QD=1 средняя задержка: 74/55/47/63 мкс (120/240/480/960ГБ)
• Уровень невосстановимых ошибок чтения (BER): 10^-15
• Ресурс:
  • 120ГБ: 84ТБ (0,4 DWPD)
  • 240ГБ: 161ТБ (0,4 DWPD)
  • 480ГБ: 343ТБ (0,4 DWPD)
  • 960ГБ: 692ТБ (0,4 DWPD)
• Энергопотребление: При бездействии: 1,0 Вт (типовое), в активном режиме: 3,7 Вт (типовое)
• Срок ограниченной гарантии: 3 года

Официальная спецификация.

Результаты тестирования

Условия тестирования

Конфигурация тестового стенда:

• Процессор Intel Xeon E5606
• 40ГБ памяти
• Системная плата Supermicro X8DT3-F
• Контроллер Adaptec 7805H (SAS2 HBA)
• CentOS Linux 7 X86_64
• Для генерации нагрузки применялся FIO версии 2.1.14

Тестируемое устройство:

• OCZ Saber 1000 480ГБ (SB1CSK31MT570-0480)
• Серийный номер: A22MK061512000482
• Прошивка: 1.00
• Объём: 480ГБ (447,13ГиБ)

Мы тестируем SSD в нашей лаборатории в соответствии со спецификацией SNIA Solid State Storage Performance Test Specification Enterprise v1.1. Данная спецификация описывает алгоритмы различных тестов и формат отчетов. Некоторые тесты были модифицированы (отличия от спецификации приведены ниже). Описание тестов SNIA PTS Ent. 1.1:

• IOPS Test. Измеряется количество IOPS (операций ввода-вывода в секунду) для блоков различного размера (1024КиБ, 128КиБ, 64КиБ, 32КиБ, 16КиБ, 8КиБ, 4КиБ, 0.5КиБ) и случайного доступа с различным соотношением чтение/запись (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Используется 8 потоков с глубиной очереди 16. Отличие от спецификации — из теста был исключён блок 0,5КиБ.
• Throughput Test. Тестируется пропускная способность при последовательном доступе: чтение и запись блоками 1МиБ и 128КиБ.
• Latency Test. Измеряется значение средней и максимальной задержки для различных размеров блока (8КиБ, 4КиБ, 0.5КиБ) и соотношений чтение/запись (100/0, 65/35, 0/100) при минимальной глубине очереди (1 поток с QD=1). Отличие от спецификации: добавлена глубина очереди 32, исключён блок 0,5КиБ, приводятся не только средние и максимальные значения, но и перцентили 99%, 99,9% и 99,99%
• Write Saturation Test. Тестируется изменение производительности (IOPS и задержка) при непрерывной нагрузке (600 раундов по 1 минуте) на случайную запись блоками 4КиБ. Цель — добиться перехода SSD в режим насыщения, при котором контроллеру приходится непрерывно заниматься сборкой мусора для подготовки пригодных для записи блоков NAND.
• Host Idle Recovery. Тестируется эффективность работы алгоритмов сборки мусора. После перехода в режим насыщения: непрерывная нагрузка на случайную запись чередуется с облегчённой нагрузкой (5 секунд + паузы 5, 10, 15, 25, 50 секунд). Подробное описание см. ниже.

Для первых трех тестов проводится серия замеров из 25 раундов длительностью 1 минута каждый. Перед тестом производится зануление (например, для SATA-дисков запускается secure erase), затем — предварительная нагрузка: последовательная запись блоками 128КиБ до достижения 2-кратной емкости. Далее выбирается по одной из величин окно установившегося состояния (4 раунда), которое проверяется построением графика. Критерии установившегося состояния: линейная аппроксимация в пределах окна не должна выходить за границы 90%/110% среднего значения.

Для теста Write Saturation Test используется 600 раундов длительностью 1 минута каждый. Среднее и максимальное значение задержки замеряется в пределах каждого раунда.

SNIA PTS: IOPS test (IOPS при варьировании размера блока и соотношения чтение/запись)

Для блока 4КиБ — 67263 IOPS на чтение, 31763 IOPS на запись и 34966 — чтение/запись 65/35. Результат на чтение оказался ниже заявленного, а на запись — сушественно выше. Результат для записи связан с тем, что данный тест не обеспечивает выхода на режим полного насыщения, производительность на запись в худшем сценарии (непрерывная 10-часовая нагрузка) представлена в тесте Write Saturation Test.

SNIA PTS: throughput test (пропускная способность при последовательном доступе)

Результаты вполне соответствуют заявленным с учётом того, что OCZ приводит значения в "десятичных" мегабайтах. Производительность при последовательном доступе вполне типична для современных SSD с интерфейсом SATA3. Можно заметить, что результаты в предыдущем тесте для блоков 1МиБ были существенно ниже (474/259 МиБ/с чтение/запись), но там использовался случайный доступ.

SNIA PTS: latency test (задержка при QD=1 и QD=32)

На данном графике — среднее значение задержки при одном потоке с глубиной очереди 1 в зависимости от размера блока и соотношения чтение/запись (100% чтение, 65/35 чтение/запись, 0/100 = 100% запись).

Задержка, мс	QD=1	QD=32
Средняя
Чтение	0,19	0,51
Запись	0,06	1,48
Чтение/запись 65/35%	0,28	1,98
99%
Чтение	0,26	0,82
Запись	0,13	7,49
Чтение/запись 65/35%	1,60	11,76
99,9%
Чтение	2,16	4,40
Запись	0,24	19,28
Чтение/запись 65/35%	3,04	17,68
99,99%
Чтение	4,32	7,08
Запись	0,47	417,77
Чтение/запись 65/35%	7,60	22,07
Максимальная
Чтение	10,31	319,92
Запись	0,13	1604,97
Чтение/запись 65/35%	313,79	3072,97

SNIA PTS: Write Saturation Test (насыщение при случайной записи блоками 4КиБ)

Тяжёлый и не совсем подходящий для "read-intensive" SSD тест: 10 часов записи небольшими блоками.

После выхода в режим насыщения OCZ Saber 1000 остаётся на отметке 14000 IOPS. Достаточно хороший результат.

При оценке уровня задержек стоит вспомнить, что это синтетический тест с экстремальной для SATA-дисков глубиной очереди (8 потоков с QD=16). Максимум в 2-2,5 с (практически совпадает с 99,99%-перцентилем) инженеры OCZ объясняют тем-то и тем-то.

SNIA PTS: Host Idle Recovery

HIR — очень интересный тест для некоторых SSD, показывающий работу алгоритмов сборки мусора, т.е. насколько эффективно и быстро SSD может восстановить производительность за время простоя.

Тест состоит из нескольких циклов:

1. Типовая для остальных тестов предварительная нагрузка (запись блоками 128КиБ до достижения 2-кратной емкости).
2. Дополнительно 60 минут случайной записи блоками 4КиБ.
3. Четыре комбинации нагрузки с разными паузами: цветные участки на графиках (State 1 AB, State 2 AB и т.д.) соответствуют 360 раундам по 5 секунд с нагрузкой (случайная записи блоками 4КиБ, 16 потоков с глубиной очереди 8) и паузами по 5, 10, 15, 25, 50 секунд. Чёрные участки (State 1 C, State 2 C) соответствуют нагрузке без пауз (те же 360 раундов по 5 секунд).

В сравнении со спецификацией SNIA PTS была изменена визуализация — точки оказались нагляднее линий.

IOPS. После предвариательной нагрузки производительность успела просесть примерно до 21-22 тыс. IOPS. Первый участок с минимальными паузами в 5 секунд показывает, что SSD успевает подготовить новые блоки для записи и разогнаться обратно до 47 тыс. IOPS. Чем больше пауза, тем больше времени есть на сборку мусора и тем меньше она влияет на производительность. В режиме 5+50 производительность почти стабильно держится на отметке в 47 тыс. IOPS.

Задержка. Аналогичный процесс происходит со значением задержки. С увеличением паузы почти все операции имеют завершаются со средней задержкой в 2,7 мс.

С максимальной задержкой всё не так однозначно — частота появления пиков снижается, но всё те же 2000 мс всё равно периодически появляются.

StorageRevue: 8k 70/30 TC/QD test

Для дисков с интерфейсом SATA общая глубина очереди больше 32-х не приводит к росту производительности, что и подтверждает график.

Вместе с ростом глубины очереди растёт средняя задержка, и тут OCZ Saber 1000 обходит конкурентов. Ситуация с максимальной задержкой повторяется — от 1000 мс, пришлось даже перейти на логарифмическую шкалу. Исследования инженеров OCZ показывают, что в реальных приложениях появление таких задержек практически исключено. Синтетический тест с непрерывной нагрузкой до полного исчерпания свободных для записи блоков мало похож на те условия, в которых будет работать SSD класса "read-intensive". OCZ Saber 1000 не предназначен для работы в режиме насыщения, алгоритм работы прошивки включает в себя менеее интенсивную сборку мусора, что позволяет увеличить ресурс SSD.

Справедливости ради стоит отметить, что подобная "задумчивость" происходит нечасто: на графике дополнительно приведён 99,99%-перцентиль, т.е. 99,99% всех операций завершаются с задержкой не выше той, что указана на графике, а это вполне нормальный для SSD этого класса результат. К сожалению, для других SSD сохранились лишь средние и максимальные значения задержки.

Заключение

При правильном применении новый SSD OCZ будет обеспечивать отличную производительность. Уровень цен на Saber 1000 лишь чуть выше, чем на десктопные продукты, а значит применение SSD будет доступно даже в бюджетных проектах.