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SMART XceedStor 500S 240GB MLC 企业级固态硬盘测试(LSI SF2581)

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neeyuese 发表于 2012-5-10 08:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
点击数:21527|回复数:39
今天PCEVA将要测试的是来自Smart Storage Systems的型号为XceedStor 500S的SSD,这款容量为240GB的SSD采用的是240GB MLC颗粒,定位是入门企业级。我们知道很多企业基于经费的考虑,也会为服务器考虑消费级的SSD,这类产品另一方面也带来了以数据完整性为首的安全隐患。我们知道企业级SSD之所以昂贵和内部采用高质量的闪存颗粒是密切相关的,如果把企业级固态硬盘内部的颗粒从昂贵的SLC/eMLC换成高质量的MLC,但是别的部分都不改变呢?这样就打造成了一颗定位成对写入要求不是很高的入门企业级产品,因此XceedStor 500S就这样诞生了。

下面我们先来看下产品的内部结构图:





我拿到的这块SSD还是工程样品,最终成品外壳数7mm还是9.5mm厚度还不清楚。







正反总共8颗32GB的Toshiba 24nm MLC闪存,编号为TH58TEG8D2HBA8C。实际物理容量为256GB,而经过7% OP后,产品标为240GB,格式化后用户可用容量为224GB。



主控为LSI SF-2581处理器,这款定位为企业级的产品有着高性能、高可靠性、低写入放大的特点。因此搭配高质量的MLC颗粒依然可以满足企业级标准的需求。



供电转换模块和线路用料毫不吝啬,甚至还预留了很多温度检测点。

众所周知消费级SSD有许多关键技术上的不足,这些保证数据可靠性的技术即使在入门企业级产品上也会被全部采用。XceedStor 500S做为入门企业级产品,主控为LSI SF-2581,拥有完整的LSI SandForce企业级固件逻辑。这些关键技术保证了数据高可靠性,UBER甚至达到了10(18)bits,相比JEDEC定义的企业级标准还高了整整100倍。

如上面的图片所示,这款SSD采用24nm Toshiba MLC闪存,P/E为平均3000次以上(保证5年保修期内每天可以写入约2次全盘容量的数据),面向于读取负担较重而写入负载较轻的入门企业级服务器,性能则和消费级的LSI SF-2281接近。相比LSI SF-2281,采用LSI SF-2581主控和固件的搭配,在ECC,数据路径保护,热量检测,UBER,SMART,分立电容掉电保护上都有大幅度改进,完整的5年质保也是对硬件高可靠性和高稳定性的承诺。


LSI SandForce 企业级和消费级的差别:

1.PCB掉电保护做法的差别。



这是OCZ VERTEX 3 MAX IOPS的PCB,即使做为旗舰消费级产品,也是没有配备电容的。





这是OCZ VERTEX 3 PRO上采用的”超级电容“,这款电容在早期的LSI SandForce企业级产品和入门级企业级产品上曾多次亮相,其实经过了解,在服务器高温环境下,也就2年左右的耐久度,远达不到标准5年。



如今的做法呢?如这款Smart XceedStor 500S采用的分立式的铌氧化电容,这一排11颗分立式的电容,保证在高温环境下(70度以上),拥有超长的寿命。

企业级产品PCB上和消费级最大的不同在于掉电保护电路上,保证了在SSD突发掉电时候,给主控SRAM内的数据释放到闪存上提供足够的时间,这方面是当前消费级产品比较欠缺的一部分。相比之前看到过的“超级电容",这些小黑豆的耐温性和可靠性更高,即使在超过70度的环境下长年累月运行也没任何问题。




2.固件掉电保护逻辑的差别。

消费级和企业级LSI SandForce产品固件逻辑内的掉电处理方式也是有区别的,区别主要是因为消费级产品没有掉电保护电路设计,则掉电时主控会启用“写保护”来防止闪存上的关键数据写飞,而企业级由于有掉电保护电路设计,掉电时则是切断外部供电电路,内部进行快速缓存写会闪存的操作。

之前的消费级LSI SandForce为何很容易变砖?当SSD正在写入数据时忽然掉电,可能造成MLC颗粒中的数据出现损坏。这个数据写入的操作包含外部写入操作(由主机送来的用户请求写入)和内部写入操作(由主控生成的垃圾回收写入操作)。这个问题普遍发生在那些没有掉电保护的LSI SF-21xx,LSI SF-22xx,LSI SF-23xx和LSI SF-24xx主控的SSD上。如果不巧损坏的数据正好是关键数据或者是用户元数据,则会造成全盘无响应甚至丢失全部用户数据。

其中很大程度上是由于MLC颗粒的物理架构问题造成,MLC会产生低位Page出错。MLC或者eMLC的NAND因为在每个物理Page里存放了2个逻辑Page的数据(每个存储单元里可以保存2bit数据。)当进行编程时候,低位Page(逻辑Page低的那个)是先编程的,之后才对高位Page(逻辑地址高的那个)再进行编程。当编程高位Page时,编程所需要的电压同时冲击同一单元下之前已经被编程过有效数据的低位Page上。如果这时候出现掉电,高位Page自然会出错,但是之前已经编程过正确数据的低位Page也会因为这次掉电而造成出错。(高、低位Page保存的数据可能是2个不同的文件,所以用户不知不觉中在对其中1个文件操作时,因为掉电把之前的另一个文件搞挂了,如果是关键数据,轻则系统文件挂,重则SSD整个因为元数据挂并无法修复造成不识别)当低位Page在之后的操作中需要被主机访问时,SSD会报告这个数据是不可恢复的错误,然后可能就锁死。另外的问题还可能是因为掉电引起掉压到一个不能够完成编程操作的电压值,甚至操作中直接中断了,这个也是会数据损坏的。对于品质不好的新工艺颗粒,这种问题发生的概率更大,一般来说出问题的概率在千分之一附近,当然“人品”值和厂商的“厚道”值在这里起到决定性做用。

4种普遍变砖原因:(关键数据损坏,也叫做固件“写飞”)
1.下次上电时候无法回收旧还原点(LSI SF固件内的系统快照),这个可能是之前掉电引起下次上电时回收旧还原点的时候出现无法修复的ECC错误。
2.下次上电时候无法读取ECC数据,这个可能是掉电引起映射表中的ECC地址挂掉。
3.下次上电时候无法恢复到最后一个还原点(LSI SF固件内的系统快照),这个可能是掉电造成无法出修复系统还原点里的ECC错误引起。
4.下次上电时候闪存不接受任何指令,掉电造成闪存严重损坏。




消费级既然没掉电保护,如何保证掉电时不“写飞”?则需要在掉电时候强制主控“写保护”,这样既然不能写,自然不会再出现“写飞”的事了,但是缓存里的数据肯定是由于写不进闪存全丢了,不过那些只是用户数据罢了,不会造成SSD变砖。固件里写保护的逻辑配合PCB上掉电电压检测和写保护开关,则可以保证盘更加不容易变砖,这个固件逻辑从5.00公版开始加入,而电路设计就要看厂商是否有改了。



当主电源因突发事件被切断后,第二个供电电路被激活,供电的可以是超级电容,一组分立的氧化铌电容器并联。他们的区别主要是使用环境和稳定性,应该说超级电容方案最简单,但是很难保证高温环境下长久使用后的稳定性,而分立的氧化铌电容器稳定性非常好,但是成本高不说,因为单个容量小所以多个组成后占用PCB也是个问题。



企业级的LSI SandForce上由于有了掉电保护电路,固件内的掉电逻辑就不需要这一条“写保护”了,检测到掉电后立马切断外部供电和主机请求,内部电容提供了足够的时间给主控缓存把用户数据和关键数据完整的写入闪存,绝对不会出现“写飞”这个问题。

另:简单的给LSI SandForce消费级产品加入电容保护也是没有多大意义的,因为固件内逻辑设计为掉电“写保护”,那么即使有电容也没有发挥作用。

3.高温限速。



企业级SSD中有温度检测元件,温度过高的话则会进入限速模式保证稳定。 消费级产品的话由于没有相关元件和固件逻辑则会设置一个固定的值(欺骗软件SMART防止报错)或者不显示。



如果运行中温度过高,SSD会进入限速模式并在SMART中记录相关数据。

4.高级电源管理。



如果在低负载的时候减少SSD内部活动的闪存颗粒数量,则既保证了足够的性能又降低了能源的开销。浪费能源是不好的行为,就像现在的高端显卡跑2D时候都是降低默认频率运行的。

高速总线带来带宽提升的同时会增加耗电量,所以2xxx系列企业级支持节能限速的功能。(取决于厂家是否开启和PCB设计)节能限速简而言之就是当SSD主控制器接收到来自主机的APM(高级电源管理)指令后,会限制SSD中可操作的NAND芯片数量来达到节能的目的,但是至少要保证50%以上的NAND芯片活动。

5.保质期限速。(消费级产品不一定设置,写坏是用户自己的责任,但是企业级产品肯定设置3年或者5年)

对于LSI SandForce来说,颗粒寿命保护也可以称之为:颗粒耐擦写度的控制和限速。智能限速,有了这个技术,在厂家设置的保修期里你是随便如何都写不坏这块SSD的,这个技术对企业级显得尤其重要,因为数据可靠性>性能,保证了在保修期内数据的安全。




LSI SandForce主控采用这类智能限速功能来保证SSD在保修期内不会因为颗粒耐久度用尽而造成损坏。初始预算点一般是2%的全盘耐久度,这个点之前都不会被限速,是留给用户安装操作系统,布置软件环境用的。初始预算点之后,就会采用类似信用制度来控制SSD的耐久度,当用户疯狂跑测试软件写入的时候,就会碰到红线低于绿线的情况,此时速度就会被限制到一个很低的水准,只有让SSD放在那里闲置一段时间,让红线离开绿线的范围后,速度才会恢复。你可以认为这是一种“挂机”操作来增加SSD通电时间。

6.企业级产品内部SMART参数信息相比消费级更多。



蓝色标出来的是消费级产品没有的SMART参数。

除了以上这些主要区别之外,加上LSI SandForce主控都有的强大特性,这些是:



性能表现呢?

空盘测试







填满数据后删除数据再次测试







耐久度倾向设计的LSI SandForce主控表现就是如此,可能很多人不喜欢看到性能下降的情况,甚至怀疑到底LSI SandForce支持不支持Trim?为何Trim了性能也没恢复?



这里是删除文件后(Trim发送)立马做测试时候的写入速度,可以看出确实有Trim指令下去,只不过主控是耐久度倾向设计,没有做牺牲耐久度的闲置垃圾回收,其实从上面PCMARK 7的分数来看,虽然ASSSD和CDM的测试分数下降了,用户体验上来说并没有下降很多,或者说你根本感觉不到。

总结:性能表现如预期一样并没有很出彩,但是稳定性和消费级产品不能同日而语,目标群是写入量不大的工作站和企业级应用,当然如果这款入门企业级SSD能够价格亲民点,那些对SSD稳定性有顾虑又有点经济条件的高端发烧友也适合选购,至少我是那么认为的。

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彩虹糖 发表于 2012-5-21 10:05 | 显示全部楼层
哎呀。。。第一次离浴室这么近。。。


此盘多少米?
dvcam 发表于 2012-5-21 17:47 | 显示全部楼层
SMART的网页上,好像只有嵌入式SSD,都找不到2.5的SSD了,难道他家只做OEM了?

企业级的东西都贵。。。因为买家都不差钱。。。
frontwing 发表于 2012-5-21 22:50 | 显示全部楼层
这价肯定是五位数。。。买不起
neeyuese  楼主| 发表于 2012-5-22 09:19 | 显示全部楼层
其实价格也就不到2刀/GB,没有很贵了。
travis 发表于 2012-5-27 17:11 | 显示全部楼层
消费级刚刚突破$1/GB,不知道现在这颗企业级SSD价格多少了
jaceyxp 发表于 2012-5-27 21:22 | 显示全部楼层
文章是转载还是浴室自己写的?
neeyuese  楼主| 发表于 2012-5-27 21:29 | 显示全部楼层
jaceyxp 发表于 2012-5-27 23:22
文章是转载还是浴室自己写的?


欢迎你转载。发觉我每次写的企业级产品,都是没人回应。
jaceyxp 发表于 2012-5-27 21:32 | 显示全部楼层
真是你自己写的?你能拿到工程样品?
neeyuese  楼主| 发表于 2012-5-27 21:35 | 显示全部楼层
我拿到ES品很奇怪么?
jaceyxp 发表于 2012-5-27 21:49 | 显示全部楼层
neeyuese 发表于 2012-5-27 21:35
我拿到ES品很奇怪么?

是啊,个人能拿到?
afc 发表于 2012-5-27 23:29 | 显示全部楼层
neeyuese 发表于 2012-5-27 21:29
欢迎你转载。发觉我每次写的企业级产品,都是没人回应。

没钱买阿
白夜911 发表于 2012-5-28 08:49 | 显示全部楼层
俺只能围观啊。消费级的250G都好贵
s9121240 发表于 2012-5-29 21:49 | 显示全部楼层
浴室大每次寫企業級ssd的確很少人點閱也很少人回復,像是上次 Anobit Genesis T 系列企业级SATA SSD评测
http://bbs.pceva.com.cn/forum.ph ... %3D90%26typeid%3D90
也是這樣,不知是太不普及還是太貴或根本買不到,不過還是學到各個廠商對提高nand的耐久度的技術(作法或思維)或斷電資料穩定度....等
學習了       推阿    支持浴室大
pkcon 发表于 2012-6-10 01:39 | 显示全部楼层
其实主要是买不到,淘宝一搜评测过的这2款企业级SSD根本找不到,要去国外代购的话太麻烦了
luckissy 发表于 2012-6-10 15:22 | 显示全部楼层
主要是成本比较高 国内就算有 价格也不国外要高一个级别以上了
limifly 发表于 2012-6-16 19:23 | 显示全部楼层
来这个论坛就是看楼主的帖子的,谢谢~~
readium 发表于 2012-7-29 13:18 | 显示全部楼层
s9121240 发表于 2012-5-29 21:49
浴室大每次寫企業級ssd的確很少人點閱也很少人回復,像是上次 Anobit Genesis T 系列企业级SATA SSD评测
htt ...

果断顶你的企业级SSD测试。
啥时候测测PCI-E的吧……
尤其是那些基于FPGA或者ASIC自己做的。STEC,Fusion,MemBlaze……
qqwqq 发表于 2012-7-30 14:31 | 显示全部楼层
名字够长的……
mqx252 发表于 2012-10-25 20:02 | 显示全部楼层
看看企业级与民用的差别。。。
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