Micron P320h PCIe SSD (700GB) recension

Uppdatering: Micron berättar att P320h inte stöder NVMe, vi gräver för att förstå hur Microns kontroller skiljer sig från NVMe IDT-kontrollern med ett liknande artikelnummer.

För drygt ett år sedan tillkännagav Micron något unikt i ett hav av PCIe SSD:er som annars inte var något annat än SATA-enheter i RAID på ett PCIe-kort. Den enhet som Micron tillkännagav var P320h, med en anpassad ASIC och ett inbyggt PCIe-gränssnitt. De allra flesta PCIe SSD:er vi har tittat på hittills har flera SATA/SAS SSD-kontroller med tillhörande NAND bakom en SATA/SAS RAID-kontroller på ett PCIe-kort. Dessa PCIe SSD:er levererar i princip prestandan av en multi-drive SSD RAID-0 på ett enda kort istället för att kräva flera 2,5″-fack. Det finns ett anständigt intresse för dessa typer av PCIe SSD:er helt enkelt på grund av formfaktorfördelen som många servrar har idag. flyttats till smalare formfaktorer (1U/2U) som inte har så många 2,5″ enhetsfack. Långsiktigt är dock denna SATA/SAS RAID på ett PCIe-kort SSD-lösning i bästa fall klumpig. Helst skulle du vilja ha en inbyggd PCIe-kontroller som kunde prata direkt till NAND, snarare än att gå igenom ett onödigt lager av abstraktion. Det är precis vad Microns P320h lovade. Idag har vi en recension av just den drivkraften.

Även om det tillkännagavs offentligt för länge sedan (i SSD-termer), är P320hs specifikationer fortfarande mycket konkurrenskraftiga:

Faktum är att den enda indikationen på att denna produkt tillkännagavs för över ett år sedan är det faktum att den lanseras med 34nm SLC NAND. De flesta företags-SSD:er som vi granskar nuförtiden har gått över till 2x-nm eMLC eller MLC-HET. Micron kommer att göra en 25nm SLC-version tillgänglig såväl som eMLC/MLC-HET-versioner i framtiden, men lanseringsprodukten använder 34nm SLC NAND. Jag har inga officiella priser från Micron än, men jag skulle förvänta mig att den skulle vara ganska hög med tanke på mängden dyra SLC NAND på var och en av enheterna (512 GB för 350 GB-enheten, 1 TB för 700 GB-enheten).

Den uppenbara fördelen med att använda SLC NAND är uthållighet. Medan Intels MLC-HET-baserade 910 SSD toppar på 14 PB av skrivningar under 800 GB:s livslängd, är 350 GB P320h klassad för 25PB. Enheten på 700 GB fördubblar det till 50 petabyte skrivning.

Micron är också ganska stolta över sina låga läs-/skrivfördröjningar, som möjliggörs av sin låga PCIe-kontroller och drivrutinsstack.

Som en inbyggd PCIe SSD har P320h en enda kontroller på kortet – en gigantisk 1517-stiftskontroller tillverkad av IDT. Det enorma antalet stift behövs för att ansluta kontrollern till dess 32 oberoende NAND-kanaler, 4x vad vi ser från de flesta SATA SSD-kontroller:

Det finns inga bryggchips eller RAID-kontroller ombord, den enda Micron-utvecklade IDT-tillverkade styrenheten är allt som behövs. Snacka om rent.

Var och en av de 32 kanalerna kan prata med upp till 8 mål, med en maximal kapacitet på 4 TB även om Micron bara använder 1 TB NAND ombord. Tjugotvå procent av NAND ombord är avsatt som reservområde för sophämtning, dåligt blockbyte och slitageutjämning. Ytterligare 1/8 av användarkapaciteten reserveras för paritetsdata.

IDT-styrenheten har en konfigurerbar hårdvaru-RAID-5 som räcker åtkomst över flera logiska enheter. De logiska enheterna är uppdelade i block och sidor som är standard för NAND-baserade SSD:er. Block och sidor är randiga över logiska enheter, med paritetsdata beräknade från vart sjunde block/sida.

Micron valde 7+1P som sin föredragna balans mellan prestanda, användarkapacitet och felskydd:

Att beräkna paritet baserat på färre block/sidor skulle kunna motstå större misslyckanden men kapacitet och prestanda skulle bli lidande. Eftersom NAND-fel borde vara mycket mer sällsynta/förutsägbara än mekaniska lagringsfel, borde denna kompromiss inte vara ett problem.

P320h finns tillgänglig i en formfaktor: ett halvhögt, halvlångt PCIe 2.0 x8-kort. I lådan finns både halv- och helhöjdsfästen som gör att P320h passar i båda typerna av fall:

Till skillnad från de flesta 2,5″ SATA/SAS SSD:er är dessa PCIe SSD:er ganska intressanta att titta på. Med mycket mer bandbredd att mätta har drivtillverkarna blivit mer kreativa när det gäller att hitta sätt att klämma in så många NAND-enheter på en halv höjd, halv längd PCIe Medan Micron håller sig till en profil med en enda kortplats använder Micron två mindre dotterkort som är anslutna via gränssnittskontakter med hög densitet till P320h-huvudkortet för att fördubbla mängden NAND på enheten.

Varje dotterkort har sexton 34nm 128Gb NAND-paket för totalt 256GB NAND. Det är 512 GB NAND på kort, och sedan ytterligare 512 GB på själva P320h-kortet för totalt 1 TB NAND för en 700 GB-enhet. 350GB-enheten behåller dotterkorten men flyttar till 64Gb NAND-paket istället. Kom ihåg att dessa är 34nm SLC NAND-matris, så du tittar på endast 2GB per die kontra de 8GB per die vi får från 25nm MLC NAND (eller 4GB per die från 25nm SLC NAND).

Naturligtvis med en enorm ökning av antalet NAND-enheter, finns det en motsvarande stor ökning av antalet DRAM-enheter för att hålla reda på alla LBA:er och flashmappningstabeller. P320h har nio 256 MB DDR3-1333-enheter (även tillverkade av Micron) för totalt 2,25 GB inbyggt DRAM.

Det finns en relativt liten kylfläns på den anpassade PCIe-kontrollern själv. Micron hävdar att den bara behöver 1,5 m/s luftflöde för att behålla sin driftstemperatur. Att bända av kylflänsen avslöjar IDT:s NVMe-kontroller (Non-Volatile Memory Express). Detta är en inbyggd PCIe-kontroller som stöder upp till 32 NAND-kanaler, såväl som en fullständig implementering av NVMe-specifikationen. Även om själva styrenheten är PCIe Gen 3, certifierar Micron den endast för PCIe Gen 2-drift. Med 8 PCIe-banor finns det mer än tillräckligt med värdbandbredd på PCIe 2.x så det här är inget problem. Uppdatering: Micron berättar att P320h inte stöder NVMe, vi gräver för att förstå hur Microns kontroller skiljer sig från NVMe IDT-kontrollern med ett liknande artikelnummer.

NVMe-specifikationen lovar en lägre overhead, mer effektiv kommandouppsättning för inbyggda PCIe SSD:er. Detta är en övergång som är mycket vettig eftersom den nuvarande metoden att bara använda SATA/SAS-kontroller bakom en PCIe-switch är onödigt komplex. Med NVMe pratar NAND med en inbyggd PCIe-kontroller som i sin tur kan leverera massor av bandbredd till värden kontra att vara flaskhalsad av 6 Gbps SATA eller SAS. NVMe-värdspecifikationen skalar också antalet samtidiga IO:er som stöds hela vägen upp till 64 000 (max 256 stöds för närvarande under Windows vs 32 för SATA-baserade SSD-enheter), långt utöver vad de flesta nuvarande arbetsbelastningar skulle kunna generera.

Eftersom NVMe-specifikationen definierar drivrutinsgränssnittet mellan SSD:n och värdoperativsystemet, kräver det en ny uppsättning drivrutiner för att fungera. Målet är på vägen att dessa drivrutiner kommer att byggas in i operativsystemet, men på kort sikt skulle du förhoppningsvis bara behöva en NVMe-drivrutin som skulle fungera på alla NVMe SSD-enheter snarare än den nuvarande röran med att ha en individuell drivrutin för varje PCIe SSD . Företag som Intel har kommit runt drivrutinsproblemen genom att helt enkelt använda SATA/SAS till PCIe-kontroller vars drivrutiner redan är integrerade i moderna operativsystem (t.ex. LSI:s Falcon 2008-kontroller på Intel SSD 910).

I det långa loppet bör NVMe SSD:er åtnjuta samma plug and play-fördelar som SATA-enheter har idag. Du behöver aldrig oroa dig för att installera en SATA-drivrutin för att få din nya SSD att fungera (du borde åtminstone inte), och detsamma kommer förhoppningsvis att gälla för NVMe SSD:er. Verkligheten idag är mycket mer komplicerad än så.

Micron försåg oss med drivrutiner för P320h under ledning av att drivrutinen endast testades/validerades för vissa serverkonfigurationer. Även att ha andra PCIe-enheter installerade i systemet kan orsaka inkompatibiliteter. I praktiken tyckte jag att Microns varningar var korrekta. Medan P320h inte hade några problem med att fungera på vår X79-testbädd, kunde vår H67-testbädd inte starta upp i Windows med P320h installerad. Det som verkligen var konstigt med P320h i H67-systemet var att den enkla närvaron av kortet orsakade grafisk korruption vid POST. Jag märkte andra inkompatibiliteter med vissa PCIe-grafikkort installerade i vårt X79-system. Jag slutade till slut med en stabil konfiguration som lät mig köra igenom vår uppsättning tester, men även då märkte jag att P320h ibland skulle tappa ur systemet helt – vilket kräver en strömcykel för att komma tillbaka igen.

Micron gjorde inga försök att dölja det faktum att P320h bara är validerad på specifika servrar, men det är något värt att överväga om du tittar på den här enheten. Tydligen är tillståndet för Linux-drivrutiner mycket bättre än Windows, tyvärr körs de flesta av våra tester under Windows vilket tvingade oss att ta itu med dessa kompatibilitetsproblem direkt.