Обзор SSD накопителя Kingston DC600M с ёмкостью 960 ГБ, предназначенного для датацентров

Всем привет. Сегодня я расскажу об SSD с интерфейсом SATA 3.0 (6Гбит/c), относящемуся к серии DC600M, которая предназначена для дата-центров, и предприятий.
К отличительным особенностям продуктов этой серии, можно отнести наличие аппаратной защиты от повреждения данных из-за внезапной потери питания (PLP), стабильность задержек и количества операций ввода/вывода при смешанных нагрузках, отсутствие режима эмуляции SLC, повышенный ресурс SSD по перезаписи, а также, возможность выбора SSD с разными ёмкостями, от 480 ГБ до 7680 ГБ (7.5ТБ).


Спецификации

Рассмотрим спецификаций продукта, полученные на официальном сайте компании Kingston.


Как видно из спецификаций, накопитель имеет корпус с размером 2.5 дюйма, и работает по интерфейсу SATA 3.0 (6Гбит/c). SSD построен с использованием 3D TLC памяти (3 бита на ячейку).

Для модели с ёмкостью 960ГБ, которая попала ко мне на обзор, заявлены линейные скорости чтения и записи 560МБ/c и 530МБ/c соответственно. Можно сказать, что скорости здесь упираются уже в возможности непосредственно самого интерфейса SATA 3.0 (6Гбит/c).

Кроме данных по линейным скоростям, есть ещё и данные по скоростям случайного чтения и записи, при размере блока 4КБ, здесь они составляют 94000IOPS и 65000IOPS соответственно. Значения по случайному доступу конечно не впечатляющие, если сравнивать с современными NVMe SSD, но весьма хорошие для SSD с интерфейсом SATA. Плюс, здесь нужно учитывать, что данные значения должны быть достаточно стабильными, не зависимо от условий эксплуатации накопителя.
Заявлены и максимальные значения по задержкам, здесь они составляют: 200мс/300мс при чтении/записи и типичное значение менее 200мкс/менее 30мс для чтения/записи.

Для модели с ёмкостью 960ГБ, заявлен ресурс в 1752ТБ, что примерно в 2 раза выше чем у самых лучших представителей современных SATA/NVMe SSD, предназначенных для домашних пользователей.
Вес SSD около 92 грамм (видимо указали для самой «ёмкой» модели), что довольно-таки много и здесь сказывается уже применение качественного алюминиевого корпуса, на который отводится тепло от контроллера, и других элементов SSD. Гарантия на накопитель составляет 5 лет.

Дополнительно отмечу, что SSD накопители серии DC600M, официально получили статус устройств совместимых с VMware ESXi 8.0 U1 (vSAN 8.0 Обновление 1).

Распаковка

SSD поставляется в фирменной упаковке. Техническая информация на упаковке не наблюдается.


Сам SSD выглядит так:

Корпус изготовлен их алюминия, окрашенного в чёрный цвет. Мне корпус SSD DC600M напомнил о модели V300, которая выглядела так же, и была популярна примерно 10 лет назад, из-за хорошего соотношения цена/качество. Kingston V300, с объёмом 128ГБ, был моим первым SSD (если не считать SSD которые я использовал на работе), и он до сих пор в работоспособном состоянии.

Вес моего экземпляра составил 75 грамм, что несколько меньше заявленного, но он всё равно выше чем у некоторых аналогов среди SSD предназначенных для домашних пользователей, имеющих так же металлический корпус (таких кстати осталось на рынке совсем не много).

Внуренности

Я разобрал SSD, ибо очень интересно было взглянуть что же там внутри.
Разбирается SSD достаточно легко. Сначала нужно снять верхнюю крышку на которой находится наклейка с наименованием модели.

Как видим, к крышке приклеены три теплопроводящие прокладки. На самой большой отпечатались корпуса от электролитических конденсаторов, которые нужны здесь для работы PLP, а на второй прокладке, отчётливо видны следы от двух микросхем DRAM буфера.

А вот уже та часть платы, что скрывалась под крышкой:

Элементы ближе:

Микросхемы DRAM буфера производства Nanya (маркировка NT5AD512M8E3), с ёмкостью 4096Мбит (512МБ). Вообще, микросхем DRAM буфера здесь четыре штуки, ещё две расположены вместе с контроллером на противоположной стороне платы.

Микросхемы Flash памяти промаркированы компанией Kingston, как FH12808UCT1-AE. Всего микросхем памяти 10 штук, по 5 штук с каждой стороны платы. Здесь же видим 6 электролитических конденсаторов, с номиналом 35В 47мкФ, подключенных параллельно друг другу (суммарная ёмкость 282мкФ). Конденсаторы производства APAQ TECHNOLOGY.


Раз уж я упомянул поддержку аппаратной технологии PLP, то самое время немного поговорить о ней. На сайте Kingston подробно описаны два подхода по реализации PLP (Power Lost Protection -защита от потери питания), аппаратный и программный.



Опять возвращаемся к дальнейшему исследованию аппаратной части SSD DC600M с объёмом 960ГБ.

Наконец полностью вынимаю плату SSD из корпуса. Противоположная сторона корпуса выглядит так:


Как видим, здесь уже три термопрокладки. Две из них аналогичны прокладкам с верхней крышки SSD, а третья термопрокладка, служит для отвода тепла от контроллера на корпус, на ней даже отчётливо пропечатался след от логотипа производителя контроллера. Сама крышка имеет маркировку DC600M, т.е. корпус изготовлен именно под эту модель.

Вот так выглядит противоположная сторона платы:

Контроллер и подсистема питания более детально:

В качестве контроллера SSD здесь использован Phison PS3112-S12DC-27. За управление питанием контроллера SSD отвечает отдельный контроллер PS6102. Над ним располагается какой-то контроллер, с маркировкой BJREBA (о нём мне не удалось найти информацию, возможно это шим контроллер), и есть ещё контроллер с маркировкой Z06В5288B (я так же не нашёл информацию по нему).

Так же, в SSD установлены 5 микросхем LC138A от TI. Насколько я понимаю, они используются для более быстрого доступа к данным из Flash памяти, и применены они по одной на канал памяти (всего каналов 5, к одному каналу подключено 2 микросхемы Flash памяти, и соответственно 4 банка памяти в сумме на канал).


Тестирование

Начну с описания характеристик тестовой платформы:

Я использовал материнскую плату MSI Z590-A PRO, в паре с процессором i5-11400F.
Для начала, запущу программу для определения данных об аппаратной платформе SSD, от Вадима Очкина (vlo).

В качестве контроллера определился PS3112, работающий на частоте 666МГц, и подключенный к памяти по пяти каналам. В целом, определение контроллера корректно, но конкретно в данном случае, как я понимаю, у нас именно серверная версия данной модели PS3112-S12DC, при том что есть ещё видимо «десктопный» вариант данного контроллера PS3112-S12DI. Контроллер произведён с использованием 28нм. техпроцесса, и судя по всему он 8-и канальный, раз работает с памятью по 5 каналам (в документе от Phison я не нашёл информации о количестве каналов контроллера).

Контроллер PS3112-S12DC появился уже достаточно давно, примерно 5 лет назад, но в то же время он может похвастаться поддержкой LDPC 3.0 ECC (по внутренней классификации Phison), поддержкой аппаратного шифрования AES 256 bit и поддержкой работы с PLP на аппаратном уровне.

Кроме этого, при разборе SSD я уже указывал что микросхем DRAM буфера 4 штуки, при объёме каждого чипа 4096Мбит (512МБ), что даёт в сумме 16384Мбит, или 2048МБ (2ГБ), что в два раза превышает ёмкость DRAM буфера, у SSD с аналогичной ёмкостью, но предназначенных для домашних пользователей.

В SSD применена не шибко быстрая, но популярная 112 слойная BICS5 память от Kioxia (TLC), с ёмкостью 512Гбит на банк. Здесь производительности этой памяти вполне достаточно, в рамках скоростей SSD, которые по сути ограничены скоростными возможностями интерфейса SATA3. Всего банков памяти 20 шт., т.е. по 2 банка памяти на одну микросхему памяти.

Обычно, в SSD накопителях для домашних пользователей («десктопные»), при той же ёмкости банка памяти, в корпусе одной микросхемы располагают сразу 4 банка памяти, и терабайтный SSD строится из 4-х таких микросхемах, что в сумме даёт 16 банков памяти, или 8192Гбит (1024ГБ). В случае Kingston DC600M, банков памяти не 16, а целых 20 штук. Учитывая, что в одном корпусе микросхемы расположено два банка памяти, для ёмкости 1ТБ должно было бы применить 8 микросхем Flash памяти, а у нас их 10, т.е. 2 микросхемы памяти здесь дополнительные.

С учётом того, что ёмкость накопителя здесь уже итак чуть ниже, не 1024ГБ а 960ГБ (часть объёма ушла под резервную область для продления ресурса SSD), могу лишь предположить, что дополнительные 4 банка памяти (а это не много не мало, ещё 256ГБ к объёму SSD) используются для хранения избыточной информации для LDPC кодов, и возможно, частично для ещё большего расширения резервной области, чтобы поддерживать стабильность скоростей, и наиболее равномерно производить износ памяти, тем самым увеличивая её общий ресурс.

Операционной системе доступно 894ГБ ёмкости.

В фирменной утилите Kingston SSD Manager, для определённых SSD, можно ещё больше увеличить резервную область. Kingston DC600M как раз поддерживает опцию увеличения резервной области.
Там же, можно обновить прошивку, и просмотреть информацию из SMART, так как свежая версия CDI не особо может отдавать данные по этому SSD.
Вот как выглядит отображение данных в CDI (свежая версия программы):
Как видим, программа отдаёт лишь малую часть информации о состоянии накопителя.

Проверим скорость линейной записи на чистый SSD, используя утилиту AIDA64:

График скорости линейной записи получился идеально ровным, среднее значение скорости 505МБ/c.

Теперь попробую перезаписать SSD, предварительно не очищая его, тем самым имитируя отсутствие поддержки команды Trim:
При записи данных на неочищенный SSD, скорость примерно такая же как при записи на чистый (разница на уровне погрешности, и тут средняя скорость получилась даже на 5МБ/c выше), и это просто отличный результат. Далеко не каждый SSD сможет похвастаться тем что у него не падает скорость записи, в случае, когда данные записываются на накопитель без его предварительной очистки.
А вот уже замеры скорости линейного чтения, всё в той же AIDA64:
График так же идеально ровный, а средняя скорость чтения получилась в районе 526МБ/c. Тут ничего не обычного, это нормальная линейная скорость чтения, почти для любого SSD с интерфейсом SATA 3(изредка бывают более медленные модели).

Посмотрим ещё на скорость случайного чтения, при размере блока 4КБ:

Скорость случайного чтения, при размере блока 4КБ, получилась в районе 34МБ/c, что весьма неплохо для SATA SSD, где задержки самого интерфейса, изначально спроектированного под HDD, гораздо выше чем у того же NVMe, где аналогичные скорости могут быть и в 5 раз выше.

Взглянем так же на среднее время доступа к данным:

Среднее время доступа получилось в районе 0.11мс. Это отличный результат, и самое главное стабильный.

Теперь перейду к тестам в программе CDM:
Скорости абсолютно одинаковые, не зависимо от размера тестовой области, и это очень хороший результат.

Максимальная скорость линейного чтения получилась 558МБ/c, а максимальная скорость линейной записи – 528МБ/c, при заявленном значении 560МБ/c и 530МБ/c. Полученные скорости соответствуют заявленным.

Скорости случайного чтения и случайной записи, при размере блока 4К (многопоточный доступ с очередью), составили 394МБ/c и 340МБ/c, что соответствует 100864IOPS и 87040IOPS соответственно, при заявленных значениях 94000IOPS и 65000IOPS
Скорость однопоточного, случайного чтения с размером блока 4КБ, составила 35МБ/c, что соответствует 8960IOPS.

Результаты по скоростям, получившиеся в программе ATTO Disk Benchmark:

Результаты в программе AS SSD Benchmark:
SSD DC600M с ёмкостью 960ГБ, набирает здесь 1165 баллов, и это очень хороший результат для SSD с интерфейсом SATA 3.

Теперь я покажу получившиеся скорости, при копировании ISO образов Ubuntu с быстрого NVMe SSD на Kingston DC600M. Сперва я записал одну папку на 147ГБ, им сразу же по окончанию её записи начал писать вторую. Скорости были в целом одинаковыми при записи обоих папок, но периодически немного плавали, средняя скорость записи была в районе 500МБ/c.


Скорость копирования с Kingston DC600M на быстрый NVMe SSD:

Полученное значение скорости 532МБ/c, это отличный результат.

Видео версия обзора:


Выводы

На примере конкретного экземпляра SSD с ёмкостью 960ГБ, мне удалось убедиться, что SSD из серии DC600M действительно подтверждают свой статус накопителей корпоративного класса. SSD из данной серии стабильны и предсказуемы в плане скоростей и задержек, относительно обычных SSD накопителей, предназначенных для домашних пользователей, не зависимо от сценариев использования.
Такое понятие как SLC кэш здесь отсутствует, так как скорость записи всего SSD держится на одном уровне, соответствующем приделу интерфейса SATA3. Более того, скорость записи не падает, даже если производится запись на предварительно не очищенный SSD, что достижимо лишь для некоторых накопителей, и позволит SSD нормально работать там, где нет поддержки Trim со стороны оборудования, или там, где нагрузка носит постоянный и интенсивный характер.

Конечно SSD с интерфейсом SATA не могут обеспечить тот уровень скоростей и задержек что могут показать современные накопители, работающие через интерфейс NVMe, но такие SSD ещё по-прежнему востребованы в датацентрах, особенно с учётом того что ими можно заменить даже достаточно ёмкие модели HDD накопителей (в части задач), которые зачастую имеют большее потребление, больший нагрев, и частенько худшую надёжность, при меньших скоростях и гораздо больших задержках, и меньшем количестве одновременных операций.

При этом, стоимость у SSD относящихся к данной серии достаточно разумная, учитывая что это корпоративный сегмент, с расширенными возможностями, стабильностью, и увеличенным ресурсом.