marvell主控+19nm，东芝THNSNH256GCST 256G SSD测试

Strontium是一家新加坡的存储设备厂商，和金士顿、PNY一样，Strontium也是从U盘、存储卡起步，后来进入SSD领域，以贴牌为主，主要面向亚太，产品国内无售，在美国也少见，因此不做过多介绍。今天的主角是Hawk系列240G SSD，原型为东芝THNSNH256GCST。有趣的是，东芝这个盘的标称容量本来是256GB，没有预留OP空间，但其实际容量238.5GiB更接近240GB，所以Strontium很蛋疼地把它标称为240GB。以下测试译自anandtech，红字部分为本人加注。

上面是国行THNSNH256GBST，下面是Strontium贴牌的THNSNH256GCST，前者9.5mm厚度，后者7mm厚度，硬件、固件完全一样，因此可以将贴牌版的测试成绩等同于国行型号。



标签还是东芝的，只去掉了左上角的东芝logo。型号THNSNH256GCST，第6位的H代表marvell主控，原型可能是marvell 9187，A3步进。它的前一代是THNSNF系列，也是这个主控，不过是A2步进。


主控：东芝TC58NC5HA9GST
NAND：19nm Toggle 2.0 MLC
持续读：最大534MB/s
持续写：最大482MB/s
4KB随机读：最大90K IOPS
4KB随机写：最大35K IOPS
质保：三年


颗粒和主控上都贴了导热垫。THNSNH的特别之处在于，虽然是marvell主控，但做成了无外置缓存的方案。贴牌厂商倾向于SF主控的原因之一，就是SF主控不需要外置缓存，可以降低成本。外置缓存主要用于存放NAND映射表，也有厂商还将其用作写入缓存。如果厂商自身研发能力较强（如东芝、SanDisk、建兴，我们认为东芝用的这个主控并不是公版的9187之类），就可以在确保主控内置缓存够用的情况下做无外置方案。奇怪的是，主控旁边有一个给缓存预留的空焊位，我们猜测有可能是为大容量型号做准备（更大容量的NAND需要更大的映射表），或是因为PCB设计比主控和固件更早定型。我们也联系了Strontium询问此事，很遗憾，他们只是贴牌，并不清楚东芝为什么这样设计。


A3步进的marvell主控，打东芝的标。


8颗BGA封装的东芝19nm颗粒，单颗32GB。谁来告诉我这个颗粒是TYPE-A还是TYPE-C？



测试平台
CPU：Intel Core i5-2500K at 3.3GHz（开启睿频和EIST节能）
主板：华擎Z68 Pro3
驱动：Intel 9.1.1.1015 + Intel RST 10.2
内存：芝奇RipjawsX DDR3-1600 2 x 4GB (9-9-9-24)
显卡：讯景Radeon HD 6850 XXX（800MHz核心，4.2GHz GDDR5显存)
显卡驱动：催化剂10.1
桌面分辨率：1920 x 1080
系统：Windows 7 x64


性能一致性

我们测Intel DC S3700时引入了新的测试方法：测试SSD在一个时间段内单个操作的延迟时间。测试中，定位企业级的S3700的性能一致性远超对手，以至于需要做追加测试才能充分体现。实际使用中，SSD的延迟时间不可能一直保持不变，因为主控不可避免要做一些垃圾回收，让SSD保持高速运行。主控什么时候做、怎么做垃圾回收，会直接影响用户体验。频繁的垃圾回收会带来更稳定的性能表现，但保持不掉速的同时，也可能导致前台操作的卡顿。以下图表可以显示该SSD的垃圾回收策略。
将SSD进行安全擦除，用连续数据填满所有用户可访问的LBA，然后在全LBA范围内进行4KB、QD32的不可压缩数据随机写测试，持续半个小时。这个测试强度比我们通常的稳定态测试还差得远，但也已经很能体现SSD在满盘状态下的行为。每秒记录一次瞬间IOPS，最后生成散点图。为方便比较，前两组图使用对数坐标，后一组图使用线性坐标。
总体测试方法和测S3700时一样，只是改变了剩余空闲空间的大小。举个例子，如果你想在256GB的盘上测剩余25%空间时的稳定态性能，你可以先进行安全擦除，分出一个192GB的分区用来跑测试，其余空间不分区。
这部分测试和其他SSD有对比，图很多，可以自己去http://www.anandtech.com/show/7074/strontium-hawk-240gb-review/3看。


第一组图显示整个测试的2000秒内的性能。可以看到起始阶段性能很高，然后大幅下降。这个过程中，SSD不断把空闲空间分配给测试数据，直到用完所有空间进行读—修改—写操作（写入放大增大时性能降低）。

完全容量的情况：

保留25% OP的情况：



第二组图是把第一组图拉到进入稳定态的时间点（第1400秒）并放大。                        
性能一致性表现平平，虽然不差，但和其他厂商目前的旗舰产品比起来还有改进余地。不过IOPS在整个测试中最低也有1000，没有特别大的跳水，因此实际使用中用户应该不会感觉到明显的卡顿。预留更多的OP空间会起到一些作用，但IOPS值仍不太稳定，在2000到10000之间波动，幅度比对手明显要大。

完全容量的情况：

保留25% OP的情况：



第三组图和第二组数据相同，只是改成线性坐标以和其他盘比较。

完全容量的情况：

保留25% OP的情况：




AnandTech Storage Bench 2013

过去我们没有什么好的工具进行SSD的垃圾回收压力测试，所以2011年Anand开发了AnandTech Heavy and Light Storage Bench。大家知道，闪存写入的最小单位是页，而擦除的最小单位是整个块，当所有块内都有相当数量的数据占用时，要写入新数据就必须进行垃圾回收，即把写满了的块的所有数据移动到新块里，同时擦除旧块。我们的重负载测试就是针对这种情况设计的。
然而，这个2011年的测试有一些问题。首先它是在Win7 SP1之前开发的，在打过SP1补丁的系统上可能有4K对齐的问题（原文如此）。其次，后来我们的测试重心已经从“简单地触发垃圾回收”转移到深入关注SSD在长时间随机IO后的恶劣状态性能。
多年来，我们已经体会到不稳定的IO性能对SSD存在多大的负面影响，但直到S3700出现，我们才开始考虑去实际测量和对比IO一致性。我们过去的IO一致性测试过于侧重大QD下的4KB随机写性能，这并不符合大多数SSD的实际使用情况。当然，这个测试仍然可以考察一个SSD的整体设计，这一点是很重要的。
我们需要一种新的测试方法，它需要支持更大的数据大小，而且把IO一致性纳入量化范围，这就是现在的AnandTech Storage Bench 2013，代号“毁灭者”，目前还在内测。测试平台转移到Windows 8 Pro x64，负载模型也更接近真实环境，包括以下内容：

照片编辑与同步：Adobe Photoshop CS6、Adobe Lightroom 4、Dropbox
游戏：Steam平台、杀出重围、上古卷轴：天际、星际2、生化奇兵：无限
虚拟机：VirtualBox
日常办公：Chrome、IE10、Outlook、Windows 8、AxCrypt、uTorrent、Ad-Aware
视频播放：Windows 8
程序开发：Visual Studio 2012

	“毁灭者”（2013）	重负载2011
读IO数	38.83百万	2.17百万
写IO数	10.98百万	1.78百万
总IO数	49.8百万	3.99百万
读GB数	1593.02GB	48.63GB
写GB数	875.62GB	106.32GB
平均队列深度	5.5	4.6
侧重点	脏盘多任务、IO一致性	峰值IO、基本的垃圾回收策略

近几年，SSD的性能已经大幅增长，因此需要加强对大QD操作的考察力度。以平均QD水平来说，“毁灭者”的测试内容仍然比较符合实际使用情况，但也会有一些非常大QD的测试。2011年，我们刚建立重负载测试方法时，有些SSD需要几个小时才能完成，现在的高端SSD再跑这套测试，可能90分钟就搞定。而毁灭者呢？目前我们见到的最好成绩也要10个小时，大多数高端SSD跑一遍都需要12-13小时，主流级别的可能接近24小时。另外，读/写操作的数量之比也比2011版更接近真实环境。
除了重新调整读/写操作的数量，这个测试有很多内容实际上是数据的移动，既能保证数据量充足，也能保证随机IO操作足够多，如后台虚拟机应用，后台照片导出与同步等。就像我们在S3700测试中所说，脏盘IO性能对普通用户使用体验的直接影响要大于企业用户，因此我们需要这样的测试方法，对SSD的随机IO性能和GC策略提出更高的要求。

在延迟时间的测试中，THNSNH256GCST明显不是SanDisk Extreme II和入门企业级希捷600的对手，但持续传输率表现良好，一定程度上弥补了这方面的不足。

平均持续传输率，越高越好：

平均延迟时间，越低越好：




随机读写（IOmeter）

第一项测试使用4KB的全随机数据块对全盘范围进行总大小8GB的写入，模拟系统盘的工况。并发线程3个，持续3分钟。测试结果取全程平均值。就像刚才提到的，随机性能不是THNSNH256GCST的强项。

4KB随机读：

4KB随机写：

4KB随机写（QD=32）：




持续读写（IOmeter）

本测试使用128KB的块在QD1下对全盘范围进行持续写操作，持续1分钟。测试结果取全程平均值。
128KB持续读：

128KB持续写：




AS SSD不可压缩数据持续读写

以Intel 520、335为代表的SF系在该测试中明显降速。marvell主控不支持压缩，因此对压缩率不敏感。
AS SSD持续读：

AS SSD持续写：




性能与传输单元大小的关系（ATTO）

ATTO很容易测试传输单元大小对性能的影响。THNSNH256GCST在该项目的所有单元大小中位列中上，不过8KB到32KB间的读性能稍微需要提高。
ATTO持续读（QD=4）：

ATTO持续写（QD=4）：




AnandTech Storage Bench 2011

两年前我们建立了AnandTech Storage Bench，这套测试用可重现的方式，跟踪真实的操作系统/应用程序使用情况并回放出来。虽然这套测试可以有效反映SSD性能，但强度还不够大。测试项目中涉及的读写量不超过10GB，大多数情况下只有4GB的写入量，比很多SSD的备用空间还少。
起初，我们让测试时间不至于太长，大概30分钟左右即可，但这也可以体现一个有经验用户的典型使用状态。后来，我们加入了重负载测试，写入量达到106.32GB，相当于一块新盘实际使用不到两周后的情况。

1) AnandTech Storage Bench 2011的重负载测试侧重于最密集的IO，测试过程中模拟大量的应用程序下载和安装。当时我们认为，在程序安装、文件复制、下载的多任务操作中，你能明显体会到不同SSD的性能差异。
2) 我们让测试覆盖尽量多的软件，包括PS照片编辑、Dreamweaver网页编辑、网页浏览、游戏载入和实际运行（星际2和WoW），以及其他日常操作（软件安装、病毒扫描）。同时还加入了大量的邮件接收和文档编辑，甚至还有一个用Visual Studio 2008编译Chromium的环节。测试总共包含2,168,893个读操作和1,783,447个写操作。

AnandTech Storage Bench 2011 - 重负载测试的IO分布：

IO大小	占所有操作的百分比
4K	28%
16K	10%
32K	10%
64K	4%

只有42%的操作是持续读写，剩下大部分是伪随机和纯随机，其中又以伪随机居多。平均队列深度是4.625，59%的操作以队列深度1进行。
过去很多读者要求我们研究一种能真正体现性能的测试方法，只比较IOPS显然做不到这一点。所以，我们将用稍微不同的方式呈现Storage Bench 2011的测试结果。用每秒平均MB数表示性能，同时还要看看SSD跑测试时有多长时间处在繁忙状态。忙闲状态图可以准确表示出不同速度的SSD在此测试中的差距。最后，我们还将把性能分解为具体的读、写速度。这项测试的写入压力不是一般的大，经常可以让一些只有读速度出色的SSD原形毕露。



AnandTech Storage Bench 2011—重负载

测试中，THNSNH256GCST表现抢眼，所有项目均位列第2-3位。

持续传输率，越高越好：

平均持续读，越高越好：

平均持续写，越高越好：

总繁忙时间，越低越好：

繁忙读时间，越低越好：

繁忙写时间，越低越好：




AnandTech Storage Bench 2011—轻负载

2011版测试体系中还有更接近日常使用的轻负载测试，内容包括大量的网页浏览、照片浏览、视频播放，辅以一些程序安装和游戏运行。该测试中写操作比读更多，分为372,630个读操作和459,709个写操作。 这个相对接近的读写比率用来模拟典型的轻负载（虽然比这更轻的负载通常以读为主）。

AnandTech Storage Bench 2011 - 轻负载测试的IO分布：

IO大小	占所有操作的百分比
4K	27%
16K	8%
32K	6%
64K	5%

持续传输率，越高越好：

平均持续读，越高越好：

平均持续写，越高越好：

总繁忙时间，越低越好：

繁忙读时间，越低越好：

繁忙写时间，越低越好：




TRIM性能

IO一致性测试已很好地体现了SSD的垃圾回收能力，但TRIM测试还要靠古老的HD Tach。首先对SSD进行安全擦除以恢复性能，然后跑一遍HD Tach持续传输测试。持续读始终保持稳定，持续写在容量过半后跌到原来的三分之一左右。


接下来对SSD进行30分钟的4KB随机写（QD=32、100% LBA），然后进行手动TRIM。


TRIM后性能完全恢复，但在50%容量处有一些奇怪的波动。由此看来，THNSNH256GCST和OCZ Vector、Vertex 4具有相似的性能模式。这个设计思路很简单：尽量只往每个块中一半的页写入数据，直到它们写满为止。这样做的优点是延迟更低，因为相当于在通常操作下有50%的OP空间，缺点是一旦写入容量过半就需要进行垃圾回收。图中出现持续写入跌到100MB/s以下的情况，正是主控一边在写入新数据一边在重组旧的页。跑完HD Tach后，让SSD休息10分钟左右，IOmeter的持续写速度回到了300MB/s以上，然后很快又跌到100MB/s以下，可见重组操作需要一定时间（在OCZ Vector上只要几分钟）。因此我建议使用THNSNH256GCST时，如果写入至占用空间超过一半，请留出一个小时左右的时间让SSD进行垃圾回收。



功耗

空闲功耗和其他产品未能拉开差距，但由于没有外置缓存，工作功耗可以显著降低。我没有笔记本，无法测试HIPM和DIPM开启时的待机功耗。

空闲功耗：

持续写功耗：

随机写功耗：




结语

对这个SSD的评价有两方面。论性能，THNSNH256GCST表现不错，IO一致性尚需改进。不过考虑到产品定位和售价，这款SSD定位高于三星840，低于840PRO，不能对它有旗舰级产品的期待。东芝SSD一直主攻企业和OEM市场，而且是苹果的供应商之一，这对产品的可靠性有很高要求，因此我们对它的可靠性还是有信心的。

后面是一大段对Strontium本身的吐槽，就不翻译了。

也就是说这玩意除了标签不一样以外跟东芝的THNSNH256GCST是一样的？跟THNSNH256GBST的区别仅是盘体厚度？

238GB的格式化后容量直接标240GB确实够蛋疼，要命的是后面的铭牌上写的还是256GB……

nighttob 发表于 2013-6-30 17:44
也就是说这玩意除了标签不一样以外跟东芝的THNSNH256GCST是一样的？跟THNSNH256GBST的区别仅是盘体厚度？

...

对，GBST和GCST固件一样

翻译辛苦，这种性能不是特别逆天的其它特点又不是特别突出的，如果在国内没有质保渠道，估计也就是看看了

solonace 发表于 2013-6-30 18:42
翻译辛苦，这种性能不是特别逆天的其它特点又不是特别突出的，如果在国内没有质保渠道，估计也就是看看了 ...

有保啊，他们测的是贴牌版，但THNSNHxxxGBST有行货，就是开头图里的，硬件、固件和这个一样

那个毁灭者测试很有意思，840pro垫底了。
SanDisk Extreme II不错，值得入一块。

我喜欢SF我就是要到处说 可惜东芝SF的货买不到了

毁灭者测试的数据量比较夸张，属于企业级的类似测试了，840 Pro垫底也不奇怪，因为840 Pro的垃圾回收其实做的并没有很高效率，可以看出新一代的SSD都开始为这部分优化了。

neeyuese 发表于 2013-6-30 20:41
毁灭者测试的数据量比较夸张，属于企业级的类似测试了，840 Pro垫底也不奇怪，因为840 Pro的垃圾回收其实做 ...

那么就是说，在毁灭者测试模式下依然有好表现的盘，日常用的性能一致性更好？

einstein86 发表于 2013-6-30 21:00
那么就是说，在毁灭者测试模式下依然有好表现的盘，日常用的性能一致性更好？
...

日常应用远达不到这个级别吧，这个毁灭者测试对于家庭用户没啥参考价值

"TRIM测试还要靠古老的HD Tach。首先对SSD进行安全擦除以恢复性能，然后跑一遍HD Tach持续传输测试。持续读始终保持稳定，持续写在容量过半后跌到原来的三分之一左右。"

这段话揭示了snh系列ssd的持续高写入神话的秘密!也就是高持续速度只能是维持一般的容量.
终于看到有测试能如此形象地说明这一点:

"THNSNH256GCST和OCZ Vector和Vertex 4具有相似的性能模式。这个设计思路很简单：尽量只往每个块中一半的页写入数据，直到它们写满为止。这样做的优点是延迟更低，因为相当于在通常操作下有50%的OP空间，缺点是一旦写入容量过半就需要进行垃圾回收。图中出现持续写入跌到100MB/s以下的情况，正是主控一边在写入新数据一边在重组旧的页。"

ecwq 发表于 2013-6-30 22:06
日常应用远达不到这个级别吧，这个毁灭者测试对于家庭用户没啥参考价值 ...

不管测试是重负载还是轻负载，SSD的实际性能已经由硬件和固件决定了，重负载下表现好的盘在轻负载下也会比对手表现更好，只是拉不开差距而已

很想看看SanDisk Extreme II的HD Tach测试曲线对比一下

bg4jj 发表于 2013-6-30 22:33
很想看看SanDisk Extreme II的HD Tach测试曲线对比一下

SanDisk Extreme II他们另外测的，跑了毁灭者、2011、ATTO，没跑HD Tach。。。

我以为你又买一个……我当时买THNSNS的时候就犹豫要不要来这个

太详细了  谢谢

zzqzhangboy 发表于 2013-7-1 01:22
这个很难有吸引力 方案特殊 而且渠道也没铺

京东易迅天猫都卖出去多少了，还渠道没铺。。。你只看了第一段和最后一段吧

stone—bullshit 发表于 2013-7-1 09:36
东芝自家用的是typeA的，都是成本更高的BGA封装

你如何确定这是Type A的颗粒？

stone—bullshit 发表于 2013-7-2 12:44
我查过编号，另外也可以看封装BGA封装的至少我见过的都是typeA，typeC的才用TSOP封装 ...

这个颗粒我当初第一次见到时觉得很奇怪，编号非Type A也不是Type C的，为此我特地问过Toshiba，被人家弹回来，人家说想告诉你的时候自然会告诉你。，因此我知道这个颗粒不简单。

TH58TEG8CDJBASC  是这款的颗粒，也就是我为何去问东芝是什么类型的被东芝弹回来。

而浦科特老版256GB M5P的颗粒是

TH58TEG8D2JBASC

你竟然说颗粒一样？