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OCZ RevoDrive 350系列480GB PCIe SSD 深度评析

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neeyuese 发表于 2014-7-23 20:35 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
点击数:6831|回复数:2


去年东芝收购了OCZ,从此我们再也不用为OCZ的颗粒问题而头大了,当然了一分品质一分价钱的规则,你懂的。

昨日我收到了OCZ送测的PCIe接口固态硬盘RevoDrive 350 480GB,虽然之前这款PCIe SSD已经由本站编辑Essence进行过评测,但本篇我则会更深入的去评析这款产品。

我之所以对这个产品很感兴趣,是因为PCIe的SSD在今后会是很多厂商展示技术水平的产品,OCZ在这方面很早以前就积累了相当多的技术实力,从这点上说它又是走在了前列。


OCZ RevoDrive家族的介绍:

和定位于服务器的OCZ Z-Drive家族不同,OCZ的RevoDrive家族的定位则是骨灰级玩家和工作站平台。我们知道传统SATA接口带宽受限于3Gbps或者6Gbps的传输速率,要突破这个传输带宽瓶颈的话就需要利用到主板上的高速PCIe接口。但是在原生高性能PCIe接口主控成本过高、技术成熟度和兼容性未达到预期之前,利用多颗现成的主流SATA主控搭配硬件RAID控制器并通过PCIe接口传输数据则是个更实际高效的方案。


第一代OCZ RevoDrive系列



图中是第一代OCZ RevoDrive,可以看到它是由2个SandForce 12xx系列消费级主控连接到RAID 控制器,(SiI3124,支持4个SATA 3Gbps  到PCI-X)再通过PCI-X到PCIe桥接芯片(Pericom PI7C9X130)完成整个传输过程,RAID控制器左上角的EEPROM内的程序在主机启动前加载可支持引导和安装操作系统。在当时SATA 3Gbps还是主流的年代,这样做可以突破传统SATA 3Gbps的瓶颈。





如图所示,第一代的OCZ RevoDrive是真正的纯RAID,没有什么新奇的技术,所以当时它的卖点也很简单,用不到2倍的主流SATA 3Gbps SSD价格得到接近于2倍的性能带宽。



但是受限于PCI-X接口的限制,(那个年代PCIe原生RAID控制器还是比较贵的)搭配了4颗SandForce 12xx系列消费级主控的OCZ RevoDrive X2并不能达到4倍带宽的提升。


第二代OCZ RevoDrive 3 系列 - 我猜想是因为第一代有X2的版本,因此OCZ在第二代就采用数字3来避免误导消费者

OCZ RevoDrive 3系列是由多颗SandForce 22xx系列搭配OCZ的SuperScale存储控制器组成,由于SandForce 22xx系列主控可分别支持ONFI和Toggle 2种接口标准的颗粒,因此OCZ RevoDrive 3系列就分成了4款产品,分别是搭配ONFI颗粒接口标准的2主控版OCZ RevoDrive 3和4主控版OCZ RevoDrive 3 X 2,搭配Toggle颗粒接口标准的2主控版OCZ RevoDrive 3 Max IOPS和4主控版OCZ RevoDrive 3 X 2 Max IOPS。





SATA 6Gbps成为主流的年代,不能再为了省钱而继续沿用PCI-X接口RAID控制芯片了。图中是第二代OCZ RevoDrive 3 X2,可以看到是由4个SandForce 22xx系列消费级主控连接到OCZ SuperScale控制器(内部实际是Marvell 88SE9485,最大支持8个SAS/SATA 6Gbps到PCIe 2.0 8x接口,OCZ通过改造驱动程序和EEPROM程序来支持宣传的VCA 2.0技术)。因为PCIe 2.0 4x接口的带宽有2GB/s,搭配4颗SandForce 22xx系列主控也不会再成为瓶颈。


第三代OCZ RevoDrive 350 系列 - 我猜想是因为这代并没有太多的改进,绝大部分依然是沿用第二代的那些技术,因此型号350有点升级半代的意思。

OCZ RevoDrive 350系列依然是由多颗SandForce 22xx系列搭配OCZ的SuperScale存储控制器组成,但是由于OCZ如今已经归于Toshiba旗下,因此这一次就只用SandForce 22xx系列主控搭配Toggle接口标准的Toshiba颗粒了。另外本次也没有X2这个型号,取而代之的是用容量来区分SSD控制器数量,240GB型号配2颗,480GB和960GB型号都配备4颗SSD控制器。




盒子正面蓝色小清新清晰的标出了卖点:PCIe 2.0 8x接口,可引导系统,简易安装,Trim支持和仅针对Windows系统的支持。(实际看官网的话,已经有支持LINUX的驱动更新,不过还在改进中)



背面密密麻麻的字再一次强调了“我带宽大,我支持Trim”。



外包装拆了之后发现还有个大Logo盒子,这是要让你记住新Logo的节奏么?不会里面还有盒子吧。



还好打开后看到本体了,虽然外面还是有塑料保护罩。



貌似没纸质保修卡说明书,就块SSD和驱动程序、安装说明和保修说明光盘。



正面很光亮,但不够骚。




大散热片底部有固件版本信息,挡板透孔给机架式吹风散热用,散热片中间是靠2根柱子架着,实际闪存并没有碰到,可以看到有鳍片的地方才是关键散热点。



背面可以看到4颗SandForce 2282主控和16颗Toshiba BGA封装的闪存,还有就是序列号啦。这里的4颗SandForce 2282控制器制造日期是11年的,和14年生产的Toshiba颗粒搭配形成了鲜明的对比。众所周知OCZ是最初和SandForce合作的几家公司之一,但是后期产品线改用了自家研发的Barefoot 3主控而和SandForce停止了合作,我猜测这些主控是当初的尾货。



散热片取下后发现果然只有右下角鳍片部分有散热贴,别的地方主要还是YY为主的嘛。



取下散热片后的正面可以看到密密麻麻的元器件,主要有另外16颗闪存,供电电路模块和一颗写着OCZ字样的控制芯片,右上角还有一排开机会闪的蓝色LED灯。



这块480GB型号的产品,采用的是Toshiba BGA封装的颗粒,编号为TH58TEG7DDJBA4C,19nm MLC,TYPE C,支持Toggle DDR 2.0闪存接口最大接口带宽200MB/s,Page 16KB,Block 4MB,2 Plane,1CE,每个Die 8GB,单颗容量16GB内部封装了2个Die,OCZ RevoDrive 350 480G在PCB正反两面各有16颗,共计32颗组成512GB容量,扣除7% OP空间后用户可用480GB容量。



这颗标着OCZ的控制芯片和上一代一样,其实就是Marvell 88SE9485,最大支持8个SAS/SATA 6Gbps到PCIe 2.0 8x接口,OCZ通过改造其驱动程序和EEPROM程序来支持宣传的VCA 2.0技术。



集成的可编程电源管理芯片是来自Lattice的POWR1220AT8,主要起到电源监视器,顺序和余量控制器的作用,能把板上的DC/DC转换器转换成精密的数控电源。左边2个较小的DC-DC电源转换芯片是来自Altera的EN5339Q降压转换器,而3个看上去较大的DC-DC电源转换芯片同样是来自Altera的EN63A0QI降压转换器,内部集成了电感和MOSFE,单路输出电流最大12A,工作温度-40℃~85℃,转换效率更高。


OCZ VCA 2.0 架构介绍




VCA 2.0技术能够把后端的NAND LUN放在一个虚拟的Pool里,多个主控也能虚拟成一个整体。然后依靠软件层上的队列算法,把主机请求合理的分配到每个SSD主控里并分发下去。从这张架构图中可以看到,关键点在于橘红色部分的请求分配上,只有合理的分配请求才能保证操作中不出现卡壳的情况。和传统RAID 0设置条带比较,传统RAID 0 I/O请求按照条带大小平摊下去(4个Disk),Mapping地址是固定的,如果有1个Disk出现大量I/O 等待的话,其他主控都要等他先操作完成,而VCA技术运用后可以在此时把后面的I/O分配到空闲的Disk上,也就是说Mapping地址非固定。说的简单点就像是RAID 0的优化版,再加上Disk级别的动态负载均衡。


从图中后端NAND LUN虚拟Pool的架构我原本猜测,这次RevoDrive 350使用了Sandforce 2282而不是之前的SandForce 2281原因是因为前者虽然实际性能和后者持平,但是SandForce 2282可以支持到最大128个Die,这样的话即使960GB容量的型号(每个Die 8GB),每个SandForce 2282搭配VCA 2.0技术后依然可管理到全部的后端Pool中所有的NAND颗粒(原本无VCA 2.0技术的话一个SSD主控只能访问到自己管辖区域内的NAND颗粒或者像VCA 2.0搭配SandForce 2281最多管理Pool内64个Die),这样的话可以明显的提高垃圾回收时的效率,更容易的被并发操作激发出高传输速率。但是后来转念一想不对,因为SandForce的固件并非由OCZ开发,因此这幅图右边单主控管所有颗粒Die的情况在这块PCIe SSD上并不成立,如果使用OCZ自己开发的Barefoot 3主控的话,那么理论上是可以实现的。

使用VCA 2.0技术后的优点:支持固件升级、Trim指令(SCSI Unmap)、Secure Erase操作以及SMART信息监控。VCA 2.0技术无法避免的弱点:1、为了能够引导操作系统,开机依然有5秒等待控制器自检时间,喜欢比开机时间的消费者注意了。2、用户不可独自管理每个SSD控制器,类似上代产品那样设置内部RAID 0或者RAID 1等,条带也不能设置了,这部分功能全权由VCA 2.0负责了。3、产品驱动程序无法沿用原RAID控制器芯片厂商的,不同操作系统需要靠OCZ开发驱动。4、由于VCA 2.0技术是基于Marvell 88SE9485控制器开发,继承的是SCSI协议,通过PCIe传输的是SCSI指令,此类Trim(其实应该叫SCSI Unmap)必须要Windows 8/Windows 2012等新系统下才原生支持删除文件或者格式化后发送。针对Trim到底支持与否的问题,我们来做个验证。

Trim的验证

阶段1:



上图是做过Secure Erase后的HDtune 64KB 快速持续读取波形。



上图为在Windows 8下,用Iometer连续跑1小时随机写入4KB QD32 无法压缩数据后再一次跑HDtune的波形,可以发现速度下降到最低144,最高209,访问时间0.178ms,我跑个2~3次HDtune都是同样的结果。



然后我对这块SSD进行了全盘快速格式化(Trim全盘地址),然后休息了30秒后再次跑了下HDtune,可以看到最高性能有回到500MB/s以上,访问时间表现也好了点,因此判定Trim在windows 8下应该是工作的。

接下来同样的方法我在Windows 7下跑了次:



上图为在Windows 7下,用Iometer连续跑1小时随机写入4KB QD32 无法压缩数据后再一次跑HDtune的波形,可以发现速度下降到最低71,最高203,访问时间0.227m。



然后我对这块SSD进行了全盘快速格式化(Trim全盘地址),然后休息了30秒后再次跑了下HDtune,可以看到最高性能有回到580MB/s以上,访问时间表现也好了点,因此判定Trim在windows 7下应该也是工作的。

这就奇怪了,按照理论Windows 7下这块盘应该没有可能支持Trim才对,为此我再次进行了进一步的测试。


阶段2:



我先按照老样子做次Secure Erase恢复出厂性能,然后Iometer跑1小时的随机4KB QD32写入,之后跑HDtune,得到如图的结果。



然后我在命令行里输入fsutil behavior set disabledeletenotify 1关闭系统对Trim的支持。



然后我在进行快速格式化,由于Trim被禁了,因此不会再发送Trim指令给全盘。



等待30秒后,我进行了HDtune测试,发现第二次的成绩和第一次没有任何出入,因此可以判断阶段1的Trim是起效果了。为了更深入的了解Windows 7能支持这块盘Trim的原因,我又进行了阶段3的测试。

阶段3:我特意安装了hIOmon软件,准备从驱动层面监测是否有Trim的支持。



在Windows 7下配置好驱动和监测软件,一切就绪,开始观察。(在磁盘驱动内部,除了2个微软默认驱动外,多了2个驱动,一个是OCZ的Trimfilter,另个就是hIOmon用来监测的驱动。)



全盘格式化后,可以看到右上角显示Windows 7系统发送了1条全范围的Trim指令,区域是480GB(等于全盘容量)



我再用OCZ Toolbox的Trim命令进行手动Trim操作,等待了1分钟,发现Trim指令,区域又增加了480GB。(等于全盘容量)因此答案是OCZ这块PCIe在Windows 7下支持Trim。

总结:OCZ的RevoDrive 350属于Storport设备(微软定义为“高性能总线”设备,类似光纤总线、阵列卡等高性能设备),此类接口使用的是SCSI协议。由于Windows 7下只支持AHCI和IDE模式下的删除文件和格式化自动发送Trim指令(Trim属于ATA协议中的指令),因此在Windows 7下原本是无法靠格式化和删除文件来Trim这块SSD。这个问题在三星的XP941 M.2 NGFF SSD上也有,浦科特的M6e走的AHCI因此就不存在这个问题。但是由于OCZ 在驱动中提供了Trimfilter,把Win7的删除文件发送的ATA协议转换后支持了Trim。(通过驱动的filter层转换Trim/Unmap指令来替代Windows 7系统这方面的不足 - Filter driver ABOVE storport  -> intercept trim and create scsi passthrough -> pass to storport -> pass to current driver.)


当前不同的PCIe SSD架构介绍




市场上PCIe SSD架构主要是图中这3种,本次测试的OCZ RevoDrive 350基于第一种的硬件基础,但是通过OCZ自己研发的VCA 2.0技术后则带来了更佳的表现,由于需要转换协议的开销,虽然带宽大但是延迟高。第二种目前主要是Fusion-IO在使用,把映射表管理存放在了主机系统内存中操作(本地留备份),消耗大量主机CPU和内存资源换来高IOPS和低延迟,缺点是性能太过于依赖主机硬件,而且要自主开发和验证驱动,不支持系统引导(系统加载后调用驱动才可能识别映射表)。第三种则是主控由于通道数较多,设计复杂度和成本最高,并不是所有厂商都有能力开发,但是延迟表现极好,代表产品是美光P320h和P420m等,我前几天测的STEC S1120 PCIe SSA也是这种,但是较老了。



前面说了第三种设计要求高,那么在此原生PCIe基础上现在衍生出第四种,通过合并复数的低复杂度的原生PCIe SSD主控,并通过PCIe switch交汇连接主机,以降低单个主控设计的复杂度,能够叠加IOPS和带宽,同时因为原生PCIe的关系延迟控制也不错,这原本是OCZ 下一代企业级Z-Drive R5的设计初衷,可惜最后产品流产并未推出。


测试开始


测试平台:

CPU:Intel Core i7-2600K(节能关闭)
主板:技嘉P67A-UD4-B3 - 测试用OCZ RevoDrive 350插第二根PCIE 16X槽
内存:G.SKILL DDR3-1600 4GB x 2 - 跑1333双通道
系统盘:希捷企业级SSD 240GB ( ST240FN0021 )
系统:Windows 8.1 Pro 64-bit update 1
驱动:OCZ官方最新驱动2.0.0.4774

SMART参考



通过OCZ官方的TOOLBOX可以看到盘上的SMART(这也是VCA 2.0的主要卖点之一)可以看到241为主机写入量,242为主机读取量,但是经过我的测试,总感觉不太准确,希望下版本的OCZ TOOLBOX进行下改进。图中231为官标剩余耐久度。(官标每天50GB可写3年)
测试开始前看一下这块PCIe SSD在我的平台上的最大带宽



通过SandForce主控“御用跑分软件”Atto测试,发现在我的平台上最大带宽达到PCIe 2.0 4x的极限2000MB/s。

基准测试

ASSSD



这里故意把ASSSD的跑分给遮住,因为我一直认为那个分数没有任何意义。让我们来看下成绩,即使ASSSD这种难压缩的数据,OCZ RevoDrive 350 480GB依然可以跑到1600MB/s读取和700多MB/s的持续写入,表现是非常不错的。多QD下的表现看出了VCA 2.0技术运用后多控制器并发的效率。从压缩率图形上来看这块盘在我系统上基本是1800MB/s封顶,已经接近PCIe 2.0 4x的峰值带宽(2000MB/s)。

PCMARK 7



PCMARK 7的分数达到了5700分以上的能力,相比市面上旗舰SATA 6Gbps接口的SSD(5500分附近),这里主要在启动程序和图片导入测试项目中领先。PCMARK 7的问题在于测试范围太小(有缓存的机会),3轮测试区间内有休息时间,这造成了一定的精度降低。

PCMARK 8



PCMARK 8测试数据量虽然比PCMARK 7大,但是回放测试成绩更偏向延迟,SAS RAID控制器方案和软件动态负载均衡算法增加了延迟,可以看到只有在带宽需求较高的Photoshop项目中发挥出少许优势,别的项目全部落败于主流级SATA 6Gbps SSD。这也说明了普通家用选择这块SSD发挥不出优势(当然也没必要买多盘自己组RAID 0),开机启动还要等5秒(开机纠结党注意)。如果有留意的朋友会发现PCMARK 8的测试,各大SSD的差距分数非常小,这是为什么呢?因为PCMARK 8测试的压力还是偏小,但是这正是我们普通家用的压力,而别的测试程序(例如基准测试)上面只是无限的把压力放大,压榨出存储性能来体现实际SSD的区别罢了,有时候要问一句,这样的“应试跑分”真的有意义吗?


进阶测试项目

QD深度对随机4KB/8KB/16KB/32KB/64KB/128KB/256KB/1MB读写造成的影响(8GB LBA范围)






这个测试主要是给不同QD分布下的随机读写带宽参考。这些成绩是用不可压缩数据模型(高熵)跑的,可以看出256K以上的数据块大小,OCZ的RevoDrive 350可轻松冲破SATA 6Gbps的最大带宽瓶颈。

离散分布测试(IOMETER测试大约5000秒)





这个测试主要是给线上交易处理环境等对写入延迟有苛刻需求的做参考。这款主打工作站和骨灰级玩家群的SSD,离散分布的表现比较差,并不适合拿来做高IOPS需求的服务器下使用。由于测试数据为高熵(不容易压缩),日常用表现肯定要比这里的好,日常主看平均延迟。

PCMARK 8扩展存储测试之性能一致性部分(稳定态家用环境性能)




这个测试主要是给家用最恶劣环境下的性能参考。例如图中一直不到100的浦科特三兄弟+美光p400m,突然打了鸡血一样的840 evo,120G和240G一组形影不离的新ORZ哥俩。这里OCZ RevoDrive 350的成绩有2个,一个是可压缩(低熵),另个是不可压缩(高熵)数据类型下跑的测试,等于是2个极端,那么日用的话表现应该是在这中间。按照PCMARK 8这种跑日常压力的测试,此块SSD的优势并不能被完全发挥出来,劣势却被放大了,因此买这块盘的朋友们请使劲的用。

使用Iometer按照SNIA企业级标准测试全局随机读写分布稳定态IOPS(稳定态企业环境性能)




这个测试主要是给企业采购时的全局最恶劣性能参考。实话说SandForce 2系列的离散表现本来就比较糟糕(没有外置缓存+数据压缩算法),现在配上4颗,再加上VCA技术的管理,我跑了24小时(25轮)就是没有跑出稳定态,每轮的成绩波动都超过了5%,同时也说明这块盘的读写性能表现非常依赖之前写入的数据类型。此处的成绩不能作数。

总结

虽然我很早就有过组建SSD RAID 0的经验,但是感觉单颗SSD的IOPS性能完全满足我的日常需求,因此尝鲜过后却从未真正的投入使用。经过这次测试让我对集成RAID控制器的PCIe SSD有了更深刻的认识,OCZ RevoDrive家族针对的是骨灰级玩家和工作站应用,他的优势是高带宽而不是低延迟。

服务器因为要返回大量网络中的用户需求,它追求的是极低的延迟来保证服务质量,而工作站和发烧级用户只需注意不同类型文件传输的带宽和平均延迟,只要响应时间别太离谱,基本觉察不到,况且由于应用压力小,最大延迟更易被控制。如今的大型游戏动则几十GB,专业应用程序和工作时生成的文件也越来越大,这时候就能体现出PCIe SSD的高带宽优势。



产品的优点:

1、被Toshiba收购后的OCZ,颗粒品质有了保证,这解决了用户心中最大的隐患,在OCZ颗粒问题上以后再也不是黑点了。
2、沿用了3年的SandForce 2系列SSD主控,固件升级了很多次,兼容性和稳定性相信也差不多成熟了。(感谢Intel和金士顿对SandForce主控固件稳定性提高的帮助)
3、OCZ消费级PCIe SSD的驱动开发这次终于跟进了Linux下的支持,同时这次对产品散热也进行了增强,品质相比上代RevoDrive 3系列产品可以说是一次飞跃。
4、OCZ宣称支持了Trim(SCSI Unmap),经过测试在原本不应该支持的Windows 7系统下也依靠驱动层转换得到支持。
5、性能角度上来说,OCZ RevoDrive 350系列的多主控加持和VCA 2.0技术的应用,搭配上PCIe接口带宽的优势,完全可以满足发烧级玩家和工作站与用户对高传输率的需求。



产品的缺点:

1、虽然产品散热方面进行了不少改进,但是被动散热在炎热的夏天加上主板上高端显卡的烘烤,难保不出现高温降速的问题,如有必要请在机箱内加装侧吹风扇主动散热。
2、测试中发现这块PCIe SSD和我主板的AHCI BOOT ROM自检时对冲,只有开启IDE模式才能正常使用,不然会出现系统引导文件出错,这也是此类由RAID控制器组成的PCIe产品兼容通病,希望OCZ方面再进行下PCIe上BIOS的改进。

至于零售价格,我想选择它的用户群原本就是不太计较成本的。衷心希望OCZ接下来在Toshiba的支持下能够给消费者带来更加优秀的产品。

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wenjuna 发表于 2015-3-28 09:44 | 只看该作者
为啥没一个人回帖
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pc028 发表于 2015-3-28 11:30 | 只看该作者
wenjuna 发表于 2015-3-28 09:44
为啥没一个人回帖

这是去年服务器回档以后的帖子吧,补发的,当时的回复都被服务器回档清空掉了
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