Svenska SSD-Guiden: Intel DC S3700 testad i RAID 0

Intel SSD DC S3700

Redan innan vi släppte den svenska SSD-Guiden, så bestämde vi oss för att inte testa enterprise-enheter. I det här fallet så gör vi ett undantag och det beror på flera anledninger. Den första är att vi fått förfrågningar på att testa den här enheten, och era åsikter är trots allt det viktigaste för oss. Den andra anledningen är att vi misstänker att Intel kan komma att använda deras nya kontroller även i konsumentenheter i framtiden. Att testa DC S3700 kan därför ge oss en känsla för vad vi kan förvänta oss i prestandaväg när en sådan enhet eventuellt dyker upp.

Precis som vi nämnt tidigare, så är DC S3700 en enterprise-enhet. Det ser vi också på enhetens namn, där “DC” står Data Center. Enterprise-enheter har flera skillnader mot vanliga konsumentenheter och några av dem kan vi se på specifikationerna. Först och främst så har vi en kapacitet på 800 gigabyte vilket vi sällan ser bland konsumentenheter. Sedan ser vi att enheten är baserad på så kallt MLC-HET nand (High Endurance Technology). Övriga specifikationer är inte direkt jätteimponerande, men Intel brukar vara duktiga på att hålla sig till specifikationerna på sina enheter så vi får se vad man kan leverera för prestanda.

Intels nya DC S3700-serie kommer i fyra olika storlekar med varierande prestanda. I dagsläget så finns inga svenska prisuppgifter men vi har fått veta att enheterna kommer att säljas över disk, precis som Intel 710 gör idag. Vi har också fått höra att Intel kommer att släppa enheten i 1,8-tums format likväl som 2,5-tums format. Vilka storlekar det handlar om är dock oklart. Enheten som vi testar idag är den största av alla, på hela 800 gigabyte. Denna modell är tillsammans med 400 gigabyte modellen de som ger överlägset bäst prestanda och förhoppningsvis kommer detta representera ungefär hur en kommande premium modell för konsumentmarknaden presterar.

Våra testexemplar kommer utan kartong och därför kan vi inte visa några tillbehör. Själva enheten kommer i vanlig Intel manér och det känns nästan lite konstigt att hålla en SSD för 15 000 kronor i handen. Den ser ut, och känns precis likadant som en Intel 330 60GB som kostar 600 kronor.

Inehållet bjuder på en del saker som vi inte är så vana vid att se. Det märks att detta är en enterprise-enhet. Vi har två stycken 35V 47µF kondensatorer som monterats liggande för att få plats. Det är vanligt på enterprise-enheter och de används för att spara undan data som fortfarande ligger i cache, ifall strömmen skulle brytas. Intel DC S3700 sparar ingen användardata i sin cache, däremot så cachar man hela sin “Indirection Table” där. Det för oss raskt in på enhetens DRAM-cache.

Tidigare när Intel komprimerade tabellen så behövdes inte så stor cache vilket gjorde enheten billigare att tillverka. Nu när varje LBA kopplas direkt till en fysisk adress så blir tabellen otroligt mycket större. Detta gör att Intel måste utrusta kontrollern med väl tilltagen cache. Eftersom vårt testexemplar är på hela 800 gigabyte så har Intel utrustat sin enhet med hela 1 gigabyte DDR3-SDRAM. Cachen är uppdelat på två stycken minneskretsar med artikelnummer k4b4g0846b. Detta säger oss att minnena är tillverkade av Samsung och har en densitet på 4 gigabit eller 512 megabyte per chip.

MLC-HET NAND som är redo att skrivas, om och om igen

Vidare så har vi 16 stycken minneschip tillverkade av Intel med artikelnummer 29f64b08pcme1. Det är framförallt dessa som gör DC S3700 till en enterprise-enhet. Varje minneskrets huserar 512 gigabit, eller mäktiga 64 gigabyte. 16 minneskretsar ger oss en total lagringakapacitet på 1 024 gigabyte. Trots att det är en enterprise-enhet så har intel valt att använda MLC-minnen. Men detta är en speciel typ av MLC, som Intel kallar för MLC-HET (High Endurance Technology). Vanligt MLC-NAND är designat att klara mellan 3 000 och 5 000 skrivningar. MLC-HET däremot är designat att klara mellan 10 000 och 30 000 skrivningar. På konsumentenheter så räcker 3 000 skrivningar alldeles utmärkt, men i servrar som hanterar stora databaser som gör hutlösa mängder skrivningar varje dag, så räcker det helt enkelt inte.

MLC-HET är egentligen vanligt MLC-NAND. Intel har dock lyckats öka antalet skrivningar dramatiskt. Detta görs på två olika sätt. Det första är att Intel använder sig av så kallad “binning”. Det innebär att man sorterar upp allt NAND som man man tillverkar i olika högar. De sämsta får bli de som klarar 3 000 skrivningar, de lite bättre blir de som klarar 5 000 skrivningar och de allra bästa chippen blir MLC-HET. Detta gör att minnena klarar ungefär dubbelt så mycket som vanligt MLC. Anledningen till detta finner vi i minnescellernas teknik för att lagra data.

För att programmera en minnescell så appliceras en spänning över transistorn. Varje minnescell har olika spänningsnivår som spänningen måste förhålla sig till för att ge korrekt värde vid programmering. Ett SLC-minne med 1bit data har endast två spänningsnivår för antingen 1 eller 0 vilket gör det ganska enkelt att pricka rätt med spänningen. I ett MLC-minne lagrar vi 2-bit data och här ökar antalet spänningsnivåer till fyra, 11, 10, 01 eller 00. Tyvärr kan man inte bara öka spänningen till minnescellerna för att ge lika stort utrymme mellan referensvärdena utan man får helt enkelt effektivisera programmeringen av spänningstillförseln i kretsarna för att öka chansen att pricka rätt spänningsnivå. Detta tar längre tid och är också anledningen till varför SLC-minne generellt ger högre skrivhastighet, man behöver helt enkelt inte vara lika noga när man skickar ut spänningen i minnescellerna.

Bildkälla: Tomshardware.com

Med MLC-HET drar Intel detta ytterligare till sin spets. De minneschip som klassas MLC-HET har extra precisa spänningsnivåer vilket betyder att det krävs ytterligare programmering för att träffa rätt spänningsnivå och skriva eller läsa rätt data. Men samtidigt ger det också betydligt mer utrymme för slitage. Under sin livslängd slits nand-kretsarna av att ständigt bombarderas med spänning och till slut förskjuts bit-placeringarna (spänningsnivåerna). När spänningsnivåerna förkjuts så pass mycket att de korsar referenspunkterna i cellen är risken stor att vi får fel data när vi skickar data till och från cellen. Med snävare spänningsnivåer kan bit-placeringarna förskjutas mer och således ge minnescellen betydligt längre livslängd.

Bildkälla: Anandtech.com

Nackdelen är som sagt att det krävs mer precis programmering av spänningsvärden till minneskretsen. Vilket tar extra tid och sänker särskilt skrivprestandan på MLC-HET NAND i jämförelse med vanligt MLC NAND. Något vi också kan se ganska tydligt i specifikationerna för Intel DC S3700.

Sist men inte minst har enterprise-enheter lägre krav på uthållighetstiden i nand-kretsarna. En konsumentenhet ska när enhetens minnesceller nått sitt specificerade antal skriv- och raderingscykler låsas i ett läsläge under 12 månader. Där ingen data kan skrivas utan bara läsas, för att konsumenter ska få tid att göra backup på sina data. I enterprise-enheter sänks detta till 3 månader, vilket också ska öka antalet skrivningar minnescellerna kan hantera. Man räknar med att enheter i enterprisemiljö byts ut betydligt fortare än i motsvarande konsumentmiljö.

MLC-HET är med andra ord mer uthålliga men något sämre presterande än traditionella MLC-chip. Att plocka russinen ur kakan på det sätt Intel gör vid tillverkningen av sina MLC-chip gör också att MLC-HET blir dyrare än traditionella MLC-chip, vilket inte är något större problem på enterprisemarknaden.