Top-Transferraten durch vier Controller

SSD als PCIe-Karte - OCZ RevoDrive X2 im Test

02.12.2010 von Christian Vilsbeck
OCZ preist mit dem RevoDrive X2 eine Solid State Disk mit vier SandForce-Controllern an. Um die hohe Performance nutzen zu können, ist die bootfähige SSD als PCI-Express-x4-Karte ausgeführt. Ob gegenüber dem RevoDrive mit zwei Controllern die Performance entsprechend steigt, zeigt unser Test.

Produktdaten: Die RevoDrive-Serie von OCZ wird mit PCI-Express-x4-Karten realisiert. Durch die hohen avisierten Transferraten von bis zu 740 MByte/s reicht die SATA-II-Schnittstelle mit theoretischen 300 MByte/s (in der Praxis zirka 270 MByte/s) bei weitem nicht aus. Selbst SATA III mit theoretischen 600 MByte/s wirkt für das RevoDrive und vor allem das RevoDrive X2 schon bremsend.

Das RevoDrive X2 basiert auf dem "normalen" RevoDrive - hier sitzen zwei SandForce-1200-Controller auf der PCI-Express-Karte. Beide Controller werden über einen Silicon Image Sil3124 RAID-Chip angesteuert. Beim RevoDrive X2 setzt OCZ noch eine Zusatzplatine mit zwei weiteren SF-1200-Controllern und den entsprechenden Speicherbausteinen auf die Karte. Der Silicon-Image-Chip steuert entsprechend nun alle vier SandForce-Controller im RAID-Verfahren an.

Bildergalerie: OCZ RevoDrive X2
OCZ RevoDrive X2
Die Solid State Disk ist auf einer PCI-Express-x4-Karte realisiert.
OCZ RevoDrive X2
Insgesamt vier SF-1222-Controller steuern im RAID-Verfahren die MLC-NANDs an.
OCZ RevoDrive X2
Im Gegensatz zum normalen RevoDrive besitzt die X2 noch eine aufgeschraubte Zusatzplatine mit den zwei weiteren SF-1222-Controllern und MLC-NANDs.
OCZ RevoDrive X2
Sowohl die Haupt- als auch die Zusatzplatine besitzen auf der Vor- und Rückseite die identische NAND-Bestückung.
OCZ RevoDrive X2
Insgeamt 64 MLC-NANDs vom Typ Intel 29F32G08AAMDB befinden sich auf dem 240-GByte-RevoDrive-X2.
OCZ RevoDrive X2
Das System bindet die bootfähige SSD als Storage-Controller ein. Über das eigene BIOS der Karte lässt sich das RevoDrive X2 konfigurieren.
OCZ RevoDrive X2
Die serienmäßig vorgegebene RAID-0-Konfiguration (Stripeset) lässt sich beispielsweise in ein RAID-10-Verfahren umwandeln - allerdings nicht ohne Datenverlust.
OCZ RevoDrive X2
Im RAID-0-Modus schafft das RevoDrive X2 eine durchschnittliche sequenzielle Leserate von 648 MByte/s.
OCZ RevoDrive X2
Im Durchschnitt schreibt das RevoDrive X2 in der serienmäßigen RAID-0-Konfiguration mit 591 MByte/s.
OCZ RevoDrive X2
In der RAID-10-Konfiguration arbeiten jeweils die beiden SF-1200-Controller auf der Haupt- und Zusatzplatine im schnellen RAID-0-Verfahren – diese beiden Stripesets sind dann untereinander gespiegelt. Beim sequenziellen Lesen ist im Vergleich zum RAID-0-Modus kaum ein Einbruch zu verzeichnen - die Daten können weiterhin verteilt über alle vier Controller gelesen werden.
OCZ RevoDrive X2
In der RAID-10-Konfiguration fällt die durchschnittliche Schreibrate auf 248 MByte/s ab (591 MByte/s bei RAID-0). Die Daten müssen parallel immer über beide SF-1200-Pärchen gleichzeitig geschrieben werden.

Per Werkseinstellung arbeiten die vier SandForce-Controller auf dem RevoDrive X2 für eine maximale Performance im schnellen RAID-0-Verfahren. Optional lässt beim Booten über das eigene BIOS der SSD-Karte auch für erhöhte Datensicherheit das RAID-10-Verfahren auswählen. Hier arbeiten jeweils die beiden SF-1200-Controller auf der Haupt- und Zusatzplatine im schnellen RAID-0-Verfahren - diese beiden Stripesets sind dann untereinander gespiegelt. Wer will, kann auch zwei einzelne RAID-1-Volumes kreieren. Alternativ bietet das BIOS noch das RAID-5-Verfahren mit den vier SF-1200 an. Die zur Verfügung stehende Kapazität reduziert sich dann natürlich entsprechend.

Das RevoDrive X2 wird vom System wie die "normale" Version als SCSI-Karte gehandhabt. Entsprechend lässt sich vom RevoDrive X2 auch direkt booten. Bei der Installation von Windows XP, Windows Vista oder Windows 7 auf dem RevoDrive muss nur der entsprechende Treiber eingebunden werden.

OCZ verbaut auf der getesteten 240-GByte-Version des RevoDrive X2 (OCZSSDPX-1RVDX0240) 34-nm-MLC-NANDs vom Typ Intel 29F32G08AAMDB. Insgesamt 64 dieser Chips sind auf der Haupt- und Zusatzplatine verbaut. Die MTBF für das RevoDrive X2 hat OCZ mit 2.000.000 Stunden spezifiziert - ein üblicher Wert bei SSDs.

Normalerweise unterstützen die SandForce-Controller den TRIM-Befehl. Das speziell für SSDs entwickelte ATA-Kommando ändert die Löschstrategie und beschleunigt so Schreibzugriffe. Das RevoDrive bietet allerdings keinen TRIM-Support. Schuld daran ist der RAID-Controller auf der Karte, der die TRIM-Kommandos nicht an die SandForce-Controller weitergibt. OCZ betont allerdings, dass die SSD auch ohne TRIM-Support Algorithmen verwendet, um im Laufe der Zeit sinkende Schreibraten zu verhindern.

Die von TecChannel getestete 240-GByte-Version des RevoDrives X2 kostet bei typischen Online-Händlern zirka 550 Euro. Für das "normale" RevoDrive mit 240 GByte Kapazität sind ungefähr 450 Euro fällig. Eine ebenfalls SandForce-1200-basierende 2,5-Zoll-SSD OCZ Vertex 2 oder Corsair Force F240 mit jeweils 240 GByte Kapazität sind für zirka 410 Euro erhältlich (Stand Preise: 02.12.10).

OCZ bietet das RevoDrive X2 in sieben Varianten mit Kapazitäten von 100 GByte (zirka 380 Euro) bis hin zu 960 GByte (zirka 2900 Euro) an.

Benchmarks

Geschwindigkeit: OCZs RevoDrive X2 liefert im vorkonfigurierten RAID-0-Modus eine maximale sequenzielle Leserate von 651 MByte/s. Im Streaming mit 128 KByte Blöcken und einer Queue-Depth von 32 sind sogar hervorragende 725 MByte/s möglich. Zum Vergleich: Das normale RevoDrive mit zwei SandForce-Controller schafft eine maximale Leserate von 510 MByte/s. Dass trotz doppelter Controller-Anzahl des RevoDrive X2 keine entsprechende Steigerung in der maximalen Datentransferrate erreicht wird, liegt am RAID-Overhead sowie bereits der Bandbreitenbegrenzung der Schnittstelle. Das verwendete Interface PCI Express x4 in der Generation 1.1 erlaubt eine theoretische Transferrate von 1,25 GByte/s in eine Richtung. Mit dem Befehlsoverhead kratzt das RevoDrive X2 mit den erreichten 725 MByte/s schon fast an die praktische Grenze.

Das RevoDrive hält die hohe Leserate auch über die komplette Kapazität mit nur minimalen Einbrüchen bei. Eine deutliche Steigerung gibt es bei der durchschnittlichen sequenziellen Schreibrate: Das RevoDrive X2 erreicht mit 591 MByte/s gegenüber dem RevoDrive (durchschnittlich 316 MByte) eine 87 höhere Transferleistung. Wird die SSD-Karte im auf RAID 10 umkonfiguriert (alle Daten gehen dabei verloren), so sinkt die mittlere sequenzielle Schreibrate um über die Hälfte auf 248 MByte/s. Die Erklärung ist einfach, die Daten müssen parallel über beide Controller-Paare gleichzeitig geschrieben werden. Beim sequenziellen Lesen sind die Einbrüche gegenüber dem RAID-0-Verfahren dagegen nur gering.

Sequenzielle Leserate: Im RAID-0-Modus schafft das RevoDrive X2 eine durchschnittliche sequenzielle Leserate von 648 MByte/s.

Beim typischen Lesen (239 MByte/s), Schreiben (325 MByte/s) und Kopieren (269 MByte/s) von Dateien unterschiedlicher Größe liegt das RevoDrive (RAID-0) mindestens 50 Prozent vor den 2,5-Zoll-SSDs. Gegenüber dem RevoDrive setzt sich die X2-Version allerdings nur mit zirka sieben bis 19 Prozent ab. Erstaunlicherweise arbeitet das RevoDrive X2 bei den Anwendungstests von PCMark Vantage selbst nach wiederholten Läufen sogar langsamer als das RevoDrive.

Sequenzielle Schreibrate: Im Durchschnitt schreibt das RevoDrive X2 in der serienmäßigen RAID-0-Konfiguration mit 591 MByte/s.

Bei den für professionelle Enterprise-Anwendungen wichtigen IOPS übertrumpft das RevoDrive X2 dafür das RevoDrive deutlich. Die Benchmark-Suite IOMeter entlockt der SSD bei 100 Prozent zufälligen Lesen mit 4 KByte Blöcken (unaligned) und Queue Depth 32 eine Rate von 72.886 IOPS. Zum Vergleich: Das RevoDrove schafft hier 39939 IOPS, eine Vertex 2 von OZC (ebenfalls MLC-NANDs und SF-1200) schafft "nur" 13.812 IOPS. Auch in den Szenarien Databaseserver, Fileserver, Webserver und Streamingserver liegt das RevoDrive X2 jeweils unangefochten in Führung.

Nicht zu empfehlen in Bezug auf die Performance ist der ebenfalls mögliche RAID-5-Modus. Insbesondere beim Schreiben liegen die Transferraten dann sogar deutlich unterhalb einer 2,5-Zoll-SSD mit SandForce-Controller.

Fazit & Daten

Bereits OCZs RevoDrive beeindruckt mit überragender Performance in allen Szenarien. Das RevoDrive X2 setzt dem ganzen nochmals die Krone auf. Eine mittlere sequenzielle Leseraten von 648 MByte/s und eine durchschnittliche Schreibrate von 591 MByte/s suchen im Vergleichsfeld ihresgleichen.

Allerdings darf durch den Einsatz von vier statt nur zwei Controllern wie beim RevoDrive nicht der doppelte Durchsatz erwartet werden. In einigen Szenarien bleiben die Vorteile gegenüber dem RevoDrive mit zwei SF-1200-Controllern relativ gering. Extrem stark präsentiert sich das RevoDrive X2 bei den IOPS. Gerade wer die Karte für große Datenbanken oder multiple File-Zugriffe einsetzen will, erhält gegenüber dem bereits sehr schnellem RevoDrive nochmals Steigerungsraten von bis zu 82 Prozent.

Betrachtet man sich die Preise, so geht der Aufschlag von gut 20 Prozent für die X2 gegenüber dem RevoDrive bei gleicher Kapazität voll in Ordnung. Wer also viel Wert auf besonders hohe sequenzielle Transferraten oder möglichst hohe IOPS benötigt, für den ist das RevoDrive X2 zu empfehlen. Darf es etwas "weniger" Performance sein, dann greifen Sie besser zum normalen RevoDrive. Die Karte kostet nur knapp zehn Prozent mehr als eine 2,5-Zoll-SSD gleicher Kapazität (ebenfalls MLC-NANDs und SF-Controller) und bietet in vielen Fällen knapp die doppelte Performance.

Wer beim RevoDrive X2 auf etwas Performance verzichten kann und mehr Wert auf erhöhte Datensicherheit legt, der kann die SSD auch als RAID-10 konfigurieren. Als Nachteil lässt sich beim RevoDrive der fehlende TRIM-Support anführen. Hier müssen Langzeiterfahrungen zeigen, ob die Schreibleistung der SSD dann merklich zurückgeht.

Alle SSD-Einzeltests haben wir auf unserer Übersichtsseite für Solid State Disks zusammengestellt. Was Sie bei SSDs beachten müssen, haben wir in unserer SSD-Kaufberatung zusammengefasst. (cvi)

Quickinfo

Produkt

RevoDrive X2 OCZSSDPX-1RVDX0240

Hersteller

OCZ

Kapazität

240 GByte

Technologie

MLC-NAND

Cache / Puffer

Interner Cache in allen SF-1200-Controllern - keine Größenangabe vom Hersteller

Interface

PCI-Express x4

Leistung Leerlauf

3 Watt

Leistung Zugriff

8 Watt

Temperaturbereich - Aus

-45 bis 85° C

Temperaturbereich - Betrieb

0 bis +70° C

Fehlerrate

--

MTBF

2.000.000 Std.

Schock - Aus

1500 G / 0,5 ms

Schock - Betrieb

1500 G / 0,5 ms

Formfaktor

PCI-Express x4 volle Bauhöhe

Gewicht

171 Gramm

Preis (Stand: 02.12.10)

550 Euro

Testplattform

Als Testplattform für die SSDs dient uns ein Gigabyte 890GPA-UD3H mit AMD-Chipsatz 890GX. Das Socket-AM3-Mainboard statten wir mit einem Phenom II X4 910e aus. Die Quad-Core-CPU arbeitet mit einer Taktfrequenz von 2,6 GHz und ist mit einer maximalen Verlustleistung von 65 Watt besonders stromsparend. Dem Prozessor stehen 4 GByte DDR3-1333-DIMMs als Arbeitsspeicher zur Verfügung.

Testplattform: Alle 3,5-Zoll-Desktop-Festplatten werden an einem Gigabyte 890GPA-UD3H getestet. Als Betriebssystem kommt Windows 7 Professional in der 32-Bit-Ausführung zum Einsatz.

Die Ansteuerung der Festplatten übernimmt AMDs Chipsatz 890GX, der sechs SATA-3.0-Schnittstellen zur Verfügung stellt. Damit sind theoretische Transferraten von 600 MByte/s über das Interface möglich. Für Laufwerke oder Storage-Controller mit PCI-Express-Schnittstelle stehen Gen2-Interfaces zur Verfügung.

Als Systemlaufwerk setzen wir die 500-GByte-Festplatte Samsung SpinPoint F3 HD502HJ ein. Die SATA-II-Festplatte beherbergt das Betriebssystem Windows 7 Professional in der 32-Bit-Ausführung.

SATA 3.0: Der Chipsatz AMD 890GX stellt secht SATA-Ports mit 6 GBit/s zur Verfügung.

Testszenarien

Die Leistungsfähigkeit einer Festplatte bewerten wir anhand von verschiedenen Tests. Wir unterscheiden zwei Kategorien: Der Lowlevel-Benchmark tecBench lotet die maximale Leistungsfähigkeit der Festplatten mit möglichst wenig Betriebssystem-Overhead ohne Cache aus. Damit lassen sich die Angaben in den Datenblättern der Hersteller überprüfen. Um die Performance der Laufwerke in der Praxis zu untersuchen, führen wir mit unserem Applikationsbenchmark tecMark Schreib-, Lese- und Kopiertests unter realen Bedingungen durch. Zusätzlich verwenden wir die HDD-Tests der PC Mark Vantage Benchmark-Suite. Welche IOPS die SSDs in Enterprise-Szenarien liefern, messen wir mit IOMeter.

tecBench: Hardwarenaher Lowlevel-Benchmark, der die Leistung einer Festplatte weit gehend unabhängig von betriebssystemseitigen Optimierungen (z.B. Caching) und Betriebssystemoverhead (z.B. NTFS-Filesystem) beurteilt. Der Benchmark nutzt die unter Windows verfügbaren Festplatten-Devices ("\\\\.\\PhysicalDrive0", etc.) im ungepufferten Betriebsmodus ("FILE_FLAG_NO_BUFFERING" im Aufruf von CreateFile(), um möglichst nah am Festplattentreiber und damit hardwarenah zu messen.

Der Zugriffstest besteht aus einer Folge von SetFilePointer()-Aufrufen mit pseudozufällig generiertem Offsetparameter. Um sicherzustellen, dass nach jedem dieser Aufrufe auch wirklich eine physikalische Positionierung der Schreib-/Leseköpfe erfolgt, ruft der Benchmark nach jedem SetFilePointer() die ReadFile()-Funktion auf, um durch das Lesen eine physikalische Positionierung zu erzwingen.

Der Schreib- und Lesetest bedient sich der WriteFile()-, respektive ReadFile()-Funktion, um Sequenzen von Sektoren an verschiedenen Stellen der Festplatte zu schreiben beziehungsweise zu lesen. Die Positionierung der Schreib-/Leseköpfe erfolgt wiederum mit SetFilePointer().

tecMark: Der Lese- und Schreibtest von tecMark wird durch die Funktionen ReadFile() und WriteFile() realisiert. Der Benchmark erzeugt dabei Dateien und liest/schreibt eine konfigurierbare Menge von Daten in diese beziehungsweise aus diesen Dateien. Um das typische Verhalten von Applikationen zu berücksichtigen, die nur in den seltensten Fällen größere Datenblöcke lesen oder schreiben, erfolgt der Datentransfer in Blöcken der Größe 8 KByte. Der Kopiertest von tecMark nutzt die Betriebssystemfunktion CopyFile().

PC Mark Vantage: Die HDD-Suite von PC Mark Vantage simuliert den typischen Alltagseinsatz einer Festplatte. Durch die Nachbildung der Dateioperationen wird der Durchsatz beim Start von Windows Vista simuliert. Außerdem überprüft PC Mark Vantage den möglichen Durchsatz beim Einsatz von Windows Defender sowie beim Windows Movie Maker.

IOMeter: IOMeter ist ein Tool zur Analyse des I/O-Subsystems. Das Benchmark-Tool erfasst die I/O-Transfers pro Sekunde und die Transferrate in MByte/s. Die IOmeter-Anwendung umfasst zwei Komponenten: die Controller-Iometer-GUI und die ausführbare Dynamo-Datei zur Arbeitlastgenerierung. Beide Komponenten können auch über die Befehlszeile ausgeführt werden. Innerhalb des Controllers haben Sie die Möglichkeit, verschiedene Verwendungsmuster zu testen. Wir verwenden vordefinierte Workloads zur Simulation von Random Read, Random Write, Webserver, Databaseserver, Fileserver und Streamingserver. Jeder Test läuft 30 Minuten auf den SSDs. Vor den Tests führt IOMeter ein Preconditioning zum Vorbereiten der Laufwerke durch.