Leserartikel [Lesertest] Schwer zu bändigendes Performance-Biest (Samsung NVMe SSD 960 Pro)

Player(1)

Ensign
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Samsung NVMe SSD 960 Pro - Lesertest
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Hi Computerbase Community,

da wir hier uns alle für Technik interessieren, sollten uns auch die Vorteile von SSDs bekannt sein. Auch sollten die meisten User schon von der Samsung NVMe SSD 960 Pro gehört haben. Falls dies nicht der Fall, dann besucht ihr wohl nicht so oft die Computerbase-Webseite (Schämt Euch! lol).
Für die Wissenslücke: Samsung SSD 960 Pro im Test: Schneller als das Testsystem erlaubt. (18.10.2016)
Die 960 Pro spielt unter den SSDs im Consumerbereich bekannterweise ganz vorne mit und das wollte ich auch mit den passenden Anwendungen mal testen. Zumindest war das der Plan. Anscheinend ist das Alles nicht so leicht, wie man sich das im ersten Augenblick so vorstellt.

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1. Das Testsystem
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Als Testsystem kommt mein zuverlässiger Rechenknecht zum Einsatz, welcher ein Mischung aus Workstation und Entertaiment System ist. Der Rechner läuft 24/7 und darum liegt der Schwerpunkt des Setups mehr auf Zuverlässigkeit. Das ist mit ein Grund, warum ECC-Ram und ein ZFS-Raid genutzt wird.
Das Host-Betriebsystem ist ein abgespecktes Xubuntu. Dabei sind die meisten Aufgabenbereiche in Virtual Machines ausgelagert. Selbst für die gelegentlichen Runden Spielspass wird eine Windows 10 Pro VM genutzt, welche dank PCIe-Passthrough, direkten Zugriff auf meine AMD R9 390 GPU hat. Somit sind perfomancekritische "Anwendungen" ala Doom (2016) und Witcher 3 auch kein Problem.
Die wichtigsten Details der Testumgebung:

Betriebssystem:
Xubuntu 17.10 (artfull)

Mainboard:
ASRock Rack c226 WS (BIOS: v3.20)
Meiner Meinung nach das ideale Board für meine Ansprüche. Es nimmt alle Sockel 1150 Prozessoren auf, zickt ziemlich selten beim Interrupt-Remapping rum (PCIe-Passthrough) rum und hat kein Intel vPro.

CPU:
Intel Xeon E3-1246v3 4x 3.50GHz (Haswell)
Da ich unbedingt ECC-Ram nutzen wollte, kam ich um einen Xeon nicht herum. 3.50GHz Baseclock und boostet auch mal gerne auf 3.90 GHz hoch. Somit ist auch genug Single Thread Performance vorhanden.

RAM:
32GB Kingston ValueRAM DDR3-1600 ECC CL11
Die 8GB RAM-Riegel tun was sie sollen. In dem Punkt hat mich Kingston noch nie enttäuscht.

M.2 to PCIe 3.0 x4 Adapter:
Aqua Computer kryoM.2
Relativ günstig und der Kühlkörper wird beim dem kleinen SSD-Hitzkopf hilfreich sein.

Andere, für den Test irrelevante, Komponenten:

PSU:
be quiet! DARK POWER Pro 1000 Watt
Für das aktuelle System überdimensioniert. Hat früher mal eine zweite Sapphire R9 390 Nitro versorgt.

GPU
Sapphire R9 390 Nitro
Eigentlich zu langsam für einige moderne Spiele (besonders bei hohen Auflösungen), hält sich aber wacker und befeuert 3 Bildschirme und einen Receiver.

2 zusätzliche USB-Controller + NZXT Grid+ V2 Digital Fan Controller
Für eine optimales Ergebnis in Sachen Gaming VMs braucht man zusätzliche USB-Controller. Der Fan-Controller sorgt für die Ruhe.

OhGepk6.png

Es ist Zeit zum Testen - Bildschirm musste Tower weichen

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2. Never Touch a Running System
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Es fing schon mit einem schlechten Omen an. Nach dem Einbau wollte ich erst einmal beim Booten ins UEFI, um mir das Ganze dort mal näher anzuangucken. Aber da gab es Nichts zu sehen. Die 960 Pro wurde nicht als bootbares Gerät angezeigt. Danach wollte ich mir unter Xubuntu die SMART-Werte angucken und musste folgendes sehen:

BgbsFMY.png

Unknown model - Nette Begrüßung

Das heisst also: Ich kann von der guten SSD nicht booten und dem System ist das Gerät komischerweise unbekannt. Das sollte eigentlich nicht so sein. Ich vermute eher das beim Zusammenspiel mit dem Board irgendwas nicht richtig funktioniert. Könnte aber auch ein Treiberproblem oder eine Mischungs aus beidem sein. Aktuell ist mir das nicht so ganz klar und es bedarf weiterer Recherchen.
Dazu kommt jetzt auch noch ein Problem mit meinen Virtual Machines. Da die 960 pro ein zusaetzliches PCIe-Gerät ist, kommt es beim Interrupt-Remapping zu irgendwelchen Problemen, da die IOMMU-Gruppen falsch konfiguriert sind. Dabei steckt der ganze Kram im UEFI und dazu gibts passenderweise auch nicht die passenden Optionen in den Settings. Erinnert mich irgendwie an die fehlende 960 Pro im Boot-Menu...
Nunja. Aber angeblich kann man diese IOMMU-Gruppen mit kleinen Hacks selber umkonfigurieren. Nur habe ich sowas noch nie gemacht und müsste mich da erst einmal einlesen.

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Mensch ärgere Dich nicht - KVM Edition

Also habe ich aktuell folgende Situation: Entweder funktionierende VMs mit PCIe-Passthrough oder eine suboptimal laufende Samsung NVMe SSD 960 Pro.
Beides gleichzeitig ist mit dem Setup zwar möglich, aber da müssen vorher noch paar kleinere Hürden genommen werden. Nicht bootbare 960 Pro, meine Virtual Machines zicken rum und Linux meldet ein Unknown Device. Der Test fängt gut an:

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3. Testkandidaten
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Samsung SSD 960 PRO 512GB
Schnittstelle: M.2/​M-Key (PCIe 3.0 x4) • lesen: 3500MB/s • schreiben: 2100MB/s • IOPS 4K lesen/​schreiben: 330k/​330k • Speicherzellen: 3D-NAND MLC, Samsung • TBW: 400TB • MTBF: 1.5 Mio. Stunden • Controller: Samsung Polaris, 8 Kanäle • Cache: 512MB LPDDR3
Der Hauptgast beim Test-Event.

Samsung SSD 840 (non pro) 250GB
Schnittstelle: SATA 6Gb/s • lesen: 540MB/s • schreiben: 250MB/s • IOPS 4K lesen/schreiben: 96k/62k • Speicherzellen: 2D-NAND TLC, 21nm • MTBF: 1.5 Mio. Stunden • Controller: Samsung MDX (300MHz) (S4LN021X01-8030) • Cache: 512MB LPDDR2
Hier liegt das Betriebssystem (Xubuntu) - ein echtes Arbeitstier. Läuft schon mehr als 44900 Stunden

Crucial MX200 1TB
Schnittstelle: SATA 6Gb/s • lesen: 555MB/s • schreiben: 500MB/s • IOPS 4K lesen/​schreiben: 100k/​87k • Speicherzellen: 2D-NAND MLC, 16nm, Micron • TBW: 320TB • MTBF: 1.5 Mio. Stunden • Controller: Marvell 88SS9189 • Cache: 1GB LPDDR2
Auf dieser SSD liegen all meine VMs. Sie hat knapp 25000 Stunden auf dem Buckel.

Kingston SSDNow V300 120GB
Schnittstelle: SATA 6Gb/s • lesen: 180MB/s • schreiben: 133MB/s • IOPS 4K lesen/​schreiben: 85k/​55k • Speicherzellen: 2D-NAND MLC, 20nm, Micron • TBW: 64TB • MTBF: 1 Mio. Stunden • Controller: SandForce SF-2281 • Cache: N/​A
Kaum benutzt. Gehört eigentlich in einen Windows 98 Retro-Computer. Wird aktuell aber für diverse Tests und Projekte benutzt.

FDnqMs9.jpg


Western Digital WD Blue 3TB
Drehzahl: 5400rpm • Cache: 64MB
Datengrab für temporäre Dateien.

HGST Deskstar NAS 4TB
Drehzahl: 7200rpm • Cache: 128MB
4 Stück davon bilden mein Raid-Z2. Das ist ein ZFS-Raid mit 2 Parity-Drives. Ich hatte die Wahl zwischen Raid 10 und Raid 6 bzw Raid-Z2 und ich habe mich für Lezteres entschieden, da Raid 10 im Vergleich weniger robust ist. Dazu bietet ZFS paar nette Zusatzfunkionen.

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4. Vergleichstest
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Mit den ganzen Hürden ist es ziemlich schwer, dass Potenzial der Hardware zu ermitteln. Besonders da die 960 Pro ziemlich nah am oberen Limit arbeitet, muss das Zusammespiel zwischen Hardware und Treiber einfach stimmen. Besonders bei hohen IOPS-Werten macht diesen Zusammenspiel einen riesigen Unterschied. Das sieht man zum Beispiel in einigen Fällen, wo mit unterschiedlichen NVMe Treiber gearbeitet wird.
Trotzdem konnte ich schon paar vorläufige Benchmark-Ergebnisse zusammen tragen:


Samsung SSD 840 (non pro) 250GB
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Crucial MX200 1TB
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Unknown model
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Kingston SSDNow V300 120GB
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Und im Vergleich zu den ganzen SSDs die alten guten HDDs:

Western Digital WD Blue 3TB
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Western Digital WD Green 3TB
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Obwohl ich die Grafiken jetzt nicht vollends deuten kann, finde ich diese doch ziemlich interessant. Jeder Massenspeicher hat wohl so seine Eigenheiten und das spiegelt sich in diesen Grafiken wieder. Zum Beispiel diese Unterschiede zwischen der WD Blue und WD Green. Beide haben 3TB und man sollte davon ausgehen, dass sie quasi baugleich sind. Trotzdem sieht man gravierende Unterschiede. Bei der Kingston SSDnow V300 fällt zB auf, dass sie nach nach einer gewissen Zeit einbricht. Das muss man noch einmal genauer beobachten.

Ich habe aus den verwertbaren Daten, welche mir GNOME-Disks ausgespuckt hat, vorläufige Grafiken gemacht, welche die Teils massiven Unterschiede, zwischen den einzelnen Testkandidaten, aufzeigen:

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5. And the winner is: Unknown model (Fazit)
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Eine 960 Pro die nicht booten darf, aber dafür sauschnell ist, auch wenn sie dabei Inkognito unterwegs ist. Ein spannendes kleines Stück Hardware, welches noch gebendigt werden will. Und dann darf es gegen mein ZFS-Raid spielen!
Da es aktuell meiner Meinung nach zuviele offene Punkte und Probleme gibt, kann ich nur ein vorläufiges Fazit geben:

Zwischen HDDs und SSDs liegen Welten. Gegen modernen SSDs wirken die sich drehenden Magnetscheibchen wie antike Retroware. Und in der Welt der SSDs spielt die NVMe SSD 960 PRO von Samsung ganz vorne mit.
Es ist schon erstaunlich, was diese 80x22mm kleine Platine leistet. Brachiale Lese- und Schreibwerte und irrwitzig hohe IOPS-Werte. Ein Traum fuer jede Anwendung, welche von diesen Eigenschaften profitiert.
Diese SSD ist ein wunderbares Beispiel dafür, was heutzutage technisch alles möglich ist. Auch finde ich es schön mit anzusehen, wie die letzten Flaschenhälse aus der Vergangenheit, nähmlich lahme Massenspeicher ala Festplatten, langsam verschwinden.
Ich sehe diese SSD nicht als ein must-have an. Denn die meisten Menschen werden von einer normalen Sata-SSD (auch gerne aus dem Hause Samsung) schon genug profitieren. Aber wenn jemand wirklich Alles aus seinem System heraus holen will, dann kommt er um diese SSD nicht herum. Ein wunderbares Produkt, welches jedem HighEnd-System das i-Tüpfelchen aufsetzt.
Somit eine klare Empfehlung an alle Enthusiasten und Prosumer.

Sobald die ganzen Hürden genommen sind, werde ich noch 2-3 weitere Benchmarks dazu packen, aber Alles braucht seine Zeit.

Hiermit will mich noch einmal ausdrücklich bei Computerbase und Samsung für diese Gelegenheit bedanken.
Auch mein kleiner Rechenknecht würde sich dafür gerne bedanken, aber der muss jetzt erst einmal ein wenig leiden, bis er wieder so richtig rund läuft. x)

PS: Kleinkram im Großformat:
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Zuletzt bearbeitet: (Fehlerbereinigung)
Respekt vor der geleisteten Arbeit. Ich habe nur eine Frage weshalb kommt jetzt ein Lesertest der 960 Pro nach dem anderen. Bereits am 24.02.2018 war ein Lesertest hier im Forum zu finden. Zur 960 Pro gibt es auch genügend andere Test von diversen Webseiten. Was hat dich daz bewegt, trotzdem sich die Arbeit hier noch einmal zu machen?

Bitte nicht falsch verstehen, dass soll keine Kritik sein. Ich versuche nur die Beweggründe zu verstehen.
 
Hi Shark1705,

vielen Dank für das Kompliment. Dabei ist das nicht einmal ein vollständiger Test. Ein Test sollte zu einem Resultat kommen und das kann ich aktuell nur recht oberflächlich anschneiden.
Warum ich dieses kleine Biest, in Form einer 960 Pro getestet habe? Tja... Sie hat mich halt strahlend angelächelt und da konnte ich einfach nicht widerstehen x)
Auch finde ich es ziemlich interessant. An den ganzen Daten, die ich bis jetzt so sammeln durfte, kann man sehr schön die Entwicklung der Massenspeicher ablesen. Und das will ich einfach irgendwann noch einmal besser darstellen. Deshalb folgt irgendwann ein Update.
 
@Shark1705: Es gab eine Aktion von ComputerBase und Samsung, um deren 960 Pro in Userhände für Lesertest zu bringen. Player(1) ist einer der Tester, ich bin ein anderer.

@Player(1): Cooler Test und cool, dass es hier auch andere Leute mit Affinität für Unix gibt :) Vielleicht ein Tipp von mir: 3D ist ja fancy und so, aber bei Kuchendiagrammen oder Balkendiagrammen verzerrt es die Verhältnisse stark bzw. erschwert es die Lesbarkeit der Daten sehr ohne irgendeine Information hinzuzufügen. Wenn Du willst kann ich Dir übrigens .tex-Files für Plots mit pgfplots in TeX zur Verfügung stellen; da kann man aus Dateien plotten und hat bei mehreren Dateien dadurch potentiell weniger Arbeit. Außerdem ist es finde ich deutlich besser wartbar.
 
Was ist denn mit der Samsung 840 EVO los?

Einerseits liegt darauf das Betriebssystem, insofern ist der Benchmark für diese Platte schon nicht fair. Andererseits könnte es aber auch sein, dass hier nicht die neueste Firmware installiert wurde, die verhindert, dass ältere Daten oft langsam gelesen werden. Die Werte sehen jedenfalls gar nicht okay aus.
 
Ich frage mich gerade nach dem Sinn einer 960Pro als Datengrab. Den sehe ich nicht. Die 960Pro muss arbeiten. Wenn sie schon nicht als Systemlaufwerk eingesetzt werden kann, dann sollten darauf alle Installationen erfolgen und Packen/Entpacken würde ich auch dorthin verlagern, weil sie das schnellste Laufwerk ist. VMs natürlich auch. Die 960pro zeigt den anderen SSDs die lange Nase. Da hätte ich Festplatten nicht mehr mit getestet, weil man auch ohne Test weiß, dass die grottenlangsam sind. Die verzögern zudem den Testablauf.
 
Die Samsung NVMe SSD 960 Evo wird bei mir unter Linux Mint 18.3 auch nicht namentlich erkannt, sie ist ebenfalls "Unbekannt". Das tut der Funktionalität allerdings keinen Abbruch.
 
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