Recenze akcelerátoru aplikací Fusion-io ioDrive2 Duo SLC (1.2 TB)

Fusion-io ioDrive2 Duo je aplikační akcelerátor s plnou výškou a poloviční délkou, který ve spojení s SLC NAND pamětí nabízí 1.2 TB úložiště s nízkou latencí a vysokou odolností pro dnešní nejnáročnější aplikace. Ačkoli je označován jako produkt druhé generace, je tento název poněkud zavádějící, protože Fusion-io je již dlouho průkopníkem v oblasti paměťových úložišť se svými rozmanitými produkty ioMemory. Tato zkušenost se projevuje nejen ve vývoji produktů a specifikacích, ale i ve správě; Fusion-io se pyšní nejrobustnější softwarovou sadou pro správu disků na trhu s ioSphere. Krásný software a osvědčený design disků jsou však jen částí rovnice. Podniky nasazují tyto produkty s jediným cílem: zkrátit dobu odezvy aplikací snížením latence úložného systému. SLC iterace ioDrive2 se na tento problém zaměřuje s latenci přístupu pro čtení 47 µs a latenci přístupu pro zápis 15 µs. To se srovnává s latencí čtení 68 µs u ioDrive2 založeného na MLC (mají stejnou latenci zápisu) a i když zhruba 20 µs nezní jako mnoho, pro aplikace, které byly vyladěny pro použití s ​​flash úložištěm, to může být prakticky věčnost.

Kromě zlepšení latence a propustnosti, které je patrné ze specifikací, Fusion-io v této nejnovější generaci usilovně pracoval na několika dalších podstatných vylepšeních platformy. Zařízení ioDrive předchozí generace měla funkci s názvem FlashBack, která umožňovala disku pokračovat v provozu i v případě selhání NAND paměti, a akcelerátory aplikací ioDrive2 na tuto vlastnost navázaly s novou verzí s názvem Adaptive FlashBack. Adaptive FlashBack zvyšuje toleranci selhání čipů NAND, čímž udržuje disk online a data v bezpečí i v nepravděpodobném případě více selhání NAND paměti. V takovém případě dokáže ioDrive2 přemapovat a obnovit systém, aniž by musel přejít do offline režimu. 

Společnost Fusion-io také vydala nový řadič NAND a firmware pro rodinu ioDrive2. Výhody se týkají převážně výkonu, lepší propustnosti a snížené latence, ale existuje i výhoda kompatibility s NAND. Fusion-io také aktualizovala svůj software VSL na verzi 3.2.x, což v kombinaci s novým řadičem NAND poskytuje ioDrive2 lepší výkon s menšími velikostmi bloků. Když už mluvíme o NAND, Fusion-io provedla změnu hardwarové architektury, která umisťuje NAND do samostatných modulů, oddělených od řadiče NAND, což vede k jednoduššímu designu. Čistou výhodou je, že Fusion-io dokáže rychleji podporovat nové pouzdro NAND nebo NAND, a to díky stejnému rozvržení desky plošných spojů. 

I když se v níže uvedené části o návrhu ponoříme do podrobnějšího přehledu hardwaru, je poučné zde poskytnout stručný přehled architektury Fusion-io. Stejně jako Virident FlashMAX II , který jsme dříve recenzovali, i zde konstrukce ioDrive2 využívá FPGA, které přesouvá většinu úkolů správy NAND na hostitelský procesor. Zatímco jiné konstrukce, jako například Micron P320h, využívají pro většinu těchto úkolů integrovaný řadič, Fusion-io preferuje využití výkonného a často nedostatečně využívaného CPU v hostitelském systému. Tato konstrukce také obvykle poskytuje přímější cestu k úložišti, což snižuje latenci úložiště. Konstrukce Duo využívá dva řadiče, stejně jako FlashMAX II, ale liší se v tom, že používá šest dceřiných desek, které obsahují pouze NAND, spíše než kombinuje NAND a řadiče na jednotlivých deskách plošných spojů. Na rozdíl od řešení Virident však Fusion-io s VSL 3.2.2 nabízí systému čtyři 300GB disky namísto jednoho svazku, který nabízí Virident. Uživatelé se mohou rozhodnout adresovat každý svazek samostatně, ale aby získali jeden svazek, musí být umístěny v softwarovém RAIDu. Za zmínku také stojí, že karty Fusion-io Duo mají plnou výšku a poloviční délku, takže jsou větší než obecně univerzální karty s poloviční výškou a poloviční délkou, které nabízejí Virident, Micron a další. Většina serverů Tier 1 o velikosti 1U a 2U, které jsou dnes na trhu, však karty FHHL snadno pojme, takže tvar karty je relevantní pouze v okrajových případech.

Fusion-io dodává ioDrive2 Duo v konfiguracích MLC i SLC. MLC má kapacitu 2.4 TB a SLC 1.2 TB. Disky mají pětiletou záruku.

Specifikace Fusion ioDrive2 Duo

• ioDrive2 Duo Kapacita 1.2 TB SLC
  • Šířka pásma pro čtení (1 MB) 3.0 GB/s
  • Šířka pásma zápisu (1 MB) 2.5 GB/s
  • Běh. Čtení IOPS (512B) 700 000
  • Ran. Write IOPS (512B) 1 100 000
  • Běh. Čtení IOPS (4K) 580 000
  • Běh. Zápis IOPS (4K) 535 000
  • Latence přístupu pro čtení 47 µs
  • Latence přístupu pro zápis 15 µs
• 2xnm NAND flash paměť s jednou úrovní buněk (SLC)
• Rozhraní sběrnice PCI-Express 2.0 x8 elektrické x8 fyzické
• Hmotnost: Méně než 11 uncí
• Tvarový faktor: Plná výška, poloviční délka (FHHL)
• Záruka: 5 let nebo maximální životnost po použití
• Výdrž: 190 PBW (95 PBW na ovladač)
• Podporované operační systémy
  • Microsoft Windows Microsoft Windows: 64bitový Windows Server 2012, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2008, Windows Server 2003
  • Linux RHEL 5/6; SLES 10/11; OEL 5/6; CentOS 5/6; Debian Squeeze; Fedora 16/17; openSUSE 12; Ubuntu 10/11/12
  • UNIX Solaris 10/11 x64; OpenSolaris 2009.06 x64; OSX 10.6/10.7/10.8
  • Hypervizory VMware ESX 4.0/4.1/ESXi 4.1/5.0/5.1, Windows 2008 R2 s Hyper-V, Hyper-V Server 2008 R2

Design a budování

Fusion ioDrive2 Duo 1.2 TB SLC je karta PCI-Express 2.0 s plnou výškou a poloviční délkou (FHHL) x8, se dvěma řadiči a přepínačem PCIe připojenými k hlavní desce plošných spojů. NAND paměť je připojena přes dvě dceřiné desky, což dává Fusionu výrobní výhodu při přechodu na nové konfigurace NAND. Místo přepracování karty pokaždé, když dojde ke změně litografie ( smršťování NAND čipu) , mohou nainstalovat novou dceřinou desku a na FPGA nahrát nový firmware. Naše SLC ioDrive2 Duo je tvořena dvěma 600GB paměťovými zařízeními ioMemory, z nichž každé využívá 4 linky PCIe připojení. Rozložení desky plošných spojů je velmi efektivní, s velkými pasivními chladiči, které zakrývají dva řadiče na pravé straně karty.

Každý řadič představuje jeden ioDrive2 s vlastní 40nm FPGA Xilinx Virtex-6 a 768GB SLC NAND pamětí. ioDrive2 Duo, který jsme recenzovali, používá Micron NAND, ale Fusion-io je pro NAND agnostický. NAND je rozdělena mezi 24 32GB čipů na zařízení, přičemž při standardním formátování je k dispozici 600 GB. Tento poměr zvyšuje úroveň nadměrného využívání paměti na 22 %, což je zhruba srovnatelné s většinou podnikových flash zařízení.

Fusion ioMemory komunikuje s NAND flash pamětí podobně jako procesor se systémovou pamětí. Využívá kombinaci NAND řadiče (FPGA) od Fusion-io, který komunikuje přímo přes PCIe, a ovladače Fusion-io nebo softwaru Virtual Storage Layer (VSL) nainstalovaného v hostitelském systému k převodu zařízení na tradiční blokové zařízení. Prostřednictvím VSL od Fusion-io emuluje software blokové zařízení pro kompatibilitu, ačkoli Fusion také nabízí SDK, které umožňuje dodavatelům softwaru nativní komunikaci s NAND a obcházení režijních nákladů emulace. ioMemory je také netradiční v tom smyslu, že spotřebovává systémové prostředky pro fungování ovladačů VSL, čímž využívá hostitelský procesor a zároveň vytváří stopu v systémové paměti. Pokud jde o podporu produktů, protože Fusion-io používá jako NAND řadič FPGA namísto ASIC, může nasazovat velmi nízkoúrovňové aktualizace softwaru, které mohou řešit opravy chyb a vylepšení výkonu. To je v kontrastu se standardními SSD řadiči, kde lze zásadní změny provést pouze výrobou nového řadiče – ačkoli oba návrhy umožňují ladění na vyšší úrovni prostřednictvím aktualizací firmwaru. 

Jedním z vylepšení, které přišlo s vydáním VSL 3.2.2 pro zařízení ioDrive2, je nová funkce řadiče. Dříve se každé zařízení ioMemory zobrazovalo v hostitelském systému jako samostatné zařízení. V nejnovějších verzích VSL od Fusion je řadič rozdělen na dvě zařízení a pracuje v režimu „dvojitého kanálu“. Takže místo jedné LUN pro ioDrive2 a dvou LUN pro ioDrive2 Duo jsou to dvě, respektive čtyři LUN. V našich testech pracujících se starým a novým rozložením jsme zaznamenali výrazné zlepšení výkonu malých I/O operací, ačkoli všechny naše formální benchmarky probíhaly pouze s VSL 3.2.2.

Napájení je dalším tématem, které se často objevuje při porovnávání zařízení Fusion ioMemory s PCIe prostředím, protože vynikají jako jedny z mála s externím napájením pro určité aplikace. To platí pro produkty řady Duo, což jsou dvě zařízení ioMemory na jedné kartě PCIe. V těchto případech spotřebovávají pro provoz na plný výkon přes 25 wattů, což je minimální jmenovitý výkon x8 PCIe. Fusion-io má dva způsoby, jak tento požadavek na napájení řešit: externí napájecí kabely nebo přepínání napájení, které umožňuje kartě spotřebovat více než 25 W prostřednictvím slotu x8 PCIe. V naší recenzi, která hodnotila ioDrive2 Duo SLC uvnitř serveru Lenovo ThinkServer RD630 , jsme provedli všechny benchmarky se zapnutým přepínáním napájení, což nám poskytlo plný výkon bez nutnosti externího napájení. V průvodci instalací hardwaru Fusion-io uvádí, že pokud je hostitelský server dimenzován na odběr energie 55 W, lze bezpečně povolit softwarové přepínání napájení.

Software pro správu

Fusion-io neustále nastavuje laťku, které se ostatní výrobci snaží dosáhnout se svým balíčkem ioSphere ioMemory Data Center Management Suite. Jak jsme viděli při rozsáhlé spolupráci s konkurenčními akcelerátory aplikací, i základní grafické uživatelské rozhraní ve Windows je obtížné sehnat, protože mnoho výrobců nabízí omezenou podporu CLI. To hraje velkou roli v dlouhodobé správě daného flash zařízení, protože záruka a očekávaná životnost se odvíjejí od profilu použití v daném prostředí. 

ioSphere od společnosti Fusion řeší mnoho klíčových oblastí pro IT administrátora prostřednictvím webového rozhraní, včetně: sledování výkonu v reálném čase a historických údajů, monitorování stavu a prognózování záruk. ioSphere podporuje monitorování lokálně instalovaných zařízení ioMemory i zařízení ioMemory instalovaných ve velké síti a lze jej také konfigurovat se vzdáleným přístupem, aby administrátorům umožnil monitorovat data mimo datové centrum. Tato rozsáhlá sada funkcí je bezkonkurenční.

Jednou z nejzajímavějších funkcí je streamování výkonu v reálném čase. ioSphere umožňuje uživatelům připojit se ke konkrétnímu zařízení ioMemory a sledovat aktivitu, která se na něm odehrává. Tuto funkci jsme při testování rozsáhle využívali, jak je ukázáno výše ve streamu zachyceném během interního testu MarkLogic NoSQL Database Benchmark . Protože ioSphere neustále zaznamenává data ze všech připojených zařízení ioMemory, dokáže také vytvářet reporty zobrazující informace o minulém výkonu, abyste mohli lépe odhadnout, jak dlouho konkrétní zařízení ioMemory vydrží v daném produkčním prostředí.

Pro uživatele, kteří se zajímají o pokročilé informace, ioSphere sleduje také spotřebu energie, teplotu karty, celkový počet přečtených a zapsaných dat a řadu dalších podrobností užitečných při ladění. K těmto datům lze přistupovat jak prostřednictvím ioSphere, tak i rozhraní Fusion-io CLI, které je standardně nainstalováno s ovladači zařízení. Další oblastí, ve které se tyto pokročilé funkce uplatňují, je nadměrné nebo nedostatečné zřizování disku, které vyměňuje kapacitu za výkon. V našem hodnocení jsme testovali ioDrive2 Duo SLC jak ve standardním, tak i ve vysoce výkonném režimu. Vysoce výkonný režim je s 20% dodatečným nadměrným zřizováním, ačkoli pro pokročilé uživatele Fusion-io nabízí možnost zvolit přesnou úroveň nadměrného nebo nedostatečného zřizování. Při nedostatečném zřizování mohou uživatelé zvýšit kapacitu ioDrive2 nad inzerovanou kapacitu (na úkor výkonu a výdrže). 

Testovací pozadí a srovnatelné materiály 

Všechny aplikační akcelerátory porovnávané v této recenzi byly testovány na naší podnikové testovací platformě druhé generace, kterou tvoří Lenovo ThinkServer RD630 s procesorem Intel Romley . Tato nová platforma je konfigurována s operačním systémem Windows Server 2008 R2 SP1 a Linux CentOS 6.3, což nám umožňuje efektivně testovat výkon různých akcelerátorů aplikací v různých prostředích, která jejich ovladače podporují. Každý operační systém je optimalizován pro nejvyšší výkon, včetně nastavení profilu napájení systému Windows na vysoký výkon a vypnutí funkce cpuspeed v systému CentOS 6.3, aby se procesor uzamkl na nejvyšší taktovací frekvenci. Pro syntetické benchmarky používáme FIO verze 2.0.10 pro Linux a verzi 2.0.12.2 pro Windows, přičemž v každém operačním systému se používají stejné testovací parametry, kde je to povoleno.

Konfigurace serveru StorageReview Lenovo ThinkServer RD630:

• 2 x Intel Xeon E5-2620 (2.0 GHz, 15 MB mezipaměti, 6 jader)
• Čipová sada Intel C602
• Paměť – 16 GB (2 x 8 GB) 1333 MHz DDR3 registrované RDIMM
• Windows Server 2008 R2 SP1 64bitový, Windows Server 2012 Standard, CentOS 6.3 64bitový
• 100GB Micron RealSSD P400e Bootovací SSD
• LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0 Gb/s HBA (pro bootovací SSD)
• LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0 Gb/s HBA (pro benchmarking SSD nebo HDD)

Pokud jde o výběr srovnatelných produktů pro tuto recenzi, zvolili jsme nejnovější a nejvýkonnější akcelerátory aplikací SLC a MLC. Ty byly vybrány na základě výkonnostních charakteristik jednotlivých produktů a také cenového rozpětí. Zahrnuli jsme jak standardní, tak i vysoce výkonné benchmarky pro ioDrive2 Duo SLC a porovnali jsme jej s Micron RealSSD P320h a také s Virident FlashMAX II s nadprovisionovaným diskem ve vysoce výkonném režimu. 

1.2TB Fusion ioDrive2 Duo SLC

• Vydáno: 2H2011
• Typ NAND: SLC
• Řadič: 2 x FPGA s proprietárním firmwarem
• Viditelnost zařízení: 4 zařízení JBOD
• Verze Fusion-io VSL pro Windows: 3.2.2
• Verze Fusion-io VSL pro Linux: 3.2.2
• Doba předběžné úpravy: 12 hodin

700GB Micron RealSSD P320h

• Vydáno: 2H2011
• Typ NAND: SLC
• Ovladač: 1 x proprietární ASIC
• Viditelnost zařízení: Jedno zařízení
• Mikronová okna: 8.01.4471.00
• Micron Linux: 2.4.2-1
• Doba předběžné úpravy: 6 hodin

2.2TB Virident FlashMAX II

• Vydáno: 2H2012
• Typ NAND: MLC
• Řadič: 2 x FPGA s proprietárním firmwarem
• Viditelnost zařízení: Jedno nebo dvě zařízení v závislosti na formátování
• Virident Windows: Verze 3.0
• Virident Linux: Verze 3.0
• Doba předběžné úpravy: 12 hodin

Analýza syntetické pracovní zátěže v podniku

Způsob, jakým se díváme na úložná řešení PCIe, jde hlouběji než jen na tradiční výkon v burst nebo ustáleném stavu. Při pohledu na průměrný výkon za dlouhou dobu ztrácíte ze zřetele detaily, jak si zařízení po celou dobu vede. Vzhledem k tomu, že výkon flash paměti se s časem značně mění, náš benchmarkingový proces analyzuje výkon v oblastech, jako je celková propustnost, průměrná latence, špičková latence a směrodatná odchylka v celé fázi předběžné přípravy každého zařízení. U špičkových podnikových produktů je latence často důležitější než propustnost. Z tohoto důvodu se velmi snažíme ukázat plné výkonnostní charakteristiky každého zařízení, které podrobíme naší podnikové testovací laboratoři.

Také zahrnujeme porovnání výkonu, abychom ukázali, jak si každé zařízení vede s jinou sadou ovladačů v operačních systémech Windows i Linux. Pro Windows používáme nejnovější ovladače v době původní recenze, pod kterými je každé zařízení testováno v 64bitovém prostředí Windows Server 2008 R2. Pro Linux používáme 64bitové prostředí CentOS 6.3, které podporuje každý akcelerátor Enterprise PCIe Application Accelerator. Naším hlavním cílem v tomto testování je ukázat, jak se liší výkon operačních systémů, protože uvedení operačního systému jako kompatibilního v produktovém listu neznamená vždy, že výkon na všech zařízeních je stejný.

Výkon flash paměti se během fáze předběžné úpravy každého úložného zařízení liší. U různých provedení a kapacit trvá náš proces předběžné úpravy buď 6, nebo 12 hodin v závislosti na době potřebné k dosažení ustáleného stavu. Naším hlavním cílem je zajistit, aby každý disk byl plně v ustáleném režimu v době, kdy zahájíme naše primární testy. Celkově je každé ze srovnatelných zařízení bezpečně vymazáno pomocí nástrojů dodavatele, předběžně upraveno do ustáleného stavu se stejnou pracovní zátěží, s jakou bude zařízení testováno při vysoké zátěži 16 vláken s nevyřízenou frontou 16 vláken na vlákno, a poté je testováno v nastavených intervalech v několika profilech hloubky vláken/front, aby se prokázal výkon při lehkém i náročném využití.

Atributy monitorované v předběžných a primárních ustálených testech:

• Propustnost (agregace IOPS pro čtení a zápis)
• Průměrná latence (zprůměrovaná latence čtení a zápisu)
• Maximální latence (špičková latence čtení nebo zápisu)
• Směrodatná odchylka latence (smíšeně zprůměrovaná směrodatná odchylka čtení a zápisu)

Naše analýza syntetické pracovní zátěže v podniku zahrnuje čtyři profily založené na reálných úlohách. Tyto profily byly vyvinuty pro snazší porovnání s našimi minulými benchmarky a také s široce publikovanými hodnotami, jako je maximální rychlost čtení a zápisu 4K a rychlost 8K 70/30, která se běžně používá pro podnikové disky. Zahrnuli jsme také dvě starší smíšené pracovní zátěže, tradiční souborový server a webový server, z nichž každá nabízí širokou škálu velikostí přenosových dat.

• 4K
  • 100% čtení nebo 100% zápis
  • 100 % 4 tisíc
• 8K 70/30
  • 70 % čtení, 30 % zápis
  • 100 % 8 tisíc
• Souborový server
  • 80 % čtení, 20 % zápis
  • 10 % 512b, 5 % 1k, 5 % 2k, 60 % 4k, 2 % 8k, 4 % 16k, 4 % 32k, 10 % 64k
• Webový server
  • 100% přečteno
  • 22 % 512 tisíc, 15 % 1 tisíc, 8 % 2 tisíce, 23 % 4 tisíce, 15 % 8 tisíc, 2 % 16 tisíc, 6 % 32 tisíc, 7 % 64 tisíc, 1 % 128 tisíc, 1 % 512 tisíc

V našem prvním testu jsme se podívali na plně náhodný profil předběžného zápisu 4K s vynikajícím zatížením 16T/16Q. V tomto testu nabízí Fusion ioDrive2 Duo SLC nejvyšší výkon v burstovém režimu ve skupině, s ovladačem pro Linux naměřeným téměř 550 000 IOPS. Ve Windows byly rychlosti burstového režimu nižší, „pouhých“ 360–420 000 IOPS. Při pohledu na výkon, který se blížil ustálenému stavu, se ioDrive2 Duo v režimu HP ustálil na přibližně 230 000 IOPS v Linuxu a 200 000 IOPS ve Windows. V režimu standardní kapacity naměřil výkon zhruba 140 000 IOPS v Linuxu a 115 000 IOPS ve Windows.

Při vysoké zátěži 16T/16Q se průměrná latence disku Fusion ioDrive2 Duo pohybovala mezi 1.85 ms a 2.20 ms v režimu standardní kapacity pro Linux a Windows. Ve vysoce výkonných konfiguracích klesla latence na přibližně 1.10 ms a 1.25 ms.

Při porovnání maximální latence ioDrive2 Duo ve Windows a Linuxu s naším profilem náhodného zápisu 4k bylo snadné zjistit, že pokud jde o maximální doby odezvy, upřednostňuje prostředí Linux. Během doby předběžné přípravy se maximální latence Windows pohybovala mezi 40-360 ms ve standardním režimu a 100-250 ms ve vysoce výkonném režimu. To kontrastovalo s výkonem v Linuxu, který si udržel maximální doby odezvy mezi 20-50 ms jak ve standardní, tak ve vysoce výkonné konfiguraci.

Při bližším pohledu na směrodatnou odchylku latence vykazoval Fusion ioDrive2 Duo SLC menší konzistenci latence ve Windows, a to jak ve standardním, tak ve vysoce výkonném režimu, než v Linuxu. Ve srovnání s Micron P320h a Virident FlashMAX II v režimu HP si oba tyto modely udržely zhruba stejnou konzistenci v obou operačních systémech.

Po skončení 12hodinového testování dosáhl ioDrive2 Duo SLC ustáleného výkonu při náhodném čtení 4K dat, který v Linuxu, když byl nastaven na vysoce výkonný režim, dosahoval maxima 231 456 IOPS. To mu zajistilo nejvyšší výkon při náhodném čtení 4K dat ve skupině, ačkoli jeho výkon ve Windows byl zhruba shodný s rychlostí zápisu Micronu P320h. Ve standardním režimu výkonu klesly rychlosti náhodného čtení 4K dat na 114 917 IOPS ve Windows a 139 421 IOPS v Linuxu. To bylo zhruba srovnatelné s rychlostí FlashMAX II nakonfigurovanou ve vysoce výkonném režimu. Pokud jde o rychlost náhodného čtení 4K dat ve skupinách, Micron P320h vedl s 637 tisíci IOPS v Linuxu, zatímco ioDrive2 Duo SLC naměřil 460-463 tisíc IOPS v Linuxu a 384-392 tisíc IOPS ve Windows.

Při porovnání průměrné latence s vysokou zátěží 16T/16Q se 100% aktivitou náhodného čtení 4K dat naměřil ioDrive2 Duo SLC hodnotu mezi 0.550-0.552 ms ve Windows a 0.649-0.663 ms v Linuxu. Při přepnutí na výkon zápisu naměřil 1.102-1.255 ms ve vysoce výkonném režimu a 1.832-2.223 ms ve standardní kapacitě, přičemž jeho výkon zápisu byl na straně Linuxu.

Při porovnání maximální latence vynikal Fusion ioDrive2 Duo ve Windows s nejvyššími špičkovými dobami odezvy ve skupině, které naměřily 373–1018 ms s aktivitou náhodného zápisu 4k. Jeho výkon v Linuxu byl mnohem lepší, s nejvyššími hodnotami 43–51 ms. Pokud jde o špičkovou latenci čtení, ioDrive2 Duo ve Windows vedl s maximální latencí 3.32–3.76 ms.

Při porovnání směrodatné odchylky latence mezi jednotlivými PCIe AA v našem náhodném 4K profilu nabízel ioDrive2 Duo SLC vynikající konzistenci latence čtení ve Windows, ale u aktivity zápisu měl poněkud méně konzistentní latenci ve skupině. Toto zlepšení se projevilo v prostředí Linuxu, ačkoli i tyto disky dosáhly vyšších výsledků než ostatní ve skupině. Na vrcholu skupiny je Micron RealSSD P320h, který nabízí vyváženou směrodatnou odchylku latence jak u aktivity čtení, tak u aktivity zápisu.

Náš další test se přepnul na smíšenou pracovní zátěž 8K 70/30, kde ioDrive2 Duo SLC vedl s nejvyššími rychlostmi burst loadů mezi 424-443 000 IOPS s vyšší propustností ve Windows. Jak se výkon blížil ustálenému stavu, ioDrive2 Duo SLC ve standardní kapacitě naměřil mezi 140-148 tisíci IOPS, což se ve vysoce výkonném režimu zvýšilo na 195-200 tisíc IOPS.

Při porovnání průměrné latence v našem 8k 70/30 MHz naměřil Fusion ioDrive2 Duo SLC 0.57–0.59 ms v burst režimu (s malým předstihem ve Windows) a zvýšil se na přibližně 1.70–1.80 ms ve standardním režimu a 1.28–1.33 ms ve vysoce výkonném režimu.

Jak ioDrive2 Duo SLC přecházel z dávkového do trvalého nebo ustáleného stavu, maximální latence v systémech Windows i Linux, stejně jako ve standardním a vysoce výkonném režimu, se pohybovala mezi 50 a 250 ms. Ve srovnání s Micron P320h, který naměřil 10–30 ms, nebo Virident FlashMAX II, který naměřil mezi 30 a 50 ms.

Přestože maximální latence ioDrive2 Duo byla v našem testu 8k 70/30 vysoká, zaznamenali jsme konzistenci latence ve vysoce výkonném režimu, která se umístila hned za Micronem P320h. V konfiguraci se standardní kapacitou dosahoval o něco vyšších výsledků než Virident FlashMAX II.

Ve srovnání s fixním maximálním zatížením 16 vláken a 16 front, které jsme provedli v testu zápisu 100% 4K, naše profily smíšené zátěže škálují výkon v široké škále kombinací vláken/front. V těchto testech rozšířili intenzitu zátěže od 2 vláken a 2 front až po 16 vláken a 16 front. V našem rozšířeném testu 8K 70/30 dosáhl Fusion ioDrive2 Duo SLC nejvyššího špičkového výkonu ve skupině ve vysoce výkonné konfiguraci. V přímém srovnání s Micron P320h byl schopen nabídnout mnohem vyšší výkon s nízkou hloubkou fronty při 2, 4, 8 a 16 vláknech, ale poté zaostával s rostoucí hloubkou fronty. V režimu standardních nastavení nabízel pozoruhodně blízký výkon Virident FlashMAX II, když byl nakonfigurován ve vysoce výkonném režimu.

V segmentu škálované průměrné latence našeho testu 8k 70/30 jsme zjistili, že Fusion ioDrive2 Duo SLC nabízel nejnižší průměrnou latenci ve skupině, částečně díky svému silnému výkonu při nízkých hloubkách fronty. S rostoucí hloubkou fronty se Micron P320h ujal vedení, a to až do 16T/16Q, kde se ioDrive2 Duo SLC opět dostal do vedení.

Při porovnávání maximální latence v našem škálovaném testu 8k 70/30 jsme zaznamenali u ioDrive2 Duo SLC větší nárůsty, které se zdály být vyšší s rostoucí hloubkou efektivní fronty. To bylo nejvýraznější u ioDrive2 se standardní kapacitou ve Windows. Jeho výkon v Linuxu i ve Windows ve vysoce výkonném režimu udržel maximální latenci pod 70 ms při efektivním zatížení menším nebo rovném QD64, zatímco latence při QD128 a QD256 se zvýšila až na 160 ms, respektive 220 ms.

V našem škálovaném 8k 70/30 testu vedl Micron P320h s nejkonzistentnější latencí napříč všemi úlohami, Virident FlashMAX II skončil druhý a ioDrive2 Duo SLC ve vysokém výkonu těsně za ním. 

Pracovní zátěž souborového serveru představuje širší spektrum přenosových rychlostí pro každé konkrétní zařízení, takže místo statické pracovní zátěže 4k nebo 8k musí disk zvládat požadavky v rozmezí od 512b do 64k. V této pracovní zátěži, kdy se Fusion ioDrive2 Duo SLC musel začít vyrovnávat s větším rozpětím přenosů, dokázal ukázat sílu a ujmout se vedení ve vysoce výkonném režimu. V režimu burst dosáhl ioDrive2 Duo SLC propustnosti téměř dvojnásobné oproti Micron P320h a Virident FlashMAX II, a to přibližně 305 000 IOPS. Jak se blížil ustálenému stavu ve vysoce výkonném režimu, ustálil se na přibližně 136 000 IOPS pro Windows i Linux, ve srovnání se 125 000 IOPS u P320h. Při formátování s využitím standardní kapacity se propustnost snížila na přibližně 110 000 IOPS, ve srovnání s Virident FlashMAX II ve vysoce výkonném režimu, který dosáhl téměř 70 000 IOPS.

Díky silnému výkonu v burst režimu byla průměrná latence na začátku naší křivky předběžné úpravy u ioDrive2 Duo SLC přibližně 0.83 ms, než se ustálila na 1.87 ms ve vysoce výkonném režimu nebo přibližně 2.25 ms při standardní kapacitě.

Jak ioDrive2 Duo SLC přecházel z dávkového do trvalého a ustáleného stavu, špičková latence se začala zvyšovat, podobně jako v našem testu 8k 70/30, i když ne tak vysoko. Naměřili jsme u ioDrive2 Duo maximální latenci v rozmezí 20 ms až 200 ms ve všech režimech, přičemž nejlepší byl režim Linux HP. U ioDrive2 Duo jsme zaznamenali i jeden skok mírně nad 1 000 ms ve Windows ve vysoce výkonném režimu. Naproti tomu Micron P320h si udržel špičkovou latenci pod 20 ms jak ve Windows, tak v Linuxu.

I když jsme v našem předchozím testu zaznamenali u ioDrive2 Duo větší kolísání maximální latence, co se týče směrodatné odchylky latence, umístil se uprostřed mezi Micron P320h a Virident FlashMAX II. Celkově Linux nabízel lepší konzistenci jak ve standardní, tak ve vysoce výkonné konfiguraci, přičemž ta druhá měla větší stabilitu.

Poté, co byl proces předběžné přípravy souborového serveru dokončen s konstantní zátěží 16T/16Q, jsme přešli k našim hlavním testům, které měří výkon na nastavených úrovních mezi 2T/2Q a 16T/16Q. V naší hlavní zátěži souborového serveru nabídl ioDrive2 Duo SLC nejvyšší špičkový výkon s naměřenými 132–135 000 IOPS při 16T/16Q, zatímco P320h naměřil 125 500 IOPS. ioDrive2 Duo také vykazoval nízkou hloubku fronty oproti Micronu P320h při zátěžích s 2, 4 a 8 vlákny, s mírnou výhodou ve vysoce výkonném režimu. S rostoucí hloubkou fronty nabízel Micron P320h nejvyšší výkon v každé fázi a dosáhl mnohem vyššího maxima.

Při porovnání průměrné latence mezi jednotlivými špičkovými PCIe aplikačními akcelerátory v našem souborovém serveru měl ioDrive2 Duo SLC nejnižší latenci ve skupině, a to 0.14 ms pro Linux i Windows při 2T/2Q ve vysoce výkonném režimu. S rostoucí zátěží si Micron P320h udržel silný náskok až do 16T/16Q, kdy měl ioDrive2 Duo SLC nejnižší průměrnou latenci při špičkovém zatížení.

Při pohledu na špičkové doby odezvy v našem hlavním testu souborového serveru měl Fusion ioDrive2 Duo SLC vyšší maximální latenci, která se začala zvyšovat při pracovním zatížení s efektivní hloubkou fronty 128 nebo vyšší. Pod QD128 měl ioDrive2 Duo maximální latenci 11–100 ms s lepším výkonem ve vysoce výkonném režimu. 

V našem testu souborového serveru jsme změnili pohled ze špičkových dob odezvy na konzistenci latence. V režimu vysokého výkonu zaostával ioDrive2 Duo SLC za Micron P320h a oproti Virident FlashMAX II ve standardní konfiguraci nabídl mírnou výhodu ve směrodatné odchylce latence.

V našem posledním syntetickém testu pokrývajícím profil webového serveru, který je tradičně testem 100% čtení, jsme aplikovali 100% aktivitu zápisu, abychom každý disk před hlavními testy plně připravili. V tomto náročném testu předzápisu si disk ioDrive2 Duo SLC vysloužil impozantní náskok před disky Micron P320h a Virident FlashMAX II, a to jak ve standardní, tak i ve vysoce výkonné konfiguraci. V tomto testu dosáhly maximální rychlosti 145 000 IOPS, zatímco Micron P320h dosáhl vrcholu 67 000 IOPS a Virident FlashMAX II začínal na 32 000 IOPS ve vysoce výkonném režimu.

S vysokým 100% zápisovým zatížením 16T/16Q v našem testu předběžné přípravy webového serveru si ioDrive2 udržel průměrnou dobu odezvy přibližně 3.5–3.8 ms ve vysoce výkonné konfiguraci a 6.4–7.2 ms ve standardní konfiguraci.

V našem testu předběžné přípravy webového serveru naměřil ioDrive2 Duo SLC v Linuxu mezi 25-70 ms ve standardním i vysoce výkonném režimu, přičemž maximální latence ve Windows se zvýšila v rozmezí 25-380 ms s několika nárůsty nad 1 000 ms. 

Při porovnání konzistence latence v našem náročném běhu předběžného testování webového serveru se Micron P320h umístil na vrcholu, zatímco ioDrive2 Duo SLC se umístil uprostřed. V režimu vysokého výkonu měl lepší výkon ve Windows i Linuxu než ve standardní konfiguraci.

V hlavní části našeho testu webového serveru se 100% profilem čtení dosáhl ioDrive2 Duo SLC výkonu v rozmezí 23.9–25.5 tisíc IOPS při 2T/2Q, který se zvýšil na vrchol 141–147 tisíc IOPS při 16T/16Q. Ve srovnání s Micronem P320h se ioDrive2 Duo nedokázal srovnávat s jeho výkonem při nízkých ani vysokých hloubkách front a v efektivních hloubkách front pod QD32 zaostával za Virident FlashMAX II, i když nad touto úrovní jej rychle překonal.

Průměrná latence Fusion ioDrive2 Duo SLC se pohybovala v rozmezí 0.153–0.163 ms při 2T/2Q a zvýšila se na maximum 1.737–1.803 ms při 16T/16Q. Celkově měl Micron P320h nejnižší latenci, zatímco Virident FlashMAX II měl výhodu při QD32 a nižších, kterou ioDrive2 Duo SLC dokázal překonat i při vyšších efektivních hloubkách fronty.

V našem profilu webového serveru se 100% čtením jsme zaznamenali špičky latence ioDrive2 Duo SLC až do 130 ms, ačkoli většina z nich byla pod 20 ms z efektivní hloubky fronty pod 256. Při nejvyšším zatížení 16T/16Q se ioDrive2 Duo SLC vyšplhal na 164–320 ms, přičemž nejvyšší hodnota byla naměřena ve Windows v konfiguraci s konfigurací ve výchozím stavu.

V našem testu webového serveru se 100% čtením měl Micron P320h silný náskok ve skupině, zatímco ioDrive2 Duo SLC zaostával nebo byl srovnatelný s Virident FlashMAX II od nízké po vysokou efektivní hloubku fronty.

Závěr

Fusion-io prokázal s akcelerátorem aplikací ioDrive2 Duo SLC značnou schopnost vyvíjet více než jen postupné změny. Od vnitřního fungování, jako je ochrana proti selhání NAND Adaptive FlashBack, až po vylepšený design desky, který přesouvá NAND na vlastní dceřiné desky, Fusion-io provedl několik hardwarových změn, díky nimž je ioDrive2 lepší než jeho předchůdce. Vývojový tým agresivně pracoval na zmírnění latence disku; tyto výhody jsme viděli v testech 4K 100% a 8K 70/30, kde ioDrive2 SLC dosáhl nejlepších skóre latence a propustnosti při špičkovém zatížení. Také dosáhl nejlepšího výkonu při nízkých hloubkách front, s výrazným náskokem před Micron P320h a FlashMAX II v našem testu 8k 70/30 při QD2 pro 2, 4 a 8 vláknové úlohy. To poskytlo další výhodu v podobě nejnižší průměrné latence, protože nemusel mít tolik nevyřízených I/O operací k dosažení výrazně vyššího výkonu. Co se týče správy, ioDrive2 je dodáván s ioSphere, nejkomplexnějším dostupným softwarem pro správu disků. Porovnejte ho s jakýmkoli dalším softwarem dodávaným v kombinaci s akcelerátory aplikací, který je v současnosti na trhu, a zjistíte, že je z hlediska funkcí a designu rozhraní jednoznačně překonává.

U většiny ostatních akcelerátorů aplikací jsme viděli, že obecně fungují lépe v jednom operačním systému než v jiném. Samozřejmě proto testujeme disky ve Windows i Linuxu, abychom mohli zjistit silné a slabé stránky disku. Stejně jako u předchozích disků Fusion-io si ioDrive2 Duo vede v prostředí Linuxu mimořádně dobře, i když ve Windows je jeho výkon trochu kolísavější. I když je to v našich grafech patrnější, celkový výkon Windows moc netrpí, ale rozhodně je prostor pro zlepšení. Při špičkovém zatížení 16T/16Q jsme u ioDrive2 Duo zaznamenali výkyvy špičkové latence. I když při porovnání konzistence latence jako celku to tato čísla příliš neovlivnilo. I když některá čísla latence neodpovídají přání Fusion-io, jejich konstrukce umožňuje velmi nízkoúrovňové aktualizace, které by měly v průběhu času některé z těchto problémů s latencí vyhladit. U tématu kompatibility stojí za zmínku také to, že Fusion-io podporuje jeden z robustnějších seznamů operačních systémů, takže disk lze snadno nasadit v široké škále případů použití. 

Design karty Fusion-io je často pod palbou konkurence, protože k většině práce se správou NAND využívá hostitelský procesor a RAM. Jak jsme však viděli, jedná se o efektivní design, který používá i Virident, a který poskytuje působivý výkon a latenci díky využití stále výkonnějších procesorů. Micron P320h je zářným příkladem alternativního přístupu, který využívá velmi dobrý integrovaný řadič, ale jejich karta dosahuje maximální kapacity 700 GB SLC úložiště, což ilustruje kompromisy, které musí dodavatelé úložišť učinit. Nový útok v oboru proti Fusion-io je poněkud zajímavý, tentokrát se jedná o tvarový faktor. ioDrive2 Duo používá design FHHL, zatímco většina ostatních používá HHHL, což je z hlediska vhodnosti pro server univerzálnější design. Všechny servery v naší laboratoři od společností HP, Dell, Lenovo a SuperMicro podporují formáty FHHL a HHHL, ale stojí za zmínku, že design Fusion-io je v tomto ohledu poněkud odlišný. Z designového hlediska se zdá přijatelné využít více prostoru pro modulární segmenty NAND. To omezuje náklady na design po dlouhou dobu životnosti produktové řady s tím, jak se mění NAND, ale konkurence si rychle všímá jeho omezení ve speciálních případech použití.

Klady

• Nabízí nejvyšší špičkový výkon v našich úlohách 100% 4K, 8k 70/30 a souborových serverů
• Sada pro správu ioSphere nabízí nejlepší sadu funkcí ve své třídě
• Nejvyšší propustnost a nejnižší latence v úlohách 8k 70/30 a souborových serverů s nízkou hloubkou fronty
• Osvědčená architektura s funkcemi, jako je Adaptive Flashback, pro zvýšení spolehlivosti

Nevýhody

• Problémy s maximální latencí ve Windows i Linuxu
• Ztrácí na Micronu P320h mezi nejnižší a nejvyšší efektivní hloubkou fronty

Závěrem

Aplikační akcelerátor Fusion-io ioDrive2 Duo SLC poskytuje 1.2 TB nejrychlejšího dostupného úložiště v několika úlohách a zároveň nabízí oproti předchozí generaci mnoho vylepšení designu a funkcí. Jedním z takových vylepšení je Adaptive FlashBack, která zachovává data a udržuje disk v provozu i po několika selháních NAND čipů. Díky spojení nejlepšího softwaru pro správu v oboru a možnosti neustálého vylepšování disku bez nutnosti nového řadiče si ioDrive2 Duo SLC jistě najde dlouhodobé využití v nejdůležitějších aplikacích, které mohou využít vynikajícího výkonu úložiště. 

Stránka produktu ioDrive2

Diskutujte o této recenzi