Společnost Intel uvedla v prosinci loňského roku na trh SSD disk P5510 NVMe, první podnikový SSD disk na trhu se 144vrstvou TLC NAND pamětí. Od té doby jsme tyto disky v naší laboratoři viděli již několikrát a jsou mimořádně populární díky svému agresivnímu poměru cena/výkon. Téměř ve stejnou dobu uvedla společnost Samsung na trh svůj SSD disk PM9A3. PM9A3, založený na méně transparentní 1xx vrstvě NAND, je, stejně jako Intel, vlajkovou lodí vertikálně integrovaného SSD řešení. Vzhledem k tomu, že obě společnosti široce dodávají oblíbený formát U.2 s kapacitou 7.68 TB, rozhodli jsme se tyto giganty postavit tváří v tvář, abychom zjistili, kdo má ve válce podnikových SSD navrch.
Intel P5510
Problém s porovnáváním SSD disků spočívá v tom, že dodavatelé zdůrazňují specifikace, které ne vždy odrážejí reálné scénáře. Například téměř všechny specifikace jsou vypracovány pro jeden disk, za velmi dobrých provozních podmínek.
V tomto případě vidíme statistiky na vysoké úrovni, jako je 900 000 náhodných IOPS a sekvenční čtení až 6 500 MB/s u PM9A3. Pokud jde o Intel, P5510 uvádí 930 000 IOPS a šířku pásma 7 000 MB/s. I když jsou tato čísla okázalá, neposkytují nám úplný obraz.
Samsung PM9A3
Abychom se hlouběji podívali na výkon, vzali jsme z každého disku osm SSD disků a umístili je na špičkový server pro hloubkovou analýzu. Naše testování se zaměřuje na smíšené úlohy, protože podnikové SSD disky se zřídkakdy zaměřují pouze na jednu úlohu. Také jsme vyhodnotili scénář s hlučným sousedem s více jmennými prostory a nakonec jsme se podívali, jak si disky vedou při velkém zápisovém tlaku.
Než ale zajdeme příliš daleko, pojďme si ujasnit, kde se tyto disky nacházejí. Oba jsou nabízeny v mainstreamových formátech U.2. Samsung nabízí PM9A3 navíc jako E1.S, E1.L a U.3. PM9A3 se dodává také v provedení M.2, i když s mnohem nižším výkonnostním profilem, protože M.2 má mnohem nižší spotřebu energie. Intel nabízí P4510 i ve formátu Short Ruler, je logické, že v tomto provedení nabídnou i P5510.
Pokud jde o kapacitu, Intel zvolil běžné kapacity 3.84 TB a 7.68 TB. Samsung zvolil širší přístup a přidal kapacity 960 GB, 1.92 TB a 15.36 TB, i když ne všechny jsou dostupné ve všech provedeních.
Posledním důležitým faktorem, který je třeba zvážit, je výdrž. Jak P5510, tak PM9A3 jsou dimenzovány na jeden zápis na disk denně, což je řadí do kategorie, která se stala mainstreamovou smíšenou pracovní zátěží. Pokud jde o záruku, Intel nabízí pětiletou záruku, zatímco Samsung tříletou. To je ve skutečnosti velmi důležité, protože to znamená, že Intel má vyšší efektivní výdrž, jelikož dodává 1DWPD o dva roky navíc.
Výkon Intel P5510 vs. Samsung PM9A3
Pro toto srovnání jsme vybrali Dell PowerEdge R750 , který v této konfiguraci podporuje osm NVMe SSD disků. Obě várky SSD disků byly testovány identickým způsobem na stejném serveru.
Mezi specifikace na vysoké úrovni patří:
- 2× škálovatelný procesor Intel Gen3 8380
- 32 x 32GB DDR4 3200MHz
- Ubuntu 20.04.2 Live Server (syntetické úlohy)
- VMware ESXi 7.0u2 (Aplikační úlohy)
- 8 slotů PCI Gen4 U.2 NVMe
Benchmarky byly provedeny pomocí VDbench a FIO pro syntetické benchmarky a Percona Sysbench a Benchmark Factory pro SQL Server.
VDbench : Každá skupina 8 NVMe SSD disků je bezpečně vymazána, poté je na celý povrch disku zapsána operace zápisu o velikosti 64K, po níž následuje hodinová sekvenční předběžná úloha s kapacitou 64K. Po dokončení je každému disku přidělen oddíl o velikosti 25 % povrchu disku (2TB oddíl pro 8TB SSD disk).
Poté jsme se zaměřili na skupinu běžných profilů pracovní zátěže, které se skládaly z náhodných pracovních zátěží čtení a zápisu a také z běžných smíšených pracovních zátěží. Použili jsme také naše I/O vzory určené k replikaci pracovních zátěží SQL, Oracle a VDI. Před spuštěním náhodných I/O vzorů jsme provedli další 1 hodinu náhodné aktivity zápisu 4K.
Profily pracovní zátěže
- Náhodné čtení a zápis 4K
- 4K Náhodné 70/30
- 8K Náhodné 70/30
- 16K Náhodné 70/30
- Syntetická databáze: SQL a Oracle
- Trasování úplného klonu VDI a propojených klonů
Začali jsme s úlohou náhodného čtení 4K dat a měřili jsme výkon skupiny osmi SSD disků Intel P5510 v rozmezí od 669K IOPS s latencí 70 mikrosekund až po vrchol 6.67M IOPS s latencí 151 mikrosekund. Pro srovnání, Samsung PM9A3 zaostával, když naměřil na začátku 581K IOPS s latencí 75 mikrosekund, než dosáhl vrcholu 5.76M IOPS s latence 173 mikrosekund.
V zátěži náhodného zápisu 4K měl Samsung PM9A3 výhodu ve výkonu zápisu s naměřenými 404K IOPS při latenci 16 mikrosekund a vrcholem 4.03M IOPS při 239 mikrosekundách. Intel P5510 měl na začátku 362K IOPS při 18 mikrosekundách a s rostoucí zátěží se škáloval až na 3.5M IOPS při latenci 235 mikrosekund.
Čisté čtecí nebo zápisové úlohy obvykle neposkytují úplný obraz o SSD disku, a proto smíšené úlohy pomáhají ukázat lepší obraz za realističtějších podmínek. V této 4K zátěži se 70% podílem čtení se výkon procesoru Intel P5510 zvýšil z počátečních 392 tisíc IOPS při 57 mikrosekundách na maximum 4 milionů IOPS při 116 mikrosekundách. Samsung PM9A3 začínal na 393 tisících IOPS při 60 mikrosekundách a škáloval se na 3.91 milionu IOPS při 129 mikrosekundách.
Při zvýšení velikosti bloku na 8K se stejnou 70% směsí čtení vykazoval Intel P5510 větší rozptyl oproti Samsungu PM9A3. Zde Intel P5510 naměřil na začátku 247K IOPS při 70 mikrosekundách, přičemž se jeho hodnota zvýšila na 2.57M IOPS při 188 mikrosekundách. Samsung PM9A3 začínal na 215K IOPS při 68 mikrosekundách a zvýšil se na 2.18M IOPS při 216 mikrosekundách.
Při ještě větším zatížení 16K náhodného čtení se 70% zátěží se rozptyl mezi disky Intel a Samsung dále zvětšoval. Disky Intel začaly s o něco vyšší latencí 142K IOPS při 87 mikrosekundách a poté se zvýšily na 1.49M IOPS při 312 mikrosekundách. Disk Samsung PM9A3 pro srovnání začínal na 115K IOPS při 76 mikrosekundách a dosáhl vrcholu 1.17M IOPS při 359 mikrosekundách.
V naší syntetické SQL zátěži jsme opět přešli na smíšený datový profil. Intel P5510 se škáloval od 225 tisíc IOPS za 79 mikrosekund až do 2.30 milionu IOPS za 110 mikrosekund. Samsung PM9A3 se pohyboval od 230 tisíc IOPS za 80 mikrosekund až do 2.25 milionu IOPS za 109 mikrosekund.
S 80% čtecí zátěží SQL jsme zaznamenali, že Intel P5510 dosahoval maximálních hodnot od 214 tisíc IOPS při 69 mikrosekundách do 2.14 milionu IOPS při 117 mikrosekundách. Samsung PM9A3 začínal na 207 tisících IOPS při 71 mikrosekundách a zvyšoval se až na 2.04 milionu IOPS při 117 mikrosekundách.
Naše poslední SQL úloha se přesouvá do profilu čtení s 90% aktivitou zápisu. V tomto případě Intel P5510 začínal na 220 tisících IOPS při 74 mikrosekundách a škáloval se na 2.27 milionu IOPS při 111 mikrosekundách. Samsung PM9A3 se pohyboval od 226 tisíc IOPS při 76 mikrosekundách do vrcholu 2.20 milionu IOPS při 109 mikrosekundách, což je o chloupek méně než u Intel SSD.
V syntetickém testu Oracle si Intel P5510 stále udržel mírný náskok před Samsungem PM9A3. Zde jsme viděli, jak Intel P5510 začíná na 210 000 IOPS při 69 mikrosekundách a dosahuje maxima 2.08 milionu IOPS při 120 mikrosekundách. Samsung PM9A3 pro srovnání dosahoval 191 000 IOPS při 71 mikrosekundách a zvyšoval se až na 1.91 milionu IOPS při 121 mikrosekundách.
V našem profilu syntetické databáze Oracle s 80% podílem zápisu jsme zaznamenali další rozdíl mezi oběma modely SSD. Intel P5510 se zvýšil ze 175 tisíc IOPS při 67 mikrosekundách na 1.76 milionu IOPS při 98 mikrosekundách. Samsung PM9A3 začínal na 179 tisících IOPS při 70 mikrosekundách a vyšplhal se až na 1.76 milionu IOPS při 96 mikrosekundách.
Náš poslední profil syntetické databáze Oracle se posouvá k 90% míře čtení. V tomto případě Intel P5510 začíná na 180 tisících IOPS při 72 mikrosekundách a škáluje se až na 1.81 milionu IOPS při 96 mikrosekundách. Samsung PM9A3, který byl Intelu v patách, začal na 183 tisících IOPS při 75 mikrosekundách a dosáhl maxima 1.80 milionu IOPS při 95 mikrosekundách.
Jak se blížíme ke konci našich úloh Vdbench, našich posledních šest profilů se točí kolem profilů VDI, které pokrývají spouštění, počáteční přihlášení a přihlášení v pondělí, a to jak pro scénáře úplného klonování, tak pro propojené klonování.
V našem profilu Full Clone Boot se procesor Intel P5510 zvýšil ze 169 tisíc IOPS při 85 mikrosekundách na 1.72 milionu IOPS při 147 mikrosekundách. Samsung PM9A3 začal na 163 tisících IOPS při 82 mikrosekundách a zvýšil se na 1.62 milionu IOPS při 143 mikrosekundách.
Náš další profil s kompletním klonem se zabývá případem použití při počátečním přihlášení. V tomto případě se procesor Intel P5510 zvýšil z 90 tisíc IOPS za 50 mikrosekund na 900 tisíc IOPS za 176 mikrosekund. Pro srovnání, procesor Samsung PM9A3 začínal na 88 tisíc IOPS za 47 mikrosekund a dosáhl vrcholu 879 tisíc IOPS za 208 mikrosekund.
Náš poslední kompletní klonovaný profil VDI zahrnuje scénář přihlášení v pondělí. V tomto případě Intel P5510 začal s vyšší latencí než Samsung s 66K IOPS při 77 mikrosekundách a dosáhl maxima 677K IOPS při 147 mikrosekundách. Samsung PM9A3 se pohyboval od 59K IOPS při 65 mikrosekundách do 597K IOPS při 161 mikrosekundách.
Přejdeme-li k našim propojeným klonovaným profilům VDI, naším prvním je Boot. Samsung PM9A3 měl v tomto testu jasnou výhodu, kde se pohyboval od 78 tisíc IOPS při 102 mikrosekundách až po vrchol 757 tisíc IOPS při 137 mikrosekundách. Intel P5510 se pohyboval od 59 tisíc IOPS při 147 mikrosekundách až po 584 tisíc IOPS při 181 mikrosekundách.
V úlohě Initial Login s propojeným klonem se rozdíl mezi oběma SSD disky zmenšil. Samsung PM9A3 začínal na 36K IOPS při 74 mikrosekundách a dosáhl maxima 362K IOPS při 129 mikrosekundách. Intel P5510 začínal na 36K IOPS při 87 mikrosekundách a škáloval se až na 339K IOPS při 139 mikrosekundách.
Náš poslední profil pracovní zátěže Vdbench zahrnuje propojený klonovaný profil VDI Monday Login. Intel P5510 začal s 50.4K IOPS při 91 mikrosekundách a dosáhl vrcholu 506K IOPS při 194 mikrosekundách. Samsung PM9A3 začal s 44.4K IOPS při 76 mikrosekundách a dosáhl vrcholu 464K IOPS při 208 mikrosekundách.
Zkouška zápisového tlaku FIO
Úložná zátěž se stává stále složitější, protože SSD disky musí zvládat souběžné požadavky na čtení/zápis ve špičkové míře. Schopnost obsluhovat I/O pod tlakem souběžného zápisu se stává zajímavější než provádět čtení bez zápisu. Dodavatelé mohou udržovat aktivitu na pozadí dostatečně nízkou, aby vykazovali „benchmark“ jako odezvu čtení za nezatížených podmínek. Takto ale reálné I/O nefunguje.
Tato úloha také demonstruje, jak SSD na úrovni svého základního firmwaru a komponent NAND může pozastavit nebo přiřadit zápisy a upřednostnit čtení. Priorita čtení může ovlivnit požadavek SLA pro určité nabídky aplikací. Motivace pro test zápisového tlaku je tedy dána potřebou otestovat jak souběžné I/O operace, tak odolnost a QoS produktu SSD.
V našem testu zápisového tlaku jsme spustili zátěž na osm disků v testovacích skupinách Intel P5510 a Samsung PM9A3. Při testování flash zařízení jsme v mnoha případech viděli, že testy jednotlivých disků ne vždy odrážejí, jak se daný disk může chovat v aktivnějším systému. Abychom ukázali, jak se výkon projevil, stáhli jsme výsledky ze dvou disků v každé skupině, což v tomto případě odpovídá diskům jedna a pět v každé testovací skupině.
První metrikou, na kterou se v tomto případě zaměříme, je porovnání průměrné latence dokončení zápisu mezi Intel P5510 a Samsung PM9A3 s pracovní zátěží zápisu od 10 MB/s do 700 MB/s. Dva vzorky Intel SSD začaly s latencí dokončení (CLAT) 78 mikrosekund a při rychlosti 700 MB/s se zvýšily na 211 mikrosekund. Samsung PM9A3 pro srovnání začal na 82 mikrosekundách a při rychlosti 700 MB/s se zvýšil na 251 mikrosekund. Při rychlosti 800 MB/s měl P5510 náskok 108 mikrosekund před PM9A3.
Další pozornost se přesouvá k latenci 99. percentilu, která lépe vykresluje horní hranici doby odezvy. Intel P5510 má mírně vyšší dobu odezvy, počínaje 388 mikrosekundami při 10 MB/s, ale tato hodnota klesá a klesá pod hodnotu Samsungu PM9A3 se 110 MB/s a pokračuje až k 709 mikrosekundám při požadované datové rychlosti 700 MB/s. Samsung PM9A3 začíná na 151 mikrosekundách při 10 MB/s a škáluje se až na 930 mikrosekund při požadované rychlosti 700 MB/s. Při 800 MB/s nabízel P5510 oproti PM9A3 zlepšení o 196 mikrosekund.
Test hlučného souseda FIO
Tradičně, aby se zjistilo, jak SSD disky fungují při různých simultánních úlohách, aplikují se na zařízení současně úlohy čtení a zápisu. Tyto úlohy mohou také zahrnovat různé velikosti bloků a další prvky. NVMe SSD disky přinesly do hry nový koncept, kde mohou nabízet zřizování jmenných prostorů pro více klientů na rozdíl od běžného dělení.
V situaci, kdy více klientů používá své zřízené jmenné prostory s různými úlohami, je důležité, aby se latence nezvýšila do bodu, kdy by úložiště přestalo reagovat pro každého klienta. V testu hlučného souseda aplikujeme smíšené úlohy zápisu na tři ze šesti zřízených jmenných prostorů a sledujeme latenci čtení ze zbývajících tří jmenných prostorů, abychom zjistili, jak každý disk zvládá souběžnou aktivitu zápisu a čtení.
Při porovnání Intel P5510 a Samsung PM9A3 vidíme, že Intel SSD má oproti Samsung SSD výhodu, pokud jde o latenci od průměrného dokončení až po dobu odezvy 4 9 sekund. Při porovnání latence dokončení úloh čtení NS4, NS5 a NS6 vidíme, že Intel P5510 měří 132, 141 a 162 mikrosekund. To je v kontrastu se Samsung PM9A3, který pro své příslušné úlohy jmenného prostoru naměřil 136, 145 a 168 mikrosekund.
Na 99. místě jsme naměřili u Intelu P5510 časy 469, 482 a 502 mikrosekund pro NS4, NS5 a NS6, zatímco u Samsungu PM9A3 to bylo 523, 545 a 594 mikrosekund. Na 99.9. místě naměřil Intel P5510 652, 660 a 685 mikrosekund, zatímco u Samsungu PM9A3 to bylo 816, 832 a 881 mikrosekund. Na 99.99. místě má Intel stále silný náskok s 816, 832 a 848 mikrosekundami oproti Samsungu PM9A3 s 1020, 1037 a 1090 mikrosekundami.
Výkon serveru SQL
Testovací protokol Microsoft SQL Server OLTP od společnosti StorageReview využívá aktuální návrh benchmarku C (TPC-C) organizace Transaction Processing Performance Council, což je online benchmark pro zpracování transakcí, který simuluje aktivity v komplexních aplikačních prostředích. Benchmark TPC-C se více než syntetické benchmarky výkonu přibližuje měření silných stránek a úzkých míst úložné infrastruktury v databázových prostředích.
Každý virtuální počítač SQL Serveru je nakonfigurován se dvěma virtuálními disky: 100GB svazkem pro bootování a 500GB svazkem pro databázi a soubory protokolů. Z hlediska systémových prostředků jsme každý virtuální počítač nakonfigurovali s 16 virtuálními procesory (vCPU), 64 GB paměti DRAM a využili jsme řadič LSI Logic SAS SCSI. Zatímco naše testované úlohy v Sysbench dříve platformu nasytily jak v oblasti úložných I/O operací, tak i kapacity, test SQL se zaměřuje na výkon s ohledem na latenci.
Konfigurace testování SQL Serveru (na virtuální počítač)
- Windows Server 2012 R2
- Úložná stopa: 600 GB přiděleno, 500 GB využito
- SQL Server 2014
- Velikost databáze: škálování 1 500
- Zatížení virtuálních klientů: 15 000
- Vyrovnávací paměť RAM: 48 GB
- Délka testu: 3 hodiny
- 2.5 hodiny předběžné přípravy
- 30minutový vzorek
Při zaměření na průměrnou latenci čtení v naší zátěži SQL Server TPC-C v rámci 8VM (1VM na SSD) dosáhly jak Intel P5510, tak Samsung PM9A3 maximální zátěže s dobou odezvy 1.0 ms.
Výkon MySQL v Sysbench
Náš test Sysbench využívá Perconu k řízení I/O operací s databází MySQL OLTP. Tento test měří průměrný počet transakcí za sekundu (TPS), průměrnou latenci a také průměrnou latenci 99. percentilu.
Každý virtuální počítač Sysbench je nakonfigurován se třemi virtuálními disky: jedním pro bootování (~92 GB), jedním s předpřipravenou databází (~447 GB) a třetím pro testovanou databázi (270 GB). Z hlediska systémových zdrojů jsme každý virtuální počítač nakonfigurovali se 16 virtuálními procesory (vCPU), 60 GB paměti DRAM a využili jsme řadič LSI Logic SAS SCSI.
Konfigurace testování Sysbench (na virtuální počítač)
- CentOS 6.3 64bitový
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- Databázové tabulky: 100
- Velikost databáze: 10 000 000
- Vlákna databáze: 32
- Vyrovnávací paměť RAM: 24 GB
- Délka testu: 3 hodiny
- 2 hodiny předběžné přípravy 32 vláken
- 1 hodina 32 vláken
Při zátěži 16 virtuálních strojů (2 virtuální stroje na SSD) jsme u skupiny osmi SSD disků Intel P5510 naměřili 38 838 TPS, zatímco skupina Samsung PM9A3 naměřila 38 717 TPS. Tato zátěž také saturovala CPU na testovací platformě. Při snížení zátěže na 8 virtuálních strojů neboli 1 na SSD naměřila skupina Intel P5510 30 337 TPS, zatímco skupina Samsung PM9A3 naměřila 29 438 TPS.
Při porovnání průměrné latence pro každou skupinu 8 NVMe SSD jsme naměřili pracovní zátěž Intel P5510 16VM na úrovni 13.18 ms a pracovní zátěž 8VM na úrovni 8.44 ms. Skupina Samsung PM9A3 naměřila 13.23 ms při 16VM a 8.69 ms při 8VM.
V našem finálním testu zaměřeném na 99. percentil latence v Sysbench jsme u skupiny SSD disků Intel P5510 naměřili 25.35 ms při 16 virtuálních strojích a 14.50 ms při zatížení 8 virtuálních strojů. To bylo na rozdíl od SSD disků Samsung PM9A3, které naměřily 26.21 ms při 16 virtuálních strojích a 14.74 ms při 8 virtuálních strojích.
Závěr
Toto cvičení je docela zajímavé. Předpokladem, z něhož jsme začali, bylo, že specifikace pro jeden podnikový SSD disk nejsou příliš užitečné. Často se zaměřují na špičkový výkon pro velmi malou a specifickou pracovní zátěž. V podniku však mimo blade server se dvěma disky systémy využívají mnoho SSD disků a zatímco šířka pásma je důležitá, latence je klíčová. Jak procházíme tímto zdlouhavým a občas extrémně intenzivním testovacím plánem, dopad latence se stává zřejmým. V praxi by to mohl být rozdíl v tom, kolik virtuálních počítačů hostitelský systém dokáže podporovat, nebo jak rychle může aplikace reagovat na koncové uživatele.
Při pohledu na skutečný výkon napříč všemi oblastmi vykreslují Intel P5510 a Samsung PM9A3 zajímavý obrázek. V syntetických benchmarkech měl Intel P5510 navrch ve většině úloh zaměřených na smíšené datové profily, přičemž rozdíl se zvětšoval, protože se úlohy více zaměřovaly na zápis. Měl také výhodu v rostoucí velikosti bloků, kde vidíme jeho rostoucí náskok v oblasti přenosových velikostí ze 4K na 8K a 16K.
Zatímco zaměření na čistý výkon je jedna věc, latence je druhá část příběhu. Zde jsme se zaměřili na latenci v testu zápisového tlaku. V tomto testu Intel P5510 vykázal výhodu v latenci, když se aplikovaná zátěž zápisu zvyšovala v krocích po 10 MB/s až do 850 MB/s. V horní části testu, při 800 MB/s, měl Intel P5510 náskok 108 mikrosekund oproti Samsungu PM9A3 v latenci dokončení a 196.5 mikrosekund v latenci 99. percentilu.
Náš poslední test měřil, jak si SSD disky vedly při zátěži hlučných sousedů, přičemž tři jmenné prostory byly pod zátěží zápisu a tři se zátěží čtení. P5510 si i nadále udržoval nižší latenci čtení, přičemž se rozdíl zvětšoval, když jste hledali odezvu latence až na čtyři devítky.
Pokud jde o naši aplikační zátěž v rámci skupiny 8 SSD disků Intel P5510 a Samsung PM9A3, oběma diskům se podařilo v našem testu SQL Serveru snížit celkovou dobu odezvy na 1 ms. V Sysbench, i když byly CPU plně využívány, si však disk P5510 udržel výhodu nad diskem PM9A3 v zátěžích s 8 i 16 virtuálními počítači.
Celkově je to mezi těmito dvěma disky docela souboj. A když se podíváte na čísla ve specifikacích, disky jsou si docela podobné. Ale v tomto testu disky Intel konzistentně vykazovaly lepší latenci i v nejnáročnějších situacích. V kombinaci s dalšími dvěma lety záruky nabízí P5510 docela atraktivní balíček.
Produktová stránka Intel P5510
Tuto zprávu sponzoruje společnost Intel Corporation. Veškeré názory a stanoviska vyjádřené v této zprávě vycházejí z našeho nezaujatého pohledu na daný produkt (produkty).
Amazon