Teprve minulý týden společnost Intel vydala procesory Xeon 3. generace , které staví na jejich ekosystému zahrnujícím úložiště Optane SSD v procesoru P5800X a samozřejmě nejnovější moduly perzistentní paměti (PMem) řady 200. Po zveřejnění prvních recenzí úložišť Intel jsme se rozhodli přehodnotit serverovou a úložnou technologii Intel, kterou máme v laboratoři. Nainstalovali jsme Windows Server 2019, abychom porovnali disky Optane PMem 200, Optane P5800X SSD a TLC NAND P5510 SSD . Účelem této recenze je vyhodnotit výkon úložišť Intel v systému Windows Server, abychom lépe pochopili, kde leží silné stránky každé z těchto technologií v situaci holého počítače.
Optane PMem vs. Optane SSD vs. NAND SSD
Navzdory dlouhodobě oblíbené pyramidě úložišť od Intelu stále existuje řada otázek ohledně toho, která technologie úložiště je pro konkrétní aplikaci nebo případ použití ta pravá. Jistě, DRAM je nejrychlejší, ale bohužel je také drahá. Optane PMem lze použít jako DRAM a poskytnout tak trvalé úložiště, které nevyžaduje rehydrataci při restartu. PMem také využívá tradiční sloty DIMM, takže je snadné jej připojit. PMem má také působivý výkonnostní profil ve srovnání s tradičními SSD disky.
Pak tu samozřejmě jsou SSD disky Optane, které byly optimalizovány pro absorpci zápisů, což je úkol, s nímž se tradiční SSD disky potýkají. Proto se obvykle používají jako součást vícevrstvé úložné architektury jako mezipaměť nebo vrstvený pool. SSD disky Optane jsou však dražší než SSD disky TLC NAND a mají obrovskou kapacitní nevýhodu, například P5800X dosahuje maxima 1.6 TB.
Dále máme SSD disky TLC, jako je Intel P5510 , které splňují ideální poměr výkonu a ceny. A konečně, v oblasti flash pamětí máme SSD disky QLC. Ty nabízejí největší kapacitu a hodnotu za terabajt, ale skutečně preferují prostředí s vysokou frekvencí čtení, ještě lépe, pokud jsou umístěny za mezipamětí nebo vrstvou, která agreguje zápisy a jemně a laskavě je doručuje na SSD disky QLC. Odtud se pyramida úložiště mění v bažinu pevných disků, páskových jednotek a permutací cloudového úložiště.
Výkon úložiště Intel v systému Windows Server
Abychom vyhodnotili výkon těchto nejnovějších technologií úložišť Intel, chtěli jsme systém s co nejnižší možnou režií a zároveň s dobrou podporou konkrétně pro PMem a naši stávající testovací metodologii. Prvním kandidátem je Microsoft Windows Server 2019. Testujeme na OEM serveru Intel, který byl navržen tak, aby demonstroval nejnovější platformní technologie, jako je 3. generace Xeon, PMem 200 a podporu pro úložiště PCIe Gen4.
Specifikace serverů Intel OEM
- 2 x Intel Xeon Platinum 8380 @ 2.3 GHz 40 jader
- 16 x 32GB DDR4 3200MHz
- 16 x 128GB paměť Intel Persistent Memory řady 200
- Bootovací SSD: Intel 1TB SATA
- Operační systém: Windows Server 2019
Analýza syntetické pracovní zátěže v podniku
Náš proces benchmarkového testování sdíleného úložiště v podniku předběžně uvede každé zařízení do ustáleného stavu se stejnou pracovní zátěží, se kterou bude zařízení testováno při vysoké zátěži 16 vláken s nevyřízenou frontou 16 vláken na vlákno. Poté bude testováno v nastavených intervalech v několika profilech hloubky vláken/front, aby se ukázal výkon při nízkém a vysokém využití. Vzhledem k tomu, že na každém zařízení testujeme malou 20% stopu úložiště, znázorňujeme graficky pouze hlavní části každého testu.
Předběžné testy a primární testy v ustáleném stavu:
- 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 pro podniky zahrnuje čtyři profily založené na reálných úlohách, s pracovní zátěží 1T/1Q 4K pro zaměření na výkon při nízké zátěži. 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.
- 4K 1T/1Q
- 100% čtení nebo 100% zápis
- 100 % 4 tisíc
- 4K 16T/16Q
- 100% čtení nebo 100% zápis
- 100 % 4 tisíc
- 8K 70/30
- 70 % čtení, 30 % zápis
- 100 % 8 tisíc
- 8K (sekvenční)
- 100% čtení nebo 100% zápis
- 100 % 8 tisíc
- 128K (sekvenční)
- 100% čtení nebo 100% zápis
- 100 % 128 tisíc
Pro naše testování jsme se podívali na tři konfigurace úložiště v rámci serverové platformy Intel 3. generace. Mezi ně patřily následující:
- 16 x 128GB paměťových modulů Intel Persistent Memory řady 200 ve dvou jmenných prostorech (každý s přibližně 1 TB úložiště)
- 2 x 800GB SSD disky Intel P5800X Optane
- 8 x 7.68TB SSD disků Intel P5510
Každá skupina zařízení nebo jmenný prostor byl testován přímo s úlohou FIO s využitím 20% kapacity zařízení pro měření trvalého výkonu. Každé zařízení v každé skupině dostalo svou vlastní úlohu a výsledky byly agregovány. Například u dvou testovaných zařízení byla každému přidělena úloha 1T/1Q, takže celkem dvě vlákna v jedné frontě pro danou úlohu. Osm zařízení by znamenalo celkem osm vláken v jedné frontě a tak dále.
V našem prvním testu jsme se zaměřili na jedno vlákno, jednu hloubku fronty a 4K náhodných čtecích a zápisových úloh. Off-line výkon je důležitý pro mnoho aplikací, protože některá zařízení k dosažení požadovaného výkonu nepotřebují vysokou hloubku fronty I/O.
Intel PMem vykázal významné výhody ve výkonu čtení, naměřil téměř dvojnásobný výkon ve srovnání s dvěma SSD disky Intel P5800X nebo osmi SSD disky Intel P5510. Z hlediska výkonu zápisu měl PMem stále výhodu oproti SSD diskům P5800X, ale osm disků P5510 dokázalo poskytnout vyšší propustnost.
Dále se podíváme na průměrný dopad latence našeho testu čtení a zápisu 1T/1Q 4K.
Intel PMem naměřil latenci 10 mikrosekund při náhodném čtení 4K, následovaný P5800X s 24 mikrosekundami a SSD disky P5510 s 81 mikrosekundami. Při pohledu na latenci zápisu jsme u PMem zaznamenali 11 mikrosekund, u SSD disků P5800x 23 mikrosekund a u SSD disků P5510 27 ms.
Přejdeme k náročnější verzi stejného testu čtení a zápisu 4K a podíváme se, kde jednotlivé typy zařízení dosáhly vrcholu.
Skupina osmi SSD disků Intel P5510 nabídla nejvyšší propustnost čtení s téměř 4.8 milionu IOPS, následovaná diskem PMem s 3.2 miliony IOPS a duálními SSD disky P5800X s 1.7 miliony IOPS. V náhodném zápisu 4K měly dva SSD disky P5800X navrch s 1.91 miliony IOPS, následované osmi SSD disky P5510 s 1.78 miliony IOPS a dvěma disky PMem s 1.35 miliony IOPS.
I když je propustnost důležitá, jedním z nejzajímavějších aspektů Optane, a to jak v případě PMem, tak SSD, je to, jak dobře zvládá latenci úložiště. To se projevuje i v našem větším zatížení náhodným čtením a zápisem 4K dat.
Nejnižší latenci čtení měla Intel PMem s 296 mikrosekundami, následovaná dvěma SSD disky P5800X s 159 mikrosekundami a osmi SSD disky P5510 s 427 mikrosekundami. Latenci zápisu vedly dva SSD disky P5800X s 265 mikrosekundami, PMem zaostávala s 377 mikrosekundami a osm tradičních SSD disků P5510 s 1.147 ms.
Pokud jde o velikost bloku, pak se podíváme na tři různé typy úložišť a na to, jak reagují na neustále rostoucí počet vláken a front.
Pokud jde o špičkový výkon, skupina osmi SSD disků Intel P5510 skutečně natáhla nohy a nabídla působivá špičková čísla. V nejvyšším bodě dosáhla maxima 4.34 milionu IOPS při 16T/16Q, ačkoli zajímavé je vidět, kde PMem a dva P5800X dokázaly mírně poskočit v některých bodech nižších vláken a front.
Pokud se zaměříme na průměrnou latenci, vidíme u různých typů úložišť jiný obraz. Intel PMem, ačkoliv neměl nejvyšší propustnost, se v tomto testu protáhl s jednou z nejnižších průměrných latencí, těsně následovaný SSD disky P5800X. Osm SSD disků P5510 mělo mnohem vyšší (relativně) úroveň latence než dvě technologie Optane, i když nabízely zdaleka nejvyšší propustnost.
Dále se přesuneme k našim sekvenčním úlohám, počínaje velikostí přenosu 8K.
Skupina osmi SSD disků Intel P5510 tento test snadno zvládla s 4.45 milionu IOPS, následovaná diskem PMem s 1.92 milionu IOPS a dvěma SSD disky P5800X s 1.71 milionu IOPS. Na prvním místě se umístila jednotka PMem s 1.75 milionu IOPS, následovaná osmi SSD disky P5510 s 1.55 milionu IOPS a dvěma SSD disky P5800X s 1.18 milionu IOPS.
V našem posledním testu se podíváme na maximální šířku pásma ze tří různých úložných médií. U obou typů zařízení U.2 je část omezení maximální šířky pásma dána počtem linek pro každé nasazení.
Pokud jde o šířku pásma pro čtení, osm disků P5510 dosáhlo impozantních 54 GB/s, následovaných diskem PMem se dvěma jmennými prostory s rychlostí 44 GB/s a dvěma SSD disky P5800X s rychlostí čtení 14 GB/s. Je zajímavé sledovat, jak vysoko se PMem dokáže dostat, pokud jde o šířku pásma. Po přechodu na zápis velkých bloků se osm SSD disků P5510 umístilo na vrcholu s rychlostí 32.7 GB/s, následovaným diskem PMem se 14.3 GB/s a poté dvěma SSD disky P5800X s 11.1 GB/s. Celkově velmi působivá čísla.
Závěr
Společnost Intel v posledních několika letech usilovně pracovala s platformou Optane, a to jak u variant PMem, tak u variant SSD. Je zřejmé, že tato technologie úložiště je pro ně zásadně důležitá, protože vytvářejí komplexní platformu Intel ve snaze odrazit AMD v datových centrech. A pro kritické úlohy to výsledky potvrzují. V oblasti vrstvení úložišť se P5800X úhledně umístila na vrcholu hierarchie zařízení NVMe a oproti předchozí generaci zaznamenala obrovský nárůst výkonu, a to z velké části díky PCIe Gen4. Toto zvýšení je ve skutečnosti tak velké, že se začíná blížit propustnosti, ale nikoli šířce pásma, kterou nabízí PMem.
Během testování jsme viděli přesně to, co jsme očekávali. PMem prokázala obrovskou výkonnost, pokud jde o latenci a propustnost při nízkých hloubkách front. Nabízí také obrovské zvýšení šířky pásma ve čtení. Optane SSD P5800X, a to i v nasazení dvou disků, se začíná ve všech ohledech velmi blížit PMem. Díky tomu je P5800X fantastickým párem pro disky TLC nebo QLC v řešení, které je může využít jako mezipaměť nebo vrstvu.
Ať se na platformu Intel Gen3 Xeon podíváme z jakéhokoli místa, v oblasti úložiště najdeme mnoho co nabídnout. Naše zjištění zdůrazňuje obrovskou propustnost čtení PMem, která překračuje 44 GB/s, a latenci 10 mikrosekund při úlohách náhodného čtení a zápisu 4K s nízkou hloubkou fronty. P5800X nabízí podobné výhody latence, s širším dosahem v běžnější pozici U.2, kde naměří zhruba dvojnásobnou latenci než Intel PMem při nízkém počtu front a vláken. Dokonce i SSD disky P5510 prokázaly svou sílu, pokud jde o úlohy s vyšším počtem front, a nabídly špičková čísla v benchmarkech sekvenčního nebo náhodného I/O.
Sečteno a podtrženo, nejnovější řada úložných zařízení Intel, a to jak PMem, tak SSD, zaznamenala ve srovnání s produkty předchozí generace značný pokrok. To platí zejména nyní, kdy je Intel schopen dodat rychlejší sběrnici pro DRAM a sloty PCIe Gen4. S těmito daty z holého počítače můžeme vidět specifická místa, kde každá technologie vyniká. Pochopení těchto dat umožní výrobcům systémů inteligentně navrhovat platformy, které dokáží vyniknout v jakékoli aplikaci.
Amazon