NVMe SSD disky se staly nejvýkonnějšími napříč všemi odvětvími. Začaly obrovským skokem oproti diskům SAS a SATA, ale v posledních letech s každou iterací pomalu dosahují o něco vyššího výkonu. PCIe 3.0 má horní limit a současné disky ho dosahují. Nyní s procesory AMD EPYC 7002 druhé generace je tu PCIe 4.0 a KIOXIA ho využívá s SSD disky CM6.
Společnost KIOXIA oznámila nové disky PCIe 4.0, CM6 a CD6, jako demo na posledním summitu Flash Memory Summit, v dávno zapomenutých dobách fyzických událostí. V té době se jednalo o první SSD disky PCIe 4.0 a v době psaní tohoto článku může být řada SSD CM6 stále jedním z mála, i když jen jedním z PCIe 4.0 SSD disků pro podniky. Hlavní výhodou nových disků bude vyšší výkon: uvádí se, že dosahují rychlosti až 6.9 GB/s a 1.4 milionu IOPS při čtení. To jsou působivá teoretická čísla. Disky jsou také vybaveny in-band NVMe-MI, persistentním protokolem událostí a granularitou jmenného prostoru.
Disk KIOXIA CM6 má tvarový faktor U.3 a splňuje normu SFF-TA-1001, což umožňuje jeho použití v backplanech s podporou tří režimů. Disk CM6 se dodává v široké škále kapacit od 800 GB až po 30.72 TB. Disky se dodávají v provedení pro intenzivní čtení (CM6-R) a pro smíšené použití (CM6-V) v závislosti na potřebách uživatelů. Kromě modelů specifických pro dané případy použití existuje řada zabezpečených verzí, včetně Sanitize Instat Erase (SIE), samošifrovacího disku (SED) a modelu splňujícího normu FIPS 140-2 (Level 2). Disk má dva porty pro zajištění vysoké dostupnosti.
V této recenzi se zaměříme na KIOXIA CM6-V s kapacitou 6.4 TB.
Specifikace KIOXIA CM6 PCIe 4.0
| Model | CM6-R (pro intenzivní čtení) | CM6-V (smíšené použití) |
| Form Factor | 2.5palcová výška Z 15 mm | |
| Kapacita1 | 960 GB, 1.92 TB, 3.84 TB, 7.68 TB, 15.36 TB, 30.72 TB | 800 GB, 1.6 TB, 3.2 TB, 6.4 TB, 12.8 TB |
| Rozhraní | PCIe Gen3 / 4, 1×4 a 2×2 | |
| Dodržování | PCIe 4.0 a NVMe 1.4 | |
| Typ NAND | KIOXIA BiCS FLASH 96vrstvá 3D TLC | |
| Sekvenční čtení | Gen3 = až 4 200 MB/s Gen4 = až 4 200 MB/s |
Gen3 = až 4 200 MB/s Gen4 = až 4 200 MB/s |
| Sekvenční zápis | Gen3 = až 4 200 MB/s Gen4 = až 4 200 MB/s |
Gen3 = až 4 200 MB/s Gen4 = až 4 200 MB/s |
| Náhodné čtení | Gen3 = až 800 tisíc IOPS Gen4 = až 1.4 milionu IOPS |
Gen3 = až 800 tisíc IOPS Gen4 = až 1.4 milionu IOPS |
| Náhodný zápis | Gen3 = až 155 tisíc IOPS Gen4 = až 170 tisíc IOPS |
Gen3 = až 290 tisíc IOPS Gen4 = až 350 tisíc IOPS |
| Spotřeba energie | Aktivní: 20 W; Klidový režim: <5 W | |
| Vytrvalost | 1 DWPD po dobu 5 let | 3 DWPD po dobu 5 let |
| Neopravitelný BER | 1 sektor na 10^17 přečtených bitů | |
| MTTF / AFR | 2.5 milionu hodin / 0.35 % | |
| Provozní teplota | 0 až 70 ° C | |
Výkon
Testovací platforma
Naše recenze nových PCIe Gen4 Enterprise SSD disků využívají pro testování aplikací a syntetické benchmarky Lenovo ThinkSystem SR635 . ThinkSystem SR635 je dobře vybavená platforma s jedním procesorem od AMD, která nabízí výkon CPU značně převyšující potřebný pro namáhání vysoce výkonného lokálního úložiště. Je to také jediná platforma v naší laboratoři (a jedna z mála na trhu v současnosti) s pozicemi PCIe Gen4 U.2. Syntetické testy nevyžadují mnoho zdrojů CPU, ale stále využívají stejnou platformu Lenovo. V obou případech je cílem prezentovat lokální úložiště v co nejlepším světle, které je v souladu s maximálními specifikacemi disků od dodavatelů úložišť.
Syntetická a aplikační platforma PCIe Gen4 (Lenovo ThinkSystem SR635)
- 1 x AMD 7452 (2.35 GHz x 32 jader)
- 8 x 64GB DDR4-3200MHz ECC DRAM
- CentOS 7.7 1908
- ESXi 6.7u3
Aplikační platforma PCIe Gen3 ( Lenovo ThinkSystem SR850 )
- 4 x procesor Intel Platinum 8160 (2.1 GHz x 24 jader)
- 16 x 32GB DDR4-2666Mhz ECC DRAM
- 2x RAID 930-8i 12Gb/s RAID karty
- 8 pozic NVMe
- VMware ESXI 6.7u3
Syntetická platforma PCIe Gen3 ( Dell PowerEdge R740xd )
- 2 x procesor Intel Gold 6130 (2.1 GHz x 16 jader)
- 4 x 16GB DDR4-2666MHz ECC DRAM
- 1x karta PERC 730 2GB 12Gb/s RAID
- Doplňkový adaptér NVMe
- Ubuntu-16.04.3-desktop-amd64
Vzhledem k tomu, že se jedná o první sadu recenzí na nové platformě, zahrnuli jsme i výsledky z minulých testů disků, které jsou sice blízké, ale ne 100% přesné, protože testy probíhaly na starší platformě. Rozdíly v našich syntetických testech nebudou mít ve výsledcích velké odchylky, ale pracovní zátěž aplikací pracujících na platformě AMD s jedním procesorem oproti platformě Intel se čtyřmi procesory může do určité míry lišit. V našich testech MySQL se jeden z nových produktů KIOXIA 4. generace ujal vedení, ale v latenci SQL serveru byla průměrná. Vzhledem k tomu, že jsme byli schopni publikovat pouze dva disky 4. generace, nemáme k dispozici dostatečné množství srovnatelných dat, ale je třeba si je při prohlížení těchto výsledků všímat. Také jsme zvýšili intenzitu našich syntetických testů, abychom využili výhod rychlejších SSD disků, a nyní vykazují výsledky s vyšším počtem vláken.
Testovací pozadí a srovnatelné materiály
Testovací laboratoř StorageReview Enterprise Test Lab nabízí flexibilní architekturu pro provádění benchmarků podnikových úložných zařízení v prostředí srovnatelném s tím, s čím se administrátoři setkávají v reálných nasazeních. Testovací laboratoř Enterprise Test Lab zahrnuje řadu serverů, sítí, napájecích systémů a další síťové infrastruktury, která umožňuje našim zaměstnancům nastavit reálné podmínky pro přesné měření výkonu během našich kontrol.
Tyto podrobnosti o laboratorním prostředí a protokolech začleňujeme do recenzí, aby IT profesionálové a osoby zodpovědné za pořízení úložišť mohly pochopit podmínky, za kterých jsme dosáhli následujících výsledků. Žádná z našich recenzí není placena ani dohlížena výrobcem zařízení, které testujeme. Další podrobnosti o testovací laboratoři StorageReview Enterprise a přehled jejích síťových možností jsou k dispozici na příslušných stránkách.
Analýza pracovní zátěže aplikací
Abychom pochopili výkonnostní charakteristiky podnikových úložných zařízení, je nezbytné modelovat infrastrukturu a aplikační zátěže v produkčních prostředích. Našimi benchmarky pro KIOXIA CM6 jsou proto výkon MySQL OLTP pomocí SysBench a výkon Microsoft SQL Server OLTP se simulovanou zátěží TCP-C. Pro naše aplikační zátěže bude každý disk provozovat 4 identicky nakonfigurované virtuální počítače.
Výkon serveru SQL
Každý virtuální počítač se SQL Serverem je nakonfigurován se dvěma virtuálními disky: 100GB svazkem pro bootování a 500GB svazkem pro databázi a soubory protokolů. Z hlediska systémových zdrojů jsme každý virtuální počítač nakonfigurovali s 8 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.
Tento test využívá SQL Server 2014 běžící na hostovaných virtuálních počítačích se systémem Windows Server 2012 R2 a je zatížen nástrojem Benchmark Factory for Databases od společnosti Quest. Testovací protokol Microsoft SQL Server OLTP od společnosti StorageReview využívá aktuální návrh benchmarku Transaction Processing Performance Council Benchmark C (TPC-C), což je online benchmark pro zpracování transakcí, který simuluje aktivity vyskytující se ve složitých aplikačních prostředích. Benchmark TPC-C se více než syntetické benchmarky výkonu blíží měření silných stránek výkonu a úzkých míst úložné infrastruktury v databázových prostředích. Každá instance našeho virtuálního počítače SQL Server pro tuto recenzi používá databázi SQL Server o velikosti 333 GB (škálování 1 500) a měří transakční výkon a latenci při zátěži 15 000 virtuálních uživatelů.
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
V našem transakčním benchmarku SQL Serveru se KIOXIA CM6 umístil celkově na čtvrtém místě s 12 633,6 TPS, ačkoliv to bylo pouze o 10.6 TPS pod nejlepším serverem.
S průměrnou latencí SQL Serveru měl CM6 průměrnou latenci 5.5 ms, stejnou jako jeho bratranec CD6 SSD.
Výkon Sysbench
Další aplikační benchmark zahrnuje databázi Percona MySQL OLTP měřenou pomocí SysBench. Tento test měří průměrný TPS (transakce za sekundu), 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 s 8 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 pohledu na náš transakční benchmark Sysbench dosáhl KIOXIA CM6 8 632 TPS, což je opět čtvrté místo v našem srovnatelném balení.
S průměrnou latencí v Sysbench se CM6 opět umístil na čtvrtém místě s 14.82 ms.
V našem nejhorším případě (99. percentil) se CM6 udržel na pohodlném čtvrtém místě s 29.86 ms.
Analýza pracovní zátěže VDBench
Pokud jde o benchmarking úložných zařízení, testování aplikací je nejlepší a syntetické testování je na druhém místě. I když syntetické testy nepředstavují dokonalou reprezentaci skutečných pracovních zátěží, pomáhají stanovit základní parametry úložných zařízení s faktorem opakovatelnosti, který usnadňuje porovnávání konkurenčních řešení. Tyto pracovní zátěže nabízejí řadu různých testovacích profilů, od testů „čtyř rohů“, běžných testů velikosti přenosu databáze až po zachycení tras z různých prostředí VDI. Všechny tyto testy využívají běžný generátor pracovních zátěží vdBench se skriptovacím enginem pro automatizaci a zachycení výsledků na velkém clusteru výpočetního testování. To nám umožňuje opakovat stejné pracovní zátěže napříč širokou škálou úložných zařízení, včetně flash polí a jednotlivých úložných zařízení. Náš testovací proces pro tyto benchmarky vyplní celou plochu disku daty a poté rozdělí sekci disku o délce rovnající se 25 % kapacity disku, aby simuloval, jak by disk mohl reagovat na pracovní zátěže aplikací. To se liší od testů s plnou entropií, které využívají 100 % disku a uvádějí je do ustáleného stavu. V důsledku toho budou tyto hodnoty odrážet vyšší trvalé rychlosti zápisu.
Profily:
- Náhodné čtení 4K: 100% čtení, 128 vláken, rychlost čtení 0–120 %
- 4K Náhodný zápis: 100% zápis, 128 vláken, rychlost zápisu 0–120 %
- Náhodné čtení 4K (vysoké zatížení): 100% čtení, 512 vláken, rychlost čtení 0–120 %
- 4K Náhodný zápis (vysoké zatížení): 100% zápis, 512 vláken, rychlost zápisu 0–120 %
- 64K sekvenční čtení: 100% čtení, 32 vláken, rychlost čtení 0–120 %
- 64K sekvenční zápis: 100% zápis, 16 vláken, rychlost zápisu 0–120 %
- Sekvenční čtení 64K (vysoké zatížení): 100% čtení, 64 vláken, rychlost čtení 0–120 %
- 64K sekvenční zápis (vysoké zatížení): 100% zápis, 64 vláken, rychlost iorate 0–120 %
- Syntetická databáze: SQL a Oracle
- Trasování úplného klonu VDI a propojených klonů
Srovnatelné:
V naší první analýze pracovní zátěže VDBench, Random 4K Read, dosáhl disk KIOXIA CM6 působivého výkonu s vrcholem 846 288 IOPS a latencí 150 µs. To řadí disk na první místo.
Nové disky PCIe 4.0 snesou vyšší zátěž a bylo by od nás nedbalé, kdybychom je trochu více neotestovali, abychom zjistili, co dokážou. Takže s vysokou zátěží při náhodném čtení 4K dokázal CM6 dosáhnout maxima 1 507 564 IOPS s latencí 337.9 µs. Mnohem lépe než jeho protějšek CD6.
V kategorii Náhodný 4K zápis se umístil celkově na třetím místě. Běžel s latencí pod 100 µs až do přibližně 490 000 IOPS a vrcholu dosáhl 548 169 IOPS s latencí 226.4 µs.
Při zápisu 4K s vysokou zátěží dosáhl CM6 vrcholu 549 103 IOPS s latencí 922 µs, tentokrát za CD6.
Při přechodu na sekvenční úlohy měl CM6 šanci znovu zazářit a obsadil první místo v rychlosti čtení 64K s maximálním skóre 97 779 IOPS neboli 6.11 GB/s a latencí pouhých 325 µs.
Sekvenční čtení 64K při vysoké zátěži bylo podobné jako u čtení 4K, přičemž CM6 dosáhl maxima 101 018 IOPS neboli 6.3 GB/s s latencí 629 µs.
Při zápisu 64 tisíc operací dosáhl CM6 silného maximálního skóre, ačkoli výkon s postupným poklesem klesal a umístil se na třetím místě. Maximální výkon byl přibližně 49 tisíc IOPS neboli 3.1 GB/s s latencí přibližně 50 µs.
Sekvenční zápis s vysokou zátěží 64K zaznamenal u CM6 vyšší špičku, ale následně pokles výkonu. CM6 dosáhla vrcholu přibližně 49K IOP neboli 3.1 GB/s s tak nízkou latencí, že sotva poznáme, než klesá.
Naše další sada testů se týká SQL úloh: SQL, SQL 90-10 a SQL 80-20. Počínaje SQL se KIOXIA CM6 umístil celkově na druhém místě s maximálním výkonem 266 458 IOPS a latencí 119 µs.
V testu SQL 90-10 se CM6 opět umístil na druhém místě s maximálním výkonem 265 276 IOPS a latencí 119.2 µs.
SQL 80-20 dal CM6 šanci se předvést a umístil se na prvním místě s maximálním výkonem 263 819 IOPS 119.4 µs.
Další na řadě jsou naše úlohy s Oracle: Oracle, Oracle 90-10 a Oracle 80-20. Počínaje Oraclem se CM6 opět umístil na prvním místě s maximálním výkonem 271 230 IOPS při latenci 128.6 µs.
Oracle 90-10 umístil CM6 na druhém místě s maximálním výkonem 202 341 IOPS při latenci pouhých 107.4 µs.
Procesor CM6 těsně předběhl konkurenci a v testu Oracle 80-20 opět obsadil první místo s maximem 206 733 IOPS při nízké latenci 104.7 µs.
Dále jsme přešli k našemu testu klonů VDI, Full and Linked. V testu VDI Full Clone (FC) Boot se CM6 umístil na prvním místě s 223 668 IOPS a latencí 153.5 µs.
V testu VDI FC Initial Login klesl model CM6 na třetí místo s maximálním výkonem 154 836 IOPS a latencí 189 µs.
V našem benchmarku VDI FC Monday Login se CM6 udržel na třetím místě s maximálním výkonem 98 867 IOPS a latencí 158.4 µs.
V testu VDI Linked Clone (LC) Boot se KIOXIA CM6 vrátila na první místo s maximálním skóre 115 058 IOPS a latencí 137.7 µs.
Počáteční přihlášení do VDI LC je v grafu trochu hůře čitelné, ale CM6 se umístil uprostřed s maximem 38 848 IOPS při latenci 202.4 µs, než začal mírně klesat.
A konečně, v testu VDI LC Monday Login dosáhl CM6 opět nejlepších výsledků s maximálním skóre 96 008 IOPS a latencí 162.5 µs.
Závěr
KIOXIA CM6 byl jedním z, ne-li vůbec prvním PCIe 4.0 SSD diskem pro podniky. Nové disky slibují vyšší výkon, v tomto případě až 6.9 GB/s a až 1.4 milionu IOPS. CM6 má dva porty, což disku přidává vysokou dostupnost. Disk se dodává v široké škále kapacit od 800 GB až po ohromujících 30.72 TB s 9 možnostmi kapacity mezi nimi. CM6 má jak model pro náročné čtení, tak i model pro smíšené použití s 1 a 3 DWPD. A SSD disk je dodáván s řadou možností zabezpečení.
Co se týče výkonu, spustili jsme, až na několik výjimek, naši obvyklou salvu analýzy zátěže aplikací (Application Workload Analysis) a VDBench. Test Houdini jsme museli vynechat, protože testovací platformou je Intel a disky KIOXIA by byly porty Gen3 omezeny. Ve VDBench jsme přidali test s vyšší zátěží, abychom nové disky trochu více zatížili, jelikož jsou navrženy tak, aby to zvládly.
V naší analýze pracovní zátěže aplikací (Application Workload Analysis) jsme spustili testy SQL Server a Sysbench. S SQL Serverem se disk CM6 umístil na čtvrtém místě jak v TPS, tak v průměrné latenci s 12 633,6 TPS a 5.5 ms, což je stále velmi dobré skóre. V testu Sysbench se disk opět umístil na čtvrtém místě s 8 632 TPS, průměrnou latencí 14.82 ms a latencí v našem nejhorším případě 29.86 ms.
V testu VDBench disk skutečně zazářil. CM6 podal nejlepší výkon v několika našich benchmarkech. Mezi základní hodnoty patří 846 tisíc IOPS při čtení 4K, 1.5 milionu IOPS při čtení 4K s vysokou zátěží, 548 tisíc IOPS při zápisu 4K, 549 tisíc IOPS při zápisu 4K s vysokou zátěží, 6.1 GB/s při čtení 64K, 6.3 GB/s při čtení 64K s vysokou zátěží a 3.1 GB/s při zápisu 64K i 64K s vysokou zátěží. SQL zaznamenal maxima 266 tisíc IOPS, 265 tisíc IOPS v SQL 90-10 a 264 tisíc IOPS v SQL 80-20. Oracle nám nabídl maxima 271 tisíc IOPS, 202 tisíc IOPS v Oracle 90-10 a 207 tisíc IOPS v Oracle 80-20. VDI FC nám při spuštění zaznamenal 224 tisíc IOPS, počáteční přihlášení 155 tisíc IOPS a pondělní přihlášení 99 tisíc IOPS. VDI LC zaznamenal při spuštění 115 tisíc IOPS, počáteční přihlášení 39 tisíc IOPS a pondělní přihlášení 96 tisíc IOPS.
Tato recenze a recenze CD6 se konkrétně zaměřují na PCIe 4.0 a budoucnost úložných zařízení, jelikož na trhu přichází stále více nových. Neexistuje mnoho dodavatelů serverů, kteří by vyráběli front-to-back podporu pro PCIe 4.0, a Lenovo je v době psaní tohoto článku jediným, kdo by jej v našem testu nabízel. Lenovo se rychle chopilo všech výhod, které procesory AMD EPYC 7002 druhé generace nabízejí, a očekávalo úložné produkty, jako je KIOXIA CM6. Pro KIOXIA to ale představuje zajímavou pozici, kdy je před ostatními, ale plný potenciál jejich disku se naplní až u novějších serverů založených na AMD (dokud se do hry nezapojí i Intel). Prozatím bude CM6 stále fungovat ve starších zařízeních a bude připraven uvolnit vyšší výkon, jakmile společnosti upgradují.
Amazon