Fusion-io ioDrive Duo Enterprise PCIe Testbericht

Im Rahmen der kontinuierlichen Weiterentwicklung von StorageReview sowohl beim Testprotokoll als auch bei der Entwicklung von Unternehmenslabors werfen wir einen erneuten Blick auf Flash-Laufwerke der ersten Generation, die wir zuvor überprüft haben. Diese erneuten Überprüfungen früher PCIe-Flash-Speichergeräte gaben uns die Möglichkeit, unseren unternehmensweiten Überprüfungsprozess zu verfeinern und neu zu kalibrieren, bevor wir neue Überprüfungen von PCIe-Speicherkarten und Anwendungsbeschleunigern der zweiten Generation einführten. Wir haben unsere überarbeitete Testmethodik in den letzten Monaten mit Karten der ersten und zweiten Generation von Branchenführern durchgespielt und uns dabei auf Testprotokolle konzentriert, die für den Käufer von Unternehmensspeicher relevanter sind. In diesem Test arbeiten wir erneut mit dem 640 GB Fusion ioDrive Duo – dieses Mal mit anspruchsvolleren Tests unter Windows und Linux.

Die Art und Weise, wie das StorageReview-Team Unternehmensspeicher bewertet, entwickelt sich dank des kontinuierlichen Inputs von Branchenführern und wichtigen Partnern ständig weiter. Dieser kollaborative Ansatz macht Rezensionsergebnisse wie diese noch detaillierter und relevanter für die Branche insgesamt. Durch die enge Zusammenarbeit mit den Herstellern können wir kontinuierlich neue Testideen in unsere Bewertungen integrieren und Punkte abdecken, die sonst möglicherweise übersehen würden. Nachfolgend finden die Leser über 70 Diagramme, die der Analyse des ioDrive Duo bis ins kleinste Detail gewidmet sind; Und dabei ist noch nicht einmal die neue Reihe von Benchmarks auf Anwendungsebene enthalten, die sich in der Entwicklung befindet. Während die Details für einige übertrieben erscheinen mögen, sind diese Details für andere, die ein bestimmtes Teil des Kits zur Lösung eines Speicherproblems benötigen, von entscheidender Bedeutung. Die gesamte Rezension wird zur Vereinfachung für den Leser wie immer unten auf einer einzigen Seite veröffentlicht.

Bevor wir uns mit der Leistung des ioDrive befassen, ist es wichtig, einige der wichtigsten Unterschiede zwischen dem Flash-Speicher von Fusion-io und einer typischen SSD hervorzuheben. Flash auf SSDs (wie der Name Solid State Drive richtig andeutet) ist hinter einer SATA- oder SAS-Schnittstelle versteckt und verschleiert das NAND aus Kompatibilitätsgründen. Mit dem ioDrive-Produkt erhalten Benutzer im Wesentlichen Zugriff auf eine Flash-Speicher-Speicherebene, die eine wesentlich geringere Latenz und eine bessere Gesamtleistung als eine SSD bietet. Die Gründe dafür liegen in der Architektur und der Art und Weise, wie das ioDrive mit dem Hostsystem interagiert.

Während Enterprise-PCIe-SSDs oft mehrere Blockgeräte-Controller und einen zusätzlichen Chip für RAID-Verbunde mehrerer Geräte auf einer einzigen Karte besitzen, verfolgt Fusion-io einen anderen Ansatz. Fusion ioMemory interagiert mit NAND-Flash-Speicher ähnlich wie ein Prozessor mit dem Systemspeicher. Dies geschieht durch eine Kombination aus dem NAND-Controller (FPGA) von Fusion-io, der direkt über PCIe kommuniziert, und dem Treiber bzw. der Virtual Storage Layer (VSL) von Fusion-io, die auf dem Hostsystem installiert wird, um das Gerät in ein herkömmliches Blockgerät zu übersetzen. Mithilfe der VSL emuliert die Software ein Blockgerät, um Kompatibilität zu gewährleisten. Kürzlich hat Fusion-io jedoch ein SDK veröffentlicht, das in einigen Anwendungen nativen Zugriff (unter Umgehung der Kernel-Blockschicht) ermöglicht.

IoMemory ist auch insofern unkonventionell, als es Systemressourcen für die Funktion der VSL-Treiber verbraucht, die Host-CPU nutzt und gleichzeitig Systemspeicher beansprucht. Laut Fusion-io ähnelt diese Architektur eher der RAM-Architektur, daher der Name ioMemory. Zu den Vorteilen gehört eine schnellere Suche nach Dateispeicherorten, und obwohl ioMemory die CPU belastet, ist seine Nutzung äußerst effizient und steigert tatsächlich die Leistung, indem die Transaktionslatenz verringert wird. In Bezug auf die Verwaltung besteht ein weiterer zentraler Vorteil der Architektur darin, dass Fusion-io ein FPGA als NAND-Controller verwendet und Software-/Firmware-Updates auf sehr niedriger Ebene ermöglicht, mit denen Fehlerkorrekturen und Leistungsverbesserungen behoben werden können. Dies steht im Gegensatz zu Standard-SSD-Controllern, bei denen grundlegende Änderungen nur durch die Herstellung eines neuen Controllers vorgenommen werden können.

Fusion-io ioDrive Duo-Spezifikationen

• Single-Level-Zelle (SLC)
  • 320 GB ioDrive Duo SLC
    • 1.5 GB/s Lesebandbreite (64 kB)
    • 1.5 GB/s Schreibbandbreite (64 kB)
    • 261,000 Lese-IOPS (512 Byte)
    • 262,000 Schreib-IOPS (512 Byte)
    • Zugriffslatenz 0.026 ms (512 Byte)
  • 640 GB ioDrive Duo SLC
    • 1.5 GB/s Lesebandbreite (64 kB)
    • 1.5 GB/s Schreibbandbreite (64 kB)
    • 252,000 Lese-IOPS (512 Byte)
    • 236,000 Schreib-IOPS (512 Byte)
    • Zugriffslatenz 0.026 ms (512 Byte)
• Multi-Level-Zelle (MLC)
  • 640 GB ioDrive Duo MLC
    • 1.5 GB/s Lesebandbreite (64 kB)
    • 1.0 GB/s Schreibbandbreite (64 kB)
    • 196,000 Lese-IOPS (512 Byte)
    • 285,000 Schreib-IOPS (512 Byte)
    • Zugriffslatenz 0.029 ms (512 Byte)
  • 1.28 TB ioDrive Duo MLC
    • 1.5 GB/s Lesebandbreite (64 kB)
    • 1.1 GB/s Schreibbandbreite (64 kB)
    • 185,000 Lese-IOPS (512 Byte)
    • 278,000 Schreib-IOPS (512 Byte)
    • Zugriffslatenz 0.03 ms (512 Byte)
• PCI-Express 2.0 x8 x
• OS-Kompatibilität
  • Microsoft: Windows 64-Bit Microsoft XP/Vista/Win7/Server 2003/2008/2008 R2
  • Linux: RHEL 5/6; SLES 10/11; AGW 5/6; CentOS 5/6; Debian-Squeeze; Fedora 15/16;openSUSE 12; Ubuntu 10/11
  • UNIX: Solaris 10 U8/U9/U10 x64; OpenSolaris 2009.06 x64; OSX 10.6/10.7, HP-UX* 11i
  • Hypervisoren: VMware ESX 4.0/4.1/ESXi 4.1/5.0, Windows 2008 R2 mit Hyper-V, Hyper-V Server 2008 R2
• Betriebstemperatur: 0-55C
• Fünf Jahre Garantie oder maximale Gebrauchsdauer
• Überprüfte VSL-Version: 3.1.1

Designen und Bauen

Das Fusion ioDrive Duo ist eine x8-PCI-Express-Karte voller Höhe und halber Länge mit zwei einzelnen ioDimms, die an die Hauptschnittstellenplatine angeschlossen sind. Während die PCI-Express-Karte mechanisch ein x8-Gerät ist, verwendet sie auf Gen1-Plattformen 8 Lanes für die Bandbreite, während sie auf PCIe Gen2-Systemen nur 4 Lanes benötigt. Jede Karte stellt ein einzigartiges 320-GB-ioMemory-Gerät dar, das 4 Lanes der PCIe-Verbindung nutzt. Das Design ist sehr kompakt und sauber, einschließlich einer stabilen Halterung auf der Rückseite der Karte. Dies trägt dazu bei, die Karte zu stärken, damit sie auch unter rauen Betriebsbedingungen funktioniert, und verleiht ihr ein schönes Aussehen.

Das Herz (oder die Herzen) des MLC-basierten ioDrive Duo sind die beiden ioDimms. Jeder identische ioDimm stellt ein ioDrive mit seinem eigenen Xilinx Virtex-5 FPGA und einem 400-GB-Pool an MLC NAND dar. Das von uns getestete ioDrive Duo verwendete Samsung NAND, Fusion-io ist jedoch herstellerunabhängig. Das NAND ist auf 25 doppelt gestapelte 16-GB-Chips pro Gerät aufgeteilt, wobei bei der Standardformatierung 320 GB nutzbar sind. Dieses Verhältnis beziffert die Überbereitstellungsrate auf 20 % und liegt damit in etwa auf dem Niveau der meisten Flash-Geräte für Unternehmen. Fusion-io bietet außerdem die Möglichkeit, die Over-Provisioning-Ebenen zu ändern, um eine individuelle Anpassung und höhere Leistung zu ermöglichen, indem Benutzerkapazität gegen Hintergrundaktivitäten getauscht wird.

Was die Funktionalität betrifft, verfügen alle ioDrives über Anzeige-LEDs, die den Status des Laufwerks vom Ein- bis zum Ausschalten anzeigen. Abhängig von den aktiven LEDs werden folgende Modi der Karte angezeigt:

• Ausschalten
• Einschalten (Treiber nicht geladen, Gerät nicht angeschlossen)
• Einschalten (Treiber geladen, Gerät nicht angeschlossen)
• Aktive Schreibaktivität
• Aktive Leseaktivität
• Standort Beacon

Für einen traditionelleren Ansatz verfügt das ioDrive Duo auch über einen standardmäßigen HDD-Aktivitäts-LED-Anschluss. Diese Verbindung ermöglicht die Verbindung der an der Vorderseite eines Computergehäuses angebrachten Festplattenaktivitätsleuchte mit dem ioDrive Duo.

Die ioDrive Duo ist passiv gekühlt und verfügt über drei Kühlkörper. Sie ist für den Einsatz in Serverumgebungen mit Zwangskühlung konzipiert. Diese Kühlkörper kühlen jeweils einen Xilinx Virtex-5 FPGA auf jedem ioDIMM sowie einen PCIe-Switch, der beide Geräte mit dem einzigen PCIe-Steckplatz verbindet. Fusion-io empfiehlt einen Luftstrom von 300 LFM bei einer Umgebungstemperatur unter 55 °C. Um Schäden zu vermeiden, drosselt die ioDrive ihre Leistung bei einer internen Temperatur von 78 °C und schaltet sich bei 85 °C ab. Diese Karten sind nicht für Workstations geeignet, da diese in der Regel keine Kühlung für PCIe-Erweiterungen in Standardkonfigurationen bieten. Um diesen Markt zu bedienen, hat Fusion-io kürzlich die ioFX angekündigt , die im Prinzip ein einzelnes ioDIMM mit aktiver Kühlung ist.

Ein weiterer Unterschied zwischen Fusion „Duo“ ioMemory-Geräten und vielen konkurrierenden PCIe-Lösungen besteht darin, dass sie mehr Strom benötigen, als im Allgemeinen von einer x8 PCIe 2.0-Verbindung unterstützt wird, um die volle Leistung aufrechtzuerhalten. Die elektrischen Spezifikationen von PCIe 2.0 ermöglichen eine Leistungsaufnahme von 25 W über eine x8-Verbindung, was Twin-ioDimm-Modelle wie das ioDrive Duo unter starken Schreibbedingungen überschreiten können. Obwohl sie ohne zusätzliche Stromversorgung den Spezifikationen entsprechen, ist die volle Schreibleistung eingeschränkt. Um dieses Problem zu lösen, bietet Fusion-io zwei Lösungen; Zum einen ist ein externes Netzteil erforderlich, zum anderen kann die Karte in Systemen, die dies unterstützen, mehr als 25 Watt verbrauchen. Um zu entscheiden, welche Option für eine Installation am sinnvollsten ist, bietet Fusion-io einen Serverkonfigurationsleitfaden für die meisten Tier-XNUMX-Server, der Anweisungen zur Einrichtung im besten Fall enthält.

Zum Schutz der Benutzerdaten bietet Fusion-io zwei Hauptfunktionen. Erstens verfügen Fusion-io-Produkte über Stromausfallfunktionen, die die Datenintegrität bei unerwarteten Stromausfällen gewährleisten. Bei ungewöhnlicheren Ausfällen wie dem Ausfall eines NAND-Chips besteht ein Vorteil der NAND-Architektur auf Fusion-io-Geräten der ersten Generation in der Flashback-Redundanz, die einen einzelnen NAND-Ausfall ermöglicht, ohne dass das gesamte Gerät heruntergefahren werden muss. Modelle der zweiten Generation bieten Adaptive Flashback und unterstützen mehrere NAND-Ausfälle.

Software

Fusion-io ist führend, wenn es darum geht, ein breites Portfolio ausgefeilter, intuitiver Software anzubieten, mit dem nur wenige Speicheranbieter, wenn sie überhaupt Software anbieten, auch nur annähernd mithalten können. Fusion-io bietet standardmäßig Dienstprogramme zur vollständigen Verwaltung der ioMemory-Geräte in allen wichtigen Betriebssystemen sowohl über GUIs als auch über Konsolenanwendungen. Die Verwaltungsfunktionen reichen von Möglichkeiten zur einfachen Verwaltung von Überprovisionierung zur Steigerung der Leistung durch Tausch der Benutzerkapazität über die Überwachung von Laufwerksstatistiken bis hin zu Live-Streaming-Daten darüber, was die Karte auf Sekundenbasis tut. Kein anderer PCIe-Speicherhersteller kann auch nur annähernd dieses Maß an Laufwerksverwaltungsunterstützung bieten, geschweige denn ein so hohes Maß an intuitiver Benutzerfreundlichkeit.

ioSphere Low-Level-Format (Überbereitstellung in den Hochleistungsmodus)

Eine der interessantesten Funktionen der ioSphere-Software ist die Möglichkeit, die Art der Aktivität zu sehen, die auf das ioMemory-Gerät trifft. Diese Informationen reichen von Bandbreite und E/A-Aktivität bis hin zur aktuellen Gerätetemperatur, der verbleibenden Gerätelebensdauer oder sogar den von den VSL-Treibern verwendeten Systemressourcen.

ioSphere Live-Performance-Streaming

Um detailliertere Informationen anzuzeigen, gibt es auch eine Seite, die den vollständigen Ausdruck der Spezifikationen des aktuell ausgewählten ioMemory-Geräts bietet. Dies kann alles sein, von der Gesamtmenge der an oder von dem Gerät übertragenen Informationen bis hin zur aktuellen Leistungsaufnahme über den PCIe-Bus.

Informationen zur lebenslangen Nutzung von ioShpere

Ganz gleich, ob Sie eine grafische Benutzeroberfläche oder eine Konsolenschnittstelle zum Abrufen Ihrer Informationen oder zum Einrichten Ihres ioDrive Duo bevorzugen, Fusion-io bietet außerdem eine vollständige Reihe konsolenbasierter Dienstprogramme, mit denen Sie alles von der Abfrage des Laufwerksstatus bis zur Formatierung des Laufwerks erledigen können. Alle diese Dienstprogramme sind so eingerichtet, dass sie in mehreren Betriebssystemen funktionieren, also unabhängig davon, welche Plattform verwendet wird; Sie müssen kein Ersatzbetriebssystem laden, um ein Fusion-io-Produkt zu verwalten.

Fusion-io-Befehlszeilenstatus (grundlegend)

Hintergrund und Vergleiche testen

Wenn es um das Testen von Unternehmenshardware geht, ist die Umgebung ebenso wichtig wie die Testprozesse, mit denen sie bewertet wird. Bei StorageReview bieten wir die gleiche Hardware und Infrastruktur wie in vielen Rechenzentren, für die die von uns getesteten Geräte letztendlich bestimmt sind. Dazu gehören Unternehmensserver sowie geeignete Infrastrukturausrüstung wie Netzwerk, Rack-Platz, Stromkonditionierung/-überwachung und vergleichbare Hardware derselben Klasse, um die Leistung eines Geräts richtig beurteilen zu können. Keine unserer Bewertungen wird vom Hersteller der von uns getesteten Geräte bezahlt oder kontrolliert; mit relevanten Vergleichswerten, die nach unserem Ermessen aus Produkten ausgewählt werden, die wir in unserem Labor haben.

StorageReview Enterprise-Testplattform:

Lenovo ThinkServer RD240

• 2 x Intel Xeon X5650 (2.66 GHz, 12 MB Cache)
• Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64-Bit und CentOS 6.2 64-Bit
• Intel 5500+ ICH10R Chipsatz
• Speicher – 8 GB (2 x 4 GB) 1333 MHz DDR3 registrierte RDIMMs

640 GB Fusion-io ioDrive Duo

• Veröffentlicht: 1. Halbjahr 2009
• NAND-Typ: MLC
• Controller: 2 x proprietär
• Gerätesichtbarkeit: JBOD, Software-RAID je nach Betriebssystem
• Fusion-io VSL Windows: 3.1.1
• Fusion-io VSL Linux 3.1.1

300 GB LSI WarpDrive SLP-300

• Veröffentlicht: 1. Halbjahr 2010
• NAND-Typ: SLC
• Controller: 6 x LSI SandForce SF-1500 bis LSI SAS2008 PCIe zu SAS Bridge
• Gerätesichtbarkeit: Hardware-RAID0 behoben
• LSI-Windows: 2.10.43.00
• LSI Linus: Nativer CentOS 6.2-Treiber

1.6 TB OCZ Z-Drive R4

• Veröffentlicht: 2. Halbjahr 2011
• NAND-Typ: MLC
• Controller: 8 x LSI SandForce SF-2200 über benutzerdefinierte OCZ VCA PCIe zu SAS Bridge
• Gerätesichtbarkeit: Hardware-RAID0 behoben
• OCZ Windows-Treiber: 1.3.6.17083
• OCZ Linux-Treiber: 1.0.0.1480

Standard-Synthetik-Benchmarks

Wir haben den standardmäßigen synthetischen IOMeter-Testteil dieser Rezension in zwei Teile aufgeteilt. Der erste sind unsere Standardtests mit geringer Warteschlangentiefe, die bei einer Warteschlangentiefe von 4 pro Mitarbeiter durchgeführt werden (insgesamt 4 Mitarbeiter verteilt auf zwei Manager). Die ersten Tests entsprechen eher Einzelbenutzerumgebungen, wohingegen höhere Warteschlangentiefenbereiche in der zweiten Hälfte eher dem entsprechen, was die Karte in einem Server mit gestapelten E/A-Anfragen sehen würde.

Unser erster Test untersucht geradlinige sequentielle Lese- und Schreibgeschwindigkeiten unter anhaltenden Burst-Bedingungen. Fusion-io gibt eine Lesegeschwindigkeit von 1.5 GB/s und eine Schreibgeschwindigkeit von 1.0 GB/s für das 640 GB MLC-basierte ioDrive Duo an.

Wir haben eine sequentielle Übertragungsleistung von 1,584 MB/s beim Lesen und 1,045 MB/s beim Schreiben gemessen.

Als nächstes betrachten wir zufällige Übertragungen großer Blöcke mit einer 2-MB-Übertragung in IOMeter.

Bei einer 2-MB-Zufallsübertragung behielt das ioDrive Duo eine Lesegeschwindigkeit von 1,589 MB/s und eine Schreibgeschwindigkeit von 1046 MB/s bei.

Unser nächster Test befasst sich mit zufälligen 4K-Übertragungsgeschwindigkeiten bei geringer Warteschlangentiefe mit insgesamt vier Workern und einer Warteschlangentiefe von jeweils 1.

Bei einer geringen Warteschlangentiefe bot das Fusion ioDrive Duo die höchste Leistung mit Geschwindigkeiten von 189 MB/s beim Lesen und 366 MB/s beim Schreiben bzw. 48,403 IOPS beim Lesen und 93,740 IOPS beim Schreiben.

Da Leistung und Latenz Hand in Hand gehen, haben wir während unseres 4K-Zufallsübertragungstests mit geringer Warteschlangentiefe die durchschnittliche und Spitzenlatenz untersucht. Das Fusion ioDrive Duo hat eine durchschnittliche Reaktionszeit von 0.0422 ms mit einer Spitzenreaktion von 2.08 ms gemessen.

Die nächste Hälfte unserer synthetischen Benchmarks sind Rampentests, die die Leistung von frühen Warteschlangentiefen bis zu maximal 64 pro Worker (effektiver QD=256) oder 128 (effektiver QD=512) abdecken. In diesem Abschnitt finden Sie auch unsere Serverprofiltests, die von Anfang an zeigen sollen, wie gut Enterprise-Produkte unter anspruchsvollen gemischten Serverlasten funktionieren.

Betrachtet man die zufällige 4K-Leseleistung des ioDrive Duo, so behielt es bei einer Warteschlangentiefe von 4 und 1 fast die doppelte Geschwindigkeit des LSI WarpDrive und des OCZ Z-Drive R2 bei, wobei der Vorsprung bei einer Warteschlangentiefe von 4 davor abrutschte wurde von beiden Konkurrenzmodellen übertroffen. In diesem Test erreichte die Leistung einen Spitzenwert von 140,000 IOPS beim Lesen bei einer Warteschlangentiefe von 64, obwohl Geschwindigkeiten über 120,000 IOPS ab einer Warteschlangentiefe von 8 beibehalten wurden.

Beim Wechsel zu einem erhöhten 4K-Zufallsschreibtest zeigte das ioDrive Duo ein ähnliches Leistungsprofil und übertraf die anderen Konkurrenzmodelle bei geringeren Warteschlangentiefen. In diesem Test erreichte die Leistung des ioDrive Duo mit einer Schreibgeschwindigkeit von 224,000 IOPS bei einer Warteschlangentiefe von 4 ihren Höhepunkt und pendelte sich bei einer Warteschlangentiefe von 201,000 bis 210,000 zwischen 8 und 64 IOPS ein.

Unsere letzte Gruppe standardmäßiger synthetischer Benchmarks befasst sich mit der skalierten Leistung mithilfe unserer Serverprofile in IOMeter. Diese Tests messen die Leistung von einer geringen Warteschlangentiefe bis zu einem Maximum von 128 pro Worker (effektiver QD=512). Dieser Abschnitt soll zeigen, wie gut Unternehmensprodukte unter verschiedenen anspruchsvollen gemischten Arbeitslasten unter Burst-Bedingungen funktionieren. Bei unseren unternehmensorientierten gemischten Arbeitslasten lag das ioDrive Duo mit Ausnahme des Dateiservertests bei einer Warteschlangentiefe von 1 und 2 an der Spitze und blieb dann bei den höchsten Warteschlangentiefen hinter den anderen Laufwerken zurück.

Praxisnahe Unternehmens-Benchmarks

Unser Enterprise-Trace deckt eine Microsoft Exchange-Mailserverumgebung ab. Wir haben die Aktivität unseres StorageReview-Mailservers über einen Zeitraum von Tagen erfasst. Diese Serverhardware besteht aus einem Dell PowerEdge 2970 mit Windows Server 2003 R2-Umgebung, der mit drei 73 GB 10 SAS-Festplatten in RAID5 auf dem integrierten Dell Perc 5/I-Controller betrieben wird. Der Trace besteht aus vielen kleinen Übertragungsanfragen mit einer starken Leselast von 95 % und 5 % Schreibverkehr.

Da einige PCIe-Geräte höhere Lasten benötigen, um die maximale Leistung zu erreichen, bieten wir sowohl ein Light- als auch ein Heavy-Profil für die Trace-Wiedergabe an. Dabei begrenzen wir die effektive Warteschlangentiefe im schwächeren Profil auf 8 und erhöhen sie im Heavy-Profil auf 48.

Mit einer auf 8 beschränkten effektiven Warteschlangentiefe, was geringere Aktivitätsbedingungen darstellt, bot das ioDrive Duo in unserem Mailserver-Trace-Wiedergabetest mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 969 MB/s die höchsten Übertragungsgeschwindigkeiten. Dies im Vergleich zu durchschnittlich 508 MB/s beim LSI WarpDrive oder 625 MB/s beim OCZ Z-Drive R4 unter den gleichen Bedingungen. Durch die Erweiterung der zulässigen Warteschlangentiefe auf 48 belegte das Z-Drive R4 mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von durchschnittlich 1,327 MB/s den ersten Platz, gefolgt vom ioDrive Duo mit einer Geschwindigkeit von 1,227 MB/s und dem WarpDrive SLP-300 mit einer Geschwindigkeit von 830 MB/s.

Ein Kompromiss bei der Erhöhung der Warteschlangentiefe zur Erhöhung der Übertragungsraten besteht darin, dass sich dies auf die Antwortzeiten auswirken kann, wenn die ausstehenden E/As zunehmen. Bei geringer Last behielt das ioDrive Duo seine Übertragungsgeschwindigkeit von 969 MB/s bei einer Reaktionszeit von 0.06 ms bei. Damit das Z-Drive R4 es mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1,327 MB/s übertreffen konnte, erhöhte sich seine Reaktionszeit um das 3.5-fache auf 0.21 ms, während das WarpDrive eine durchschnittliche Reaktionszeit von 0.45 ms bei einer Übertragungsrate von 830 MB/s hatte.

Synthetische Workload-Analyse für Unternehmen (Bestandseinstellungen)

Unsere Betrachtungsweise von PCIe-Speicherlösungen geht weit über die reine Analyse von Spitzen- oder Dauerleistung hinaus. Betrachtet man nur die durchschnittliche Leistung über einen längeren Zeitraum, gehen die Details der Geräteperformance über diesen Zeitraum verloren. Da die Flash-Leistung im Zeitverlauf stark schwankt, analysiert unser neues Benchmarking-Verfahren die Leistung in Bereichen wie Gesamtdurchsatz, durchschnittliche Latenz, Spitzenlatenz und Standardabweichung während der gesamten Vorkonditionierungsphase jedes Geräts. Bei High-End-Unternehmensprodukten ist die Latenz oft wichtiger als der Durchsatz. Aus diesem Grund legen wir großen Wert darauf, die vollständigen Leistungsmerkmale jedes Geräts, das wir in unserem Enterprise Test Lab testen, darzustellen.

Wir haben auch Leistungsvergleiche hinzugefügt, um zu zeigen, wie jedes Gerät unter einem anderen Treibersatz sowohl auf Windows- als auch auf Linux-Betriebssystemen funktioniert. Für Windows verwenden wir die zum Zeitpunkt der ursprünglichen Überprüfung neuesten Treiber. Anschließend wird jedes Gerät in einer 64-Bit-Windows Server 2008 R2-Umgebung getestet. Für Linux verwenden wir die 64-Bit-CentOS 6.2-Umgebung, die jeder Enterprise PCIe Application Accelerator unterstützt. Unser Hauptziel bei diesem Test besteht darin, zu zeigen, wie sich die Betriebssystemleistung unterscheidet, denn wenn ein Betriebssystem auf einem Produktblatt als kompatibel aufgeführt ist, bedeutet dies nicht immer, dass die Leistung aller Betriebssysteme gleich ist.

Für alle getesteten Geräte gelten von Anfang bis Ende dieselben Testrichtlinien. Derzeit werden Geräte für jede einzelne Arbeitslast mithilfe der vom Anbieter bereitgestellten Tools sicher gelöscht und in einen stabilen Zustand mit der gleichen Arbeitslast vorkonditioniert, mit der das Gerät unter hoher Last von 16 Threads mit einer ausstehenden Warteschlange von 16 pro Thread getestet wird Anschließend wurde es in festgelegten Intervallen in mehreren Thread-/Warteschlangentiefenprofilen getestet, um die Leistung bei leichter und starker Nutzung zu zeigen. Bei Tests mit 100 % Leseaktivität erfolgt die Vorkonditionierung mit der gleichen Arbeitslast, jedoch auf 100 % Schreibaktivität umgestellt.

Vorkonditionierung und primäre stationäre Tests:

• Durchsatz (Lese- und Schreib-IOPS-Aggregat)
• Durchschnittliche Latenz (Lese- und Schreiblatenz insgesamt gemittelt)
• Maximale Latenz (Spitzen-Lese- oder Schreiblatenz)
• Latenz-Standardabweichung (Lese- und Schreib-Standardabweichung insgesamt gemittelt)

Derzeit umfasst die Enterprise Synthetic Workload Analysis vier gängige Profile, die versuchen können, reale Aktivitäten abzubilden. Diese wurden ausgewählt, um eine gewisse Ähnlichkeit mit unseren früheren Benchmarks sowie eine gemeinsame Grundlage für den Vergleich mit weithin veröffentlichten Werten wie der maximalen Lese- und Schreibgeschwindigkeit von 4K sowie der üblicherweise für Unternehmenslaufwerke verwendeten 8K 70/30 zu bieten. Wir haben auch zwei ältere gemischte Workloads integriert, darunter den traditionellen Dateiserver und den Webserver, die eine breite Mischung an Übertragungsgrößen bieten. Die letzten beiden werden durch Anwendungsbenchmarks in diesen Kategorien ersetzt, sobald diese auf unserer Website eingeführt werden, und durch neue synthetische Workloads ersetzt.

• 4K
  • 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
  • 100 % 4K
• 8K 70/30
  • 70 % lesen, 30 % schreiben
  • 100 % 8K
• Dateiserver
  • 80 % lesen, 20 % schreiben
  • 10 % 512b, 5 % 1, 5 % 2, 60 % 4, 2 % 8, 4 % 16, 4 % 32, 10 % 64
• Webserver
  • 100 % gelesen
  • 22 % 512b, 15 % 1, 8 % 2, 23 % 4, 15 % 8, 2 % 16, 6 % 32, 7 % 64, 1 % 128, 1 % 512

Bei einer Betrachtung von 100 % 4K-Schreibaktivität unter einer hohen Auslastung von 16 Threads und 16 Warteschlangen über einen Zeitraum von 6 Stunden stellten wir fest, dass das Fusion ioDrive Duo die höchsten Spitzenübertragungsgeschwindigkeiten in unserem Lenovo ThinkServer RD240 bot. Dies galt sowohl für Windows Server 2008 R2 64-Bit als auch für CentOS 6.2, das zufällig einen kleinen Vorsprung gegenüber der Windows-Leistung hatte. Als nächstes folgte das 1.6 TB große OCZ Z-Drive R4, allerdings nur unter Windows. Der OCZ-Treiber für CentOS 6.2 [1.0.0.1480] reagierte unabhängig von der Anzahl der Threads nicht richtig auf Anfragen mit höherer Warteschlangentiefe und hielt während dieser Testphase eine Geschwindigkeit von etwa 7,600 IOPS aufrecht. Als nächstes folgte der LSI WarpDrive SLP-300, der sowohl unter Windows als auch unter Linux einen sehr ähnlichen Durchsatz bot.

Betrachtet man die durchschnittliche Latenz über die Dauer unseres 4K-100-%-Schreibvorkonditionierungstests, war das OCZ Z-Drive R4 das schnellste und langsamste Laufwerk. In einer Windows-Umgebung war die durchschnittliche Latenz bei voll funktionsfähigem Treiber viel schneller als beim Fusion ioDrive Duo oder LSI WarpDrive. In einer Linux-Umgebung mit eher schwacher Leistung war es exponentiell besser als die anderen Geräte in dieser Kategorie.

Wenn Sie sich die maximale Latenzausgabe pro Intervall während des 4K-100-%-Schreibvorkonditionierungstests genauer ansehen, können Sie sehen, wie groß die Auswirkungen von Controller und NAND in einer Umgebung mit hohem Schreibaufwand sind. Das Fusion ioDrive Duo mit MLC NAND lag hinsichtlich der Spitzenlatenzspitzen zwischen dem SLC-basierten LSI WarpDrive und dem MLC-basierten OCZ Z-Drive R4. Beim Vergleich der Leistung unter Windows und Linux stellten wir fest, dass die Ausgabe in der Windows-Umgebung konsistenter war als unter Linux, mit viel weniger Spitzen, wenn auch nicht mit kleineren Spitzen. Das MLC-basierte Z-Drive R4 in Windows verzeichnete große Spitzen, die weit über unserer Diagrammskala lagen, wobei die Linux-Leistung recht stabil war, obwohl sie bei der niedrigen IOPS-Leistung alles andere als überlastet war. Das LSI WarpDrive bot seine beste Leistung unter Windows mit einer viel flacheren Latenzkurve, obwohl es immer noch einen Anstieg über 1,000 ms gab.

Bei der Betrachtung der maximalen Latenzleistung eines bestimmten Speicherprodukts wird häufig nicht berücksichtigt, wie viele der Tausenden oder Millionen I/Os einen hohen Antwortwert hatten. Aus diesem Grund ist es wichtig, nicht nur die Spitzenlatenz zu überwachen, um die höchsten Spitzen zu erkennen, sondern auch die Standardabweichung zu betrachten, die die Schwankung der Latenz anzeigt. Selbst wenn ein Laufwerk bei gemittelten Werten eine relativ niedrige durchschnittliche Latenz aufweist, kann es dennoch über eine relativ große Menge an E/As verfügen, die je nach verwendeter Anwendung als inakzeptabel angesehen werden können.

Mit der SLC NAND-Konfiguration behielt das LSI WarpDrive eine sehr gute Latenzstandardabweichung bei, wobei seine Stärke vor allem in einer Windows-Umgebung zum Tragen kam. Das Fusion ioDrive Duo lag im oberen Bereich der Standardabweichung, obwohl es ziemlich konsistent war, wie das Muster beim WarpDrive. Beim Vergleich der Treiberleistung war es in diesem speziellen Test unter Linux durchweg schneller. Das OCZ Z-Drive R4 lieferte im Laufe unseres Tests eine breite Palette höherer Latenzzeiten, obwohl es zeitweise begann, sich auszugleichen, sobald es den stabilen Zustand erreichte, obwohl es immer noch Zeiträume mit hoher Latenz gab.

Nachdem die Vorkonditionierungstests abgeschlossen waren, begannen wir sofort mit unserer ersten Probenahme. Im eingeschwungenen Zustand war das PCIe-Speichergerät mit dem höchsten Durchsatz in dieser Gruppe das OCZ Z-Drive R4 in Windows. Es wurde eine Spitzengeschwindigkeit von 229,811 IOPS beim Lesen und eine Schreibgeschwindigkeit von 56,978 IOPS gemessen. Als nächstes folgte das Fusion ioDrive Duo mit 140,230 IOPS beim Lesen und 42,644 IOPS beim Schreiben. Die Windows-Leistung des ioDrive Duo lag knapp darunter, mit einem kleinen Rückgang bei der Schreibleistung. Der LSI WarpDrive SLP-300 bot mit 4 IOPS beim Lesen und 120,502 IOPS beim Schreiben die höchste 35,015K-Schreibgeschwindigkeit unter Windows.

Bei der stationären Messung von 4K-Lese- und 4K-Schreibvorgängen unter hoher Last lag das OCZ Z-Drive R4 mit seinen klassenführenden Durchsatzgeschwindigkeiten unter Windows an der Spitze, mit einer durchschnittlichen Latenz von 4.49 ms beim Lesen und 1.11 ms beim Schreiben. Als nächstes folgte das Fusion ioDrive Duo mit Lesegeschwindigkeiten von 6.00 ms unter Linux und 6.25 ms unter Windows sowie 1.82 ms Schreibgeschwindigkeit in beiden Betriebssystemen. Als nächstes kam das WarpDrive mit einer Lesegeschwindigkeit von 7.31 ms unter Windows und 7.32 ms beim Lesen unter Linux, mit Schreibgeschwindigkeiten von 2.12 ms unter Windows und 2.71 ms unter Linux.

Betrachtet man die Spitzenlatenz über die Abtastzeit unseres Steady-State-Tests, schnitt das SLC-basierte LSI WarpDrive sowohl unter Windows als auch unter Linux am niedrigsten bzw. am besten ab, gefolgt vom Fusion ioDrive Duo unter Windows mit 426.15 ms Peak Read und 170.09 ms Spitzenwert beim Schreiben und dann unter Linux mit 1,208 ms Spitzenwert beim Lesen und 156.91 ms Spitzenwert beim Schreiben. Unter Windows wies das OCZ Z-Drive R4 mit 1,889 ms Lese- und 5,299 ms Schreibzeit unter Windows die höchsten Spitzenwerte auf.

Betrachtet man die Standardabweichung über den Zeitraum unseres stationären 4K-Lese- und Schreibtests, ist der LSI WarpDrive in Windows der konsistenteste PCIe-Anwendungsbeschleuniger in unserem 4K-Test für Lese- und Schreibaktivität. Gemessen an der konsistenten 4K-Schreibleistung liegt das OCZ Z-Drive R4 unter Windows an zweiter Stelle, gefolgt vom WarpDrive unter Linux, gefolgt vom ioDrive Duo unter Linux und dann dem ioDrive Duo unter Windows. In der Rangliste der konstant hohen Lesegeschwindigkeit landete das ioDrive Duo sowohl bei der Windows- als auch bei der Linux-Leistung hinter dem SLC-basierten WarpDrive, dann dem WarpDrive unter Linux, gefolgt vom Z-Drive R4 unter Windows.

Der nächste Vorkonditionierungstest arbeitet mit einer realistischeren Lese-/Schreib-Workload-Verteilung im Vergleich zur 100-prozentigen Schreibaktivität in unserem 4K-Test. Hier haben wir eine Mischung aus 70 % Lese- und 30 % Schreibvorgängen bei 8K-Übertragungen. Bei der Betrachtung unserer gemischten 8K-70/30-Arbeitslast unter einer starken Auslastung von 16 Threads und 16 Warteschlangen über einen Zeitraum von 6 Stunden stellten wir fest, dass das Fusion ioDrive Duo immer noch die höchsten Spitzenübertragungsgeschwindigkeiten in unserem Lenovo ThinkServer bot. Dies galt sowohl für die 2008-Bit-Umgebung von Windows Server 2 R64 als auch für die CentOS 6.2-Umgebung, die zufällig einen leichten Vorsprung gegenüber der Windows-Leistung aufwies. Als nächstes folgte das 1.6 TB große OCZ Z-Drive R4, allerdings nur unter Windows. Als nächstes folgte der LSI WarpDrive SLP-300, der eine höhere Leistung in einer Windows-Umgebung bot.

Wenn wir uns die durchschnittliche Latenz in unserem 8K 70/30-Test ansehen, wird der Unterschied zwischen den Treibersätzen deutlicher. Das Fusion ioDrive Duo hatte die ähnlichste Leistung zwischen Linux und Windows, obwohl der Vorteil des Linux-Treibersatzes deutlicher wurde, als das Laufwerk den stabilen Zustand erreichte. Das LSI WarpDrive zeigte eine deutliche Streuung der durchschnittlichen Latenz zwischen den Treibersätzen, wobei der Windows-Treiber die höchste Leistung bot. Das OCZ Z-Drive R4 unter Windows hatte die niedrigste durchschnittliche Latenz in der Gruppe, was mit dem schnellsten Durchsatz einherging. Die Linux-Leistung lag jedoch erneut außerhalb der Charts und lag im Durchschnitt bei etwa 46 ms unter Linux im Vergleich zu etwa 6 ms unter Windows.

Betrachtet man die Spitzenreaktionszeiten von ioDrive Duo, WarpDrive und Z-Drive R4, zeigten sich viele der gleichen Merkmale, die wir in unserem 4K-Test gesehen haben, auch in unserem 8K 70/30-Workload mit integrierter Leseaktivität. In diesem Test startete das Fusion-io ioDrive Duo mit der niedrigsten Spitzenlatenzkurve und beschleunigte sich dann nach zwei Stunden etwas, als das Laufwerk in den stabilen Zustand überging. Damals lag es über dem WarpDrive in Windows, das von allen Laufwerken in dieser Gruppe die niedrigste Kurve aufwies. Betrachtet man die Treiberunterschiede zwischen dem ioDrive Duo unter Windows und Linux, so verzeichnete der Linux-Treiber höhere Spitzenwerte, obwohl er in der zweiten Hälfte des Tests eine niedrigere (schnellere) Kurve beibehielt. Das Z-Drive R4 hingegen hatte unter Windows höhere Spitzen, obwohl es sich im Vergleich zu seinem Verhalten bei 100 % Schreiblast insgesamt beruhigte.

Das Standardabweichungsprofil in unserer Vorkonditionierungsphase des 8K 70/30-Workloads zeigte interessante Unterschiede zwischen den Karten in ihrer Leistung über die Dauer der Tests. Während das WarpDrive unter Windows durchweg die schnellsten Reaktionszeiten hatte, ließ die Latenzleistung unter Linux etwas zu wünschen übrig. Das ioDrive Duo zeigte sich unter Linux von seiner besten Seite, während das OCZ Z-Drive R4 in diesem Test im Vergleich zum 100K-Test mit 4 % Schreibzugriff ein deutlich verbessertes Latenz-Standardabweichungsprofil lieferte.

Im Vergleich zur festen maximalen Arbeitslast von 16 Threads und 16 Warteschlangen, die wir im 100 % 4K-Schreibtest durchgeführt haben, skalieren unsere gemischten Arbeitslastprofile die Leistung über eine Vielzahl von Thread-/Warteschlangenkombinationen. In diesen Tests erstrecken wir uns über die Intensität unserer Arbeitsbelastung von 2 Threads und 2 Warteschlangen bis hin zu 16 Threads und 16 Warteschlangen. Das bizarrste Profil auf Anhieb ist das OCZ Z-Drive R4, das seine Windows-Leistung mit seiner Linux-Leistung vergleicht. Während es unter Windows am schnellsten ist, ist es unter Linux am langsamsten, da der von uns getestete Treiber ein Problem mit der Skalierung der Warteschlangentiefe aufweist. Bei einer geringen Thread- und Warteschlangentiefe hatte das ioDrive Duo einen deutlichen Leistungsvorsprung gegenüber dem LSI SandForce-basierten WarpDrive und Z-Drive R4. Mit zunehmender Warteschlangentiefe konnten die anderen Karten jedoch mit der Leistung mithalten oder diese sogar übertreffen. Beim Vergleich der Windows- und Linux-Treiberumgebungen bot das ioDrive Duo während der gesamten Arbeitslast eine nahezu gleichwertige Leistung.

Beim Vergleich der durchschnittlichen Abschlusslatenz über einen weiten Bereich unterschiedlicher Thread- und Warteschlangenaktivität hinweg behielt WarpDrive in den meisten Fällen die niedrigsten Reaktionszeiten bei, bis das Z-Drive R4 in Windows es bei höherer Warteschlangentiefe übertraf. Das ioDrive Duo bot sowohl unter Windows als auch unter Linux nahezu identische Leistung, mit nur einem kleinen Unterschied auf der höchsten Ausgabestufe, was dem Linux-Treibersatz die Führung verschaffte.

Es war interessant, die maximale Latenz bei unserem 8K 70/30-Workload zu betrachten, da sich herausstellte, dass die Laufwerke selbst bei einer geringeren Thread- und Warteschlangenzahl immer noch hohe Spitzenreaktionszeiten aufwiesen. Das ioDrive Duo unter Linux verzeichnete bei den meisten Arbeitslasten konstante Spitzenwerte von bis zu 1,000 ms, während der Windows-Treiber deutlich ruhiger war. In diesem speziellen Test erzielte das ioDrive Duo in Windows bis zur 16T/16Q-Last die niedrigsten Spitzenreaktionszeiten, direkt dahinter folgte das WarpDrive.

Auch wenn die gelegentlichen hohen Spitzen entmutigend wirken könnten, sahen wir beim Betrachten des Standardabweichungs-Latenzdiagramms ein viel gemäßigteres Latenzprofil aller Geräte mit Ausnahme des Z-Drive R4 unter Linux. Bis zu den höchsten Belastungen behielt das ioDrive Duo in Windows die niedrigste Standardabweichung bei, wobei der Linux-Treiber leicht dahinter folgte, gefolgt vom WarpDrive und dann vom Z-Drive R4 in Windows.

Die Arbeitslast des Dateiservers stellt ein größeres Übertragungsgrößenspektrum dar, das jedes einzelne Gerät betrifft. Anstatt sich also auf eine statische Arbeitslast von 4 KB oder 8 KB einzulassen, muss das Laufwerk Anforderungen im Bereich von 512 KB bis 64 KB bewältigen. In diesem Abschnitt stach das Z-Drive R4 in Windows mit der höchsten Burst- und Steady-State-Leistung hervor, gefolgt vom ioDrive Duo. Im Burst-Modus bot das ioDrive Duo unter Windows höhere Geschwindigkeiten und wechselte dann mit der Linux-Leistung, als das Laufwerk in den stabilen Zustand überging. Als nächstes folgte das WarpDrive, dessen Windows-Leistung sowohl im Burst- als auch im Steady-State-Modus höher war.

Betrachtet man die durchschnittliche Latenz während des Dateiserver-Vorkonditionierungstests, hatte das Z-Drive R4 einen deutlichen Vorsprung vor dem ioDrive Duo und WarpDrive in Windows. Beim ioDrive gab es nur sehr geringe Leistungsunterschiede zwischen Linux und Windows, während beim WarpDrive ein größerer Unterschied zwischen den Betriebssystemen auftrat.

Betrachtet man die maximale Latenz während der Vorkonditionierungsphase jedes Laufwerks, zeigte das LSI WarpDrive einige Schwächen, da die maximalen Reaktionszeiten von Linux fast 400 ms über denen von Windows lagen. Die Reaktionsspitzen des ioDrive Duo unter Linux waren höher als unter Windows, wobei die meisten von ihnen während der Testdauer die niedrigsten im Test waren, wohingegen die Windows-Seite fast keine Spitzen mit hoher Latenz aufwies, obwohl sie im Durchschnitt höher schwankte. Das MLC-basierte OCZ Z-Drive R4 flatterte während des größten Teils des Vorkonditionierungsprozesses des Dateiservers, mit einigen Spitzen von mehr als 10,000–40,000 ms während der ersten Teststunde.

Bei der Untersuchung der Standardabweichung der Geräte, die unseren Dateiserver-Vorkonditionierungstest durchlaufen haben, wurde der überraschendste Unterschied tatsächlich beim LSI WarpDrive festgestellt, wo sich die Linux-I/O-Reaktionszeit im Laufe der Testdauer im Vergleich zur Windows-Leistung deutlich erhöhte. Beim ioDrive Duo kam es zu einer ähnlichen Änderung, als das Laufwerk den stabilen Zustand erreichte, bei dem beide Pfade auseinander gingen und die Windows-Reaktionsfähigkeit weniger gruppiert wurde. Insgesamt war das Laufwerk mit der besten Leistung in diesem Abschnitt das LSI WarpDrive unter Windows, wo es während des gesamten Tests die flachste Standardabweichungskurve beibehielt.

Nachdem unser Vorkonditionierungsprozess unter einer hohen 16T/16Q-Last abgeschlossen war, haben wir die Leistung des Dateiservers über ein breites Spektrum an Aktivitätsstufen hinweg untersucht. Das Fusion-io ioDrive Duo behielt die höchste Leistung bei niedrigen Thread- und Warteschlangenzahlen bei und wurde nur vom OCZ Z-Drive R4 im Durchsatz bei höheren ausstehenden I/O-Levels übertroffen.

Bei der Analyse der durchschnittlichen Latenz während unseres Tests mit unterschiedlicher Belastung schnitt das Z-Drive R4 mit den durchschnittlich schnellsten Reaktionszeiten als Sieger ab, da die Aktivität in unserem Test zunahm. Da die ausstehende Warteschlangenstufe pro Thread-Anzahl zunahm, nahm die Latenz des ioDrive Duo auf der Linux-Seite zu, obwohl der Windows-Treiber einen etwas geringeren Durchsatz hatte.

Betrachtet man die maximale Latenz über die Dauer unseres primären Dateiservertests, zeigte das ioDrive unter Linux immer noch höhere 1,000-ms-Spitzen bei niedrigen und hohen Thread-/Warteschlangenzahlen. Sein Windows-Gegenstück bot jedoch bis zur 16T/16Q-Workload die niedrigsten konsistenten maximalen Reaktionszeiten.

Das Dateiserver-Standardabweichungsprofil von ioDrive Duo und WarpDrive blieb unter Windows und Linux bis zu den höheren effektiven Warteschlangentiefen ziemlich eng beieinander. Im Fall des ioDrive Duo behielt der Linux-Treiber auf der 16T/16Q-Ebene eine bessere Gelassenheit, wo die Windows-Leistung schwankte.

Unser letzter Workload ist ziemlich einzigartig in der Art und Weise, wie wir die Vorkonditionierungsphase der Testversion und der Hauptausgabe analysieren. Da es sich um eine Arbeitslast handelt, die auf 100 % Leseaktivität ausgelegt ist, ist es ohne einen ordnungsgemäßen Vorkonditionierungsschritt schwierig, die tatsächliche Leseleistung jedes Geräts anzuzeigen. Damit die Konditionierungsarbeitslast mit der Testarbeitslast übereinstimmt, haben wir das Muster auf 100 % Schreiben umgedreht. Aus diesem Grund sind die Vorkonditionierungsdiagramme viel dramatischer als die endgültigen Arbeitsbelastungszahlen. Unter diesen rauen Bedingungen behielt der OCZ Z-Drive R4 den höchsten Durchsatz vom Burst- bis zum Steady-State bei, gefolgt vom ioDrive Duo auf dem nächsten und dem WarpDrive auf dem dritten Platz.

Die durchschnittliche Latenz während des Webserver-Vorkonditionierungsprozesses mit 100 % Schreibzugriff zeigte, dass ioDrive Duo unter Linux mit etwas kürzeren Reaktionszeiten als der Windows-Treibersatz die Nase vorn hatte. Das LSI WarpDrive zeigte nahezu die gleiche durchschnittliche Reaktionszeit, während das Z-Drive R4 eine große Leistungsspanne zwischen Windows und Linux aufwies.

Betrachtet man die maximale Latenz in der Vorkonditionierungskurve des Webservers, wies das Z-Drive R4 die höchsten Spitzen auf, aber nachdem es sich eingependelt hatte, hielt es weniger Spitzen mit hoher Latenz aufrecht. Wenn man sich das ioDrive Duo ansieht, hatte die Linux-Leistung zwar die Nase vorn beim Durchsatz und bei den durchschnittlichen Antwortzeiten, es wies aber einige der höchsten Spitzen in diesem Test auf, die über 1,200 ms lagen, wohingegen der Windows-Treiber mit seinen Spitzen im Allgemeinen viel ruhiger war Bereich von 300–400 ms (mit Ausnahme einer großen Spitze auf über 1,600 ms).

Das SLC-basierte LSI WarpDrive behielt das niedrigste Standardabweichungsprofil über die Dauer des Webserver-Vorkonditionierungsprozesses in Windows bei, gefolgt vom Z-Drive R4, sobald es sich beruhigt hatte, gefolgt vom WarpDrive mit seinem Linux-Treiber und dann vom ioDrive Duo unter Linux und dann Windows.

Beim Zurückwechseln zu einer 100 % Lese-Webserver-Workload nach dem Vorkonditionierungsprozess bot das OCZ Z-Drive R4 definitiv die höchste Leistung innerhalb einer Windows-Leistung, mit mehr als der doppelten Durchsatzgeschwindigkeit in der höchsten Phase. Gleichzeitig stand es im Gegensatz zu seiner Linux-Leistung, die an den gleichen Stellen am langsamsten war, an der es unter Windows die höchste Leistung bot. Bei den kleinsten Arbeitslasten erzielte das ioDrive Duo erneut die höchsten Geschwindigkeiten, wurde jedoch schnell vom Z-Drive R4 überholt, sobald die effektive Warteschlangentiefe zunahm.

Sowohl ioDrive Duo als auch WarpDrive blieben im Webserver-Durchschnittslatenztest nahe beieinander, obwohl beide vom R4 in Windows leicht geschlagen wurden.

Es war etwas überraschend, dass einige der höheren Latenzspitzen im 1,000-ms-Bereich auch im leseintensiven Webserver-Test bestehen blieben, obwohl das Verhalten zwar am häufigsten auf dem ioDrive Duo unter Linux zu beobachten war, es jedoch auf allen drei Geräten festgestellt wurde verschiedene Punkte im Test.

Das Standardabweichungsdiagramm der Webserveraktivität zeigte, dass das ioDrive Duo bei höheren Warteschlangentiefen konstant höhere Antwortzeiten hatte, wobei der Spitzenwert bei 16T/16Q lag. Dabei blieb die Windows-Leistung bis zur höchsten Auslastung gering. Das LSI WarpDrive behielt ein ziemlich flaches Profil bei, bis zum Ende auf der Linux-Seite, wo die Latenz das Flattern begann.

Synthetische Workload-Analyse für Unternehmen (Hochleistungsmodus)

Von den drei PCIe-Anwendungsbeschleunigern in diesem Test bietet nur der Fusion-io ioDrive Duo eine Methode zum Ändern der Sektorgröße oder des für den Benutzer sichtbaren formatierten Speicherplatzes für eine höhere Leistung. Es ist zwar möglich, einen Teil des Laufwerks abzutrennen und nicht mit anderen Produkten zu verwenden, dieser Vorgang ist jedoch nicht so intuitiv. Einige sind sich nicht einmal der Auswirkungen bewusst, wenn Kapazität gegen Leistungssteigerung eingetauscht wird.

Während sich der Großteil dieser Überprüfung auf die Standardfunktionen des ioDrive Duo konzentrierte, befasst sich der verbleibende Teil noch einmal mit unserer neuen synthetischen Workload-Analyse, um zu sehen, wie sich die Leistung zwischen dem Hochleistungsmodus und der Standardkonfiguration unterscheidet. Bei der Lagergröße von 320 GB pro Gerät weist das ioDrive Duo eine Überbereitstellung von 20 % zwischen RAW NAND und dem für den Benutzer sichtbaren Bereich auf. Durch die Formatierung des ioDrive Duo im Hochleistungsmodus sinkt die Kapazität auf 256 GB bzw. 36 % Überbereitstellung, wodurch die Gesamtkapazität von 640 GB auf 512 GB sinkt. Während Sie eine gute Menge an verfügbarer Kapazität tauschen, waren wir überrascht, wie sehr sich dies auf die Leistung im stationären Zustand auswirkte. In einigen Fällen sahen wir eine mehr als doppelte Leistung.

Wenn das ioDrive Duo in den Hochleistungsmodus versetzt wurde, blieben die Burst-Geschwindigkeiten beim 4K-100-Prozent-Schreiben ungefähr gleich bei ~257 IOPS, aber der Unterschied in der Leistung im stationären Zustand ist dramatisch. Während das ioDrive Duo in der Standardkonfiguration gegen Ende der Vorkonditionierungsphase Durchsatzgeschwindigkeiten von 41–42 IOPS aufrechterhielt, erreichte der Hochleistungsmodus Werte von etwa 90,000 IOPS. Das ist mehr als ein 2-facher Sprung, wenn etwas Benutzerkapazität geopfert wird.

Einhergehend mit einem schnelleren Durchsatz verringerte sich auch die Latenz in der Vorkonditionierungsphase für 4K-Schreibvorgänge um die Hälfte.

Beim Betrachten des maximalen Latenzprofils des 4K-Schreibvorkonditionierungstests blieben viele der gleichen Merkmale erhalten, wenn auch dieses Mal viel niedriger. Die Windows 4K-Latenz war ursprünglich etwas höher, obwohl es weniger hohe Latenzspitzen gab, die in der Linux-Umgebung beobachtet wurden. Als das Laufwerk im Hochleistungsmodus formatiert wurde, zeigte das Windows-Profil immer noch mehr Jitter, aber das Linux-Profil hatte eine bessere Gelassenheit und es fehlten die zuvor beobachteten Spitzen mit hoher Latenz.

Das aussagekräftigste Diagramm, das die dramatische Verbesserung des ioDrive Duo im Hochleistungsmodus zeigt, ist das Latenz-Standardabweichungsprofil. Mit der Vergrößerung des Platzes für GC-Hintergrundaktivitäten verringerte sich die Standardabweichung bei voller 4K-Schreiblast von 100 % von zuvor 25–30 ms auf 2–5 ms.

Beim Vergleich unserer stabilen 4K-100-%-Lese- und Schreibwerte zwischen Standard- und Hochleistungsmodus konnten wir keine Steigerung der Leseleistung feststellen. Dies ist nicht ungewöhnlich, da eine Überbereitstellung im Allgemeinen nur die Schreibgeschwindigkeit im stabilen Zustand verbessert, ohne Auswirkungen auf die Lese- oder Schreib-Burst-Geschwindigkeit. In diesem Fall blieb die 100 %-4K-Leseleistung bei knapp über 140,000 IOPS, wobei die Schreibleistung im stationären Zustand von 40.9–42.6 KB auf 90.4–91 KB IOPS anstieg.

Die ursprünglich in der Vorkonditionierungsphase beobachtete Verbesserung der 4K-Schreiblatenz betrug durchschnittlich 2.80–2.82 ms im Hochleistungsmodus ioDrive Duo, verglichen mit 6–6.25 ms im Standardmodus.

Auch wenn wir keine merkliche Verkürzung der durchschnittlichen Antwortzeit bei 4K-Lesevorgängen oder einen Anstieg des Durchsatzes gemessen haben, bot das hochleistungskonfigurierte ioDrive Duo viel niedrigere Spitzenantworten bei Lesevorgängen. Auch die Spitzenreaktionszeiten beim 4K-Schreiben verringerten sich drastisch.

Der Unterschied in der Standardabweichung zwischen den beiden Over-Provisioning-Modi war Tag und Nacht, wobei das Hochleistungs-ioDrive Duo 1.70–1.76 ms im Vergleich zu 25.6–31.6 ms zuvor maß.

Während die Leistungssteigerung bei der zufälligen 4K-Schreibleistung beeindruckend war, waren wir mehr daran interessiert, zu sehen, wie sich das ioDrive Duo bei einer gemischten Arbeitslast mit einbezogener Leseaktivität verändern würde. In unserem 8K 70/30-Vorkonditionierungstest stieg der Durchsatz deutlich an, von 51-53 IOPS auf etwa 76 IOPS im Hochleistungsmodus. Die Burst-Geschwindigkeiten waren zwischen den Formatierungskonfigurationen ziemlich ähnlich, obwohl das überdimensionierte ioDrive Duo schneller in den stabilen Zustand überging.

Betrachtet man die Latenz bei unserem 8K 70/30-Workload, sind die moderaten Unterschiede zwischen dem Linux- und dem Windows-Treiber auf dem ioDrive Duo im Hochleistungsmodus verschwunden. Die durchschnittliche Latenz sank erheblich und blieb während des Vorkonditionierungsprozesses sehr konstant.

Während Verbesserungen des Durchsatzes und der durchschnittlichen Latenz wichtig sind, ist die Spitzenlatenz ein weiterer Faktor, auf den Sie achten sollten, wenn Sie die Konfiguration des ioDrive Duo ändern. In diesem Fall gab der zusätzlich überdimensionierte Speicherplatz dem Laufwerk genügend Platz im Hintergrund und unterdrückte die meisten der maximalen Latenzsprünge, die wir in der Spike-Konfiguration sahen. Allerdings waren sie nicht ganz verschwunden, aber der Großteil der Aktivität sank auf ein viel niedrigeres Niveau.

Wenn Sie sich die Standardabweichung der Latenzzeit ansehen, können Sie sich ein vollständiges Bild davon machen, wie groß die Auswirkungen sein können, wenn Sie dem ioDrive Duo etwas zusätzlichen Over-Provisioning-Speicherplatz verleihen. Die Standardabweichung verringerte sich um den Faktor 5 und blieb während des gesamten Vorkonditionierungsprozesses bei etwa 2 ms, gegenüber 8–12 ms zuvor.

Das ioDrive Duo zeigte in unseren Hauptdurchsatztests, bei denen wir die Last zwischen 2T/2Q und 16T/16Q variierten, weiterhin durchweg Leistungsvorteile.

Betrachtet man die durchschnittlichen Latenzunterschiede bei unserem 8K 70/30-Workload im Vergleich der ioDrive Duo-Version mit den Hochleistungsmodi, so war der Unterschied am deutlichsten bei den höheren Warteschlangentiefen bei jeder Thread-Anzahl.

Wie wir in der maximalen Latenzphase des 8K 70/30-Vorkonditionierungstests gesehen haben, blieben viele der gleichen hohen Spitzen über die Dauer des Tests bestehen, obwohl es weniger davon gab.

Beim Vergleich der Standardabweichung der Latenz auf breiter Front hatte die Überbereitstellung bei einigen erhöhten Lasten in der Warteschlangentiefe den größten Einfluss, während in Bereichen wie 8T/16Q überhaupt keine Änderung zu verzeichnen war.

Beim Fusion ioDrive Duo konnte der Gesamtdurchsatz durch die Erhöhung der Überbereitstellung nicht so stark verbessert werden. Die Leistung nahm immer noch zu, wenn auch nur geringfügig, verglichen mit dem dramatischen Anstieg, der beim 100 % 4K-Schreiben oder bei der 8K 70/30 %-Arbeitslast zu verzeichnen war.

Die durchschnittliche Latenz über die Dauer des Dateiserver-Vorkonditionierungstests verbesserte sich von etwa 7–7.5 ms auf etwas mehr als 6 ms, als sich das ioDrive Duo der stabilen Leistung näherte.

Auch wenn beim Fusion ioDrive Duo keine dramatische Verbesserung des Durchsatzes oder der durchschnittlichen Latenz zu verzeichnen war, konnte es viele der hohen Latenzspitzen unterdrücken, die in der Stock-Over-Provisioning-Konfiguration zu finden waren. Die größte Verbesserung wurde mit dem Windows-Treiber erzielt, der im stabilen Zustand eine Spitzenlatenzobergrenze von etwa 50–75 ms aufrechterhielt, verglichen mit dem Bereich von 225–250 ms zuvor.

Bei der Analyse der Standardabweichung der Latenz im Vorkonditionierungstest des Dateiservers konnte festgestellt werden, dass die erhöhte Überbereitstellung das Flattern auf ein Minimum reduzierte, sobald sich das Laufwerk dem stabilen Zustand näherte. Die Standardabweichung der Linux-Latenz hat sich nicht wesentlich verbessert, aber die Windows-Standardabweichung sank von 12–14 ms auf knapp 3 ms.

Durch die Erhöhung der Überbereitstellung des Fusion ioDrive Duo konnte die Leistung der Karte bei den meisten Thread- und Warteschlangentiefenkombinationen um etwa 5,000 IOPS gesteigert werden, wobei der größte Anstieg bei höheren Warteschlangentiefenlasten zu verzeichnen war.

Die Latenz wurde in beiden Bereichen verbessert, wobei das Fusin ioDrive Duo unter Windows die größte Verbesserung bei der 16T/16Q-Last erzielte und vom langsamsten zum schnellsten wechselte.

Vergleicht man die Spitzenlatenz bei der Dateiserver-Arbeitslast, so hat sich das ioDrive Duo unter Linux stark beruhigt und viele seiner 1,000-ms-Spitzenwerte von zuvor verloren. Diesmal gab es im Windows-Test nur einen einzigen 1,000-ms-Spitzenwert.

Die Standardabweichung ist insgesamt deutlich gesunken, was zeigt, wie sehr sich das ioDrive Duo mit der zunehmenden Überbereitstellung beruhigt hat.

Obwohl unsere Webserver-Vorkonditionierungskurve nicht die beste Darstellung der Webserver-Aktivität ist, sondern bei 100 % Schreibzugriff sogar das Gegenteil ist, zeigt sie dennoch, welche Auswirkungen eine erhöhte Überbereitstellung haben kann. Der Gesamtdurchsatz stieg erheblich und übertraf sogar den OCZ Z-Drive R4.

Die durchschnittliche Latenz während der Dauer unseres Webserver-Vorkonditionierungstests wurde von zuvor über 20 ms auf knapp über 10 ms im Hochleistungsmodus halbiert.

Fast alle Spitzen mit hoher Latenz wurden durch zunehmende Überbereitstellung unterdrückt, wobei sich die Linux-Leistung am stärksten verbesserte.

Die Standardabweichung der Latenz hat sich über die Dauer des Abschnitts zur Vorkonditionierung des Webservers dramatisch verbessert, wobei die größte Änderung auf der Linux-Seite zu verzeichnen war und die Kurve im Vergleich zur Standardleistung nahezu flach war.

Als wir das Webserverprofil wieder auf 100 % Lesezugriff umstellten, stellten wir kaum oder gar keine Verbesserung der Durchsatzgeschwindigkeit zwischen den Beständen und eine erhöhte Überbereitstellung bei dieser speziellen Arbeitslast fest. Dies ist jedoch nicht überraschend, da eine Überbereitstellung eigentlich nur der schreibbezogenen Leistung zugute kommt.

Die durchschnittliche Latenz war durchweg nahezu identisch und zeigte kaum Anzeichen einer Verbesserung durch zusätzliche Überbereitstellung.

Während sich der Durchsatz und die durchschnittliche Latenz nicht verbesserten, verschwanden die Antwortzeiten mit hoher Latenz in diesem Webserverprofil mit 100 % Lesezugriff vollständig, als die Überbereitstellungsstufen erhöht wurden.

Ähnlich wie die Verringerung der Spitzenlatenz in unserem Webserverprofil mit dem ioDrive Duo im Hochleistungsmodus sank auch die Standardabweichung der Latenz in unserem Linux-Test erheblich, während der Windows-Test nur minimale Verbesserungen verzeichnete.

Fazit

Bei einem erneuten Blick auf das ioDrive Duo fallen mehrere Dinge auf. Angesichts der Tatsache, dass Fusion-io ein früher Pionier dieser speziellen Iteration der Speichertechnologie war und mehrere wichtige geistige Eigentumsrechte rund um die Speicherung besitzt, sollte es nicht überraschen, dass das Gesamtpaket so kompakt ist, aber das Maß an Präzision ist es wert Kredit. Dabei handelt es sich nicht nur um Präzision in Bezug auf die Leistung, die auch als Technologie der Vorgängergeneration gut funktioniert. Aber Präzision in Bezug auf das ausgefeilte Gefühl überall, von der Verpackung über die Softwareschnittstelle bis hin zur konsistenten Leistung auf vielen ihrer unterstützten Plattformen, einschließlich der von uns getesteten Versionen von Windows und Linux. Während die Software des aktuellen ioDrive Duo seit seiner Erstveröffentlichung mehrmals aktualisiert wurde, ist angesichts der Markteinführung des Laufwerks Anfang 2009 nur ein sehr geringes Alter erkennbar.

Als MLC-basiertes Laufwerk kann sich das ioDrive Duo sehr gut gegen das SLC-basierte LSI WarpDrive behaupten, das als sein engster Konkurrent gelten könnte. Da es sich bei beiden Modellen um Produkte handelt, die speziell für das Segment der Enterprise Application Acceleration entwickelt wurden, zeichnen sie sich durch hohe Arbeitslasten auf mehreren Betriebssystemplattformen aus. In fast jedem Test bot das ioDrive Duo eine konstante Leistung, obwohl das WarpDrive mit seinem SLC-NAND in Bezug auf die maximale Latenz besser abgeschnitten hat als unser mit MLC ausgestattetes 640-GB-ioDrive Duo. Beim Vergleich mit dem MLC-basierten OCZ Z-Drive R4 konnte man leicht erkennen, dass beide Produkte für deutlich unterschiedliche Märkte konzipiert sind. Das Z-Drive bot dank kostengünstigerem NAND der Verbraucherklasse und Controllern der neueren Generation eine hohe Geschwindigkeit und hohe Kapazität, seine Spitzenlatenz und Standardabweichung waren jedoch inkonsistenter als beim ioDrive Duo oder WarpDrive. Die Stärken der Z-Drives lagen eher auf der leselastigen Seite, wohingegen ioDrive Duo und WarpDrive ihren Platz in einer schreiblastigen Umgebung fanden. Bei Bereitstellungen außerhalb von Windows, bei denen ioDrive Duo und WarpDrive unter Linux eine ähnliche Leistung boten, kontrastierte die Leistung des Z-Drive R4 deutlich mit den Windows-Ergebnissen und verzeichnete durchgehend eine exponentiell langsamere Leistung.

Natürlich ist das ioDrive Duo mit der Standardkapazität nicht ohne Schwächen, wie die häufigen 1,000-ms-Blips bei Tests mit geringer und hoher Warteschlangentiefe im eingeschwungenen Zustand zeigen. Angesichts der konsistenten Standardabweichung handelte es sich bei vielen dieser Ausreißer jedoch um wenige Zeitereignisse, statt dass sie durchweg zu höheren Rücklaufquoten führten. Ein weiterer kleinerer Problembereich könnte je nach Plattform bestehen, da Linux tendenziell die Stärke dieses Produkts war, auch wenn es die Leistung von Windows nur geringfügig übertrifft. Letztendlich würden diese Latenzprobleme jedoch wahrscheinlich nicht beim SLC-basierten ioDrive Duo auftauchen, das als engerer Konkurrent des LSI WarpDrive angesehen werden könnte, das nur in einer 300-GB-SLC-Konfiguration verfügbar ist.

Als wir das ioDrive Duo im Hochleistungsmodus testeten, bei dem die formatierte Kapazität von 256 GB pro ioDimm auf 320 GB sank, verdoppelte sich die Leistung in einigen Fällen mehr als. Die 4K-Zufallsschreibleistung stieg von 40,000 IOPS auf 90,000 IOPS und gleichzeitig sank die Spitzenlatenz rasant. Für Unternehmensanwender, die bereit sind, im Namen der Geschwindigkeit und geringer Latenz Kapazitäten einzutauschen, bietet Fusion-io dem Endanwender eine einfache Möglichkeit, diese Änderungen vorzunehmen. Keine der konkurrierenden PCIe-Lösungen bietet diese Art von Leistungskonfiguration, es sei denn, Sie sind bereit, den Benutzerbereich manuell aufzuteilen und einen Bereich ungenutzt zu lassen, was möglicherweise nicht in allen Anwendungen möglich ist.

Vorteile

• Engste Integration von Software und Hardware aller PCIe Application Accelerator-Anbieter
• Engste Leistungsparität zwischen Windows- und Linux-Treibern
• Hervorragender Durchsatz und Latenz im Standardmodus, die im Hochleistungsmodus sogar noch besser werden
• Starke Leistung bei geringer Warteschlange und geringer Thread-Anzahl

Nachteile

• Installation und Ersteinrichtung können schwieriger sein als bei anderen Lösungen (externe Stromversorgung erforderlich, keine integrierte Betriebssystemtreiberunterstützung).
• Benötigt mehr Systemressourcen mit VSL-Footprint, der verwendet wird, um das ioDrive als Speicherschicht darzustellen

Fazit

Aus Sicht der Benutzerfreundlichkeit setzt das ioDrive Duo den Standard dafür, wie ein PCIe Application Accelerator dem Endbenutzer präsentiert werden sollte. Unabhängig vom verwendeten Betriebssystem ist das Erlebnis nahezu identisch, bis hin zu den mitgelieferten GUI- und Konsolenverwaltungstools. Vom ersten Tag an kann sich der Benutzer unabhängig vom Betriebssystem hinsetzen und den Hardwarestatus des ioDrive Duo abrufen, es nach seinen Wünschen formatieren oder überbereitstellen und in Produktion nehmen. Das ioDrive Duo ist ein Komplettangebot, das raffinierter ist als alles andere auf dem Markt für Unternehmensspeicher.

Fusion-io Duo-Produktseite

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Update 17.08.2012 – Unser Testbericht zum LSI Nytro WarpDrive wurde veröffentlicht und den in diesem Fusion-io-Testbericht verwendeten Diagrammen beigefügt.