Der Fusion-io ioDrive2 MLC-Anwendungsbeschleuniger ist mit Kapazitäten bis zu 1.2 TB im HHHL-Formfaktor (Halbhöhe, Halblänge) bzw. 3 TB im FHHL-Formfaktor erhältlich und zeichnet sich durch extrem niedrige Lese- und Schreibzugriffszeiten aus. Während wir bereits das Flaggschiff ioDrive2 Duo SLC getestet haben , das sich hervorragend für anspruchsvollste Anwendungen eignet, ist das ioDrive2-Einzellaufwerk mit MLC für weniger rechenintensive Anwendungen konzipiert. Weniger rechenintensive Anwendungen sind beispielsweise Datenbanken, die Lesezugriffszeiten von 68 µs tolerieren, verglichen mit den 47 µs des höherwertigen SLC ioDrive2. Die Verwendung von MLC-NAND bietet Vorteile wie geringere Kosten, und die MLC-Variante ist zudem mit höheren Kapazitäten erhältlich. Die ioDrive2 Single MLC bietet eine maximale Kapazität von 1.2 TB in HHHL bzw. 3 TB in FHHL, während die SLC Duo maximal 600 GB bzw. 1.2 TB erreicht (wobei die Duo mit MLC eine maximale Kapazität von 1.2 TB in HHHL und 2.4 TB in FHHL aufweist).
Wir werden einige wichtige Punkte rund um Design und Aufbau hervorheben, aber da wir im SLC Duo-Test ziemlich viel Zeit damit verbracht haben, darüber zu diskutieren, werden wir in diesem Test einen Großteil davon überspringen und uns lieber auf die Leistung konzentrieren . Fusion-io verwendet einen FPGA als NAND-Controller, was wichtig ist, da es ihnen mehr programmatische Kontrolle verleiht und ein höheres Maß an kontinuierlicher Anpassung der On-Drive-Logik über die Lebensdauer des Laufwerks ermöglicht. Alternativ kann mit einem ASIC die Firmware aktualisiert werden, die Kernlogik des Siliziums jedoch nicht. Das Laufwerk verfügt außerdem über die Adaptive FlashBack-Technologie, die es dem Laufwerk ermöglicht, NAND-Ausfälle zu überstehen, ohne dass es zu Datenverlusten oder Ausfallzeiten während der Neuzuordnung des Laufwerks kommt. Schließlich hat Fusion-io seine VSL-Software verbessert, um eine verbesserte Leistung kleiner Blöcke zu bieten, und bietet mit ioSphere die robusteste Laufwerksverwaltungssoftware auf dem Markt.
Fusion-io liefert die ioDrive2-Einzelkarte mit MLC NAND in den Kapazitäten 365 GB, 785 GB und 1.2 TB im HHHL-Formfaktor und 3 TB auf einer FHHL-Platine. Für alle Laufwerke gilt eine Garantie von fünf Jahren (oder maximaler Haltbarkeitsgarantie). Bei unserem Testmodell handelt es sich um das HHHL-Formfaktormodell mit 1.2 TB Kapazität.
Fusion-io ioDrive2-Spezifikationen
- Leistung
- Lesebandbreite (1 MB): 1.5 GB/s (3 TB, 1.2 TB, 785 GB); 910 MB/s (365 GB)
- Schreibbandbreite (1 MB): 1.3 GB/s (3 TB, 1.2 TB); 1.1 GB/s (785 GB); 590 MB/s (365 GB)
- Ran. Lese-IOPS (512B): 143,000 (3 TB); 275,000 (1.2 TB); 270,000 (785 GB); 137,000 (365 GB)
- Ran. Schreib-IOPS (512B): 535,000 (3 TB, 365 GB); 800,000 (1.2 TB, 765 GB)
- Ran. Lese-IOPS (4K): 136,000 (3 TB); 245,000 (1.2 TB); 215,000 (785 GB); 110,000 (365 GB)
- Ran. Schreib-IOPS (4K): 242,000 (3 TB), 250,000 (1.2 TB), 230,000 (785 GB); 140,000 (365 GB)
- Lesezugriffslatenz: 68 µs (alle)
- Schreibzugriffslatenz: 15 µs (alle)
- 2xnm MLC NAND Flash-Speicher
- Busschnittstelle: PCI-Express 2.0 x4
- Gewicht: 9 Unzen für FHHL, 6.6 Unzen für HHHL
- Formfaktor: Halbe Höhe, halbe Länge (HHHL)
- Garantie: 5 Jahre oder maximale Nutzungsdauer
- Ausdauer: 16.26PB
- Unterstützte Betriebssysteme
- Microsoft Windows: 64-Bit Windows Server 2012, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2008, Windows Server 2003
- Linux: RHEL 5/6; SLES 10/11; AGW 5/6; CentOS 5/6; Debian-Squeeze; Fedora 16/17; openSUSE 12; Ubuntu 10
- UNIX: Solaris 10/11 x64; OpenSolaris 2009.06 x64; OSX 10.6/10.7/10.8
- Hypervisoren: VMware ESX 4.0/4.1/ESXi 4.1/5.0/5.1, Windows 2008 R2 mit Hyper-V, Hyper-V Server 2008 R2
Designen und Bauen
Die Fusion-io ioDrive2 1.2 TB MLC ist eine PCIe 2.0-Karte im Half-Height-Half-Length-Format (HHHL) x4, die im Design der von uns getesteten ioDrive2 Duo SLC ähnelt, jedoch halbiert ist. (Weitere Informationen zum Design finden Sie im Testbericht zur Duo .) Anders als bei der Duo ist bei dieser Version der NAND-Speicher über einen einzigen NAND-Pool mit einem einzigen Controller angebunden. Der Controller ist derselbe wie bei der Duo – ein 40-nm-Xilinx-Virtex-6-FPGA.
Unser ioDrive2 ist 1.2 TB groß und arbeitet auf 4 Lanes über die PCIe-Verbindung. Das ioDrive2 nutzt MLC NAND, das auf 24 64-GB-NAND-Pakete aufgeteilt ist. Bei diesem Wert beträgt die Überbereitstellung mit Standardformatierung 22 %. Wie beim ioDrive2 Duo ist das NAND herstellerunabhängig, wobei unser spezielles Testermodell Intel MLC NAND nutzt.
Hintergrund und Vergleiche testen
Der Fusion-io ioDrive2 MLC verwendet einen 40-nm-Xilinx-Virtex-6-FPGA-Controller und Intel MLC NAND mit einer PCIe 2.0 x4-Schnittstelle.
Vergleichswerte für diesen Testbericht:
- Intel SSD 910 (800 GB, 4 x Intel EW29AA31AA1 Controller, eMLC NAND, PCIe 2.0 x8)
- LSI Nytro WarpDrive BLP4-400 (400 GB, SandForce SF-2500-Controller, Toshiba eMLC NAND, PCIe 2.0 x8)
Alle SAS/SATA Enterprise-SSDs werden auf unserer Enterprise-Testplattform der zweiten Generation, basierend auf einem Lenovo ThinkServer RD630, getestet. Diese neue Linux-basierte Testplattform beinhaltet die neueste Verbindungshardware, wie beispielsweise den LSI 9207-8i HBA, sowie I/O-Scheduling-Optimierungen für optimale Flash-Performance. Für synthetische Benchmarks verwenden wir FIO Version 2.0.10 für Linux und Version 2.0.12.2 für Windows. Da der Fusion-io ioDrive2 Host-seitige Ressourcen nutzt, ermöglicht eine höhere Servertaktfrequenz eine gesteigerte Leistung. In unserer synthetischen Testumgebung verwenden wir eine Standard-Serverkonfiguration mit einer Taktfrequenz von 2.0 GHz. Serverkonfigurationen mit leistungsstärkeren Prozessoren könnten jedoch eine noch höhere Performance erzielen.
- 2 x Intel Xeon E5-2620 (2.0 GHz, 15 MB Cache, 6 Kerne)
- Intel C602 Chipsatz
- Speicher – 16 GB (2 x 8 GB) 1333 MHz DDR3 registrierte RDIMMs
- Windows Server 2008 R2 SP1 64-Bit, Windows Server 2012 Standard, CentOS 6.3 64-Bit
- 100GB Micron RealSSD P400e SSD booten
- LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0 Gbit/s HBA (für Boot-SSDs)
- LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0 Gbit/s HBA (zum Benchmarking von SSDs oder HDDs)
Analyse der Anwendungsleistung
Im Enterprise-Markt besteht ein erheblicher Unterschied zwischen den Leistungsangaben auf dem Papier und der tatsächlichen Performance in einer Produktionsumgebung. Wir wissen, wie wichtig die Bewertung von Speichersystemen als Komponente größerer Systeme ist, insbesondere im Hinblick auf die Reaktionsfähigkeit des Speichers bei der Interaktion mit wichtigen Unternehmensanwendungen. Aus diesem Grund haben wir unsere ersten Anwendungstests eingeführt, darunter unseren proprietären MarkLogic NoSQL Database Storage Benchmark und die MySQL-Performance-Analyse mit SysBench.
In unserer MarkLogic NoSQL-Datenbankumgebung testen wir Gruppen von vier SATA- oder SAS-SSDs mit einer nutzbaren Kapazität von mindestens 200 GB. Unsere NoSQL-Datenbank benötigt zum Arbeiten etwa 650 GB freien Speicherplatz, der gleichmäßig auf vier Datenbankknoten verteilt ist. In unserer Testumgebung verwenden wir einen SCST-Host und präsentieren jede einzelne SSD in JBOD, wobei pro Datenbankknoten eine zugewiesen wird. Der Test wiederholt sich über 24 Intervalle, sodass für die SSDs dieser Kategorie insgesamt zwischen 30 und 36 Stunden erforderlich sind. Bei der Messung der von der MarkLogic-Software erkannten internen Latenzen zeichnen wir sowohl die durchschnittliche Gesamtlatenz als auch die Intervalllatenz für jede SSD auf.
Bei unserem Gesamtranking der durchschnittlichen Latenz in unserem MarkLogic NoSQL-Datenbank-Benchmark blieb der Fusion-io ioDrive2 MLC mit einer Reaktionszeit von 910 ms im Vergleich zu 4.685 ms leicht hinter der Intel SSD 4.286 zurück.
Der Fusion-io ioDrive2 MLC bot eine ähnliche Latenz wie die Intel SSD 910 und lag im Bereich von 6–50 ms. Allerdings behielt das ioDrive2 während des Großteils des Tests eine geringere Journal-Schreiblatenz bei.
Die Intel SSD 910 erzielte ähnliche Werte wie das Fusion-io ioDrive2 mit einer Spitzenlatenz zwischen 6 und 50 ms. Obwohl die Werte für sicheres Schreiben und zusammengeführtes Lesen und Schreiben vergleichbar waren, waren die Noten für Journalschreibvorgänge während des Großteils des Tests höher. Insgesamt konnte die Intel SSD 910 in unserem NoSQL-Test den Fusion-io ioDrive2 MLC leicht übertreffen.
Unser nächster Anwendungstest besteht aus dem Percona MySQL-Datenbanktest über SysBench, der die Leistung der OLTP-Aktivität misst. In dieser Testkonfiguration verwenden wir eine Gruppe von Lenovo ThinkServer RD630 und laden eine Datenbankumgebung auf ein einzelnes SATA-, SAS- oder PCIe-Laufwerk. Dieser Test misst die durchschnittliche TPS (Transaktionen pro Sekunde), die durchschnittliche Latenz sowie die durchschnittliche 99. Perzentil-Latenz über einen Bereich von 2 bis 32 Threads. Percona und MariaDB verwenden die Flash-fähigen Anwendungs-APIs von Fusion-io in den neuesten Versionen ihrer Datenbanken, obwohl wir für diesen Vergleich jedes Gerät in seinen „alten“ Blockspeichermodi testen.
In unseren SysBench-Tests lag der Fusion-io ioDrive2 1.2 TB vor dem LSI Nytro WarpDrive 400 GB, wobei der durchschnittliche TPS des ioDrive2 von etwa 305 TPS bei 2 Threads auf 2,354 TPS bei 32 Threads skalierte.
Die durchschnittliche Latenz von Fusion-io ioDrive2 1.2 TB in SysBench wurde von 6.55 ms bei 2 Threads auf 13.59 ms bei 32 Threads skaliert.
Beim Vergleich der 99. Perzentil-Latenz in unserem SysBench-Test schlug das Fusion-io ioDrive2 1.2 TB erneut das LSI Nytro WarpDrive mit einer besseren Latenz im gesamten Test und blieb bei knapp 30 ms bei 29.35 ms im Vergleich zu 39.30 ms beim WarpDrive.
Synthetische Workload-Analyse für Unternehmen
Die Flash-Leistung variiert während der Vorkonditionierungsphase jedes Speichergeräts. Unser synthetischer Enterprise-Storage-Benchmark-Prozess beginnt mit einer Analyse der Leistung des Laufwerks während einer gründlichen Vorkonditionierungsphase. Jedes der vergleichbaren Laufwerke wird mit den Tools des Herstellers sicher gelöscht, mit der gleichen Arbeitslast, mit der das Gerät getestet wird, unter einer hohen Last von 16 Threads mit einer ausstehenden Warteschlange von 16 pro Thread in einen stabilen Zustand vorkonditioniert und dann in festgelegten Intervallen getestet in mehreren Thread-/Warteschlangentiefenprofilen, um die Leistung bei leichter und starker Nutzung anzuzeigen.
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)
Unsere Enterprise Synthetic Workload Analysis umfasst zwei Profile, die auf realen Aufgaben basieren. Diese Profile wurden entwickelt, um den Vergleich mit unseren früheren Benchmarks sowie weit verbreiteten Werten wie maximaler Lese- und Schreibgeschwindigkeit von 4K und 8K 70/30, die häufig für Unternehmenshardware verwendet wird, zu erleichtern.
- 4k
- 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
- 100 % 4
- 8k 70/30
- 70 % lesen, 30 % schreiben
- 100 % 8
In diesem Test haben wir alle drei Laufwerke, das LSI Nytro WarpDrive, das Intel SSD 910 und das Fusion-io ioDrive2, sowohl unter Linux als auch unter Windows verglichen. Darüber hinaus nutzten wir beim ioDrive2 seine Overprovisioning-Fähigkeit für einen Hochleistungstestmodus (HP).
Unser erster Test misst 100 % 4K-Zufallsschreibleistung mit einer Last von 16T/16Q. In dieser Umgebung wurde die Burst-Eigenschaft des Fusion-io ioDrive2 MLC von HP bei 253,000 für Windows und 293,000 für Linux getestet, die sich dann nahezu stabil auf die Klassenbesten von 113,000 IOPS bzw. 118,000 IOPS einpendelte. Die Burst-HP-Zahlen ähnelten den Burst-Stock-Zahlen. Im eingeschwungenen Zustand übertrumpfte die Intel SSD 910 das serienmäßige ioDrive2 unter Windows und Linux.
Bei einer starken 16T/16Q-Last maß der Fusion-io ioDrive2 HP 0.87–1 ms im Burst und skalierte auf etwa 2.16–2.24 ms, als er sich dem stabilen Zustand näherte. Die Lagerbestände waren im Burst-Modus ähnlich, im stationären Zustand jedoch höher und wurden erneut von der Intel SSD 910 verdrängt.
Beim Vergleich der maximalen Latenz hatte der Fusion-io ioDrive2 MLC unter Linux deutlich bessere maximale Reaktionszeiten als unter Windows. Darüber hinaus lag die Latenz von Windows HP Max weit hinter der Konkurrenz. Insgesamt erzielten die Intel SSD 910 Linux und ioDrive2 Linux HP mit 26 bzw. 15 ms die besten Werte.
Betrachtet man die Latenzkonsistenz bei unserem 4K-Random-Write-Workload noch genauer, liegen Fusion-io ioDrive2 Linux und Windows HP beide knapp hinter der Intel SSD 910, die mit 2.38 ms für Linux und 2.72 ms für Windows die Bestnote erzielte.
Nach 6 Stunden Vorkonditionierung bot der Fusion-io ioDrive2 Windows Stock und HP eine 4K-Zufallsleseleistung bei unglaublichen 252,000 IOPS mit einer Schreibgeschwindigkeit von 111,597 IOPS für HP und 61,847 IOPS für Stock. Die Intel SSD 910 lieferte einen höheren Schreibdurchsatz.
Bei einer Arbeitslast von 16T/16Q bot das Fusion-io ioDrive2 Windows (HP und Standard) eine durchschnittliche zufällige Leselatenz von 4K, die mit 1.013 ms an der Spitze der Gruppe lag, während die beste Schreiblatenzleistung an die Intel SSD 910 Windows mit Schreibzugriff ging Latenz sogar 2.097ms.
Die maximale Latenz der Fusion-io ioDrive2-Windows-Version war mit nur 7.98 ms die beste für die Leseaktivität, obwohl die maximale Schreibaktivität mit 1030.50 ms die höchste in der Gruppe war.
Beim Vergleich der Latenzkonsistenz erreichte der Fusion-io ioDrive2 MLC Werte, die bei der 4K-Zufalls-Lese- und Schreibkonsistenz eher am Ende der Gruppe lagen.
In unserer nächsten Arbeitslast betrachten wir ein 8K-Profil mit einem gemischten Lese-/Schreibverhältnis von 70/30. In dieser Einstellung startete der Fusion-io ioDrive2 in verschiedenen Konfigurationen mit mehr als 210,000 IOPS-Bursts, die sich auf eine Geschwindigkeit von etwa 70,000 IOPS für Standardgeräte und 88,000 IOPS für HP verlangsamten. Die Burst-Leistung lag weit über der der Konkurrenz, und die Steady-State-Raten lagen nahe an den Burst-Geschwindigkeiten der konkurrierenden Laufwerke, mit Ausnahme des Nytro WarpDrive Windows.
Die durchschnittliche Latenz des Fusion-io ioDrive2 in allen Modi betrug zu Beginn unseres 1.2K 8/70-Vorkonditionierungstests 30 ms und stieg bei Annäherung an den stabilen Zustand auf etwa 2.88 ms für HP und 3.65 ms für Standard. Diese Zahlen übertrafen die Ergebnisse der Wettbewerbe.
Während unseres 8k 70/30-Tests bot das Fusion-io ioDrive2 Linux HP die besten Spitzenreaktionszeiten, wobei die maximale Latenz für den Großteil des Tests unter 25 ms lag. Auch hier erzeugte ioDrive2 Windows HP eine hohe maximale Latenz.
Die Latenzkonsistenz von Fusion-io ioDrive2 HP Linux und Windows erzielte durchgehend die niedrigsten Werte und endete bei 2.5 ms bzw. 2.55 ms.
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 ein breites Spektrum von Thread-/Warteschlangenkombinationen. In diesen Tests decken wir die Arbeitslastintensität von 2 Threads und 2 Warteschlangen bis zu 16 Threads und 16 Warteschlangen ab. Im erweiterten 8k 70/30-Test erreichte das Fusion-io ioDrive2 HP für Linux und Windows einen Spitzenwert von rund 88,000 IOPS und lag damit an der Spitze der Gruppe, obwohl das ioDrive2-Modell auch die Konkurrenz hinter sich ließ, wenn auch mit deutlich geringerem Vorsprung.
Die durchschnittliche Latenz des Fusion-io ioDrive2 HP Linux und Windows war klassenführend, und die Standardversion übertraf auch die Konkurrenz.
Während unseres 8K-70/30-Tests mit wechselnder Last blieb die maximale Latenz in allen Umgebungen deutlich höher als bei der Konkurrenz mit dem Fusion-io ioDrive2. Der Spitzenwert lag bei knapp 110 ms bei HP und reichte bis zu fast 300 ms bei Standardmodellen.
Die Standardabweichung vom Fusion-io ioDrive2 HP war in unserer Testumgebung die beste in der Klasse, und die ioDrive2-Serie erreichte in ihrem Spitzenwert ungefähr die gleichen Werte wie die Intel SSD 910.
Fazit
Der Fusion-io ioDrive2 MLC-Anwendungsbeschleuniger ist mit Kapazitäten bis zu 1.2 TB im HHHL-Formfaktor und bis zu 3 TB im FHHL-Formfaktor erhältlich. Obwohl sein kürzlich getestetes Schwestermodell, das Flaggschiff ioDrive2 Duo SLC , mit seinem SLC-NAND-Speicher und der Dual-Controller-Konfiguration für anspruchsvollste Anwendungen konzipiert ist, bewältigt die ioDrive2 Single-Drive mit MLC-Speicher dennoch High-End-Workloads, die extrem niedrige Latenzzeiten und hohen Durchsatz erfordern. Dank MLC-NAND kann Fusion-io dieses Modell mit höherer Kapazität und zu einem günstigeren Preis als die SLC-Versionen anbieten.
Nachdem wir den ioDrive2 Duo SLC vor nicht allzu langer Zeit bereits getestet hatten, hatten wir einen guten Anhaltspunkt für die Leistung des ioDrive2 Single. Dieses Mal wurde unsere Testumgebung jedoch aktualisiert, da wir einige unserer alten synthetischen Benchmarks zugunsten unserer realen Testumgebungen MarkLogic und SysBench MySQL eingestellt haben. Wir haben mit diesen Tests begonnen und der ioDrive2 hat gut abgeschnitten. Obwohl die durchschnittliche Gesamtlatenz des ioDrive2 im MarkLogic-Test leicht von der Intel SSD 910 übertroffen wurde, war seine Leistung konkurrenzfähig und die Latenzspitzen beim Schreiben von Journalen lagen deutlich unter denen der Intel SSD 910. In unserem SysBench-Test konkurrierte das ioDrive2 mit dem LSI Nytro WarpDrive und produzierte mehrere Hundert mehr TPS bei gleichzeitig geringerer Latenz.
Anschließend verglichen wir das ioDrive2 sowohl mit der Intel SSD 910 als auch mit dem LSI Nytro WarpDrive, wobei wir die Überbereitstellung des ioDrive2 für einen Hochleistungsmodus (HP) nutzten, und wir testeten alle Laufwerke sowohl unter Linux als auch unter Windows. Bei den allgemeinen Durchsatzzahlen schnitt der ioDrive2 durchweg am besten ab. Sein HP-Modus lieferte den höchsten Gesamtdurchsatz, der in unserem 250,000K-Zufallstest einen Maximaldurchsatz von über 4 erreichte. Auch bei der Latenz hat sich das ioDrive2 gut bewährt, außer wenn es um die maximale Latenz unter Windows ging, was wir bei unserem Test auch beim ioDrive2 Duo SLC beobachtet haben. Abgesehen von dieser Kategorie schnitt der ioDrive2 äußerst gut ab.
Vorteile
- Überlegenes Verwaltungssoftwarepaket
- Bietet den höchsten Durchsatz bei 4K- und 8K-Workloads im Vergleich zu Einsteigermodellen für Unternehmen
- Latenz und Durchsatz in Sysbench- und MarkLogic-Realwelttests gleichwertig oder besser als die Konkurrenz
Nachteile
- Probleme mit der maximalen Latenz sowohl unter Windows als auch unter Linux
Fazit
Der Fusion-io ioDrive2 MLC kann Systeme beschleunigen, um die intensivsten Arbeitslasten zu bewältigen, indem er zusätzlich zu einer branchenführenden Software-Management-Suite beeindruckende Durchsatzzahlen liefert, die die Besten seiner Klasse sind.
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