Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT (NVMe) Testbericht

Der hier vorgestellte Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT besteht aus 2x Intel 1.2 TB P3600 NVMe-Laufwerken und 8x SSD800MM 400 GB SSDs in den anderen SAS3-Einschüben; zwei davon sind als RAID1 für das Betriebssystem konfiguriert, während die anderen sechs als RAID1 für die Datenspeicherung konfiguriert sind.

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT-Spezifikationen

• SYS-1027R-WC1NRT    
• SuperServer 1027R-WC1NRT (Schwarz)
• Hauptplatine: Super X9DRW-CTF31
• Prozessor/Cache
• CPU    
  • Dual-Sockel R (LGA 2011)
  • Intel Xeon-Prozessoren der E5-2600- und E5-2600 v2-Familie (bis zu 130 W TDP)
• Cache: Bis zu 30 MB
• Systembus: QPI bis zu 8GT/s
• System Memory
• Speicherkapazität: 
  • 16x 240-polige DDR3-DIMM-Sockel
  • Bis zu 1 TB DDR3 ECC LRDIMM
  • Bis zu 512 GB DDR3 ECC Registered Memory (RDIMM)
  • Bis zu 128 GB DDR3 ECC und Nicht-ECC UDIMM
• Speichertyp: 1866/1600/1333/1066/800 MHz ECC DDR3 SDRAM 72-Bit, 240-polige vergoldete DIMMs
• DIMM-Größen: 64 GB (LRDIMM), 32 GB, 16 GB, 8 GB, 4 GB, 2 GB, 1 GB
• Speicherspannung: 1.5 V, 1.35 V
• Fehlererkennung:    
  • Korrigiert Einzelbitfehler
  • Erkennt Doppelbitfehler (unter Verwendung von ECC-Speicher)
• Onboard-Geräte
  • Chipsatz: Intel C602J Chipsatz
  • SATA: SATA3 (6 Gbit/s) mit RAID0, 1
  • SAS: 
    • SAS3 (12 Gbit/s) über LSI 3108
    • Unterstützung für RAID0, 1, 5, 6, 10, 50, 60
    • 2 GB DDR3-Cache
  • IPMI:    
    • Unterstützung für Intelligent Platform Management Interface v.2.0
    • IPMI 2.0 mit Unterstützung für virtuelle Medien über LAN und KVM-über-LAN
    • Nuvoton WPCM450 BMC
  • 1x SSD-DM016-PHI (SATADOM)
  • 1x AOM-TFM-3108 (TFM für SuperCap)
  • ​1x AOM-TPM-9655V (TPM)
• Netzwerkcontroller:    
  • Intel x540 Dual Port 10GBase-T
  • Gerätewarteschlangen für virtuelle Maschinen reduzieren den E/A-Overhead
  • Unterstützt 10GBASE-T, 100BASE-TX und 1000BASE-T, RJ45-Ausgang
  • 1x Realtek RTL8211E PHY (dediziertes IPMI)
• Grafik: G200 (Nuvoton WPCM450 BMC)
• Input / Output
  • Serial ATA / NVMe PCIe SSD: 2x SATA3 (6 Gbit/s) / NVMe PCIe SSD-Anschlüsse
  • SAS: 8x SAS3 (12 Gbit/s) Ports
  • LAN:
    • 2x RJ45 10GBase-T-Anschlüsse
    • 1x RJ45 Dedizierter IPMI LAN-Port
  • USB: 6x USB 2.0-Anschlüsse insgesamt (4 hinten, 2 vorne)
  • VGA: 1x VGA-Anschluss
  • Serieller Port/Header: 1x Fast UART 16550 Header
• Management:
  • Software    
    • SuperDoctor III
    • Wachhund
    • NMI
    • SMCBU und SMM
    • IPMI 2.0
    • Intel Node-Manager
• Leistungskonfigurationen:    
  • ACPI/APM-Energieverwaltung
  • Einschaltmodus für die Wiederherstellung der Wechselstromversorgung
• Formfaktor: 1U Rackmount
• Modell: CSE-116AC2-R700WB
• Abmessungen
  • Breite: 17.2 "(437mm)
  • Höhe: 1.7 "(43mm)
  • Tiefe: 23.5 "(597mm)
  • Bruttogewicht: 46 lbs (20.9 kg)
• Frontblende
  • Buttons:    
    • Power On / Off-Taste
    • UID-Taste
  • LEDs:    
    • Stromstatus-LED
    • HDD-Aktivitäts-LED
    • 2x Netzwerkaktivitäts-LEDs
    • Universal Information (UID)-LED
• Erweiterungssteckplätze:
  • PCI-Express: 1 PCI-E 3.0 x16 voller Bauhöhe, halber Baulänge (CPU2 erforderlich)
• Laufwerksschächte:
  • Hot-Swap: 10 Hot-Swap-fähige 2.5-Zoll-Laufwerksschächte (8 SAS3 und 2 NVMe PCIe SSD/SATA3)
  • Rückwandplatine: SAS/SATA/NVMe PCIe SSD
• Systemkühlung
  • Lüfter: 5x 40 mm x 56 mm gegenläufige PWM-Lüfter
• Stromversorgung: 700 W/750 W Redundantes hocheffizientes AC-DC-Netzteil mit PMBus und I2C
• Wechselstrom Spannung:    
  • 700 W: 100 – 140 V, 50–60 Hz, 8.5–6 A
  • 750 W: 180 – 240 V, 60–50 Hz, 5–3.8 A
• DC-Ausgang +5 V Standby: 3 A
• DC-Ausgang +12V:    
  • 700 W: 58 A bei 100–140 V
  • 750 W: 62 A bei 180–240 V
• Mit Stromverteiler:    
  • +5 V: 25 A
  • +3.3 V: 12 A
  • -12V: 0.6A
• Umweltspezifikationen:    
  • Betriebstemperatur: 10 ° C bis 35 ° C (50 ° F bis 95 ° F)
  • Nichtbetriebstemperatur: -40 °C bis 60 °C (-40 °F bis 140 °F)
  • Relative Luftfeuchtigkeit bei Betrieb: 8 % bis 90 % (nicht kondensierend)
  • Relative Luftfeuchtigkeit bei Nichtbetrieb: 5 % bis 95 % (nicht kondensierend)

Designen und Bauen

Der Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT hat einen 1U-Formfaktor und holt das Beste aus seiner schlanken Bauweise mit 10 Hot-Swap-fähigen 2.5-Zoll-SAS/SATA-Laufwerksschächten heraus. 

Das Bedienfeld des SC116AC2-R700WB liefert wichtige Informationen zur Systemüberwachung und -steuerung. LEDs zeigen das Einschalten, die Netzwerkaktivität und die Festplattenaktivität an (es gibt auch eine universelle Informations-LED). Außerdem sind ein Hauptnetzschalter und ein UID-Knopf vorhanden.

Die I/O-Rückseite des 1027R-WC1NRT umfasst einen VGA-Anschluss, vier USB 2.0-Anschlüsse, zwei Gigabit-Ethernet-Anschlüsse, einen dedizierten IPMI-Anschluss, eine UID-Taste und eine LED (beide befinden sich neben den PCI-E-Steckplätzen). Auf der Rückseite befindet sich auch das 700-W-Netzteil, das aus zwei separaten Leistungsmodulen besteht, um Stromredundanz zu gewährleisten. Dadurch können Benutzer ein ausgefallenes Netzteilmodul austauschen, ohne den Server herunterfahren zu müssen.

Der Server lässt sich einfach öffnen, indem man eine Schraube auf der Rückseite der Gehäuseabdeckung löst, die dann vollständig abrutscht. Das Layout ist innen sehr gut organisiert und jede Komponente ist schnell zugänglich. Ganz rechts auf der Hauptplatine befinden sich mehrere SATA-Anschlüsse, die teilweise durch die NVMe-Kabelführung auf dieser Seite des Gehäuses blockiert werden.

Ein verstecktes Juwel, das Supermicro in diesen Build integriert hat, ist das SATADOM-Modul, ein miniaturisiertes SATA-Gerät. Sie sind mit Kapazitäten von 16, 32 und 64 GB erhältlich und bieten Lesegeschwindigkeiten von über 530 MB/s (ähnlich einem Standard-SSD-Bootlaufwerk). Diese können für eine Reihe eingebetteter Anwendungen verwendet werden, z. B. als Alternative zum Startlaufwerk, zum Speicherort der Backup-Software für die Wiederherstellung oder für eine Reihe anderer Optionen, bei denen ein eindeutiges Speichergerät erforderlich ist.

Der SuperServer ist unter der Haube intelligent angeordnet und kompakt; Das X9DRW-CTF31-Serverboard verfügt über 16 DIMM-Steckplätze, die bis zu 1024 GB ECC LRDIMM, bis zu 512 GB ECC RDIMM oder bis zu 128 GB ECC/Nicht-ECC UDIMM DDR3-1866/1600/1333/1066/800 SDRAM unterstützen können.

Der auf einer Mezzanine-Karte sitzende LSI 3108 SAS-Controller bietet acht SAS 3.0-Ports und unterstützt die RAID-Level 0, 1, 5, 6, 10, 50 und 60. Darüber hinaus ist ein SATA-Controller in den Chipsatz integriert, der zwei SATA bereitstellt 3.0-Ports (6 Gbit/s) sowie zwei SATA 2.0-Ports (3 Gbit/s) mit RAID0-, 1-, 5- und 10-Unterstützung. Ebenfalls sichtbar ist das TPM-Modul.

Supermicro hat diesem Server auch seinen SuperCap beigelegt, der das Lüftermodul ersetzt und als Notstromversorgung für den LSI MegaRAID-Adapter dient. Dadurch ist es sowohl für die Kühlung als auch für die Wartung unterwegs in einer bequemen Position.

Synthetische Workload-Analyse für Unternehmen

Beim Testen dieses Servers sitzt das Betriebssystem auf einer RAID1-Gruppe von HGST SSD800MM SSDs. Die restlichen 6 SSD800MM SSDs werden im RAID10 getestet. Die Intel P3600 NVMe SSDs werden in Konfigurationen mit einem und zwei Laufwerken getestet. Bei Dual-Drive-Scores werden die Ergebnisse beider Drives zusammengefasst, um die Gesamtleistung zu ermitteln.​

Bevor wir jeden der FIO-Synthetik-Benchmarks starten, bereitet unser Labor das Gerät auf einen stabilen Zustand unter einer hohen Last von 16 Threads mit einer ausstehenden Warteschlange von 16 pro Thread vor. Anschließend wird der Speicher in festgelegten Intervallen mit mehreren Thread-/Warteschlangentiefenprofilen getestet, um die Leistung bei leichter und starker Nutzung zu zeigen.

Vorkonditionierung und primäre stationäre Tests:

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

Diese synthetische Analyse umfasst vier Profile, die häufig in Herstellerspezifikationen und Benchmarks verwendet werden:

• 4k – 100 % Lesen und 100 % Schreiben
• 8k – 100 % Lesen und 100 % Schreiben
• 8k – 70 % Lesen/30 % Schreiben
• 128k – 100 % Lesen und 100 % Schreiben

Unser erster Benchmark ist unser 4K-Übertragungstest (100 % Lesen und 100 % Schreiben). Das 1x Intel P3600 NVMe-Laufwerk erzielte 449,432 IOPS beim Lesen und 57,218 IOPS beim Schreiben. Als wir jedoch die Konfiguration mit zwei Laufwerken verwendeten, verdoppelte sich der Durchsatz im Wesentlichen mit unglaublichen 876,660 IOPS beim Lesen und 114,359 IOPS beim Schreiben. Das LSI RAID 6x SSD800MM in RAID10 (Durchschreiben) bot 441,281 IOPS beim Lesen und 96,665 IOPS beim Schreiben.

In unseren durchschnittlichen Latenztests mit derselben Dateigröße war die Konfiguration mit 2x Intel P3600 NVMe-Laufwerken mit 2.23 ms beim Schreiben und nur 0.29 ms beim Lesen die beste Leistung. Dies war besser als das 6x SSD800MM-Laufwerk, obwohl es im Vergleich zum einzelnen Intel-Laufwerk eine viel bessere durchschnittliche Schreiblatenz aufwies.

Unsere maximale Latenz ergab sehr ähnliche Ergebnisse zwischen dem 1x Intel P3600 NVMe-Laufwerk (47.57 ms Schreiben, 14.82 ms Lesen) und dem 2x Intel P3600 (46.19 ms Schreiben, 15.94 ms Lesen). Die in RAID6 konfigurierte LSI RAID 800x SSD10MM konnte mit nur 17.99 ms die beste Schreibleistung vorweisen.

In unserem Standardabweichungs-Benchmark, der dabei hilft, Konfigurationen zu identifizieren, die einen überdurchschnittlich großen Latenzbereich aufweisen, hatte das in RAID6 konfigurierte LSI RAID 800x SSD10MM erneut die beste Schreibleistung mit nur 0.792 ms. Die Konfiguration mit 2x Intel P3600-Laufwerken zeigte die besten Leseergebnisse (0.17 ms).

Als nächstes haben wir den Server für sequentielle 8K-Übertragungen überholt, um die Leistung der Intel P3600 NVMe-Laufwerke (sowie mit Write-Through- und Write-Back-Caching-Techniken für die SSD800MM-Laufwerke) mit einer Last von 16 Threads und einer Warteschlangentiefe von 16 zu messen für 100 % Lese- und 100 % Schreibvorgänge. In diesem Benchmark war die 2x Intel P3600 NVMe-Konfiguration mit gewaltigen 726,866 IOPS beim Lesen und 260,385 IOPS beim Schreiben der eindeutige Spitzenreiter, die beide deutlich über dem Rest der Platine lagen.

Unser nächster Test besteht zu 70 % aus zufälligen Lesevorgängen und zu 30 % aus Schreibvorgängen mit einer Arbeitslast von 8 KB über eine Reihe von Threads und Warteschlangenzahlen. Beim Durchsatz erreichte die Konfiguration mit 2x NVMe-Laufwerken 134,867 IOPS von 16T16Q, was immer noch deutlich hinter der 6x SSD800MM in RAID10 lag.

In Bezug auf die durchschnittliche Latenz blieb die Konfiguration mit 2x NVMe-Intel-Laufwerken mit einer 800T16Q-Latenz von 16 ms erneut hinter den SSD1.89MM-Laufwerken zurück. Die Konfiguration mit einem Intel-Laufwerk hatte bei gleicher QT etwa die doppelte Latenz.

Der Benchmark zur maximalen Latenz zeigte ein ähnliches Bild, wobei das Setup mit sechs SSD800MM-Laufwerken den Spitzenplatz belegte. Allerdings konnte die Konfiguration mit 2x Intel-Laufwerken bis zur 800T/8Q-Marke relativ mit den SSD8MM-Laufwerken mithalten (wobei die Latenz zeitweise sogar geringer war).

Bei der Aufzeichnung der Standardabweichungsberechnungen für den 8k 70/30-Benchmark hatten sowohl die Intel P3600-Konfigurationen mit Einzel- als auch mit Doppellaufwerk im Vergleich zur SSD800MM Schwierigkeiten mit hohen Thread-Anzahlen und Warteschlangentiefen.

Unser endgültiger synthetischer Benchmark basiert auf sequentiellen 128-KByte-Übertragungen mit 100 % Lese- und 100 % Schreibvorgängen. Hier erreichte die Intel P3600 NVMe 2x-Konfiguration einen wesentlich höheren Durchsatz als ihre 1x-Konfiguration und erreichte 2,336,358 KB/s bei Schreibvorgängen und unglaubliche 5,879,600 KB/s beim Lesen. Wir haben das LSI RAID 6x SSD800MM auch sowohl im Write-Back- als auch im Write-Through-Vorgang gemessen. Erstere verzeichnete gewaltige 6,427,400 KB/s beim Schreiben (deutlich über allen anderen Konfigurationen) und 5,865,600 KB/s beim Lesen, während letzteres 1,662,156 KB/s beim Schreiben und 2,702,029 KB/s beim Lesen verzeichnete.

Fazit

Der Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT ist ein Enterprise-Speicherserver mit 10 Hot-Swap-fähigen 2.5-Zoll-Laufwerksschächten in einem schlanken 1U-Rackmount-Formfaktor, der aus zwei Hauptsubsystemen besteht: dem SC116AC2-R700WB 1U-Gehäuse und dem X9DRW-CTF31 Dual-Prozessor Serverboard. Der SuperServer 1027R-WC1NRT bietet eine Menge Flexibilität aufgrund seiner Unterstützung sowohl von SAS3 12 Gb/s als auch von NVMe-Laufwerken, wobei ersteres eine PCIe-Schnittstelle im 2.5-Zoll-Formfaktor verwendet. Die NVMe-Laufwerke sind einzigartig, da sie von vorne gewartet werden können und gleichzeitig eine PCIe-Karten-ähnliche Leistung liefern, die deutlich schneller ist als SAS/SATA-Angebote mit demselben Formfaktor. Die meisten Server unterstützen nur wenige NVMe-kompatible Einschübe (zwei im Fall dieses Supermicro SuperServers), da im Inneren des Gehäuses zusätzliche Hardware für die Anschlüsse an der Vorderseite erforderlich ist. Das Endergebnis dieser Laufwerke ist jedoch beeindruckend und die Intel NVMe SSDs glänzen in diesem System wirklich. 

Um seine Leistung zu testen, haben wir den SuperServer in einer optimalen Konfiguration ausgestattet, um alle 10 Einschübe mit den jeweils besten verfügbaren Optionen zu nutzen. Wir haben die Intel P3600 1.2 TB NVMe-Laufwerke einzeln und als zwei Laufwerke insgesamt getestet, zusammen mit sechs HGST Ultrastar SSD800MM 400 GB SSDs (sowohl Durchschreib- als auch Rückschreibvorgänge), die an eine LSI-RAID-Controllerkarte für RAID1- und RAID10-Konfigurationen angeschlossen sind. Wie erwartet ermöglichte die Kombination der beiden Intel NVMe-Laufwerke dem SuperServer einen enormen Durchsatz sowie eine geringe Latenz. Am deutlichsten wurde dies in unseren 100K-, 100K- und 4K-Übertragungsbenchmarks mit 8 % Lese- und 128 % Schreibzugriff, bei denen der Lesedurchsatz durchweg doppelt so hoch war wie bei den anderen Konfigurationen. 

Das Endergebnis ist, dass Supermicro eine dichte Plattform bietet, die dank ihrer beiden NVMe-Laufwerkssteckplätze einen enormen Durchsatz ermöglichen kann. Der Rest der SAS3-Schächte ist jedoch auch nicht gerade ein Trottel, insbesondere in Kombination mit erstklassigen SSDs wie den von uns verwendeten HGST-Laufwerken. Die insgesamt 10 Schächte bieten zahlreiche Optionen, wenn es um die Segmentierung von Daten für latenzempfindliche Anwendungen oder die Verwendung einer Kombination aus Flash und Festplatten oder kostengünstigen SSDs in einer Tiering-Konfiguration geht. Der größte Nachteil der Plattform besteht darin, dass sie nur über zwei NVMe-Schächte verfügt, obwohl Supermicro größere 2U-Systeme anbietet, die vier der Hochgeschwindigkeitslaufwerke unterstützen. Angesichts der Tatsache, dass es in der Branche hinsichtlich der NVMe-Unterstützung eher an Optionen mangelt, ist der Besitz von zwei Laufwerken in einem 1U-System ein guter Ausgangspunkt für die aufkommende Technologie, während Supermicro die Akzeptanz evaluiert und wo als nächstes Innovationen eingeführt werden können.

Vorteile

• NVMe-Kompatibilität
• Bietet eine Menge Flexibilität
• Kompakter 1U-Formfaktor
• Zusätzliche Komponenten wie SATADOM und SuperCap bieten einen „versteckten“ Mehrwert

Nachteile

• Begrenzt auf 2 NVMe-Schächte

Fazit

Der Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT ist ein High-End-Speichersystem, das Unternehmen dank seiner Kompatibilität sowohl mit SAS3-12-Gbit/s- als auch mit NVMe-Laufwerken erhebliche Vielseitigkeit bietet. Ersteres ermöglicht enorme Leistungssteigerungen bei hohen Anwendungslasten.

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT

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