La semana pasada, Intel lanzó sus procesadores Xeon de tercera generación , que se suman a su ecosistema, el cual incluye el almacenamiento SSD Optane en el P5800X y, por supuesto, los módulos de memoria persistente (PMem) de la serie 200. Tras publicar nuestros análisis iniciales sobre el almacenamiento de Intel, decidimos reutilizar la tecnología de servidores y almacenamiento de Intel que tenemos en el laboratorio. Instalamos Windows Server 2019 para probar directamente Optane PMem 200, el SSD Optane P5800X y los SSD TLC NAND P5510 . El objetivo de este análisis es evaluar el rendimiento del almacenamiento de Intel en Windows Server para comprender mejor las ventajas de cada una de estas tecnologías en un entorno de hardware real.
Optane PMem frente a Optane SSD frente a NAND SSD
Todavía hay una serie de preguntas sobre qué tecnología de almacenamiento es adecuada para una aplicación o caso de uso en particular, a pesar de la pirámide de almacenamiento favorecida durante mucho tiempo de Intel. Claro, la DRAM es la más rápida, pero desafortunadamente también es costosa. Optane PMem se puede usar como DRAM, proporcionando almacenamiento persistente que no necesita rehidratación al reiniciar. PMem también aprovecha las ranuras DIMM tradicionales, por lo que es fácil instalarlo. PMem también tiene un perfil de rendimiento impresionante en comparación con los SSD tradicionales.
Luego, por supuesto, tiene los SSD Optane, que se han optimizado para absorber escrituras, un trabajo con el que los SSD tradicionales pueden tener problemas. Esta es la razón por la que normalmente se utilizan como parte de una arquitectura de almacenamiento de varios niveles como caché o grupo de almacenamiento en niveles. Sin embargo, los SSD Optane son más caros que los SSD TLC NAND y tienen una enorme desventaja de capacidad, el P5800X alcanza un máximo de 1.6 TB, por ejemplo.
Más adelante, encontramos las unidades SSD TLC, como la Intel P5510 , que ofrecen una excelente relación rendimiento-precio. Por último, en el ámbito de la memoria flash, están las unidades SSD QLC. Estas ofrecen la mayor capacidad y valor por terabyte, pero funcionan mejor en entornos con alta carga de lectura, e incluso mejor si se encuentran detrás de una caché o capa que agrega las escrituras y las distribuye a las unidades SSD QLC de forma eficiente. A partir de ahí, la pirámide de almacenamiento se convierte en un laberinto de discos duros, unidades de cinta y diversas opciones de almacenamiento en la nube.
Rendimiento de almacenamiento Intel en Windows Server
Para evaluar el rendimiento de estas últimas tecnologías de almacenamiento de Intel, queríamos una situación con la menor sobrecarga posible, mientras encontrábamos un buen soporte para PMem específicamente y nuestra metodología de prueba existente. El primer candidato es Microsoft Windows Server 2019. Estamos probando en un servidor Intel OEM que fue diseñado para mostrar las últimas tecnologías de plataforma como 3rd Gen Xeon, PMem 200 y soporte para almacenamiento PCIe Gen4.
Especificaciones del servidor Intel OEM
- 2 x Intel Xeon Platino 8380 a 2.3 GHz de 40 núcleos
- 16 memorias DDR32 de 4 GB a 3200 MHz
- 16 memorias persistentes Intel serie 128 de 200 GB
- SSD de arranque: Intel 1TB SATA
- SO: Windows Server 2019
Análisis de carga de trabajo sintética empresarial
Nuestro proceso de evaluación comparativa de almacenamiento compartido empresarial condiciona previamente cada dispositivo a un estado estable con la misma carga de trabajo con la que se probará el dispositivo bajo una carga pesada de 16 subprocesos con una cola pendiente de 16 por subproceso, y luego se probará en intervalos establecidos en múltiples subprocesos/colas. Perfiles de profundidad para mostrar el rendimiento bajo uso ligero y pesado. Dado que estamos probando una pequeña huella de almacenamiento del 20 % en cada dispositivo, solo representamos gráficamente las secciones principales de cada prueba.
Pruebas de preacondicionamiento y de estado estacionario primario:
- Rendimiento (lectura+escritura de IOPS agregado)
- Latencia promedio (latencia de lectura y escritura promediadas juntas)
- Latencia máxima (máxima latencia de lectura o escritura)
- Desviación estándar de latencia (desviación estándar de lectura+escritura promediada)
Nuestro análisis de carga de trabajo sintética empresarial incluye cuatro perfiles basados en tareas del mundo real, con una carga de trabajo 1T/1T 4K para centrarse en el rendimiento de carga baja. Estos perfiles se han desarrollado para facilitar la comparación con nuestros puntos de referencia anteriores, así como con valores ampliamente publicados, como una velocidad máxima de lectura y escritura de 4k y 8k 70/30, que se usa comúnmente para unidades empresariales.
- 4K 1T/1T
- 100 % de lectura o 100 % de escritura
- 100% 4K
- 4K 16T/16T
- 100 % de lectura o 100 % de escritura
- 100% 4K
- 8K 70/30
- 70% lectura, 30% escritura
- 100% 8K
- 8K (secuencial)
- 100 % de lectura o 100 % de escritura
- 100% 8K
- 128K (secuencial)
- 100 % de lectura o 100 % de escritura
- 100% 128K
Para nuestras pruebas, analizamos tres configuraciones de almacenamiento dentro de la plataforma de servidor Intel de 3.ª generación. Estos incluyeron lo siguiente:
- 16 memorias persistentes Intel serie 128 de 200 GB en dos espacios de nombres (cada uno con aproximadamente 1 TB de almacenamiento)
- 2 SSD Intel P800X Optane de 5800 GB
- 8 SSD Intel P7.68 de 5510 TB
Cada grupo de dispositivos o espacio de nombres se probó directamente con un trabajo FIO, utilizando una huella de capacidad del dispositivo del 20 % para medir el rendimiento sostenido. A cada dispositivo por grupo se le asignó su propio trabajo y se agregaron los resultados. Por ejemplo, para dos dispositivos que se probaron, a cada uno se le asignó una carga de trabajo 1T/1Q, por lo que dos subprocesos en 1 cola en total para esa carga de trabajo. Ocho dispositivos serían ocho subprocesos en total en una cola y así sucesivamente.
En nuestra primera prueba, nos enfocamos en una carga de trabajo de lectura y escritura aleatoria de 4K de profundidad de cola única y un solo subproceso. El rendimiento fuera de línea es importante para muchas aplicaciones, ya que algunos dispositivos no necesitan una gran profundidad de cola de E/S detrás de ellos para brillar.
Intel PMem mostró ventajas significativas en el rendimiento de lectura, midiendo casi el doble en comparación con los SSD Intel P5800X duales o los ocho SSD Intel P5510. En cuanto al rendimiento de escritura, PMem todavía tenía una ventaja sobre los SSD P5800X, pero ocho unidades P5510 pudieron proporcionar un mayor rendimiento.
A continuación, observamos el impacto de la latencia promedio de nuestra prueba de lectura y escritura 1K 1T/4T.
Intel PMem midió 10 microsegundos de latencia en lectura aleatoria 4K, seguido por el P5800X con 24 microsegundos y los SSD P5510 con 81 microsegundos. En cuanto a la latencia de escritura, vimos 11 microsegundos de PMem, 23 de los SSD P5800x y 27 ms de los SSD P5510.
Pasando a una forma más pesada de la misma prueba de lectura y escritura 4K, observamos dónde superó cada tipo de dispositivo.
El grupo de ocho SSD Intel P5510 ofreció el mayor rendimiento de lectura con casi 4.8 millones de IOPS, seguido de PMem con 3.2 millones de IOPS y los SSD duales P5800X con 1.7 millones de IOPS. En escritura aleatoria de 4K, las dos SSD P5800X lideraron con 1.91 millones de IOPS, seguidas de las ocho SSD P5510 con 1.78 millones de IOPS y los dos espacios de nombres PMem con 1.35 millones de IOPS.
Si bien el rendimiento es importante, uno de los aspectos más interesantes de Optane, tanto como PMem como SSD, es qué tan bien maneja la latencia del almacenamiento. Vemos que esto se manifiesta en nuestra carga de trabajo de lectura y escritura aleatoria de 4K más pesada también.
Intel PMem tuvo la latencia de lectura más baja con 159 microsegundos, seguido por los dos SSD P5800X con 296 microsegundos y los ocho SSD P5510 en la parte posterior con 427 microsegundos. La latencia de escritura tuvo a las dos SSD P5800X a la cabeza con 265 microsegundos, con PMem detrás con 377 microsegundos y las ocho SSD P5510 tradicionales con 1.147 ms.
Al aumentar el tamaño de bloque a nuestra carga de trabajo de 8K 70/30, observamos los tres tipos de almacenamiento diferentes y cómo responden a un recuento cada vez mayor de subprocesos y colas.
En términos de rendimiento máximo, el grupo de ocho SSD Intel P5510 realmente estiró las piernas y ofreció algunos números máximos impresionantes. En la parte superior, alcanzó un máximo de 4.34 millones de IOPS a 16T/16Q, aunque lo interesante es ver dónde PMem y los dos P5800X pudieron avanzar ligeramente en algunos de los puntos de cola y subprocesos inferiores.
Cambiando el enfoque a la latencia promedio, vemos una imagen diferente pintada en los diferentes tipos de almacenamiento. Intel PMem, aunque no tuvo el rendimiento más alto, pudo pasar con una de las latencias promedio más bajas en esta prueba, seguido de cerca por los SSD P5800X. Los ocho SSD P5510 a un nivel de latencia mucho más alto (relativamente) que las dos tecnologías Optane, aunque ofrecieron el rendimiento más alto con diferencia.
A continuación, pasamos a nuestras cargas de trabajo secuenciales, comenzando primero con nuestro tamaño de transferencia de 8K.
El grupo de ocho SSD Intel P5510 superó fácilmente esta prueba con 4.45 millones de IOPS, seguido de PMem con 1.92 millones de IOPS, seguido por los dos SSD P5800X con 1.71 millones de IOPS. En escritura, PMem ocupó el primer lugar con 1.75 millones de IOPS, seguido de los ocho SSD P5510 con 1.55 millones de IOPS, seguidos de los dos SSD P5800X con 1.18 millones de IOPS.
En nuestra última prueba, observamos el ancho de banda máximo de los tres medios de almacenamiento diferentes. Con ambos tipos de dispositivos U.2, parte del extremo superior limitado proviene de la cantidad de carriles para cada implementación.
Comenzando en la parte superior en ancho de banda de lectura, los ocho P5510 llegaron con unos impresionantes 54 GB/s, seguidos por PMem con dos espacios de nombres que ofrecen 44 GB/s y los dos SSD P5800X con 14 GB/s de lectura. Es interesante ver qué tan alto puede llegar el PMem cuando se trata de ancho de banda. Cambiando a la escritura de bloque grande, los ocho SSD P5510 llegaron en la parte superior con 32.7 GB/s, seguidos de PMem con 14.3 GB/s y luego los dos SSD P5800X con 11.1 GB/s. En general, números muy impresionantes en todos los ámbitos.
Conclusión
Intel ha estado trabajando arduamente con Optane durante los últimos años con las variantes PMem y SSD. Está claro que esta tecnología de almacenamiento es fundamentalmente importante para ellos, ya que tejen una historia integral de la plataforma Intel en un esfuerzo por defenderse de AMD en el centro de datos. Y para las cargas de trabajo de misión crítica, los resultados lo confirman. Para el almacenamiento en niveles, el P5800X se ubica perfectamente en la parte superior de la jerarquía de dispositivos NVMe, y ve un aumento gigantesco en el rendimiento con respecto al modelo de la generación anterior gracias en gran parte a PCIe Gen4. De hecho, este impulso es tan grande que comienza a acercarse al rendimiento, pero no al ancho de banda, que ofrece PMem.
A lo largo de nuestras pruebas, vimos exactamente lo que esperábamos ver. PMem mostró un tremendo valor de rendimiento cuando se trata de latencia y rendimiento en colas de baja profundidad. También ofrece enormes ganancias de ancho de banda en el rendimiento de lectura. El SSD Optane P5800X, incluso en implementaciones de dos, comienza a acercarse mucho a PMem en todos los ámbitos. Esto permite que el P5800X sea una combinación fantástica con las unidades TLC o QLC en una solución que puede aprovecharlas como caché o nivel.
No importa dónde miremos la plataforma Intel Gen3 Xeon, hay mucho que amar en lo que respecta al almacenamiento. Nuestros hallazgos se destacan por el inmenso ancho de banda de lectura de PMem que supera los 44 GB/s de lectura y la latencia de 10 microsegundos en cargas de trabajo de lectura y escritura aleatorias de 4K de profundidad de cola baja. El P5800X ofrece beneficios de latencia similares, con un alcance más amplio en la bahía U.2 más común, midiendo aproximadamente el doble de la latencia de Intel PMem con colas bajas y recuentos de subprocesos. Incluso los SSD P5510 demostraron su fortaleza cuando se trataba de cargas de trabajo de cola más altas, ofreciendo números que encabezan las listas en puntos de referencia secuenciales o aleatorios de E/S.
La conclusión es que la última ronda de dispositivos de almacenamiento de Intel, tanto PMem como SSD, ha logrado avances sustanciales en comparación con los productos de la generación anterior. Esto es especialmente cierto ahora que Intel puede ofrecer el BUS más rápido para DRAM y las ranuras PCIe Gen4. Con estos datos completos, podemos ver los puntos específicos en los que sobresale cada tecnología. Comprender estos datos permitirá a los creadores de sistemas diseñar plataformas de manera inteligente que puedan hacer que cualquier aplicación sobresalga.
Amazon