Revisión de SSD NVMe Memblaze PBlaze4 de 2.5"

La plataforma SSD empresarial Pblaze4 es una nueva generación de almacenamiento flash PCIe de Memblaze, construida con controladores Flashtec NVMe de PMC y Toshiba MLC NAND. Este perfil de hardware impulsa las tecnologías de optimización MemSpeed y MemSolid SSD de Memblaze como una solución SSD compatible con NVMe con especificaciones de rendimiento y resistencia orientadas a centros de datos de hiperescala y otras aplicaciones empresariales. Al igual que PBlaze3, esta familia de unidades es capaz de descargar muchos de los procesos que manejan las CPU anfitrionas con otras arquitecturas SSD.

Las unidades PBlaze4 están disponibles en capacidades de 800 GB a 3.2 TB en factores de forma de 2.5 pulgadas y tarjeta adicional (AIC). Un AIC de 6.4 TB (8 TB de capacidad bruta) es la unidad PBlaze4 más grande disponible. Nuestra revisión se centrará en una NVMe PBlaze2.5 de 4 pulgadas, así como en una variante de tarjeta de borde NVMe. El factor de forma PBlaze4 de 2.5 pulgadas es compatible con conexión en caliente, extracción en caliente e intercambio en caliente. La serie PBlaze4 también incorpora un condensador de pérdida de energía para preservar los datos en transición, con una garantía de integridad de datos para datos en medios NAND no volátiles y cualquier escritura en caché.

PBlaze4 es compatible con Non-Volatile Memory Express (NMVe) 1.1b y PCIe Gen3, lo que brinda compatibilidad con controladores nativos en muchos sistemas operativos comunes, incluidas las versiones recientes de Windows, Linux y VMware. Las placas base UEFI también pueden arrancar desde unidades PBlaze4. El PBlaze4 utiliza un modo de administración de memoria Pseudo-SLC (pSLC) que ha sido diseñado para permitir que MLC emule la velocidad y la durabilidad de SLC. Las unidades PBlaze4 designan las partes de la memoria utilizadas para los metadatos como pSLC para una mayor protección y confiabilidad de los metadatos. Otros dos sistemas técnicos clave que Pblaze4 trae a la mesa son MemSpeed y MemSolid, que están diseñados para mejorar el rendimiento, la confiabilidad y la QoS de PCIe SSD.

Memblaze PBlaze4 Especificaciones

Capacidad de usuario: 800 GB, 1.2 TB, 1.6 TB, 2.4 TB, 3.2 TB, 6.4 TB
Lectura secuencial (128kb): 2.2 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 3.4 GB/s
Escritura secuencial (128 kb): 700 MB/s, 1.4 GB/s, 1.4 GB/s, 2.2 GB/s, 2.2 GB/s, 2.5 GB/s
Lectura aleatoria sostenida (4kb) IOPS: 600k, 740k, 750k, 730k, 740k, 800k
Escritura aleatoria sostenida (94 kb) IOPS (100 % de intervalo): 60 k, 240 k, 150 k, 320 k, 200 k, 250 k
Resistencia de por vida (toallitas de conducción por día): 3, 4, 3, 4, 3, 3
Latencia de lectura/escritura: 90us/20us
Tasa de error de bit incorregible: < 1 sector por 10^17 bits leídos
Tiempo medio entre fallas: 2 millones de horas
Factor de forma: HHHL de 2.5” (FHHL para la versión de 6.4 TB)
Interfaz: PCIe 3.0 x 4 (PCIe 3.0 x 8 para la versión de 6.4 TB)
Protocolo: NVME
Memoria Flash NAND: MLC
Sistema operativo: RHEL, SLES, CentOS, Ubuntu, Windows Server, VMware ESXi
Consumo de energía: <25w (<35w para la versión de 6.4 TB)
Temperatura Operaciónal:
- AIC: 0 – 55 ℃ temperatura ambiente con flujo de aire sugerido
- 2.5'': temperatura ambiente de 0 a 35 ℃ con flujo de aire sugerido, temperatura de la carcasa de 0 a 70 ℃
Flujo de aire (LFM): 300 a 25 ℃ (450 a 25 ℃ para la versión de 6.4 TB)
Compatibilidad con software: herramienta de gestión CLI, controlador integrado del sistema operativo

Diseño y construcción

El Memblaze PBlaze4 es un SSD NVMe que tiene un factor de forma de 2.5" con una altura Z de 15 mm. Es más grueso que otros SSD, pero aún cabe en la mayoría de los arreglos, ya que muchos están diseñados para albergar HDD de 3.5 "y HDD de 2.5" más gruesos. La carcasa exterior es de metal cepillado con una pegatina en la parte superior con la marca. La unidad también tiene varias ranuras en línea con la etiqueta para mejorar la disipación del calor. Hay cuatro tornillos en la parte superior que mantienen unida la caja.

A lo largo del costado de la unidad se encuentran los orificios de montaje (2 en cada lado), así como una etiqueta con el número de modelo/serie.

La parte inferior de la unidad tiene ranuras que recorren toda la superficie para disipar el calor. Hay 4 agujeros para el montaje. En la parte inferior también se puede ver la interfaz PCIe que, aunque se parece a una interfaz SAS, permite un rendimiento mucho mayor.

Al abrir la unidad, se puede ver la PCB doble conectada con un cable plano. En el interior podemos ver que el PBlaze4 usa un controlador PMC Flashtec NVMe y MLC NAND.

Antecedentes de prueba y comparables

La Laboratorio de pruebas de StorageReview Enterprise proporciona una arquitectura flexible para realizar pruebas comparativas de dispositivos de almacenamiento empresarial en un entorno comparable al que encuentran los administradores en implementaciones reales. El Enterprise Test Lab incorpora una variedad de servidores, redes, acondicionamiento de energía y otra infraestructura de red que permite a nuestro personal establecer condiciones del mundo real para medir con precisión el rendimiento durante nuestras revisiones.

Incorporamos estos detalles sobre el entorno de laboratorio y los protocolos en las revisiones para que los profesionales de TI y los responsables de la adquisición de almacenamiento puedan comprender las condiciones en las que hemos logrado los siguientes resultados. El fabricante del equipo que estamos probando no paga ni supervisa ninguna de nuestras revisiones. Detalles adicionales sobre el Laboratorio de pruebas de StorageReview Enterprise y una descripción general de sus capacidades de red están disponibles en esas respectivas páginas.

Probamos el Memblaze mientras lo comparamos con los siguientes otros SSD NVMe:

Samsung XS1715 empresa NVMe SSD
Intel SSD CC P3700

Análisis de la carga de trabajo de la aplicación

Para comprender las características de rendimiento de los dispositivos de almacenamiento empresarial, es esencial modelar la infraestructura y las cargas de trabajo de las aplicaciones que se encuentran en los entornos de producción en vivo. Nuestros primeros puntos de referencia para el Memblaze PBlaze4 son, por lo tanto, el Rendimiento de MySQL OLTP a través de SysBench y Rendimiento de OLTP de Microsoft SQL Server con una carga de trabajo de TCP-C simulada. Para nuestras cargas de trabajo de aplicaciones, cada unidad ejecutará de 2 a 4 máquinas virtuales configuradas de manera idéntica.

Reseñas de almacenamiento Protocolo de prueba OLTP de Microsoft SQL Server emplea el borrador actual del Benchmark C (TPC-C) del Transaction Processing Performance Council, un benchmark de procesamiento de transacciones en línea que simula las actividades que se encuentran en entornos de aplicaciones complejos. El punto de referencia TPC-C se acerca más que los puntos de referencia de rendimiento sintéticos para medir las fortalezas de rendimiento y los cuellos de botella de la infraestructura de almacenamiento en entornos de bases de datos. Cada instancia de nuestra VM de SQL Server para esta revisión utiliza una base de datos de SQL Server de 333 GB (escala 1,500) y mide el rendimiento transaccional y la latencia bajo una carga de 15,000 XNUMX usuarios virtuales.

Al observar la salida de SQL Server, la unidad Memblaze tuvo un TPS superior de 3,157.235 con un total de 3,157.112 TPS. El mejor desempeño aquí fue el Intel DC SSD P3700, que registró un total de 3,157.341 TPS.

Al observar los resultados de latencia promedio durante la evaluación comparativa de SQL Server de 15k usuarios, se mostró que la unidad Memblaze se encuentra ligeramente por detrás de las SSD de Samsung e Intel (las cuales publicaron 7.0 ms) con un total de 7.5 ms.

El siguiente punto de referencia de la aplicación consiste en una base de datos Percona MySQL OLTP medida a través de SysBench. Esta prueba mide el promedio de TPS (transacciones por segundo), la latencia promedio y la latencia promedio del percentil 99. Percona y MariaDB están utilizando las API de aplicaciones compatibles con flash Fusion-io en las versiones más recientes de sus bases de datos, aunque para los fines de esta comparación, probamos cada dispositivo en sus modos de almacenamiento en bloque "heredados".

En las transacciones promedio por segundo de referencia, el Memblaze superó ligeramente al Intel SSD DC P3700. El máximo rendimiento de Memblaze de una sola máquina virtual fue de 5,717.2 TPS, aunque su total fue de 1,429.8, mientras que Intel SSD DC P3700 mostró los mejores resultados con un total de 5,779.7 TPS.

Al observar los resultados de latencia promedio, Memblaze estuvo nuevamente detrás de Intel, con máquinas virtuales individuales funcionando entre 22.34 ms y 22.42 ms y una latencia agregada de 22.38 ms. La unidad Intel se ubicó en la parte superior de la tabla de clasificación con un total de 22.15 ms.

En términos de nuestro peor escenario de latencia de MySQL (latencia del percentil 99), Memblaze mostró máquinas virtuales que se ejecutaban entre 58.03 ms y 58.00 ms, mientras que la unidad Intel de mayor rendimiento contaba con un impresionante agregado de solo 45.97 ms.

Análisis de carga de trabajo sintética empresarial

El rendimiento de la memoria flash varía a medida que la unidad se acondiciona a su carga de trabajo, lo que significa que el almacenamiento flash se debe acondicionar antes de cada uno de los puntos de referencia sintéticos fio para garantizar que los puntos de referencia sean precisos. Cada una de las unidades comparables se borra de forma segura utilizando las herramientas del proveedor y se preacondicionan en estado estable con una carga pesada de 16 subprocesos y una cola pendiente de 16 por subproceso.

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)

Una vez que se completa el preacondicionamiento, cada dispositivo se prueba en intervalos a través de múltiples perfiles de profundidad de subprocesos/colas para mostrar el rendimiento con un uso ligero y pesado. Nuestro análisis de carga de trabajo sintético para Memblaze Pblaze4 utiliza dos perfiles, que se utilizan ampliamente en las especificaciones y puntos de referencia del fabricante. Es importante tener en cuenta que las cargas de trabajo sintéticas nunca representarán al 100 % la actividad observada en las cargas de trabajo de producción y, de alguna manera, representarán de manera imprecisa una unidad en escenarios que no ocurrirían en el mundo real.

4k
- 100 % de lectura y 100 % de escritura
8k
- 70 % de lectura/30 % de escritura

En nuestra prueba de preacondicionamiento de escritura de 4k de rendimiento, Memblaze fue fácilmente la unidad más consistente, comenzando con aproximadamente 160,000 IOPS y alcanzando un estado estable a aproximadamente la misma velocidad. Tanto las unidades de Samsung como las de Intel mostraron picos importantes cerca del comienzo de la prueba.

A continuación, analizamos la latencia promedio. Nuevamente, el Memblaze fue el disco más consistente; sin embargo, aún terminó detrás de la unidad Intel cuando alcanzó su estado estable.

Al medir la latencia máxima, Memblaze mostró picos importantes durante la totalidad de nuestra prueba. La SSD Intel fue la unidad más estable por un margen notable, rondando la marca de latencia de 25 ms durante toda la prueba y sin picos importantes.

Los cálculos de desviación estándar están diseñados para facilitar la visualización de la consistencia de los resultados de rendimiento de latencia SSD. En este escenario, la unidad Intel comenzó fuerte, aunque mostró un aumento significativo en la latencia alrededor de los 22 minutos. Se mantuvo bastante estable después, ocupando el primer lugar y un poco menos de 1.5 ms al final.

Durante la prueba de referencia sintética primaria de 4k, la unidad Memblaze tuvo el mejor desempeño con diferencia en la columna de lectura con un impresionante 717,172 148,111 IOPS (alcanzando 172,672 XNUMX IOPS de escritura), mientras que la unidad Intel mostró el mejor rendimiento de escritura con XNUMX XNUMX IOPS.

Los resultados fueron más o menos iguales cuando se observó la latencia promedio, con Memblzae con una lectura impresionante de 0.36 ms y una escritura de 1.73 ms. La unidad Intel se coloca justo detrás de Memblaze con 0.56 ms de lectura y 1.48 ms de escritura.

En latencia máxima, la unidad Memblaze quedó justo detrás de Samsung en lecturas con solo 6.9 ms, mientras que su latencia máxima de escritura fue mucho más alta con 128.2 ms, ocupando el último lugar por un margen significativo.

Observar la desviación estándar muestra las mismas clasificaciones, con la unidad Memblaze registrando una latencia de escritura promedio de 2.848 y una latencia de lectura promedio de 0.195 ms. El mejor desempeño aquí fue la unidad Samsung con 0.08 ms de lectura.

Nuestra siguiente carga de trabajo usa transferencias de 8k con una proporción de 70 % de operaciones de lectura y 30 % de operaciones de escritura. Nuevamente, comenzaremos con los resultados del preacondicionamiento antes de pasar a las pruebas principales. En cuanto al rendimiento, la unidad Memblaze mostró un rendimiento medio al comienzo de la prueba y terminó con un estado estable de más de 176,000 XNUMX IOPS para el primero entre los comparables.

La latencia promedio contó una historia similar, con Memblaze mostrando 0.8 ms al comienzo de la prueba y alcanzando un estado estable de alrededor de 1.5 ms para el primer puesto en la tabla de clasificación. La unidad Intel no se quedó atrás, con 1.6 ms.

Al observar la latencia máxima, la unidad Memblaze fue, con mucho, la unidad menos consistente, mostrando picos de latencia enormes en todo momento, similares a los de nuestros resultados de preacondicionamiento 4K. El disco más consistente aquí fue el Intel P3700.

La desviación estándar mostró resultados bastante inconsistentes en todos los ámbitos durante la primera parte de la prueba. Una vez más, el Intel P3700 mostró los mejores resultados, ya que solo superó los 1.2 ms en un puñado de ocasiones, mientras que el Memblaze se desempeñó bastante cerca (pero un poco mejor) del disco Samsung durante la mayor parte de la prueba.

Después de preacondicionar por completo la unidad Intel P3700, la sometimos a nuestra prueba principal de 8k 70/30. En rendimiento, la unidad Intel mostró el mejor rendimiento durante la mayor parte de la prueba, solo para quedarse atrás de Memblaze en la última superación de la profundidad de la cola, que superó las 166,250 XNUMX IOPS.

La latencia promedio reflejó los resultados de rendimiento, con las unidades Intel y Memblaze funcionando codo a codo hasta el mismo punto, donde Memblaze simplemente se alejó nuevamente en la terminal una vez más para tomar la delantera.

Observar la latencia máxima mostró que Memblaze tenía la latencia más lenta, con un pico de más de 70 ms en las profundidades de la cola del terminal. La unidad Intel obtuvo los mejores resultados generales, ya que solo superó la marca de los 20 ms en unas pocas ocasiones. Sin embargo, el Samsung XS1715 mostró los resultados más consistentes con la menor cantidad de picos de latencia.

La desviación estándar demostró un rendimiento casi idéntico entre las unidades Intel y Memblaze, hasta el final de la prueba; sin embargo, la unidad Intel se alejó alrededor de la marca 16T8Q, publicando los mejores resultados generales.

Conclusión

El nombre Pblaze se conoce como un vehículo para que Memblaze comience con controladores de terceros y NAND para centrar sus propios esfuerzos de ingeniería en el rendimiento patentado, la confiabilidad y las tecnologías de descarga de CPU host. En este caso, los controladores PMC Flashtec y Toshiba MLC NAND proporcionan la interfaz NVMe básica y los componentes de almacenamiento para PBlaze4. Con la funcionalidad de intercambio en caliente (para la variante de 2.5 pulgadas) y una sólida protección contra pérdida de energía en todos los ámbitos, el PBlaze4 presenta el tipo de protección de datos que los clientes empresariales y de centros de datos esperan. Su regulación térmica y la nueva funcionalidad de gestión fuera de banda de Memblaze también aumentan la variedad de aplicaciones posibles a gran escala.

El Memblaze PBlaze4 sin duda tuvo una buena actuación en su mayor parte durante nuestras cargas de trabajo probadas cuando lo comparamos con los SSD Samsung XS1715 de 1.6 TB e Intel SSD DC P3700 NVMe. En nuestra prueba de SQL Server, la unidad Memblaze ostentó 3,157.235 TPS, así como un total de 3,157.112 TPS, mientras que la unidad Memblaze mostró un poco por detrás de las SSD de Samsung e Intel (las cuales publicaron 7.0 ms) con un total de 7.5 ms. En nuestras pruebas de Sysbench, observamos un rendimiento impresionante con un TPS superior de 5,717.2 TPS, una latencia promedio agregada de 22.38 ms y el peor de los casos (percentil 99) de máquinas virtuales que se ejecutan entre 58.03 ms y 58.00 ms.

Durante nuestros principales puntos de referencia sintéticos, la unidad Memblaze registró un impresionante rendimiento de 4k de 717,172 148,111 IOPS (mientras alcanzaba 0.36 1.73 IOPS de escritura). En cuanto a la latencia promedio, Memblzae se jactó de una lectura impresionante de 6.9 ms y una escritura de 0.195 ms, mientras que lideró con un rendimiento de lectura de latencia máxima/desviación estándar de lectura de 8 ms y 70 ms, respectivamente. El rendimiento siguió siendo muy bueno durante nuestras cargas de trabajo de 30k 166,250/XNUMX, ya que alcanzó un rendimiento máximo que superó las XNUMX XNUMX IOPS, así como la mejor latencia promedio de las unidades probadas; sin embargo, tuvo un desempeño deficiente en las lecturas de latencia máxima.

Ventajas