Hace unos dos años, hicimos un cara a cara confrontación entre dos SSD populares de nivel empresarial: el Intel P5510 frente al Samsung PM9A3, los cuales tienen un seguimiento sólido en el centro de datos. Desde entonces, Intel ha transformado su negocio de SSD en una nueva empresa llamada Solidigm, una empresa respaldada por SK hynix. Y ahora estamos echando un vistazo al Solidigm P5520 en una renovación de nuestro enfrentamiento directo de SSD empresarial principal.
Hace unos dos años, hicimos un cara a cara confrontación entre dos SSD populares de nivel empresarial: el Intel P5510 frente al Samsung PM9A3, los cuales tienen un seguimiento sólido en el centro de datos. Desde entonces, Intel ha transformado su negocio de SSD en una nueva empresa llamada Solidigm, una empresa respaldada por SK hynix. Y ahora estamos echando un vistazo al Solidigm P5520 en una renovación de nuestro enfrentamiento directo de SSD empresarial principal.
Históricamente, hemos encontrado que las hojas de especificaciones para un solo SSD empresarial no son muy útiles, ya que se enfocan en el rendimiento de un solo disco para una carga de trabajo muy pequeña y específica. Debido a esto, decidimos concentrarnos en el enfrentamiento de el desempeño de sistemas con varias unidades en lugar del ancho de banda de una sola unidad.
En última instancia, el P5510 superó al Samsung PM9A3 en nuestros escenarios de prueba del mundo real. Con esto en mente, queríamos ofrecer a estas dos unidades una prueba de revancha, pero esta vez con el sucesor del P5510: el Solidigm P5520. Esta vez también incluimos Micron 7400 Pro y Kioxia CD6 para obtener un conjunto de datos más completo.
Ya hemos revisado todas estas unidades individualmente, por lo que en este informe no profundizaremos en el rendimiento de una sola unidad. En su lugar, nos centraremos en las implementaciones empresariales de este dispositivo en las que se utilizan varias unidades en conjunto. Nuestras pruebas incluyen cargas de trabajo mixtas, situaciones de vecinos ruidosos y cargas de trabajo de escritura alta.
Como se señaló anteriormente, en 2020, el respetado fabricante coreano de memorias y dispositivos de semiconductores, SK hynix, anunció que compraría el negocio NAND de Intel por $ 9 mil millones. A partir de esta adquisición, SK hynix creó Solidigm, una nueva empresa con sede en EE. UU. de propiedad total de SK hynix. Vemos esto como una victoria para ambas compañías, ya que les permite a cada una concentrarse en su negocio principal con el beneficio adicional para SK hynix de agregar una línea de productos existente de gran prestigio con seguidores leales a su cartera.
Solidigm P5520 frente a P5510
Cuando se compara el P5520 con el P5510, el hoja de especificaciones solo muestra un modesto aumento en el rendimiento secuencial del P5520. Sin embargo, descubrimos que la hoja de especificaciones solo muestra parte de la historia, por lo que estamos realizando estas pruebas.
Sin embargo, las cifras de rendimiento son solo una parte de la historia; Los hiperescaladores y centros de datos de hoy exigen densidad y eficiencia energética. Solidigm ofrece ambos con creces con una reducción del 44 % en la potencia total en comparación con sus dispositivos P5510 de la generación anterior. Esto es gracias al aumento en la capacidad máxima de 7.68 TB en el P5510 a 15.36 TB en el P5520 en el mismo tamaño de disco de 2.5″ y 15 mm. En un servidor completamente poblado, estas ganancias se suman muy rápidamente.
El P5520 ha implementado muchas funciones solicitadas por sus clientes, incluidos múltiples tamaños de sector, OPAL 2.0, bloqueo de espacio de nombres configurable, borrado seguro, registros de telemetría mejorados, espacios de nombres múltiples dinámicos y autoevaluación del dispositivo.
Para nuestras pruebas, utilizamos la unidad de factor de forma U.2 de 7.68 TB, que es un punto de capacidad popular para uso empresarial. El P5520 está disponible con capacidades que van desde 1.92 TB hasta 15.36 TB. Curiosamente, el P5520 está disponible en un gobernante (E1.S y E1.L), popular entre los hiperescaladores y algunos servidores. Estamos un poco sorprendidos de que no venga en E3.S, un nuevo formato que esperamos que los OEM de servidores aprovechen en sus actualizaciones de próxima generación. Dicho esto, el P5520 ha estado en desarrollo durante mucho tiempo y es probable que Solidigm incluya una variación E3.S en el P5540, o lo que sea que siga para esta categoría de SSD.
Rendimiento de Solidigm P5520
Para esta comparación, seleccionamos un servidor Intel OEM, que admite ocho SSD NVMe en esta configuración. Todos los lotes de SSD se probaron de forma idéntica en el mismo servidor.
Unidades bajo prueba, todas de 7.68 TB de capacidad:
Las especificaciones de alto nivel incluyen:
- 2 x Intel escalable Gen3 8380
- 32 memorias DDR32 de 4 GB a 3200 MHz
- Ubuntu 20.04.2 Live Server (cargas de trabajo sintéticas)
- VMware ESXi 7.0u2 (cargas de trabajo de aplicaciones)
- 8 bahías PCI Gen4 U.2 NVMe
Los puntos de referencia se realizaron utilizando VDbench y FIO para puntos de referencia sintéticos y Percona Sysbench y Benchmark Factory para SQL Server.
banco VD: cada grupo de 8 SSD NVMe se borra de forma segura, luego se escribe en toda la superficie del disco con una operación de escritura de 64 K, seguida de una carga de trabajo de preacondicionamiento secuencial de 64 K de una hora. Una vez terminado, a cada disco se le asigna una partición del 25 % de la superficie del disco (partición de 2 TB para un SSD de 8 TB).
Luego nos enfocamos en un grupo de perfiles de carga de trabajo comunes que consisten en cargas de trabajo mixtas comunes. También usamos nuestros patrones de E/S para replicar cargas de trabajo de SQL, Oracle y VDI. Antes de que comenzaran los patrones de E/S aleatorios, realizamos una hora adicional de actividad de escritura aleatoria de 4K.
Perfiles de carga de trabajo
- Base de datos sintética: SQL y Oracle
- Trazas de clones vinculados y clones completos de VDI
En nuestra carga de trabajo de SQL, Solidigm P5520 obtuvo una sólida ventaja con la latencia más baja y terminó con el rendimiento más alto y la latencia más baja. Medimos un pico de 2.36 millones de IOPS a 105 microsegundos del P5520, y el siguiente competidor más cercano (PM9A3) midió 1.95 millones de IOPS a 127 microsegundos.
Con un mayor porcentaje de escritura en nuestra carga de trabajo de SQL 90-10, el P5520 volvió a ofrecer una sólida ventaja frente a los SSD de la competencia. Aquí medimos un pico de 2.23 millones de IOPS a 111 microsegundos, seguido por el PM9A3 con 1.89 millones de IOPS a 129 microsegundos.
Después de aumentar el porcentaje de escritura del 10 % al 20 % en nuestra carga de trabajo de SQL 80-20, vimos que los SSD se acercaban un poco más en su agrupación. Aquí, el P5520 alcanzó un máximo de 1.99 millones de IOPS a 122 microsegundos, seguido por el PM9A3 con 1.79 millones de IOPS a 135 microsegundos.
Al cambiar a nuestra carga de trabajo de Oracle, Solidigm P5520 mantiene una sólida ventaja sobre el resto del paquete, con un máximo de 1.9 millones de IOPS a 127 microsegundos. En general, esto se compara con 1.68 millones de IOPS a 143 microsegundos del PM9A3, 1.66 millones de IOPS a 147 microsegundos del 7400 Pro o 1.59 millones de IOPS del CD6 a 157 microsegundos.
En nuestra carga de trabajo de Oracle 90-10, el P5520 superó los 1.7 millones de IOPS a 99 microsegundos, con el PM9A3 como el siguiente SSD más cercano, midiendo 1.54 millones de IOPS a 110 microsegundos.
En nuestra carga de trabajo final de Oracle con una combinación de 80-20 R/W, Solidigm P5520 aún mantuvo el liderazgo con 1.63 millones de IOPS a 103 microsegundos. El Samsung PM9A3 todavía quedó segundo con una velocidad de 2 millones de IOPS a 1.5 microsegundos.
Al pasar de una base de datos sintética a VDI, comenzamos con nuestra carga de trabajo de arranque de clonación completa. Aquí, Solidigm P5520 comenzó con una ligera ventaja que se convirtió en una ventaja significativa a medida que la carga de trabajo alcanzaba su punto máximo. El P5520 midió 1.79 millones de IOPS a 137 microsegundos en su punto máximo, seguido del PM9A3 con 1.51 millones de IOPS a 160 microsegundos.
En nuestra carga de trabajo de inicio de sesión inicial de clon completo de VDI, el P5520 ofreció una ventaja de latencia, aunque el rendimiento máximo provino del Micron 7400 Pro. Aquí, el P5520 superó con 909k IOPS a 201 microsegundos, con el 7400 Pro por delante con 959k IOPS a 213 microsegundos.
En VDI Full Clone Monday Login, Solidigm P5520 comenzó con un tiempo de respuesta ligeramente elevado. Sin embargo, a medida que aumentó la carga de trabajo, ofreció un perfil de desempeño más alto que otros en el grupo. Aquí, el P5520 midió 634k IOPS a 156 microsegundos, con el 7400 Pro detrás con 606k IOPS a 166 microsegundos.
Nuestro último grupo de perfiles de carga de trabajo sintéticos se centra en el rendimiento de un clon vinculado de VDI, comenzando con el arranque. En esta prueba, vimos al Samsung PM9A3 en el primer lugar, midiendo 696k IOPS a 149 microsegundos, mientras que el P5520 midió 534k IOPS a 196 microsegundos.
En el perfil de inicio de sesión inicial de VDI Linked Clone, el Solidigm P5520 apareció justo detrás del PM9A3. El P5520 midió 312k IOPS a 148 microsegundos, mientras que el PM9A3 midió 325k IOPS a 140 microsegundos.
Finalmente, en nuestra carga de trabajo de VDI Linked Clone Monday Login, vimos que Solidigm P5520 presentaba una estrecha ventaja en latencia en comparación con Micron 7400 Pro. Aquí, el P5520 midió 485k IOPS a 198 microsegundos, en comparación con 487k IOPS a 205 microsegundos del 7400 Pro.
Prueba de presión de escritura FIO
Las cargas de trabajo de almacenamiento se están volviendo más complejas a medida que los SSD se mantienen al día con las solicitudes simultáneas de lectura/escritura en un nivel máximo de uso. La capacidad de dar servicio a un IO bajo presión de escritura simultánea se vuelve más interesante que hacer lecturas donde no existen escrituras. Los proveedores pueden mantener la actividad de fondo lo suficientemente baja como para mostrar un "punto de referencia" como respuesta de lectura en condiciones de descarga. Pero no es así como funciona IO en el mundo real.
Esta carga de trabajo demuestra cómo la SSD puede pausar o organizar escrituras y priorizar la lectura en su firmware central y nivel de componente NAND. Read Priority puede impulsar el requisito de SLA para ofertas de aplicaciones específicas. Por lo tanto, la motivación de una prueba de presión de escritura está impulsada por la necesidad de probar tanto el IO simultáneo como la resiliencia y la QoS de un producto SSD.
En nuestra prueba de presión de escritura, ejecutamos la carga de trabajo en ocho unidades en los grupos de prueba Solidigm P5520, Samsung PM9A3, Kioxia CD6 y Micron 7400 Pro. Al probar dispositivos flash, hemos visto muchos casos en los que las pruebas de unidades individuales no siempre reflejan cómo puede responder esa unidad en un sistema más activo. Para mostrar cómo se reflejó el desempeño, extrajimos los resultados de una sola unidad en cada grupo, que en este caso corresponde a una unidad en cada grupo. Las pruebas se dividieron en un tamaño de bloque de 8K y una carga de trabajo de tamaño de bloque de 16K. En cada prueba, nos enfocamos en clat (latencia de finalización), latencia de percentil 99 y latencia de percentil 99.99.
Comenzando con el tamaño de bloque de 8K, observamos la latencia de finalización para cada uno de los cuatro grupos de SSD, y vimos que se formaba una diferencia dramática al principio. Mirando el rango de 100 MB/s a 700 MB/s, Kioxia CD6 se destacó con una línea que cae a 350 MB/s. Esto se debe a que más allá de ese punto, dado que la prueba requería un mayor ancho de banda, alcanzó un límite de 350 MB/s mientras que las otras unidades seguían aumentando. Si miramos la tasa de 350 MB/s, el 5520 midió 122 microsegundos, el PM9A3 midió 135, el CD6 llegó a 157 y el 7400 Pro midió 192.
En el grupo del percentil 99, el Solidigm P5520 continuó con una sólida ventaja sobre el resto. En la marca de 350 MB/s, medimos 424 microsegundos del P5520, 627 del CD6, 668 del PM9A3 y 742 del 7400 Pro.
En el percentil 99.9, vimos una separación más significativa entre los SSD empresariales de este grupo. El P5520 comenzó sustancialmente más bajo que otros en el grupo y mantuvo esa ventaja en todo el segmento de prueba. Si nos fijamos en el punto de 350 MB/s, medimos 578 microsegundos del P5520, 922 del CD6, 1,074 del PM9A3 y 1,254 del 7400 Pro.
Moviéndose a la latencia del percentil 99.99, manteniendo la marca de 350 MB/s como la que se compara con cada unidad, Solidigm P5520 continuó liderando el grupo. Ofrecía una baja latencia de 717 microsegundos frente al PM9A3 con 1,336 y el CD6 con 1,369. El 7400 Pro quedó significativamente a la zaga con 2,311.
Al aumentar el tamaño del bloque a 16K en nuestra prueba de presión de escritura, nuevamente vimos una diferencia significativa entre los cuatro SSD en esta categoría con respecto a los tiempos de respuesta. Cuando comenzó la prueba, observando la latencia de finalización, Solidigm P5520 y Samsung PM9A3 estaban muy cerca, con caminos divergentes a medida que aumentaba la carga de trabajo de escritura. Nuevamente vemos que el Kioxia CD6 supera los 350 MB/s, que usaremos como nuestro punto de comparación en todo el grupo de unidades. Aquí, el P5520 midió 139.7 microsegundos frente a los 141 del PM9A3. El CD6 midió 174 en esta etapa, y el 7400 Pro por encima de él midió 216.5.
En la medición del percentil 99, la diferencia entre cada SSD se vuelve más evidente a medida que aumenta el ancho de banda. En la marca de 350 MB/s, el P5520 midió 445 microsegundos, el PM9A3 midió 668, el CD6 con 685 y el 7400 Pro con 824.
Moviéndose a una latencia de percentil 99.9, el P5520 mantuvo su liderazgo mientras vimos un comportamiento interesante del CD6. Inicialmente entrando por debajo del PM9A3 a 300 MB/s, el CD6 aumentó en latencia antes de alcanzar la saturación. Siguiendo el mismo punto de muestra de 350 MB/s, medimos el P5520 con 603 microsegundos, el CD6 con 1,037, el PM9A3 con 1,074 y el 7400 Pro con 1,418.
Finalmente, a medida que avanzamos a la porción del percentil 99.99 de la prueba de presión de escritura de tamaño de bloque de 16K, vimos el Solidigm P5520 con la latencia más baja y el Micron 7400 Pro con casi el triple del tiempo de respuesta. Centrándose en el punto de índice de 350 MB/s, el P5520 midió 734 microsegundos, el PM9A3 con 1,319, el CD6 detrás de él con 1,565 y el 7400 Pro superando los 2,606.
Prueba de vecino ruidoso FIO
Tradicionalmente, para ver cómo funcionan los SSD bajo diferentes cargas de trabajo simultáneas, aplica cargas de trabajo de lectura y escritura al dispositivo simultáneamente. Estas cargas de trabajo también pueden incluir diferentes tamaños de bloques y otros elementos. Los SSD NVMe trajeron un nuevo concepto a la combinación en el que pueden ofrecer aprovisionamiento de espacios de nombres de múltiples inquilinos en lugar de particiones comunes.
Cuando varios arrendatarios utilizan sus espacios de nombres aprovisionados con diferentes cargas de trabajo, la latencia no debe aumentar hasta el punto de que el almacenamiento ya no responda a cada arrendatario. En la prueba de vecinos ruidosos, aplicamos cargas de trabajo de escritura mixtas a tres de los seis espacios de nombres aprovisionados y rastreamos la latencia de lectura de los tres espacios de nombres restantes para ver cómo cada unidad maneja la actividad simultánea de escritura y lectura.
Con más dispositivos en el campo, Solidigm P5520 mantuvo el liderazgo en latencia de finalización y latencias de percentil 99.99 y percentil 99.9999. Comenzando con la latencia de finalización (clat), el promedio de tiempos del P5520 en el espacio de nombres 4-6 midió 141 microsegundos, siendo el siguiente más cercano el Samsung PM9A3 con 157, seguido por el Micron 7400 Pro con 166 y, por último, el Kioxia CD6 con 177.
Sin embargo, esa brecha aumentó, moviéndose al percentil 99.99, donde comenzamos a ver que las unidades de la competencia aumentan drásticamente los tiempos de respuesta. Aquí, el Solidigm P5520 midió 769 microsegundos, con el Samsung PM9A3 midiendo 1,049, el Kioxia CD6 con 1,576 y el Micron 7400 Pro con 2,281.
Pasando a la medición de latencia de seis nueves o 9, el P99.9999 continuó con su impresionante ventaja sobre el grupo, midiendo 5520 microsegundos. El Samsung PM1,123A9 permaneció en segundo lugar, midiendo 3, el Kioxia CD1,494 saltó a 6 y el Micron 2,748 Pro midió la asombrosa cifra de 7400.
Rendimiento Sysbench MySQL
Nuestra prueba de Sysbench aprovecha un Percona para impulsar la E/S a una base de datos MySQL OLTP. Esta prueba también mide el promedio de TPS (Transacciones por segundo), la latencia promedio y la latencia promedio del percentil 99. Cada máquina virtual de Sysbench está configurada con tres discos virtuales: uno para arranque (~92 GB), uno con la base de datos preconstruida (~447 GB) y el tercero para la base de datos bajo prueba (270 GB). Desde la perspectiva de los recursos del sistema, configuramos cada VM con 16 vCPU y 60 GB de DRAM y aprovechamos el controlador LSI Logic SAS SCSI.
Configuración de prueba de Sysbench (por VM)
- CentOS 6.3 de 64 bits
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- Tablas de base de datos: 100
- Tamaño de la base de datos: 10,000,000
- Subprocesos de la base de datos: 32
- Búfer RAM: 24GB
- Duración de la prueba: 3 horas
- 2 horas preacondicionamiento 32 hilos
- 1 hora 32 hilos
Con una carga de 16 VM (8 VM por SSD), tenemos el almacenamiento como la restricción principal en el rendimiento de MySQL, lo que deja algo de margen de CPU. En términos de rendimiento, el Solidigm P5520 llegó a la cima, midiendo 28,455 7400 TPS, seguido por el 26,397 Pro con 9 3 TPS, el PM26,312A6 con 25,628 XNUMX y el CDXNUMX con XNUMX XNUMX.
En cuanto a la latencia promedio, el P5520 tenía la delantera con 18.02 ms, seguido por el 7400 Pro con 19.46 ms, el PM9A3 con 19.59 ms y el CD6 con 19.98 ms. Es importante tener en cuenta que este es el tiempo de respuesta de la base de datos, no la latencia del almacenamiento, por lo que los números son más altos que solo la capa de E/S de NVMe.
En la última parte, donde medimos la latencia del percentil 99 durante la carga de trabajo de Sysbench, el P5520 midió 31.84 ms, el PM9A3 con 34.37 ms, el 7400 Pro con 35.44 ms y el CD6 con 36.56 ms.
Conclusión
En nuestra anterior inmersión profunda del P5510, lo comparamos cara a cara con el PM93A. En esa ronda de pruebas, el P5510 se desempeñó muy bien, superando a la unidad Samsung. Esta vez, Solidigm está de regreso con un SSD empresarial actualizado, por lo que hemos realizado las pruebas nuevamente enfrentando el Solidigm P5520 contra el PM9A3. Además, ampliamos el alcance al incluir SSD empresariales muy respetados de Micron y KIOXIA en el enfrentamiento.
Mirando las hojas de especificaciones de las unidades, habría sido difícil descifrar que estos lotes de SSD funcionarían de manera tan diferente en nuestras pruebas, pero lo hicieron y de la manera más sorprendente. Un ejemplo de esto es nuestra prueba FIO de vecinos ruidosos, en la que, en la prueba del percentil 99.99, el P5520 superó a su competidor más cercano en un 36 %.
La tendencia principal que es fácil de ver en una amplia gama de pruebas es que Solidigm P5520 ofrece un rendimiento excepcional y una latencia muy baja en todos los ámbitos. Lidera en muchas áreas en comparación con Kioxia CD6, Micron 7400 Pro y Samsung PM9A3. Esto puede ser más visible en la prueba de presión de escritura, donde los SSD como el CD6 se saturan por completo muy por debajo de otros de la misma clase.
Después de este ejercicio, nos quedamos con el P5520 donde estábamos con el P5510, eso es algo muy bueno. El P5520 es sólido en todas las cargas de trabajo que le lanzamos, realmente brilla en las cargas de trabajo más intensivas, como la presión de escritura extrema y los escenarios de vecinos ruidosos. La ingeniería de Solidigm ha vuelto a demostrar que en esta clase de SSD empresarial convencional, hay un abismo bastante amplio y que hacer la inversión adecuada en flash es extremadamente importante para el rendimiento de la aplicación.
Solidigm patrocina este informe. Todos los puntos de vista y opiniones expresados en este informe se basan en nuestra visión imparcial de los productos bajo consideración.
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