Recensione dell'SSD Samsung XS1715 2.5" NVMe

by Laboratorio aziendale di StorageReview on Dicembre 11, 2015

Impresa ◇ SSD

Samsung è stata la prima a partecipare al party degli SSD NVMe da 2.5" aziendali quando ha annunciato l'XS1715 nell'estate del 2013. È stata anche la prima unità a stato solido a sfruttare il nuovo connettore SFF-8639. Anche se l'unità non è entrata in produzione di massa fino a quando Nel settembre del 2014, l'XS1715 ha trovato un'adozione immediata da parte degli OEM di server che cercavano di ampliare i limiti di ciò che era possibile in termini di storage per server ad alta velocità. Abbiamo visto per la prima volta l'XS1715 nel Dell PowerEdge R920, che fa parte del potente server Dell con CPU 4x. Dell supportava fino a otto unità NVMe in quel sistema e anche con solo due XS800 da 1715 GB, abbiamo registrato oltre 1.1 milioni di IOPS in lettura 4K e oltre 800,000 IOPS in lettura 8K; si dice inoltre che fornisca velocità di lettura sequenziale fino a 3,000 MB/ s, consentendogli di elaborare 500 GB di dati in meno di 3 minuti. Pertanto, daremo un'occhiata in ritardo all'SSD XS1.6 da 1715 TB per vedere come regge con un po' di età, come il resto dei l’industria corre per scuotere Samsung dalla sua posizione di leadership iniziale nel mercato NVMe aziendale.

Da allora ci sono stati diversi drive NVMe sul mercato, come i drive Memblaze PBlaze4 e Intel SSD DC P3700, con cui confronteremo entrambi l'XS1715 nella nostra sezione dedicata alle prestazioni della recensione.

Il cuore dell'XS1715 è il controller PMC 89HF16P04CG3, un controller PCIe Flash ad alte prestazioni ottimizzato per carichi di lavoro aziendali. Il controller è inoltre dotato di un'architettura programmabile, che consente agli sviluppatori di SSD di controllare la differenziazione del prodotto attraverso la personalizzazione del firmware. Un aspetto che Samsung ha certamente sfruttato. L'XS1715 è anche dotato di protezione completa del percorso dati e di protezione contro le interruzioni di corrente grazie ai suoi condensatori al tantalio, e offre un tasso di errore di bit non correggibile (UBER) di 1 su 10¹⁷. L'XS1715 vanta anche un impressionante MTBF di due milioni di ore. L'SSD NVMe XS1715 è disponibile nei tagli da 400 GB, 800 GB e 1.6 TB; quest'ultimo sarà quello che testeremo. Inoltre, l'unità Samsung è inclusa nella NVMe Integrators List (IL), il che significa che l'XS1715 è un'unità facile da gestire e una soluzione altamente affidabile sia per i data center che per i clienti di server/storage.

L'SSD XS1715 viene fornito con una garanzia di cinque anni ed è coperto dalla garanzia DWPD di 5 anni.

Specifiche Samsung XS1715

Fattore di forma 2.5": (SFF-8639)
Capacità (GB): 400 GB, 800 GB, 1.6 TB
Interfaccia host: PCIe Gen 3.0 (x4) — NVMe
Dimensioni fisiche: 100 x 70 x 15 mm
Peso: 210g
MTBF: ore 2,000,000
Tasso di errore bit non correggibile (UBER): 1 su 1017
Consumo energetico (attivo/inattivo): 25/8 W
Prestazioni sostenute
- Latenza di lettura: 90 μs
- Latenza di scrittura: 25 μs
- Letture casuali 4K: fino a 750,000 IOPS
- Scritture casuali 4K: fino a 115,000 IOPS
- Letture sequenziali da 128: fino a 3,000 MB/s
- Scritture sequenziali da 128K: fino a 1,400 MB/s
Resistenza 4K WPD casuale:
- 400 GB: 7 WPD
- 800 GB/1.6 TB: 5.6 WPD

Progetta e costruisci

Disponibile in un fattore di forma da 2.5" tramite un'altezza z di 15 mm, l'XS1715 si interfaccia con il bus PCIe utilizzando il connettore SFF-8639. Sebbene sembri simile a un tipico connettore SAS, non lo è. L'aspetto dell'XS1715 è in linea con il resto del portafoglio SSD di Samsung, sfoggia un design minimalista, nero opaco con solo il marchio dell'azienda e il tipo di unità.

I profili laterali delle unità presentano 4 fori per un facile montaggio all'interno di una workstation o di un server. All'interno dell'unità è presente una doppia PCB e un ampio pad termico per aiutare i componenti a dissipare il calore sotto carico.

Test di background e comparabili

Il laboratorio di test aziendale di StorageReview offre un'architettura flessibile per condurre benchmark di dispositivi di storage aziendali in un ambiente paragonabile a quello che gli amministratori incontrano nelle implementazioni reali. Il laboratorio di test aziendale integra una varietà di server, reti, sistemi di condizionamento dell'alimentazione e altre infrastrutture di rete che consentono al nostro staff di ricreare condizioni reali per valutare con precisione le prestazioni durante le nostre recensioni.

Integriamo questi dettagli sull'ambiente di laboratorio e sui protocolli nelle nostre recensioni, in modo che i professionisti IT e i responsabili dell'acquisizione di soluzioni di storage possano comprendere le condizioni in cui abbiamo ottenuto i risultati riportati. Nessuna delle nostre recensioni è finanziata o supervisionata dal produttore delle apparecchiature che testiamo. Ulteriori dettagli sul laboratorio di test aziendale di StorageReview e una panoramica delle sue funzionalità di rete sono disponibili nelle rispettive pagine.

Abbiamo testato il Samsung XS2.5 da 1715" all'interno del sistema Supermicro SuperServer 2028U-TNR4T 4x NVMe, confrontandolo con gli SSD NVMe:

SSD Intel DC P2.5 da 3700".
SSD Memblaze PBlaze2.5 da 4".

Analisi del carico di lavoro dell'applicazione

Per comprendere le caratteristiche prestazionali dei dispositivi di storage aziendali, è fondamentale modellare l'infrastruttura e i carichi di lavoro applicativi presenti negli ambienti di produzione reali. I nostri primi benchmark per il Samsung XS1715 riguardano quindi le prestazioni OLTP di MySQL tramite SysBench e le prestazioni OLTP di Microsoft SQL Server con un carico di lavoro TCP-C simulato. Per i nostri carichi di lavoro applicativi, ogni unità eseguirà da 2 a 4 macchine virtuali configurate in modo identico.

Il protocollo di test OLTP per Microsoft SQL Server di StorageReview utilizza la bozza corrente del benchmark TPC-C (Transaction Processing Performance Council), un benchmark online per l'elaborazione delle transazioni che simula le attività riscontrate in ambienti applicativi complessi. Il benchmark TPC-C è più preciso dei benchmark di prestazioni sintetici nel valutare i punti di forza e i colli di bottiglia delle prestazioni dell'infrastruttura di storage negli ambienti di database. Ogni istanza della nostra macchina virtuale SQL Server per questa recensione utilizza un database SQL Server da 333 GB (scala 1,500) e misura le prestazioni transazionali e la latenza con un carico di 15,000 utenti virtuali.

Analizzando l'output di SQL Server, l'unità Intel ha registrato il throughput aggregato più elevato con 3,157.341 TPS e il throughput più elevato di una singola VM con 3,157.469, sebbene XS1715 avesse una VM individuale che si trovava entro meno di 0.1 in TPS dalla VM Intel.

I risultati di latenza media durante il benchmark SQL Server da 15 utenti hanno posizionato l'unità Samsung in prima fila, tutte con una latenza di 7 ms, pari a una media di 7 ms. I risultati erano identici a quelli dell'SSD Intel P3700 mentre l'unità Memblaze aveva un aggregato leggermente superiore con 7.5 ms.

Il prossimo benchmark applicativo è costituito da un database Percona MySQL OLTP misurato tramite SysBench. Questo test misura il TPS medio (transazioni al secondo), la latenza media e la latenza media del 99° percentile. Percona e MariaDB utilizzano le API dell'applicazione Fusion-io flash-aware nelle versioni più recenti dei loro database, anche se ai fini di questo confronto testiamo ciascun dispositivo nelle modalità di archiviazione a blocchi "legacy".

Nel benchmark delle transazioni medie al secondo, l'XS1715 si è posizionato ben al di sotto della parte superiore della classifica, registrando una prestazione di 3,463.6 TPS. L'unità Intel ha mostrato le migliori prestazioni, con un totale di 5,779.7 TPS.

I risultati della latenza media mostrano generalmente lo stesso posizionamento delle unità con Samsung in fondo, ancora una volta, con singole VM che funzionano tra 37.27 ms e 36.58 ms e una latenza media di 36.96 ms. I drive Intel sono stati ancora una volta al top, con 21.80ms. Intel ha ottenuto anche il miglior punteggio complessivo con 22.15 ms.

In termini del nostro scenario peggiore di latenza MySQL (latenza del 99° percentile), il Samsung XS1715 si è piazzato in fondo alla classifica con un margine notevole, con VM in esecuzione tra 71.97 ms e 73.36 ms e un punteggio medio di 73.03 ms.

Analisi sintetica del carico di lavoro aziendale

Le prestazioni della memoria flash variano man mano che l'unità si adatta al carico di lavoro, il che significa che la memoria flash deve essere precondizionata prima di ogni benchmark sintetico di fio per garantire l'accuratezza dei risultati. Ciascuna delle unità comparabili viene precondizionata in condizioni di regime stazionario con un carico elevato di 16 thread e una coda di 16 richieste in sospeso per thread.

Prove di precondizionamento e di stato stazionario primario:

Throughput (aggregato IOPS di lettura+scrittura)
Latenza media (latenza di lettura+scrittura mediata insieme)
Latenza massima (latenza di picco in lettura o scrittura)
Deviazione standard della latenza (deviazione standard di lettura e scrittura mediata insieme)

Una volta completato il precondizionamento, ciascun dispositivo viene quindi testato a intervalli su più profili di profondità thread/coda per mostrare le prestazioni in condizioni di utilizzo leggero e intenso. La nostra analisi sintetica del carico di lavoro per il Samsung XS1715 utilizza due profili, ampiamente utilizzati nelle specifiche e nei benchmark del produttore. È importante tenere in considerazione che i carichi di lavoro sintetici non rappresenteranno mai al 100% l'attività osservata nei carichi di lavoro di produzione e, in qualche modo, rappresenteranno in modo impreciso un'unità in scenari che non si verificherebbero nel mondo reale.

4k
- 100% lettura e 100% scrittura
8k
- 70% lettura/30% scrittura

Nel nostro test di precondizionamento in scrittura 4K con throughput, l'Intel P3700 è stato il modello con le prestazioni migliori, iniziando con circa 400,000 IOPS prima di raggiungere uno stato stazionario poco meno di 170,000 IOPS. Sebbene il Samsung XS1715 abbia mostrato risultati esplosivi posizionandosi appena dietro l'unità Intel, è caduto all'ultimo posto (dietro il molto più coerente Memblaze) nel suo stato stazionario di circa 113,000 IOPS.

Nella latenza media, sia le unità Samsung che quelle Intel hanno iniziato intorno al valore di 0.6 ms, registrando picchi dopo 20 minuti. L'unità Intel è rimasta la più stabile per il resto del test, occupando il primo posto; tuttavia, Memblaze è stato il disco più coerente in termini di latenza.

I risultati sono stati relativamente gli stessi considerando la latenza massima, poiché Memblaze è rimasto l'unità più coerente. Il Samsung XS1715 ha mostrato un'eccellente latenza all'inizio del test, anche se presto si è attenuata e si è conclusa con uno stato stazionario di circa 2.2 ms.

I calcoli della deviazione standard sono progettati per semplificare la visualizzazione della coerenza dei risultati delle prestazioni di latenza dell'SSD. In questo caso, l'unità Samsung è partita forte, anche se ha registrato un picco significativo di latenza intorno ai 22 minuti e alla fine si è attestata intorno ai 3.0 ms.

Durante il primo benchmark sintetico 4K, il Samsung XS1715 si è piazzato in fondo al nostro throughput con 420,544 IOPS in lettura e 114,444 IOPS in scrittura. Il Memblaze è stato di gran lunga il migliore nella colonna di lettura con ben 717,172 IOPS mentre l'unità Intel ha mostrato le migliori prestazioni di scrittura con 172,672 IOPS.

I risultati sono stati rispecchiati con una latenza media, poiché l'unità Samsung ha mostrato 0.61 ms in lettura e 2.23 ms in scrittura, classificandosi all'ultimo posto (anche se non di molto).

Nella latenza massima, il Samsung XS1715 vantava la latenza massima più bassa in lettura con soli 5.8 ms. L'unità migliore in termini di latenza di scrittura massima è stata l'Intel P3700, che ha registrato 33.1 ms.

Nella deviazione standard, il Samsung XS1715 ha mostrato ancora una volta la massima latenza in lettura con 0.08 ms (con 2.994 ms in scrittura). L'unità migliore in termini di coerenza della latenza di scrittura è stata l'unità Intel con 1.377 ms.

Il nostro prossimo carico di lavoro utilizza trasferimenti da 8k con un rapporto del 70% di operazioni di lettura e del 30% di operazioni di scrittura. Anche in questo caso inizieremo con i risultati del precondizionamento prima di passare ai test principali. In termini di throughput, l'unità Samsung ha mostrato una serie di picchi all'inizio del test, superando sia le unità Intel che Memblaze nel suo complesso, finendo con circa 120,000 IOPS.

La latenza media ha avuto risultati simili, con l'unità Samsung che ha mostrato vari picchi nella prima parte del test. Alla fine, ha raggiunto uno stato stazionario di circa 2.0 ms.

Osservando la latenza massima, l'unità più coerente è stata di gran lunga l'unità Intel, mostrando uno stato piuttosto stabile ovunque. L'unità Samsung ha registrato piccoli picchi durante il test; tuttavia, l'SSD Memblaze ha avuto una latenza molto incoerente, registrando picchi enormi durante l'intero benchmark.

La deviazione standard ha mostrato una latenza instabile durante la prima ora di test per l'unità Samsung, e si è conclusa con circa 1.4 ms alla fine del benchmark, il che lo colloca leggermente meglio del Memblaze. L'Intel P3700 ha mostrato i migliori risultati, in quanto ha raggiunto il picco solo oltre 1.2 ms in diverse occasioni.

Dopo aver precondizionato completamente l'unità Samsung, l'abbiamo sottoposta al nostro test principale 8k 70/30. In termini di throughput, l'unità Samsung ha seguito sia le unità Intel che quelle Memblaze durante tutto il test fino alla fine, partendo da circa 23,700 IOPS e terminando con circa 128,000 IOPS.

La latenza media racconta una storia simile, anche se i risultati dei drive Intel e Memblaze erano molto più vicini. L'unità Samsung è iniziata a circa 0.2 ms con un aumento di quasi 2.0 ms con 16T/16Q. Gli altri due guidano un po' meglio del Samsung, ed entrambi terminano con una latenza di 1.6 ms nel terminale.

Osservando la latenza massima è emerso che il Samsung XS1715 ha ottenuto i risultati più costanti con il minor aumento di latenza; tuttavia, l'Intel P3700 ha ottenuto i migliori risultati complessivi, poiché ha superato la soglia dei 20 ms solo in poche occasioni.

La deviazione standard ha mostrato risultati simili a quelli della latenza media, anche se il Samsung XS1715 ha superato il drive Memblaze nella profondità della coda del terminale. L'unità Intel vantava i migliori risultati complessivi con un intervallo compreso tra 0.2 ms e 1.15 ms.

Conclusione

Lanciato sul mercato circa un anno fa, il Samsung XS1715 è considerato uno dei primi SSD NVMe del settore, capace di vantare prestazioni mai viste prima nello storage per server ad alta velocità. Ciò non sorprende, dato che Samsung è da tempo all'avanguardia nel settore degli SSD, sia per il mercato consumer che per quello aziendale. Sebbene avessimo già esaminato brevemente l'unità Samsung durante la nostra recensione del Dell PowerEdge R920, abbiamo deciso di confrontare il modello da 1.6 TB con i più recenti SSD NVMe a un anno dal suo lancio. Disponibile nei tagli da 400 GB, 800 GB e 1.6 TB, il Samsung XS1715 offre una protezione completa del percorso dati e contro le interruzioni di corrente grazie ai condensatori al tantalio integrati e garantisce un rating UBER di 1 su 10¹⁷ ^con un MTBF di due milioni di ore.

L'esame delle prestazioni ci ha sicuramente mostrato che il Samsung XS1715 ha avuto qualche problema a tenere il passo con le unità NVMe più recenti, gli SSD Memblaze PBlaze4 da 3.2 TB e Intel P3700 da 2 TB, in molti dei nostri carichi di lavoro testati. Nel nostro test SQL Server, l'unità Samsung ha seguito l'unità Intel di meno di 0.1 TPS per il primo posto, vantando una velocità media di 3,157. Inoltre, la latenza media del Samsung XS1715 durante lo stesso è stata di 7.0 ms (così come una media di 7.0 ms), posizionandolo in cima alla classifica. Nei nostri test Sysbench, abbiamo visto il TPS raggiungere 3,463.6, una latenza media di 36.96 ms e un risultato aggregato nel caso peggiore (99° percentile) di 73.03 ms, tutti ultimi tra i comparabili. Durante i nostri benchmark sintetici, il Samsung XS1715 ci ha fornito un throughput 4K di 420,544 IOPS in lettura e 114,444 IOPS in scrittura, una latenza media di 1.61 ms in lettura e 2.23 ms in scrittura e prestazioni di latenza massima/deviazione standard di 5.8 ms in lettura e 0.08 ms in lettura. . Le cose sono rallentate un po' nel nostro carico di lavoro 8k 70/30, dato che l'unità Samsung si è classificata per lo più in fondo alla classifica.

Pro