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Fusion ioMemory SX300 レビュー

Enterprise  ◇  SSD

Fusion ioMemory SX300は、耐久性と価格性能比を重視した第3世代PCIeアプリケーションアクセラレータです。SX300とその上位機種である高性能版PX600は、 Fusionの新しい「Atomic Series」を構成しています。Atomic Seriesは基本的に1つのハードウェアプラットフォームですが、2種類のNANDオーバープロビジョニング方式を採用することで、2つのドライブで異なるパフォーマンス特性を実現しています。

PX600 と SX300 は同じコントローラー プラットフォームと同じ生 NAND を使用しています。この 300 つの主な違いは NAND プロビジョニングにあります。 SX600 は容量とより優れたコスト指標を考慮して調整されており、PX300 は耐久性を考慮して調整されています。どちらのドライブも同様のパフォーマンス プロファイルを提供します。 SX1.25 には、1.6TB のフルハイト、ハーフレングスのプロファイルに加えて、ロープロファイル フォーム ファクタで 3.2TB、6.4TB、3.2TB の容量があります。このレビューでは、SX300 の 2.0TB エディションを取り上げます。すべてのカードには PCIe 8 xXNUMX インターフェースが搭載されています。

Fusion-io ioMemory SX300 には、各カードの使用最大耐久期間までの 3.2 年間の保証が付いています。私たちのレビューユニットは XNUMXTB 容量のカードです。

Fusion ioMemory SX300の仕様

  • 使用可能容量:
    • 1.25TB(型番:1300)
      • 読み取り帯域幅 (GB/秒): 2.6
      • 書き込み帯域幅 (GB/秒): 1.1
      • ランちゃん。読み取りIOPS (4K): 195,000
      • ランちゃん。書き込みIOPS (4K): 285,000
      • 耐久力 (PBW): 4
    • 1.6TB (モデル番号: 1600)
      • 読み取り帯域幅 (GB/秒): 2.6
      • 書き込み帯域幅 (GB/秒): 1.1
      • ランちゃん。読み取りIOPS (4K): 195,000
      • ランちゃん。書き込みIOPS (4K): 285,000
      • 耐久力 (PBW): 5.5
    • 3.2TB (モデル番号: 3200)
      • 読み取り帯域幅 (GB/秒): 2.6
      • 書き込み帯域幅 (GB/秒): 1.2
      • ランちゃん。読み取りIOPS (4K): 215,000
      • ランちゃん。書き込み IOPS (4K): 300,000
      • 耐久力 (PBW): 11
    • 6.4TB(型番:6400)
      • 読み取り帯域幅 (GB/秒): 2.6
      • 書き込み帯域幅 (GB/秒): 1.2
      • ランちゃん。読み取りIOPS (4K): 180,000
      • ランちゃん。書き込みIOPS (4K): 285,000
      • 耐久力 (PBW): 22
  • NANDタイプ:MLC(マルチレベルセル)
  • 読み取りアクセス遅延: 92μs
  • 書き込みアクセス遅延: 15μs
  • バスインターフェイス: PCI-Express 2.0 x8
  • 重量 5.2オンス 7.25オンス
  • フォームファクター: ロープロファイル標準高さ (1.25TB、 1.6TB、3.2TB) ハーフレングス (6.4TB)
  • オペレーティングシステム
    • Microsoft: Windows Server 2012 R2、2012、2008 R2 SP1
    • Linux: RHEL 5/6、SLES 11、OEL 5/6、CentOS 5/6、Debian Squeeze、Ubuntu 12/13
    • Unix: Solaris 11.1/11 x64、Solaris 10 U11 x64
    • ハイパーバイザー: VMware ESXi 5.0/5.1/5.5、Windows Server 2012 Hyper-V、2012 R2 Hyper-V
  • 電力要件: 25W
  • 温度
    • 動作時: 0°C – 55°C
    • 非動作時: -40°C ~ 70°C
  • エアフロー: 300 (LFM)2
  • 湿度: 結露なきこと 5-95%
  • 標高
    • 動作可能: -1,000フィート~10,000フィート
    • 非動作時: -1,000フィート~30,000フィート
  • 保証: 3 年または最大使用耐久期間

設計と構築

Fusion-io Atomic シリーズ SX300 は、HHHL および FHHL フォーム ファクタで提供されるシングル コントローラ PCIe アプリケーション アクセラレータです。 1.2 ~ 3.2 TB バージョンの場合、カードはより小さい HHHL フォーム ファクタを備えているため、市場のサーバーにほぼ汎用的に適合します。大容量の 6.4TB モデルでは、NAND を追加するためにより大きな高さが必要ですが、すべてのスロットではなく、市場のほとんどのサーバーに適合します。

新しい Atomic シリーズ SX300 カードは、FPGA コントローラを活用した Fusion-io の以前のアプリケーション アクセラレータと同様で、ホスト リソースを活用でき、CPU に近いほどレイテンシの低いパフォーマンスを提供すると主張しています。 ioDrive2 シリーズと比較した小さな違いの XNUMX つは、最新モデルでは XNUMX つのコントローラー(以前は Duo SLC および MLC 製品に見られました)を使用していないことです。これにより、消費電力の節約に役立つだけでなく、ユーザーに XNUMX つのストレージ プールをストライプ化する必要があるのではなく、単一のストレージ プールが提供されることになります。

Fusion-io では、第 300 世代と第 XNUMX 世代のモデルに見られた SXXNUMX カードの外部電源接続も廃止されました。その理由は、古いモデルは高パフォーマンス モードでより多くの電力を消費する可能性があり、一部のサーバーは最小 PCIe 電力仕様を超えると安全に機能できないためです。ただし、現在市販されているサーバーははるかに高い電力需要をサポートしているため、Fusion-io にはスロット自体を通じて高電力モードを有効にする機能が含まれています。

テストの背景と比較対象

Fusion-io ioMemory SX300 は、PCIe 2.0 x8 インターフェイスを備えた単一の FPGA コントローラーと Intel MLC NAND です。

このレビューの比較対象:

すべてのPCIeアプリケーションアクセラレータは、 Lenovo ThinkServer RD630をベースとした第2世代エンタープライズテストプラットフォーム上でベンチマークテストを実施しています。合成ベンチマークには、Linux版FIOバージョン2.0.10、Windows版FIOバージョン2.0.12.2を使用しています。合成テスト環境では、クロック速度2.0GHzの一般的なサーバー構成を使用していますが、より高性能なプロセッサを搭載したサーバー構成では、さらに優れたパフォーマンスが得られる可能性があります。

  • 2 x Intel Xeon E5-2620 (2.0GHz、15MB キャッシュ、6 コア)
  • Intel C602チップセット
  • メモリ – 16GB (2 x 8GB) 1333Mhz DDR3 レジスタード RDIMM
  • Windows Server 2008 R2 SP1 64 ビットまたは CentOS 6.3 64 ビット
  • LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA (ブート SSD 用)
  • LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA (SSD または HDD のベンチマーク用)

アプリケーションのパフォーマンス分析

エンタープライズストレージデバイスのパフォーマンス特性を理解するためには、実際の運用環境におけるインフラストラクチャとアプリケーションワークロードをモデル化することが不可欠です。そこで、ioMemory SX300の最初の3つのベンチマークとして、 MarkLogic NoSQL Database Storage Benchmark、SysBenchによるMySQL OLTPパフォーマンス、およびTCP-CワークロードをシミュレートしたMicrosoft SQL Server OLTPパフォーマンスを実施しました。

NoSQL データベースは 200 つのデータベース ノードに約 650 GB のスペースを必要とするため、MarkLogic NoSQL データベース環境には、少なくとも 24 GB の使用可能な容量を持つ 30 つの SSD のグループが必要です。私たちのプロトコルは SCST ホストを使用し、各 SSD を JBOD で提示し、データベース ノードごとに 36 つを割り当てます。テストは XNUMX 回の間隔で繰り返され、合計 XNUMX ~ XNUMX 時間かかります。 MarkLogic は、各 SSD の合計平均レイテンシと間隔レイテンシを記録します。

ioMemory SX300 は、NoSQL ベンチマーク中に最高のパフォーマンスを得るためにオーバープロビジョニングされた場合、平均レイテンシ 1.527ms を記録しました。これは、兄弟の PX600 に匹敵します。どちらの Atomic ドライブも、この大規模なデータセットの中で最高のアクセラレータとしてスコアを獲得しました。

NoSQL ベンチマーク中、ioMemory SX300 では、プロトコルの初期のマージ読み取り操作中に最大 13.79 ミリ秒のレイテンシ スパイクが発生し、マージ書き込み操作中に 11.84 ミリ秒の小さなスパイクが発生しました。どちらのスパイクも、ベンチマーク中の全体的なパフォーマンスに重大な影響を与えるほど大きくはありませんでした。

Percona MySQL データベースの SysBench によるテストでは、OLTP アクティビティのパフォーマンスを測定します。このテスト構成では、Lenovo ThinkServer RD630のグループを使用し、単一の SATA、SAS、または PCIe ドライブにデータベース環境をロードします。このテストでは、2 ~ 32 スレッドの範囲で、平均 TPS (1 秒あたりのトランザクション数)、平均レイテンシ、および平均 99 パーセンタイル レイテンシを測定します。Percona と MariaDB は、データベースの最新リリースで Fusion-io のフラッシュ対応アプリケーション アクセラレーション API を利用できますが、比較のために、各デバイスを「レガシー」ブロック ストレージ モードでテストします。

Memblaze PBlaze3 プラットフォームは、これまでに MySQL ワークロードでベンチマークを行った PCIe フラッシュ ドライブの中でトップの地位を保っています。最大 16 スレッドでは、両方の Atomic ioMemory ドライブが PBlaze3 同等のドライブよりも優れたパフォーマンスを発揮します。 16 スレッドを超えると、PX600 と SX300 は PBlaze3H にわずかに劣るのみです。

MySQL ベンチマーク中の平均レイテンシの比較結果は同様で、ほぼすべてのワークロードで PX600 と SX300 が PBlaze3 ドライブを上回っています。

Fusion ドライブは、最悪の場合の遅延シナリオを PBlaze3 プラットフォームよりも適切に処理します。

StorageReviewのMicrosoft SQL Server OLTPテストプロトコルは、トランザクション処理パフォーマンス評議会(TPC)のベンチマークC(TPC-C)の最新ドラフトを採用しています。TPC-Cは、複雑なアプリケーション環境で発生するアクティビティをシミュレートするオンライン・トランザクション処理ベンチマークです。TPC-Cベンチマークは、合成パフォーマンスベンチマークよりも、データベース環境におけるストレージインフラストラクチャのパフォーマンスの強みとボトルネックをより正確に評価できます。当社のSQL Serverプロトコルでは、685GB(3,000スケール)のSQL Serverデータベースを使用し、30,000人の仮想ユーザーの負荷下でトランザクションパフォーマンスとレイテンシを測定します。

300 秒あたりのトランザクション数に関しては、SX30,000 は Microsoft SQL ベンチマークの同等のドライブと同等のペースを維持することができました。通常、スループットは、XNUMX ユーザーの SQL Server ベンチマークを備えた現行世代の PCIe ストレージの制限要因ではありません。

Microsoft SQL Server ベンチマークのパフォーマンスを評価するためのより重要な指標は、平均待機時間です。 30,000 人の仮想ユーザーのワークロードを備えた ioMemory SX300 は、SQL Server ベンチマークでこれまで最高の PCIe パフォーマンスを維持した Fusion ドライブのグループの一部として、Fusion-io のカラーを示しました。

エンタープライズ総合ワークロード分析

フラッシュのパフォーマンスは、各ストレージ デバイスのプリコンディショニング フェーズ全体を通じて異なります。当社の合成エンタープライズ ストレージ ベンチマーク プロセスは、徹底的な事前調整フェーズ中にドライブがどのように動作するかを分析することから始まります。同等の各ドライブは、ベンダーのツールを使用して安全に消去され、スレッドごとに 16 の未処理キューを備えた 16 スレッドの高負荷でデバイスがテストされるのと同じワークロードで定常状態に事前調整され、その後、設定された間隔でテストされます。複数のスレッド/キュー深度プロファイルで、軽い使用状況と重い使用状況でのパフォーマンスを示します。

  • プレコンディショニングおよび一次定常状態テスト:
  • スループット (読み取り+書き込み IOPS 合計)
  • 平均レイテンシ (読み取りと書き込みのレイテンシを合わせて平均)
  • 最大遅延 (ピーク読み取りまたは書き込み遅延)
  • レイテンシの標準偏差 (読み取りと書き込みの標準偏差を合わせて平均)

当社のエンタープライズ合成ワークロード分析には、実際のタスクに基づいた 4 つのプロファイルが含まれています。これらのプロファイルは、過去のベンチマークや、最大 8K の読み取り/書き込み速度やエンタープライズ ハードウェアで一般的に使用される 70K 30/XNUMX などの広く公開されている値との比較を容易にするために開発されました。

  • 4k
    • 100% 読み取りまたは 100% 書き込み
    • 100%4k
  • 8k 70/30
    • 70% 読み取り、30% 書き込み
    • 100%8k

Linux での 4% 書き込み操作の 100K プリコンディショニング ワークロードにより、高性能オーバープロビジョニングを備えた SX300 は競争力のあるバースト期間を経験しました。そうしないと、両方の SX300 オーバープロビジョニング スキームが定常状態に近づくにつれてパフォーマンスが低下しました。

Windows 環境では、SX300 の 4K 書き込みスループットは Windows で最高であり、Linux のパフォーマンスよりわずかに優れています。

標準の SX4 オーバープロビジョニング スキームの平均 300k 書き込みレイテンシは、最終的に Linux の同等のドライブの中で最高にまで上昇しますが、高性能のオーバープロビジョニングにより、SX300 はパックの中間に位置します。

Windows では、高性能のオーバープロビジョニングにより、300K プリコンディショニング中の書き込み操作の平均レイテンシーの点で SX4 が中間に位置しています。

ストックオーバープロビジョニングによる 20K プリコンディショニング中に測定された 4 ミリ秒のレイテンシなど、一時的なパフォーマンスの問題にもかかわらず、SX300 は、Linux テストベッドでの平均レイテンシの点で適切なパフォーマンスを発揮しました。

300K 書き込みプリコンディショニング中の ioMemory SX4 の最大レイテンシの結果は、Windows ではより劇的でした。標準構成の最大レイテンシは定期的に 200 ミリ秒を超えて急増しましたが、高性能オーバープロビジョニングでは依然として測定された最大レイテンシが 150 ミリ秒を定期的に超えていました。

標準偏差の計算をプロットすると、ベンチマーク中に収集された個々のレイテンシ データ ポイント間の変動量をより明確に比較できます。 SX300 の標準偏差の結果は、Linux での 4K ベンチマークの書き込みプリコンディショニング中に、SXXNUMX を同等の製品群の中央に位置させました。

Windows でも状況はほぼ同じです。 SX300 は、4K プリコンディショニング中にかなりの標準偏差結果を達成しましたが、Huawei ES3000 や Micron P430m ほど印象的なものはありません。 SX300 は、より書き込みパフォーマンスを重視した Atomic の兄弟である PX600 にも劣ります。

プリコンディショニングが完了すると、ioMemory SX300 は、4k Linux ベンチマークで高パフォーマンスを実現するためにオーバープロビジョニングされた場合に 300 番目に優れた書き込みパフォーマンスに達します。高パフォーマンスのオーバープロビジョニングは読み取りパフォーマンスにあまり影響を与えないため、SXXNUMX はどちらの構成でも最下位または最下位に近い位置にあります。

SX300 は、Windows での 600K ベンチマーク中に、両方のドライブが高パフォーマンスを実現するためにオーバープロビジョニングされたため、読み取りパフォーマンスの点で PX4 をわずかに上回ることができました。ハイパフォーマンス構成の書き込みパフォーマンスは、138,897IOPS とそれほど競争力がありませんでした。

SX4 の Linux における 300K ベンチマークの平均レイテンシの結果は、ドライブが追加のパフォーマンスのためにオーバープロビジョニングされているかどうかに関係なく、同等の製品の中で最高かそれに近い値でした。

Windows の平均遅延は、特に高パフォーマンスのオーバープロビジョニングの場合、SX300 の方が競争力がありました。

高パフォーマンスのオーバープロビジョニングは、Linux での 300K ベンチマーク中の ioMemory SX4 の書き込み操作にのみ顕著な影響を及ぼします。高性能構成を有効にすると、最大遅延が 15.36 ミリ秒から 12.96 ミリ秒に減少しました。

Windows では、SX300 と PX600 の両方が、Linux 4k ベンチマーク時よりも大きな遅延スパイクに苦戦しました。

標準偏差の計算では、SX300 が 4k Linux ベンチマーク中の同等のドライブの中で信頼性がありながらも例外的なパフォーマンスを発揮していることが引き続き示されています。

Windows では、SX300 は遅延結果の一貫性の点で中間に位置します。数百ミリ秒に達する瞬間的なスパイクに関係なく、SX300 の全体的な遅延パフォーマンスは、Linux よりも Windows の方が同等のパフォーマンスと比較して優れています。

次のワークロードは、8% の読み取り操作と 70% の書き込み操作の比率で 30 の転送を使用します。最初のグラフのセットは、プレコンディショニング プロセス中に行われた測定値を示しています。 Linux では、SX300 のバースト スループット パフォーマンスは同等の製品の上位半分にあります。バースト期間の後、高パフォーマンスを実現するためにオーバープロビジョニングされた SX300 は、140,000IOPS 近くの定常状態に近づくにつれて、競争力のある地位を維持できます。

8k 70/30 ベンチマークの Windows プレコンディショニング中、SX300 は両方の構成でバースト期間中のスループットの点でも良好なパフォーマンスを示しました。ドライブが定常状態に近づくにつれて、高性能構成が XNUMX 位のフィニッシュを維持しました。

平均遅延の点では、Linux のプリコンディショニング中に、高性能 SX300 構成が 600 つの ioMemory PX3000 構成と Huawei ESXNUMX を下回りました。

Windows では、高性能 SX300 構成が純正 PX600 の平均遅延結果をわずかに上回り、XNUMX 番目に良い位置で定常状態に近づきました。

8 つの SX300 構成で Linux で記録された 600k の最大遅延は、ベンチマークを行った 3000 つの PX420 構成と同様に、Huawei ESXNUMX と Micron PXNUMXm を除く他のすべての同等の構成よりも優れていました。

8k ベンチマークの Windows プレコンディショニング測定では、Linux の Atomic ioMemory プラットフォームのパフォーマンスと比較して、SX300 と PX600 の両方が最大レイテンシを処理するのが難しいことがわかります。どちらの SX300 構成でも、235 ミリ秒を超えるスパイクが発生します。

8K プリコンディショニング中に Linux で測定されたレイテンシの標準偏差の計算では、SX300 ストック オーバープロビジョニング スキームを使用し、高パフォーマンスを実現するためにオーバープロビジョニングした場合、比較可能なドライブ間の一貫性の観点から、SX300 は中程度に位置します。

SX300 の Windows 標準偏差の結果は、Linux よりも値の循環が多いことを示していますが、遅延結果の一貫性の点で SX300 は中間に位置しています。

Linux テストベッド上で 8k 70/30 のプリコンディショニングが完了しているため、高性能 SX300 のオーバープロビジョニングは、ワークロードの各バリエーションで 600 位を争うデッドヒートで標準 PXXNUMX のパフォーマンスをほぼ再現することができます。

Windows では、SX300 は、より高いパフォーマンスを求めてオーバープロビジョニングされた場合にもうまく機能します。最大負荷 16 スレッド、キュー深さ 16 では、高性能 SX300 構成が 129,852IOPS で XNUMX 位を維持しました。

8k 70/30 ベンチマーク中の Linux での平均レイテンシの結果は、特に高性能のオーバープロビジョニングで構成された SX300 に有利な点を示しています。このように構成されているため、このクラスでベンチマークを行った最高のドライブの中で PX600 のすぐ後ろにあります。

8k 70/30 ベンチマークは、SX300 の Windows では競争力が低く、同等の製品の中で純正のオーバープロビジョニングが一貫して純正の ioDrive Duo MLC 構成を上回るだけです。

Linux プラットフォームでの 8k 70/30 ベンチマークの最大レイテンシの測定値は印象的で、顕著なスパイクはなく、全体的な最大レイテンシの結果は PX600 と非常に似ています。

Windows では、SX300 と PX600 は両方とも、8k 70/30 ベンチマークの最大遅延グラフにドラマをもたらす遅延スパイクに悩まされています。ストック オーバープロビジョニングを使用した SX300 構成では、249.35 スレッドとキュー深さ 16 でレイテンシが 4 ミリ秒に急増しました。

Linux 8k ベンチマークの標準偏差の結果は、高性能 SX300 のオーバープロビジョニングが標準の PX600 構成と並行して動作していることを示しています。

Windows の最大レイテンシのグラフで明らかになったレイテンシのスパイクは、標準偏差の結果の平均に消えています。SX300 は、最大レイテンシの結果にプロットされる時折のスパイクに関係なく、8k 70/30 ワークロードで、注目に値しない場合でも一貫したレイテンシ パフォーマンスを示します。

結論

Fusion-io (SanDisk) ioMemory SX300 は、新しく簡素化された ioMemory Atomic シリーズ ラインナップの大容量製品となることを目的としています。そのパフォーマンスは、さまざまなエンタープライズ ストレージ ベンチマーク全体で、特筆すべきものではないにせよ、一貫しています。より読み取り集中型のワークロードと適度な耐久性を備えたドライブの場合、書き込みパフォーマンスは予想以上に優れています。 Fusion-io は、耐久性と容量、場合によってはパフォーマンスに影響を与えるオーバープロビジョニングに主に基づいて PX600 と SX300 を区別します。工場出荷時により高いオーバープロビジョニング レベルが設定されているため、PX600 は容量を一部犠牲にしても、より優れた書き込みパフォーマンスと耐久性を維持できます。 SX300 は、より多くの容量と優れたコスト/GB プロファイルを備えていますが、耐久性と場合によってはパフォーマンスを兄弟の PX600 に譲っています。

4k および 8k 70/30 テストなどの合成ベンチマークでは、ドライブの全容量がテストされます。在庫設定では、SX3.2 の場合は 300 TB、PX2.6 の場合は 600 TB です。ドライブにはバックグラウンド アクティビティの処理に使用できる NAND がより多くあるため、書き込みパフォーマンスに関しては PX600 が優れています。 ioSphere を使用して SX300 の容量を削減して PX600 と一致させた場合、結果はほぼ同じになります。

テスト対象のデータセットが有限で、レビュー対象のすべての製品にわたって同じサイズであるアプリケーション テストでは、両方の Atomic シリーズ ドライブのパフォーマンスはほぼ同じです。 MarkLogic NoSQL テストでは、0.003 時間以上のテストで両方のドライブの間隔は 30 ミリ秒でした。 Microsoft SQL Server TPC-C テストでは、どちらのドライブも 3 ミリ秒の平均遅延を記録し、SX300 がわずかに TPS をリードしました。 Sysbench テストでは、PX600 がさらにわずかにリードを維持しましたが、両方のドライブが互いのパフォーマンスに重複があるという同じ結果が見られました。

購入を決定する際には、カード間の違いは実際には、パフォーマンスではなく、それぞれが保証されている耐久性レベルによって決まります。 PX600 は 12 つの容量で 16、32、64、300PB の書き込み耐久性を提供し、SX4 の定格は 5.5、11、22、4PB です。小型カードではその差は 3 倍ですが、最大のモデルでは 300 倍弱にまで縮小します。読み取り負荷の高いワークロードがあり、追加の耐久性を必要とせずに作業できるユーザーにとって、SXXNUMX はより多くの容量とより優れた GB あたりの価値を市場にもたらします。

メリット

  • NAND ダイシュリンクの課題にもかかわらず、前世代と同等のパフォーマンス
  • 優れたドライブ管理ソフトウェア
  • アプリケーションのパフォーマンスと適度な耐久性を考慮して調整

デメリット

  • Windows と Linux におけるピーク時の遅延の問題

ボトムライン

Fusion ioMemory SX300 は、読み取り中心になる傾向にあるレイテンシーに敏感なワークロードに優れたパフォーマンス プロファイルを提供します。お客様は、PX600 よりも容量が増加したため、パフォーマンスの点でほとんど犠牲にならずに、GB あたりの価格が安くなります。

フュージョン ioMemory SX300

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