Intel SSD DC P3700 2.5インチ NVMe SSD レビュー

by StorageReview エンタープライズラボ on 2015 年 12 月 11 日

Enterprise ◇ SSD

Intel SSD DC P3700 シリーズの SSD は、主流のアプリケーションおよびストレージシステムプロバイダー向けに設計されたインテルの最新の NVMe SSD です。 P3700 には、2.5 インチと PCIe アドインカードの両方のフォームファクタがあり、最大 2 TB の容量があります。最上位の P3700 は、最大 2,800MB/秒のシーケンシャル読み取り、2,000MB/秒のシーケンシャル書き込み、および 450,000 のランダム 4K 読み取り IOPS を実現します。ただし、Intel は、トップエンドのパフォーマンスと同じくらい IOPS の一貫性が重要であることを理解しており、主要な数値を超えて、P3700 のパフォーマンスの予測可能性を特にターゲットにしています。

P3700 ドライブは、Intel の垂直統合ソリューションです。彼らはコントローラー、NAND (20nm MLC)、およびファームウェアを製造しています。これにより、インテルはドライブの特性をより正確に把握できるようになり、サポートと将来の機能強化がより合理化されます。インテルには、ほとんどの最新のオペレーティングシステムのドライバーサポートが含まれており、ドライブは 17 年間の保証期間中、XNUMX 日あたり XNUMX 回のドライブ書き込みが可能と評価されています。

P3700 は、Intel の幅広いエンタープライズ SSD の一部です。 P3500 および P3600 との最大の違いは主に耐久性です。 P3700 では、P3500 および P3600 に比べてスループットが若干向上していますが、遅延は 3700 つのドライブで同じままです。ただし、注記のように、P17 は最大 3500 DWPD の耐久性を実現します。P3600 と P3 はそれぞれ 3 と 3608 DWPD を提供します。 Intel は P3600 も提供しています。これは、4 台の P5000 SSD の容量 (3600TB) とパフォーマンス (XNUMXMB/s) を XNUMX 倍にするアドインカード上に XNUMX 台の PXNUMX を搭載したものです。

私たちのレビューは、2 インチのフォームファクターで 2.5 TB の容量を対象としています。

Intel SSD DC P3700 NVMe SSDの仕様

シリーズ名：インテル SSD DC P3700 シリーズ
容量: 400GB、800GB、1.6TB、2TB
シーケンシャル読み取り: 最大 2800
持続書き込み: 最大 2000
パフォーマンス (MB/秒)
- 読み取り: 最大 460
- 書き込み：最大175件
ランダム I/O 読み取り
書き込み操作 (70 秒あたり 30/4 読み取り/書き込み 265KB K-IOPS): 最大 XNUMX
生涯耐久性: 17 日あたり XNUMX 回のドライブ書き込み
レイテンシー読み取り/書き込み: 20μs / 20μs
インターフェイス: 不揮発性メモリエクスプレス (NVMe*) PCIe* 3.0 x4
フォームファクターの高さ/重量:
- 2.5インチ：15mm/最大125グラム
- AIC: ハーフハイトハーフレングス (HHHL) /195 グラム
期待寿命: 2 万時間、平均故障間隔 (MTBF)、230 年
消費電力
- アクティブ: <25W (書き込み) / <11W (読み取り)
- アイドル時: 4W (標準)
NAND フラッシュメモリ: インテル NAND フラッシュメモリマルチレベルセル (MLC) 20nm
動作温度：
- 2.5 インチ FF: 周囲温度 0°C ～ 35°C (推奨エアフローあり)、ケース温度 0°C ～ 70°C
- AIC: 推奨エアフローでの周囲温度 0°C ～ 55°C
RoHS 準拠: 欧州連合 (EU) の RoHS 準拠指令の要件を満たしています。
ソフトウェアサポート: インテル® ソリッドステートドライブデータセンターツール

設計と構築

Intel DC P3700 は、2.5 インチフォームファクタ、15 mm Z ハイトの NVMe SSD です。他の SSD よりも厚いですが、多くは 3.5 インチ HDD だけでなく、より厚い 2.5 インチ HDD も収容できるように設計されているため、ほとんどのアレイに収まります。外側のハウジングはつや消し金属で、上部にはシリアル/モデル番号などの情報が記載されたステッカーが貼られています。反対側の角にはIntelのブランドマークがあります。上部にXNUMXつのネジがあり、外側のハウジングを取り外します。

ドライブの側面には取り付け用の穴が 2 つあります (各側面に XNUMX つ)。

ドライブの底面には放熱のための溝が全面に施されています。取り付け用の穴が4つあります。下部には、SAS インターフェイスに似ていますが、はるかに高いパフォーマンスを実現する PCIe インターフェイスも表示されます。

ドライブ内部には、Intel 20nm MLC NAND と Intel NVMe コントローラを備えたデュアル PCB ボードがあります。

テストの背景と比較対象

StorageReviewのエンタープライズテストラボは、実際の導入環境で管理者が遭遇する状況に匹敵する環境で、エンタープライズストレージデバイスのベンチマークテストを実施するための柔軟なアーキテクチャを提供します。このエンタープライズテストラボには、さまざまなサーバー、ネットワーク機器、電源調整装置、その他のネットワークインフラストラクチャが組み込まれており、当社のスタッフが実際の使用環境に近い状況を作り出し、レビュー中にパフォーマンスを正確に評価することができます。

ラボ環境とプロトコルに関するこれらの詳細情報をレビューに盛り込むことで、IT担当者やストレージ調達担当者が、当社が以下の結果を達成した条件を理解できるようにしています。当社のレビューは、テスト対象機器のメーカーから報酬を受け取ったり、メーカーの監督を受けたりすることはありません。StorageReviewエンタープライズテストラボの詳細およびネットワーク機能の概要については、それぞれのページをご覧ください。

SuperMicro SuperServer 3700U-TNR2028T+ システム内の Intel SSD DC P4 をテストし、以下の他の NVMe SSD と比較しました。

Samsung XS1715 エンタープライズ NVMe SSD
メンブレイズ PBlaze 4 SSD

アプリケーションのワークロード分析

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、Intel SSD DC P3700の最初のベンチマークとして、SysBenchによるMySQL OLTPパフォーマンスと、 TCP-CワークロードをシミュレートしたMicrosoft SQL Server OLTPパフォーマンスを測定しました。アプリケーションワークロードについては、各ドライブ上で同一構成の仮想マシンを2～4台実行します。

StorageReviewのMicrosoft SQL Server OLTPテストプロトコルでは、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あるTransaction Processing Performance Council Benchmark C（TPC-C）の最新ドラフトを採用しています。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。今回のレビューで使用するSQL Server VMの各インスタンスは、333GB（1,500スケール）のSQL Serverデータベースを使用し、15,000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。

SQL Server の出力を見ると、Intel ドライブが 3,157.469 TPS で個々の VM のスループットが最も高かったです。ただし、XS1715 は TPS で 0.1 以内でした。 Intel ドライブの合計は 3,157.341 TPS で最高でした。

15 ユーザーの SQL Server ベンチマーク中の平均遅延の結果を見ると、Intel ドライブが 7 ミリ秒でトップにあり、合計も 7 ミリ秒であることがわかりました。結果は Samsung SSD と同じでしたが、Memblaze ドライブの合計時間は 7.5 ミリ秒でした。

次のアプリケーションベンチマークは、SysBench 経由で測定される Percona MySQL OLTP データベースで構成されます。このテストでは、平均 TPS (99 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 XNUMX 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 フラッシュ対応アプリケーション API を使用していますが、この比較の目的で、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ています。

3700 秒あたりの平均トランザクション数ベンチマークでは、Intel SSD DC P5,779.7 が合計 5,717.2 TPS で最高のパフォーマンスを示し、個々の VM が XNUMX TPS に達した Memblaze ドライブをわずかに上回りました。

平均遅延の結果は、Intel ドライブのランキングとほぼ同じで、合計 22.15 ミリ秒でリーダーボードのトップにありました。次に優れたパフォーマンスを示したのは Memblaze で、個々の VM は 22.34 ミリ秒から 22.42 ミリ秒の間で実行され、合計レイテンシは 22.38 ミリ秒でした。

最悪の MySQL レイテンシシナリオ (99 パーセンタイルレイテンシ) に関しては、Intel ドライブはわずか 45.97 ミリ秒という驚異的な合計時間を誇っていましたが、Memblaze では VM が 58.03 ミリ秒から 58.00 ミリ秒の間で実行されていました。

エンタープライズ総合ワークロード分析

フラッシュストレージのパフォーマンスは、ワークロードに応じて変化するため、ベンチマークの精度を確保するには、 fioの合成ベンチマークを実行する前に、フラッシュストレージを事前に調整する必要があります。比較対象となる各ドライブは、16スレッドの高負荷と、スレッドあたり16の未処理キューによって、定常状態に調整されます。

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)

プリコンディショニングが完了すると、各デバイスは複数のスレッド/キューの深さプロファイルにわたって一定の間隔でテストされ、軽い使用状況と重い使用状況でのパフォーマンスが示されます。 Intel SSD DC P3700 の合成ワークロード分析では、メーカーの仕様やベンチマークで広く使用されている 100 つのプロファイルを使用します。合成ワークロードは、本番環境のワークロードで見られるアクティビティを XNUMX% 表すことはなく、ある意味、現実世界では発生しないシナリオのドライブを不正確に表現していることを考慮することが重要です。

4k
- 100% 読み取りおよび 100% 書き込み
8k
- 70% 読み取り/30% 書き込み

スループット 4K 書き込みプリコンディショニングテストでは、Intel P3700 が最高のパフォーマンスを示し、およそ 400,000 IOPS で開始し、170,000 IOPS 弱の定常状態に達しました。 Samsung XS1715 は、Intel ドライブに次ぐ爆発的な結果を示しましたが、最下位となり、はるかに安定した Memblaze に遅れをとりました。

次に平均レイテンシを見ていきます。Intel ドライブと Samsung ドライブはどちらも 0.6 ミリ秒あたりから始まり、20 分後のどこかで急増しています。 Intel ドライブはテストの残りの間、XNUMX つのドライブの中で最も安定しており、トップの座を獲得しました。ただし、Memblaze は、レイテンシーの点で最も安定したドライブでした。

最大レイテンシを測定すると、Intel SSD が顕著な差を付けて最も安定したドライブであることがわかり、テスト全体を通じて 25 ミリ秒のレイテンシマーク付近を推移しており、大きなスパイクはありませんでした。 Samsung、特に Memblaze では、最大遅延の測定中に大きなスパイクが発生しました。

標準偏差の計算は、SSD レイテンシーのパフォーマンス結果の一貫性を簡単に視覚化できるように設計されています。このシナリオでは、Intel ドライブは最初は好調でしたが、22 分あたりで遅延が大幅に急増しました。その後もかなり安定し、トップの座を獲得し、最後までに 1.5 ミリ秒弱で終了しました。

主要な 4K 合成ベンチマークでは、Memblaze ドライブが 717,172 IOPS という驚異的なパフォーマンスで読み取り列で断然トップのパフォーマンスを示し、一方、Intel ドライブは 172,672 IOPS で最高の書き込みパフォーマンスを示しました。

平均レイテンシを見ると結果はほぼ同じで、Intel ドライブは読み取り 0.56 ミリ秒、書き込み 1.48 ミリ秒を示し、Memblaze ドライブのすぐ後ろに位置しました。

最大遅延では、Intel P3700 がわずか 33.1 ミリ秒で書き込みでトップのパフォーマンスを誇り、最大読み取り遅延では Samsung がトップで 5.8 ミリ秒を記録しました。

標準偏差を見ると結果は反映され、Intel ドライブが書き込み遅延で再び 1.377 ミリ秒でリードしました。 Samsung XS1715 は 0.08 ミリ秒で最高の読み取り遅延を示しました。

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。繰り返しになりますが、メインのテストに移る前に、事前調整の結果から始めます。スループットでは、Intel ドライブはテストの開始時に大幅な差をつけて最高のパフォーマンスを示し、最終的には定常状態の約 176,000 IOPS で XNUMX 位になりました。

平均遅延も同様で、Intel ドライブはテストの開始時に最高のパフォーマンスを示しましたが、70 分付近で大きなスパイクが見られました。最後には1.6ミリ秒前後で定常状態に達し、再びXNUMX位となった。

最大レイテンシを見ると、Intel ドライブが断然最高のパフォーマンスを示し、全体的にある程度一貫したレイテンシを示しました。 Memblaze ドライブは非常に不安定なレイテンシーを示し、ベンチマーク全体で大きなスパイクを示しました。

標準偏差は、テストの最初の部分ですべてのドライブのあらゆる場所で遅延を示しました。ここでも、Intel P3700 が最高の結果を示しましたが、ピークが 1.2 ミリ秒を超えたのは数回だけでした。

Intel P3700 ドライブを完全に事前調整した後、メインの 8k 70/30 テストを実施しました。スループットに関しては、Intel ドライブが最後までテスト全体を通じて最高のスループットを示し、Memblaze が 166,250 IOPS を超える最後のキュー深さで引き離されました。

平均遅延の結果も同様の結果を示し、Intel と Memblaze ドライブは互角まで互角の結果となり、後者は端末内で再び引き離されました。 Intel ドライブは約 0.2 ミリ秒で起動しました。

最大遅延を確認すると、Intel ドライブが 20 ミリ秒のマークを超えたのは数回だけであり、全体的な結果が最も優れていることがわかりました。ただし、Samsun XS1715 は遅延のスパイクが最小限であったため、最も安定した結果を誇っていました。

標準偏差の結果は、ターミナルキューの深さに至るまで、Intel ドライブと Memblaze ドライブの間で互角のパフォーマンスを示しました。ただし、全体としては、Intel ドライブが 0.2 ミリ秒からわずか 1.15 ミリ秒の範囲で最高の結果を示しました。

結論

最大 2TB の容量が用意されている Intel P3700 は、ファミリーの最上位ドライブであり、主流のアプリケーションとストレージシステムプロバイダーの両方向けに設計されています。 Intel は確かに、合計 2.5 の異なる容量に及ぶ 12 つの異なるラインと 3700 つの異なるフォームファクター (20 インチおよび PCIe アドインカード) を備えた新しい NVMe エンタープライズドライブファミリを大規模に導入しました。これほど素晴らしい立ち上げを実現できる企業は（大手 XNUMX 社を除けば）多くありません。 PXNUMX ドライブとそのファミリーも垂直統合ソリューションです。つまり、インテルがコントローラー、NAND (XNUMXnm MLC)、ファームウェアを製造しています (インテルはオペレーティングシステムのドライバーサポートも提供しています)。これにより、インテルはドライブの特性をより深く理解できるようになり、ドライブを効果的にサポートし、将来的にはより合理的な機能拡張を提供できるようになります。

パフォーマンスを見ると、テストしたワークロードのかなりの数でインテル DC P3700 が優れていることがわかります。そうは言っても、Samsung XS1715 1.6TB および Memblaze PBlaze4 3.2TB NVMe SSD と比較しました。当社の SQL Server テストでは、Intel ドライブが最高のスループットを示し、驚異的な 3,157.5 TPS を誇り、合計 3,157.341 TPS というトップを記録しました。さらに、Intel ドライブは平均レイテンシで Samsung XS1715 とリードを共有し、7.0 ミリ秒を示しました。 Sysbench テストでは、最高 TPS 5,779.7、平均レイテンシの合計 22.15 ミリ秒、最悪のケース (99 パーセンタイル) の合計結果 45.97 ミリ秒という、再び素晴らしいパフォーマンスが確認されました。

主要な合成ベンチマークでは、Intel DC P3700 は 4K スループットの読み取り 457,230 IOPS と最高の書き込みパフォーマンス 172,672 IOPS を記録しました。平均レイテンシでは、Intel ドライブは読み取り 0.56 ミリ秒、書き込み 1.48 ミリ秒を記録し、最大レイテンシ/標準偏差読み取りパフォーマンスでそれぞれ読み取り 8.5 ミリ秒と 0.236 ミリ秒を誇りました。 Intel DC P3700 は、8k 70/30 ワークロードで大幅に改善し、このドライブはすべてのカテゴリでリーダーボードのトップ近くのパフォーマンスを記録しました。

メリット