Samsung PM9A3 SSD レビュー

by ライル・スミス on 2021 年 11 月 12 日

Enterprise ◇ SSD

Samsung PM9A3 は、同社が市場に投入した最新のデータセンター SSD です。 960 GB から 15.36 TB までの容量が用意されている新しい PM9A3 は、Gen4 インターフェイスと同社の第 6 世代 V-NAND を備えており、読み取り集中型の環境で大量のサーバートラフィックを処理できるため、アプリケーションがスムーズに実行されます。

サムスン PM9A3 SSD エンタープライズコンピューティングと Web スケールのデータセンターのユースケースは、過去数年間で急激に増加しているため、信頼性が高くパフォーマンスの高いデータセンター SSD の重要性がこれまで以上に高まっています。サムスンは、PM9A3 がこの点で優れており、さまざまな幅の U.2、U.3、M.2、E1.S、および E1.L など、さまざまなフォームファクターを提供すると約束しています。これにより柔軟性が大幅に高まり、ほぼすべてのサーバー要件のニーズを満たすことができます。

E1.Lフォームファクター（ロングルーラー）は、高密度化が求められる大規模展開で優れた性能を発揮するように設計されており、E1.Sは容量とパフォーマンスの独自の組み合わせを提供します。E1ドライブの最大の利点の1つは、内蔵ヒートシンクと埋め込み熱伝導材により、高いパフォーマンスを維持するために追加の介入が不要になることです。E1.Sのサポートが広く普及するにつれて、後者のサイズはU.2データセンタードライブの後継として主導権を握る可能性があります。また、このフォームファクターのSamsung PCIe Gen5 SSDも間違いなく登場し、驚異的なパフォーマンスと20/35/40/70Wドライブのサポートを含む印象的な機能セットを誇ります。

サムスン PM9A3 対サムスン PM983

Samsung の PM9A3 と PM983 (同社の最終世代のデータセンター SSD) の違いは重大です。 Gen4 インターフェイスへの移行に加えて、PM9A3 は、PM6 の V8 TLC NAND および Phoenix 983 チャネルコントローラと比較して、より優れた NAND と新しいコントローラ (それぞれ V5 TLC と Elpis 8 チャネル) を提供します。 PM9A3では最大容量モデルも15.36倍の9TBとなった。また、上で示したように、PM3A983 は幅広いフォームファクターで利用できますが、PM2 は M.2 と U.XNUMX でのみ利用できます。

パフォーマンスについては、PM9A3 (U.2) はシーケンシャル読み取りと書き込みでそれぞれ最大 6,900MB/s と 4,100MB/s を実現するとされており、ランダムパフォーマンスでは読み取りで最大 1.1 万 IOPS、書き込みで 200K の IOPS に達すると予想されています。 Samsung は、これが PM3.6 と比較して 983 倍の改善であると示しています。

PM9A3 は DASH (SSD ハードウェアの動的自動化) も活用しており、データセンタードライブがデータを瞬時に処理し、反復可能な複雑なルーチンを最適化するのに役立ちます。これは、サーバーのより効率的な運用を意味します。

5 年間の保証が付いている、Samsung の PM2A7.68 の U.9 3TB モデルを検討します。

サムスン PM9A3 仕様

技術的な案内
モデル	PM9A3
利用可能なフォームファクタ	U.2、U.3、M.2、E1.S、E1.L
利用可能な容量	15.36TB/7.68TB/3.84TB/1.92TB/960GB
インタフェース	PCIe Gen4
NVMe仕様	NVMeバージョン：1.4 サニタイズ: NVMe 1.3 準拠 (ブロック消去、暗号化消去) デバイスセルフテストのサポート
コントローラー	エルピス(8ch)
NAND	V6 TLC
性能（U.2モデル）
シーケンシャル読み取り	6,800MB /秒
シーケンシャル書き込み	4,000MB /秒
ランダム読み取り	1,000,000 IOPS
ランダム書き込み	180,000 IOPS
信頼性の向上
DWPD	1年（5歳）
SED	TCG/オパール
保証

サムスン PM9A3 のパフォーマンス

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。

SQLサーバーのパフォーマンス

各 SQL Server VM は、ブート用の 100 GB ボリュームとデータベースおよびログファイル用の 500 GB ボリュームの 8 つの vDisk で構成されています。システムリソースの観点から、各 VM に 64 個の vCPU、XNUMX GB の DRAM を構成し、LSI Logic SAS SCSI コントローラーを活用しました。以前にテストした Sysbench ワークロードはストレージ I/O と容量の両方でプラットフォームを飽和させましたが、SQL テストではレイテンシのパフォーマンスを調べています。

このテストでは、Windows Server 2012 R2 ゲスト VM 上で動作する SQL Server 2014 を使用し、Quest の Benchmark Factory for Databases で負荷をかけます。StorageReview のMicrosoft SQL Server OLTP テストプロトコルでは、トランザクション処理パフォーマンス協議会の Benchmark C (TPC-C) の最新ドラフトを採用しています。これは、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。こ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がかかった状態でトランザクションのパフォーマンスとレイテンシを測定します。

SQL Server テスト構成 (VM ごと)

Windows Serverの2012 R2
ストレージフットプリント: 600GB 割り当て、500GB 使用

SQL Serverの2014

- データベースのサイズ: 1,500 スケール
- 仮想クライアント負荷: 15,000
- RAMバッファ: 48GB

テスト時間: 3 時間

- 2.5時間のプレコンディショニング
- 30 分のサンプル期間

SQL Server のトランザクションベンチマークでは、Samsung PM9A3 は 6920 TPS で Memblaze 12,649.6 にほんのわずかの差でした。

SQL Server の平均レイテンシでは、Samsung PM9A3 がわずか 2.8 ミリ秒という安定した平均レイテンシを記録し、再び Memblaze に次ぐ XNUMX 位になりました。

システムベンチのパフォーマンス

次のアプリケーションベンチマークは、 SysBenchを使用して測定されるPercona MySQL OLTPデータベースで構成されています。このテストでは、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も測定されます。

各Sysbench VMは、3つのvDiskで構成されています。1つはブート用（約92GB）、1つは事前に構築されたデータベース用（約447GB）、そして3つ目はテスト対象のデータベース用（270GB）です。システムリソースの観点から、各VMには8つのvCPU、60GBのDRAMを搭載し、LSI Logic SAS SCSIコントローラを活用しました。

Sysbench テスト構成 (VM ごと)

CentOS 6.3 64 ビット

Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1

- データベーステーブル: 100
- データベースのサイズ: 10,000,000
- データベーススレッド: 32
- RAMバッファ: 24GB

テスト時間: 3 時間

- 2 スレッドのプリコンディショニングに 32 時間
- 1時間 32スレッド

Sysbench トランザクションベンチマークを見ると、Samsung PM9A3 は 11,108 TPS で、テストしたドライブの中で XNUMX 位になりました。

Sysbench の平均レイテンシでは、Samsung PM9A3 が 11.52 ミリ秒を記録し、再び XNUMX 位に十分な数値でした。

最悪のシナリオの遅延 (99 パーセンタイル) では、PM9A3 は 20.70 ミリ秒を示しました。

VDBench ワークロード分析

ストレージデバイスのベンチマークに関しては、アプリケーションテストが最適であり、総合テストは 2 番目になります。実際のワークロードを完全に表現しているわけではありませんが、合成テストは、競合ソリューション間での完全な比較を容易にする再現性係数を備えたストレージデバイスのベースライン設定に役立ちます。これらのワークロードは、「4 コーナー」テスト、一般的なデータベース転送サイズテスト、さまざまな VDI 環境からのトレースキャプチャに至るまで、さまざまなテストプロファイルを提供します。

これらのテストはすべて、スクリプトエンジンを備えた共通の vdBench ワークロードジェネレーターを利用して、大規模なコンピューティングテストクラスターの結果を自動化して取得します。これにより、フラッシュアレイや個々のストレージデバイスを含む幅広いストレージデバイスにわたって同じワークロードを繰り返すことができます。これらのベンチマークのテストプロセスでは、ドライブの表面全体にデータを埋めてから、ドライブ容量の 25% に相当するドライブセクションを分割して、ドライブがアプリケーションのワークロードにどのように応答するかをシミュレートします。これは、ドライブを 100% 使用して定常状態にするフルエントロピーテストとは異なります。結果として、これらの数値は、より高い持続的な書き込み速度を反映することになります。

プロフィール：

4K ランダム読み取り: 100% 読み取り、128 スレッド、0 ～ 120% iorate
4K ランダム書き込み: 100% 書き込み、128 スレッド、0 ～ 120% iorate
64K シーケンシャル読み取り: 100% 読み取り、32 スレッド、0 ～ 120% の iorate
64K シーケンシャル書き込み: 100% 書き込み、16 スレッド、0 ～ 120% iorate
合成データベース: SQL および Oracle
VDI フルクローンおよびリンククローントレース

比較対象:

最初の VDBench ワークロード分析、ランダム 4K 読み取りでは、PM9A3 は 905,366µs のレイテンシーで 562 IOPS のピークパフォーマンスを達成しました。これにより、XNUMX 万をはるかに超える IOPS を誇るリーダーに大きく遅れをとりました。

4K ランダム書き込みでは、PM9A3 が 506,365μs のレイテンシで 1,001.7 IOPS のピークパフォーマンスを発揮して XNUMX 位になりました。

64k シーケンシャルワークロードに切り替えると、PM9A3 は Kioxia CD6 と同様のパフォーマンスを発揮し、4.72μs で最高 74,861GB/s (または 844.6 IOPS) に達しました。

64K 書き込みでは、PM9A3 は後方に位置し、最大速度はわずか 2.02GB/s (32,684 IOPS)、遅延は 1,948µs でした。

次のテストセットは SQL ワークロードです。SQL、SQL 90-10、SQL 80-20 で、いずれも同様の結果を示しました。 SQL から始めて、新しい Samsung ドライブは 259,124μs の遅延で 122.4 IOPS のピークパフォーマンスを示し、他のすべてのドライブを抑えて XNUMX 位になりました。

SQL 90-10 では、Samsung PM9A3 が Memblaze ドライブに僅差で 260,690 位となり、レイテンシー 121.3μs でピークパフォーマンス XNUMX IOPS を達成しました。

SQL 80-20 を使用すると、新しい Samsung ドライブは、244,746μs の遅延で 129 IOPS のピークパフォーマンスを発揮し、キオクシアおよび Intel ドライブとのテスト終了までに XNUMX 者同点で XNUMX 位になりました。

次に、Oracle ワークロード、Oracle、Oracle 90-10、Oracle 80-20 です。 SQL ベンチマークと同様に、Samsung PM9A3 も堅調なパフォーマンスを維持しました。 Oracle から始まり、PM9A3 が 251,605μs で 138.1 IOPS のピークパフォーマンスで XNUMX 位となり、Kioxia ドライブと非常に似た結果となりました。

Oracle 90-10 の場合、PM9A3 はテストしたドライブの中で 209,670 位となり、レイテンシ 103.6μs で最高 XNUMX IOPS に達しました。

Oracle 80-20 を見ると、PM9A3 が 206,939μs で 104.7 IOPS のピークパフォーマンスを示し、再び XNUMX 位になりました。

次に、VDI クローンテスト (完全およびリンク) に切り替えました。 VDI フルクローン (FC) ブートでは、Samsung PM9A3 が Memblaze ドライブに次いで 211,248 位となり、レイテンシー 161.3μs でピーク XNUMX IOPS を達成しました。

VDI FC 初期ログインでは、PM9A3 は 114,418μs の遅延でピーク 258 IOPS となり、XNUMX 位に落ちました。

VDI FC Monday Login を使用すると、PM9A3 は 79,621 IOPS、レイテンシ 198.3μs で再び XNUMX 位になりました。

VDIリンククローン（LC）ブートの場合、PM9A3はテスト開始時に大きなレイテンシの急増に見舞われたものの、徐々に安定し、ピーク時99,130 IOPS、レイテンシ160.2µsで3^{位となった。}

VDI LC の初期ログインでは、9K IOPS マークに近づくと PM3A18 のパフォーマンスが急激に低下しました。

PM9A3 が使い物にならないパフォーマンスを示したとして、VDI LC Monday Login も同様の話を伝えました。 14µs という非常に高いレイテンシで、かろうじて 1,103K IOPS マークを超えましたが、その後、別のスパイクが発生しました。

結論

ベンチマーク中には確かにばらつきがあるものの、Samsung PM9A3 データセンター SSD は同社の安定したリリースです。この U.2 SSD は、TLC V6 NAND と Elpis 8 チャンネルコントローラーを活用しており、前世代の V5 TLC NAND と Phoenix 8 チャンネルコントローラーと比較して顕著なアップグレードです。 PM9A3 は、960GB から 15.36TB までの容量も用意されており、後者は最大容量が前バージョンの XNUMX 倍になっています。

Samsung は、U.6.8 フォームファクターモデルのパフォーマンスが最大 4 GB/s 読み取りおよび 2 GB/s 書き込み、ランダムパフォーマンスが最大 1 万 IOPS 読み取りおよび 180,000 IOPS 書き込みであると見積もっています。このパフォーマンスプロファイルにより、エンタープライズデータセンターのさまざまなユースケースで役立ちます。

ラボのベンチマークでの実際のパフォーマンスについては、上で述べたように結果は少し不均一でした。私たちは Samsung PM9A3 を他のいくつかの PCIe Gen4 エンタープライズ SSD に対してテストし、アプリケーションのワークロード分析と VDBench の両方を調べました。最初の一連のテストでは、P5510 が SQL Server トランザクションで良好なパフォーマンスを示し、合計 12,649.6 TPS、平均遅延合計 2.8ms を示し、どちらもテストしたドライブの中で 6920 位でした。このドライブは、Sysbench で 11,108 位 (Memblaze 11.52 に次ぐ) の座を維持し、20.70 TPS、平均レイテンシー XNUMX ミリ秒、最悪のシナリオで XNUMX ミリ秒という堅実な総スコアを記録しました。

VDBench に切り替えると、Samsung PM9A3 はこれらのテストでリーダーに遅れをとりました。ハイライトには、905K 読み取りで 4K IOPS、506K 書き込みで 4K IOPS が含まれますが、シーケンシャルワークロードでは、4.72K 読み取りでわずか 64GB/秒、2.02K 書き込みで 64GB/秒でした。

SQL テストでは、PM9A3 のパフォーマンスが大幅に向上し、ピークで 259 IOPS、SQL 261-90 で 10 IOPS、SQL 245-80 で 20 IOPS を記録しました。 Oracle ワークロードでも堅調なパフォーマンスが続き、Oracle 252-210 では 90 IOPS、Oracle 10-207 では 80 IOPS、Oracle 20-XNUMX では XNUMX IOPS を記録しました。

次に、VDI クローンテストのフルクローンとリンククローンを実行しましたが、ここでもパフォーマンスのばらつきが見られました。フルクローンでは、ブート時に 211K IOPS、初期ログイン時に 114K IOPS、月曜ログイン時に 80K IOPS を記録し、それぞれ 2 位、4 位、4 位となりました。リンククローンでは、ブートの最初で大きなスパイクが発生し (このような現象が見られたのはドライブのみ)、ピーク 99K IOPS で安定し、最終的に 3^位となりました。Samsung PM9A3 は残りのテストで非常に不安定で、初期ログイン時に 18K IOPS でパフォーマンスが大幅に低下し、月曜ログインでは 14K IOPS にやっと達した程度でした。どちらの結果も、大きく差をつけて最下位となりました。

VDI ベンチマーク中の問題は別として、ほとんどのテストとアプリケーションワークロードを通じて、パフォーマンスと信頼性は全体的に良好でした。これが私たちのラボで確認したデータセンタードライブの中で最高のパフォーマンスを発揮するわけではありませんが、PM9A3 はデルや HPE などの企業の間で非常に人気のあるドライブであり、サーバーを構築する際の構成可能なオプションとしてリストされています。 PM9A3 のコストプロファイルを考えると、全体的なパッケージは非常に魅力的です。最後に、PM9A3 は、U.2 (さまざまな幅と長さの U.3、M.2、E1.S、および E1.L) に加えて、幅広いさまざまなフォームファクターで提供されており、これを非常に柔軟なラインにしています。ほとんどのデータセンターのユースケースを処理できる機能があります。

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