Samsung XS1715 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

Samsung は、2.5 年の夏に XS1715 を発表したとき、最初にエンタープライズ 2013 インチ NVMe SSD パーティに参加しました。これは、新しい SFF-8639 コネクタを利用した最初のソリッドステートドライブでもありました。しかし、このドライブは量産されませんでした。 2014 年 1715 月、XS1715 は、高速サーバーストレージの可能性の限界を押し広げようとしているサーバー OEMS によってすぐに採用されました。私たちは、Dell の 920x CPU 強力サーバーの一部である Dell PowerEdge R4 に XS800 が初めて搭載されたことを確認しました。デルは、そのシステムで最大 1715 台の NVMe ドライブをサポートしており、わずか 1.1 台の 4GB XS800,000 でも、8 万を超える 3,000K 読み取り IOPS と 500 を超える 3K 読み取り IOPS を確認し、シーケンシャル読み取り速度も 1.6MB/秒向上すると見積もられています。そのため、遅ればせながら 1715TB XSXNUMX SSD を見て、残りの部分と同様に、多少の経年変化に耐えられるかどうかを確認します。業界は、Samsung をエンタープライズ NVMe 市場における初期のリーダー的地位から揺るがすべく競い合っています。

それ以来、Memblaze PBlaze4 や Intel SSD DC P3700 ドライブなど、いくつかの NVMe ドライブが市場に投入されてきました。どちらも、レビューのパフォーマンスセクションで XS1715 と比較します。

XS1715 の中核を成すのは、エンタープライズワークロード向けに最適化された高性能 PCIe フラッシュコントローラである PMC 89HF16P04CG3 コントローラです。このコントローラはプログラマブルアーキテクチャも備えており、SSD 開発者はファームウェアのカスタマイズによって製品の差別化を制御できます。これは、Samsung が確かに活用している点です。XS1715 は、タンタルコンデンサによる完全なデータパス保護と電源喪失保護も備えており、XS1715 は 1017 分の 1 の訂正不能ビットエラー率 (UBER) 定格を提供します。XS1715 は、200 万時間の MTBF も備えています。XS1715 NVMe SSD は、400GB、800GB、1.6TB の容量で提供され、今回は前者の容量をテストします。さらに、Samsung製ドライブはNVMeインテグレーターリスト（IL）に登録されているため、XS1715は管理が容易で、データセンターおよびサーバー／ストレージの顧客にとって非常に信頼性の高いソリューションとなります。

XS1715 SSD には 5 年間の保証が付いており、XNUMX 年間の DWPD 保証が付いています。

Samsung XS1715の仕様

フォームファクター 2.5 インチ: (SFF-8639)
容量 (GB): 400GB、800GB、1.6TB
ホストインターフェイス: PCIe Gen 3.0 (x4) - NVMe
外形寸法: 100 x 70 x 15mm
重さ：210g
MTBF：2,000,000時間
訂正不可能なビット誤り率 (UBER): 1/1017
消費電力 (アクティブ/アイドル): 25/8 W
持続的なパフォーマンス
- 読み取りレイテンシ: 90 μs
- 書き込みレイテンシ: 25 μs
- 4K ランダム読み取り: 最大 750,000 IOPS
- 4K ランダム書き込み: 最大 115,000 IOPS
- 128K シーケンシャル読み取り: 最大 3,000 MB/秒
- 128K シーケンシャル書き込み: 最大 1,400 MB/秒
耐久性 4K ランダム WPD:
- 400GB: 7 WPD
- 800GB/1.6TB: 5.6WPD

設計と構築

XS2.5 は、15 mm Z ハイトの 1715 インチフォームファクタで利用可能で、SFF-8639 コネクタを使用して PCIe バスと接続します。これは典型的な SAS コネクタに似ていますが、そうではありません。XS1715 の外観と操作性は次のとおりです。 Samsung の残りの SSD ポートフォリオと同様に、同社のブランドとドライブの種類だけを備えたミニマルなマットブラックのデザインを誇っています。

ドライブの側面には 4 つの穴があり、ワークステーションまたはサーバー内に簡単に取り付けることができます。ドライブの内部にはデュアル PCB ビルドと大型サーマルパッドがあり、負荷がかかったときにコンポーネントの熱の放散を維持します。

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 2.5U-TNR1715T 2028x NVMe システム内の 4 インチ Samsung XS4 をテストし、NVMe SSD と比較しました。

2.5 インチインテル SSD DC P3700 SSD
2.5 インチメンブレイズ PBlaze4 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、Samsung XS1715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、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。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 ドライブの合計スループットは 3,157.341 TPS で最も高く、個々の VM のスループットは 3,157.469 で最も高かったが、XS1715 の個々の VM の TPS は Intel VM の 0.1 未満以内でした。

15 ユーザーの SQL Server ベンチマーク中の平均遅延の結果では、Samsung ドライブが先頭に立ち、すべてのドライブの遅延が 7 ミリ秒で、平均も 7 ミリ秒となりました。結果は Intel P3700 SSD と同じでしたが、Memblaze ドライブの合計時間は 7.5 ミリ秒とわずかに高かったです。

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。

1715 秒あたりの平均トランザクションベンチマークでは、XS3,463.6 はパックのトップよりかなり下に位置し、5,779.7 TPS のパフォーマンスを記録しました。 Intel ドライブは、合計 XNUMX TPS という最高のパフォーマンスを示しました。

平均レイテンシの結果では、ドライブの配置はほぼ同じで、再び Samsung が最下位であり、個々の VM は 37.27 ミリ秒から 36.58 ミリ秒の間で実行され、平均レイテンシは 36.96 ミリ秒でした。 Intel ドライブが 21.80 ミリ秒で再びトップになりました。 Intel の合計スコアも 22.15 ミリ秒で最高でした。

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、Samsung XS1715 が顕著な差でリーダーボードの最下位に位置し、VM の実行時間は 71.97 ミリ秒から 73.36 ミリ秒の間で、平均スコアは 73.03 ミリ秒でした。

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。 Samsung XS1715 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、運用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発揮し、約 400,000 IOPS から始まり、170,000 IOPS 弱の定常状態に達しました。 Samsung XS1715 は Intel ドライブのすぐ後ろでバースト的な結果を示しましたが、約 113,000 IOPS の定常状態では最下位 (はるかに安定した Memblaze に次ぐ) に落ちました。

平均レイテンシでは、Samsung ドライブと Intel ドライブの両方で 0.6 ミリ秒付近から開始され、20 分後に急上昇しました。 Intel ドライブは残りのテストでも最も安定しており、トップの座を獲得しました。ただし、Memblaze はレイテンシの点で最も安定したドライブでした。

最大遅延に関しては、Memblaze が最も安定したドライブであったため、結果は比較的同じでした。 Samsung XS1715 はテストの開始時に優れた遅延を示しましたが、すぐに減少し、約 2.2 ミリ秒の定常状態で終了しました。

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。ここで、Samsung ドライブは最初は好調でしたが、22 分付近で遅延が大幅に増加し、最後までに 3.0 ミリ秒付近で推移しました。

主要な 4K 合成ベンチマークでは、Samsung XS1715 が読み取り 420,544 IOPS、書き込み 114,444 IOPS でスループットの最下位に位置しました。 Memblaze は 717,172 IOPS という驚異的なパフォーマンスを発揮し、読み取り列で断然トップのパフォーマンスを示しました。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。

結果は平均遅延を反映しており、Samsung ドライブは読み取り 0.61 ミリ秒、書き込み 2.23 ミリ秒を示し、(大差ではありませんでしたが) 最下位となりました。

最大遅延では、Samsung XS1715 がわずか 5.8 ミリ秒で、読み取りの最大遅延が最も低くなりました。最大書き込み遅延時間で最高のドライブは Intel P3700 で、33.1 ミリ秒を記録しました。

標準偏差では、Samsung XS1715 が 0.08 ミリ秒 (書き込み 2.994 ミリ秒) で再びトップの読み取りレイテンシーを示しました。書き込み遅延の一貫性において最も優れたドライブは、1.377ms の Intel ドライブでした。

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、Samsung ドライブはテストの開始時に一連のスパイクを示し、テスト全体を通じて Intel ドライブと Memblaze ドライブの両方を下回り、最終的には約 120,000 IOPS に達しました。

平均遅延も同様の結果となり、Samsung ドライブではテストの最初の部分でさまざまなスパイクが見られました。最後までに、約 2.0ms で定常状態に達しました。

最大レイテンシを見ると、最も安定したドライブは断然 Intel ドライブであり、全体的にある程度安定した状態を示しています。 Samsung ドライブはテスト中に小さなスパイクを記録しました。ただし、Memblaze SSD の遅延は非常に不安定で、ベンチマーク全体で大きなスパイクが発生しました。

標準偏差は、Samsung ドライブのテストの最初の 1.4 時間で不安定な遅延を示しましたが、ベンチマークの終了までに約 3700 ミリ秒となり、Memblaze よりわずかに優れていました。 Intel P1.2 は、ピークが XNUMX ミリ秒を超えることが数回だけあったため、最良の結果を示しました。

Samsung 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。スループットでは、Samsung ドライブはテスト全体を通して最後まで Intel ドライブと Memblaze ドライブの両方を下回り、約 23,700 IOPS から始まり、約 128,000 IOPS に達しました。

平均遅延も同様の結果をもたらしましたが、Intel ドライブと Memblaze ドライブの結果ははるかに近かったです。 Samsung ドライブは約 0.2 ミリ秒で開始し、2.0T/16Q までにほぼ 16 ミリ秒増加しました。他の 1.6 つは Samsung よりもわずかに優れたドライブを持ち、どちらも端末での遅延は XNUMX ミリ秒に終わります。

最大遅延を確認すると、Samsung XS1715 が最も安定した結果を示し、遅延のスパイクが最小限であることがわかりました。ただし、Intel P3700 は 20 ミリ秒を超えたのが数回しかなかったため、全体的な結果が最も優れていました。

標準偏差は平均遅延の結果と同様の結果を示しましたが、端末キューの深さでは Samsung XS1715 が Memblaze ドライブを上回っていました。 Intel ドライブは、0.2 ミリ秒から 1.15 ミリ秒の範囲で最高の全体的な結果を誇りました。

結論

約 1 年前に市場に登場した Samsung XS1715 は、業界初の NVMe ソリッドステートドライブの 1 つとして宣伝されており、高速サーバーストレージではこれまで見られなかったパフォーマンスを誇っています。これは、Samsung がコンシューマーとエンタープライズの両方の分野でかなり長い間ソリッドステート業界の先頭を走ってきたため、それほど驚くべきことではありませんでした。Dell PowerEdge R920 のレビューですでに Samsung ドライブを簡単に調べましたが、発売から 1 年経った今、1.6TB モデルが新しい NVMe ドライブと比べてどうなのかを確認することにしました。400GB、800GB、1.6TB の容量で利用可能な Samsung XS1715 は、搭載されているタンタルコンデンサによる完全なデータパスと電源損失保護を備え、200 万時間の MTBF で 10 ¹⁷分の 1 の UBER 定格を提供します。

パフォーマンスを見ると、テストしたワークロードの多くで、Samsung XS1715 が新しい NVMe ドライブ、Memblaze PBlaze4 3.2TB および Intel P3700 2TB SSD に追いつくのに少し苦労していることが確かにわかりました。 SQL Server テストでは、Samsung ドライブが Intel ドライブに 0.1 TPS 未満の差をつけてトップとなり、平均速度は 3,157 でした。さらに、同じ期間中の Samsung XS1715 の平均遅延は 7.0 ミリ秒 (平均 7.0 ミリ秒も同様) を示し、リーダーボードの最上位に位置しました。 Sysbench テストでは、TPS が 3,463.6 に達し、平均レイテンシが 36.96 ミリ秒、最悪のケース（99 パーセンタイル）の集計結果が 73.03 ミリ秒に達し、これらはすべて比較対象の中で最下位でした。合成ベンチマーク中、Samsung XS1715 は、読み取り 4 IOPS および書き込み 420,544 IOPS の 114,444k スループット、読み取り 1.61 ミリ秒および書き込み 2.23 ミリ秒の平均レイテンシー、読み取り 5.8 ミリ秒および読み取り 0.08 ミリ秒の最高の最大遅延/標準偏差パフォーマンスを実現しました。。 Samsung ドライブがほぼ最下位にランクされていたため、8k 70/30 ワークロードでは処理が少し遅くなりました。

メリット