Intel SSD DC P3700 2.5″ NVMe SSD 검토

by StorageReview 엔터프라이즈 랩 on 2015 년 12 월 11 일

기업 ◇ SSD

인텔 SSD DC P3700 시리즈 SSD는 메인스트림 애플리케이션 및 스토리지 시스템 공급자를 위해 설계된 인텔의 최신 NVMe SSD입니다. P3700은 2.5인치 및 PCIe 추가 카드 폼 팩터와 최대 2TB의 용량으로 제공됩니다. P3700은 최대 2,800MB/s 순차 읽기, 2,000MB/s 순차 쓰기 및 450,000 랜덤 4K 읽기 IOPS를 제공합니다. 그러나 영웅 수치 외에도 인텔은 IOPS의 일관성이 최고 성능만큼 중요하다는 것을 이해하면서 P3700의 성능 예측 가능성을 구체적으로 목표로 삼고 있습니다.

P3700 드라이브는 Intel의 수직 통합 솔루션입니다. 그들은 컨트롤러, NAND(20nm MLC) 및 펌웨어를 생산합니다. 이를 통해 인텔은 드라이브 특성에 대한 더 나은 통찰력을 얻고 지원 및 향후 개선 사항을 보다 간소화할 수 있습니다. Intel은 대부분의 최신 운영 체제에 대한 드라이버 지원을 포함하며 드라이브는 17년 보증 기간 동안 하루에 XNUMX개의 드라이브 쓰기가 가능합니다.

P3700은 인텔의 광범위한 기업용 SSD 라인의 일부입니다. 그것과 P3500 및 P3600 사이의 가장 큰 차별화 요소는 주로 내구성입니다. P3700은 P3500 및 P3600에서 약간의 처리량 향상을 얻었지만 대기 시간은 세 드라이브에서 동일하게 유지됩니다. 그러나 P3700은 최대 17 DWPD의 내구성 견적을 제공하며 P3500 및 P3600은 각각 3 및 3 DWPD를 제공합니다. 인텔은 또한 단일 P3608 SSD의 용량(3600TB)과 성능(4MB/s)을 두 배로 늘리는 애드인 카드에 약 5000개의 P3600인 PXNUMX을 제공합니다.

우리의 검토는 2″ 폼 팩터의 2.5TB 용량입니다.

인텔 SSD DC P3700 NVMe SSD 사양

시리즈 이름: 인텔 SSD DC P3700 시리즈
용량: 400GB, 800GB, 1.6TB, 2TB
순차 읽기: 최대 2800
지속 쓰기: 최대 2000
성능(MB/초)
- 읽기: 최대 460
- 쓰기: 최대 175
임의 I/O 읽기
작업 쓰기(초당 70/30 읽기/쓰기 4KB K-IOPS): 최대 265
평생 내구성: 하루 17개 드라이브 쓰기
대기 시간 읽기/쓰기: 20µs / 20µs
인터페이스: NVMe*(Non-Volatile Memory express) PCIe* 3.0 x4
폼 팩터 높이/무게:
- 2.5인치 : 15mm/최대 125g
- AIC: 절반 높이 절반 길이(HHHL)/195그램
기대 수명: MTBF(Mean Time Between Failure) 2만 시간, 230년
전력 소비
- 활성: <25W(쓰기) / <11W(읽기)
- 유휴: 4W 일반
NAND 플래시 메모리: Intel NAND 플래시 메모리 MLC(Multi-Level Cell) 20nm
작동 온도 :
- 2.5인치 FF: 0° C ~ 35° C 주변 온도(권장 공기 흐름 포함), 0° ~ 70° C 케이스 온도
- AIC: 0° C ~ 55° C 주변 온도(제안된 공기 흐름 포함)
RoHS 준수: 유럽 연합(EU) RoHS 준수 지침의 요구 사항을 충족합니다.
소프트웨어 지원: 인텔® 솔리드 스테이트 드라이브 데이터 센터 도구

설계 및 구축

Intel DC P3700은 Z 높이가 2.5mm인 15인치 폼 팩터의 NVMe SSD입니다. 다른 SSD보다 두껍지만 대부분의 어레이가 3.5인치 HDD와 더 두꺼운 2.5인치 HDD를 수용하도록 설계되었기 때문에 여전히 대부분의 어레이에 맞을 것입니다. 외부 하우징은 일련/모델 번호와 같은 정보가 있는 스티커가 있는 브러시드 메탈입니다. 반대쪽 모서리에는 인텔 브랜드가 있습니다. 외부 하우징을 분리하기 위해 상단에 XNUMX개의 나사가 있습니다.

드라이브 측면에는 장착을 위한 2개의 구멍이 있습니다(각 측면에 XNUMX개).

드라이브의 바닥에는 방열을 위해 전체 표면에 홈이 있습니다. 장착을 위한 4개의 구멍이 있습니다. 하단에는 SAS 인터페이스와 유사해 보이지만 훨씬 더 높은 성능을 가능하게 하는 PCIe 인터페이스도 볼 수 있습니다.

내부 드라이브에는 Intel 20nm MLC NAND와 Intel NVMe 컨트롤러가 있는 듀얼 PCB 보드가 있습니다.

테스트 배경 및 유사 항목

StorageReview 엔터프라이즈 테스트 랩은 실제 구축 환경과 유사한 환경에서 엔터프라이즈 스토리지 장치의 벤치마크 테스트를 수행할 수 있는 유연한 아키텍처를 제공합니다. 엔터프라이즈 테스트 랩은 다양한 서버, 네트워킹, 전력 조절 장치 및 기타 네트워크 인프라를 통합하여 실제와 같은 환경을 조성하고 리뷰 과정에서 성능을 정확하게 측정할 수 있도록 지원합니다.

저희는 연구실 환경 및 프로토콜에 대한 세부 정보를 리뷰에 포함하여 IT 전문가와 스토리지 구매 담당자가 다음과 같은 결과를 얻게 된 조건을 이해할 수 있도록 합니다. 저희 리뷰는 테스트 대상 장비 제조업체로부터 어떠한 비용도 지원받거나 감독을 받지 않습니다. StorageReview 엔터프라이즈 테스트 랩 에 대한 자세한 정보 와 네트워킹 기능에 대한 개요는 해당 페이지에서 확인할 수 있습니다.

SuperMicro SuperServer 3700U-TNR2028T+ 시스템 내부에서 Intel SSD DC P4을 테스트하면서 다음과 같은 다른 NVMe SSD와 비교했습니다.

삼성 XS1715 엔터프라이즈 NVMe SSD
멤블레이즈 P블레이즈 4 SSD

애플리케이션 워크로드 분석

엔터프라이즈 스토리지 장치의 성능 특성을 이해하기 위해서는 실제 운영 환경에서 발견되는 인프라 및 애플리케이션 워크로드를 모델링하는 것이 필수적입니다. 따라서 Intel SSD DC P3700에 대한 첫 번째 벤치마크는 SysBench를 사용한 MySQL OLTP 성능 과 시뮬레이션된 TCP-C 워크로드를 사용한 Microsoft SQL Server OLTP 성능 입니다 . 애플리케이션 워크로드의 경우 각 드라이브에서 동일하게 구성된 가상 머신(VM)이 2~4개 실행될 예정입니다.

StorageReview의 Microsoft SQL Server OLTP 테스트 프로토콜은 복잡한 애플리케이션 환경에서 발생하는 활동을 시뮬레이션하는 온라인 트랜잭션 처리 벤치마크인 TPC-C(Transaction Processing Performance Council Benchmark C)의 최신 버전을 사용합니다. TPC-C 벤치마크는 합성 성능 벤치마크보다 데이터베이스 환경에서 스토리지 인프라의 성능 강점과 병목 현상을 측정하는 데 더 가깝습니다. 이 리뷰에 사용된 각 SQL Server VM 인스턴스는 333GB(1,500개 확장) SQL Server 데이터베이스를 사용하며, 15,000명의 가상 사용자 부하 조건에서 트랜잭션 성능과 지연 시간을 측정합니다.

SQL Server 출력을 볼 때 Intel 드라이브는 3,157.469 TPS로 개별 VM의 처리량이 가장 높았습니다. 그러나 XS1715는 TPS에서 0.1 이내였습니다. 인텔 드라이브는 총 3,157.341 TPS를 기록했습니다.

15k 사용자 SQL Server 벤치마크 동안의 평균 대기 시간 결과를 살펴보면 Intel 드라이브가 7ms로 총 7ms로 팩의 맨 위에 있는 것으로 나타났습니다. 결과는 Samsung SSD와 동일했지만 Memblaze 드라이브는 총 7.5ms였습니다.

다음 애플리케이션 벤치마크는 SysBench를 통해 측정된 Percona MySQL OLTP 데이터베이스로 구성됩니다. 이 테스트는 평균 TPS(Transactions Per Second), 평균 대기 시간 및 평균 99번째 백분위수 대기 시간을 측정합니다. Percona와 MariaDB는 데이터베이스의 최신 릴리스에서 Fusion-io 플래시 인식 애플리케이션 API를 사용하고 있지만 이 비교를 위해 "레거시" 블록 스토리지 모드에서 각 장치를 테스트합니다.

초당 평균 트랜잭션 벤치마크에서 Intel SSD DC P3700은 총 5,779.7 TPS로 최고의 성능을 보여 개별 VM이 5,717.2 TPS를 기록한 Memblaze 드라이브를 약간 앞섰습니다.

평균 대기 시간 결과는 총 22.15ms로 리더보드 상단에 순위를 매긴 인텔 드라이브와 거의 동일했습니다. Memblaze는 22.34ms에서 22.42ms 사이에서 실행되는 개별 VM과 22.38ms의 총 대기 시간으로 다음으로 최고의 성능을 보였습니다.

최악의 MySQL 대기 시간 시나리오(99번째 백분위수 대기 시간) 측면에서 Intel 드라이브는 45.97ms의 인상적인 집계를 자랑하는 반면 Memblaze는 58.03ms에서 58.00ms 사이에서 실행되는 VM을 보여주었습니다.

엔터프라이즈 종합 워크로드 분석

플래시 드라이브의 성능은 워크로드에 따라 달라지므로, fio 합성 벤치마크 의 정확성을 보장하기 위해서는 각 벤치마크를 수행하기 전에 플래시 스토리지를 사전 조건화해야 합니다. 비교 대상 드라이브들은 모두 16개의 스레드와 스레드당 16개의 대기열로 구성된 높은 부하 상태에서 안정적인 상태로 사전 조건화됩니다.

사전 조건화 및 기본 정상 상태 테스트:

처리량(읽기+쓰기 IOPS 집계)
평균 대기 시간(읽기+쓰기 대기 시간을 함께 평균화)
최대 대기 시간(최대 읽기 또는 쓰기 대기 시간)
대기 시간 표준 편차(함께 평균화된 읽기+쓰기 표준 편차)

사전 조건이 완료되면 각 장치는 여러 스레드/대기열 깊이 프로필에서 일정 간격으로 테스트되어 사용량이 적은 경우와 사용량이 많은 경우의 성능을 보여줍니다. 인텔 SSD DC P3700에 대한 합성 워크로드 분석에서는 제조업체 사양 및 벤치마크에서 널리 사용되는 두 가지 프로필을 사용합니다. 가상 워크로드는 프로덕션 워크로드에서 볼 수 있는 활동을 100% 나타내지 않으며 실제로 발생하지 않는 시나리오에서 드라이브를 어떤 면에서는 부정확하게 묘사한다는 점을 고려하는 것이 중요합니다.

4k
- 100% 읽기 및 100% 쓰기
8k
- 70% 읽기/30% 쓰기

처리량 4k 쓰기 전제 조건 테스트에서 Intel P3700은 대략 400,000 IOPS에서 시작하여 170,000 IOPS 바로 아래에서 정상 상태에 도달했기 때문에 최고의 성능을 보였습니다. Samsung XS1715는 훨씬 더 일관된 Memblaze보다 최하위로 떨어졌지만 Intel 드라이브 바로 뒤에서 폭발적인 결과를 보였습니다.

다음으로 Intel 및 Samsung 드라이브가 모두 0.6ms 표시에서 시작하여 20분 후에 급증하는 평균 대기 시간을 살펴봅니다. Intel 드라이브는 테스트의 나머지 기간 동안 둘 중 가장 안정적인 상태를 유지하여 XNUMX위를 차지했습니다. 그러나 Memblaze는 대기 시간 측면에서 가장 일관된 드라이브였습니다.

최대 대기 시간을 측정한 결과 인텔 SSD가 눈에 띄는 차이로 가장 안정적인 드라이브로 나타났으며, 테스트 내내 대기 시간이 25ms 정도에 머물렀고 큰 스파이크는 없었습니다. 삼성과 특히 Memblaze는 최대 대기 시간 측정 중에 큰 스파이크를 보였습니다.

표준 편차 계산은 SSD 대기 시간 성능 결과의 일관성을 보다 쉽게 시각화할 수 있도록 설계되었습니다. 이 시나리오에서 Intel 드라이브는 약 22분 지점에서 대기 시간이 크게 급증했지만 강력하게 시작했습니다. 이후에도 상당히 안정적인 상태를 유지하여 1.5위 자리를 차지했으며 끝까지 XNUMXms 미만이었습니다.

기본 4k 합성 벤치마크 동안 Memblaze 드라이브는 인상적인 717,172 IOPS로 읽기 열에서 단연 최고의 성능을 보였고 Intel 드라이브는 172,672 IOPS로 최고의 쓰기 성능을 보여주었습니다.

인텔 드라이브는 0.56ms 읽기 및 1.48ms 쓰기를 보여 Memblaze 드라이브 바로 뒤에 위치했기 때문에 평균 대기 시간을 볼 때 결과는 거의 동일했습니다.

최대 대기 시간은 Intel P3700이 33.1ms로 쓰기에서 최고 성능을 자랑했으며, 최대 읽기 대기 시간은 5.8ms를 기록한 삼성이 차지했습니다.

쓰기 대기 시간이 다시 1.377ms로 앞서는 인텔 드라이브의 표준 편차를 보면 결과가 미러링되었습니다. Samsung XS1715는 0.08ms로 최고의 읽기 대기 시간을 보였습니다.

다음 워크로드는 8%의 읽기 작업과 70%의 쓰기 작업 비율로 30k 전송을 사용합니다. 다시 한 번 기본 테스트로 전환하기 전에 사전 조건 결과부터 시작하겠습니다. 처리량 측면에서 Intel 드라이브는 테스트 시작 시 상당한 차이로 최고의 성능을 보여 176,000위를 차지한 약 XNUMX IOPS의 정상 상태를 기록했습니다.

평균 대기 시간은 테스트 시작 시 Intel 드라이브가 최고의 성능을 보였지만 70분 지점 부근에서 큰 스파이크를 보였기 때문에 비슷한 이야기를 했습니다. 결국 1.6ms 안팎의 정상 상태에 도달해 다시 XNUMX위를 차지했다.

최대 대기 시간을 살펴보면 Intel 드라이브가 가장 성능이 좋은 드라이브였으며 전반적으로 다소 일관된 대기 시간을 보였습니다. Memblaze 드라이브는 매우 일관되지 않은 대기 시간을 게시하여 전체 벤치마크 동안 엄청난 스파이크를 게시했습니다.

표준 편차는 테스트의 첫 번째 부분 동안 모든 드라이브에 대해 전체 대기 시간을 보여주었습니다. 다시 말하지만, Intel P3700은 소수의 경우에만 1.2ms 이상 정점에 도달했기 때문에 최상의 결과를 보여주었습니다.

Intel P3700 드라이브를 완전히 사전 조정한 후 기본 8k 70/30 테스트를 거쳤습니다. 처리량 측면에서 Intel 드라이브는 마지막까지 전체 테스트에서 최고의 처리량을 보여주었고 Memblaze는 마지막 대기열 깊이에서 166,250 IOPS를 초과했습니다.

평균 대기 시간 결과는 Intel 및 Memblaze 드라이브와 거의 비슷한 결과를 보였고 후자는 터미널에서 다시 한 번 멀어졌습니다. Intel 드라이브는 대략 0.2ms에서 시작되었습니다.

최대 대기 시간을 살펴보면 인텔 드라이브가 몇 번에 걸쳐 20ms를 통과했을 뿐 전체 결과가 가장 좋은 것으로 나타났습니다. 그러나 Samsun XS1715는 대기 시간 스파이크가 가장 적기 때문에 가장 일관된 결과를 자랑했습니다.

표준 편차 결과는 Intel과 Memblaze 드라이브 사이에서 터미널 큐 깊이에 이르기까지 거의 모든 성능을 보여주었습니다. 그러나 전반적으로 Intel 드라이브는 0.2ms에서 1.15ms의 범위로 전체 결과가 가장 좋았습니다.

맺음말

최대 2TB의 용량을 제공하는 Intel P3700은 메인스트림 애플리케이션과 스토리지 시스템 공급업체 모두를 위해 설계된 제품군의 최상위 드라이브입니다. Intel은 총 2.5개의 서로 다른 용량에 걸쳐 12개의 다른 라인과 3700개의 다른 폼 팩터(20인치 및 PCIe 애드인 카드)를 사용하여 새로운 NVMe 엔터프라이즈 드라이브 제품군을 대대적으로 선보였습니다. 이렇게 인상적인 출시를 감당할 수 있는 회사는 많지 않습니다(빅 XNUMX 제외). PXNUMX 드라이브와 그 제품군은 수직 통합 솔루션이기도 합니다. 즉, Intel이 컨트롤러, NAND(XNUMXnm MLC) 및 펌웨어를 생산합니다(Intel은 운영 체제용 드라이버 지원도 제공합니다). 이를 통해 Intel은 드라이브의 특성을 더 잘 이해할 수 있으므로 드라이브를 효과적으로 지원하고 향후 보다 간소화된 개선 사항을 제공할 수 있습니다.

성능을 살펴보면 Intel DC P3700이 우리가 테스트한 워크로드 중 상당수를 주도하므로 강력한 성능을 발휘한다는 것이 분명합니다. 즉, 우리는 Samsung XS1715 1.6TB 및 Memblaze PBlaze4 3.2TB NVMe SSD와 경쟁했습니다. SQL Server 테스트에서 Intel 드라이브는 인상적인 3,157.5 TPS를 자랑하는 가장 높은 처리량과 3,157.341 TPS의 선두 집계를 기록했습니다. 또한 Intel 드라이브는 평균 지연 시간이 1715ms로 Samsung XS7.0와 공동 선두를 차지했습니다. Sysbench 테스트에서 최고 TPS 5,779.7, 총 평균 지연 시간 22.15ms, 최악의 경우(99번째 백분위수) 총 결과 45.97ms로 다시 한 번 인상적인 성능을 확인했습니다.

주요 합성 벤치마크 동안 Intel DC P3700은 4 IOPS 읽기의 457,230k 처리량과 172,672 IOPS의 최고 쓰기 성능을 게시했습니다. 평균 대기 시간에서 Intel 드라이브는 0.56ms 읽기 및 1.48ms 쓰기를 기록했으며 최대 대기 시간/표준 편차 읽기 성능은 각각 8.5ms 읽기 및 0.236ms를 자랑했습니다. 3700k 8/70 워크로드에서 Intel DC P30의 상황이 크게 개선되었습니다. 드라이브가 모든 범주에서 순위표 상단에 가까운 성능을 기록했기 때문입니다.

장점