삼성 XS1715 2.5″ NVMe SSD 검토

by StorageReview 엔터프라이즈 랩 on 2015 년 12 월 11 일

기업 ◇ SSD

삼성은 2.5년 여름에 XS1715를 발표했을 때 기업용 2013" NVMe SSD 파티에 처음으로 참가했습니다. 또한 새로운 SFF-8639 커넥터를 활용한 최초의 솔리드 스테이트 드라이브였습니다. 2014년 1715월, XS1715는 고속 서버 스토리지 측면에서 가능한 것의 한계를 뛰어넘고자 하는 서버 OEM에서 즉시 채택되었습니다. 우리는 Dell의 920x CPU 파워하우스 서버의 일부인 Dell PowerEdge R4에서 XS800를 처음 보았습니다. Dell은 해당 시스템에서 최대 1715개의 NVMe 드라이브를 지원했으며 1.1개의 4GB XS800,000로도 8만 이상의 3,000K 읽기 IOPS와 500 이상의 3K 읽기 IOPS를 확인했습니다. s, 1.6GB의 데이터를 1715분 안에 처리할 수 있는 만큼 XNUMXTB XSXNUMX SSD가 나머지 제품과 마찬가지로 약간의 노후화에도 어떻게 버티는지 좀 뒤늦게 살펴보겠습니다. 기업용 NVMe 시장에서 삼성의 선두 자리를 뒤흔들기 위한 경쟁이 치열합니다.

그 이후로 Memblaze PBlaze4 및 Intel SSD DC P3700 드라이브와 같이 여러 NVMe 드라이브가 시장에 출시되었으며, 둘 다 리뷰의 성능 섹션에서 XS1715와 비교할 것입니다.

XS1715의 핵심은 기업 워크로드에 최적화된 고성능 PCIe 플래시 컨트롤러인 PMC 89HF16P04CG3입니다. 이 컨트롤러는 프로그래밍 가능한 아키텍처를 갖추고 있어 SSD 개발자가 펌웨어 커스터마이징을 통해 제품 차별화를 꾀할 수 있습니다. 삼성은 이러한 장점을 적극적으로 활용했습니다. XS1715는 탄탈륨 커패시터를 통해 완벽한 데이터 경로 보호 및 전력 손실 보호 기능을 제공하며, UBER(Uncorrectable Bit Error Rate) 등급은 1017¹⁷분의 1입니다. 또한, 1715만 시간의 인상적인 MTBF(평균 무고장 시간)를 자랑합니다. XS1715 NVMe SSD는 400GB, 800GB, 1.6TB 용량으로 출시되며, 본 테스트에서는 1715GB 모델을 살펴보겠습니다. 또한 삼성 XS1715 드라이브는 NVMe 통합업체 목록(IL)에 포함되어 있어 데이터 센터 및 서버/스토리지 고객 모두에게 관리하기 쉽고 매우 안정적인 솔루션임을 의미합니다.

XS1715 SSD는 5년 보증이 제공되며 XNUMX년 DWPD 보증이 지원됩니다.

삼성 XS1715 사양

폼 팩터 2.5": (SFF-8639)
용량(GB): 400GB, 800GB, 1.6TB
호스트 인터페이스: PCIe Gen 3.0(x4) — NVMe
물리적 크기: 100 x 70 x 15mm
무게 : 210g
MTBF : 2,000,000 시간
수정할 수 없는 비트 오류율(UBER): 1/1017
소비 전력(활성/유휴): 25/8W
지속적인 성능
- 읽기 대기 시간: 90μs
- 쓰기 대기 시간: 25μs
- 4K 임의 읽기: 최대 750,000 IOPS
- 4K 임의 쓰기: 최대 115,000 IOPS
- 128K 순차 읽기: 최대 3,000MB/s
- 128K 순차 쓰기: 최대 1,400MB/s
내구성 4K 무작위 WPD:
- 400GB: 7WPD
- 800GB/1.6TB: 5.6WPD

설계 및 구축

2.5mm z 높이를 통해 15" 폼 팩터로 제공되는 XS1715는 SFF-8639 커넥터를 사용하여 PCIe 버스와 인터페이스합니다. 이것은 일반적인 SAS 커넥터와 유사해 보이지만 그렇지 않습니다. XS1715의 모양과 느낌은 삼성의 나머지 SSD 포트폴리오와 마찬가지로 회사의 브랜드와 드라이브 유형만으로 미니멀한 무광 블랙 디자인을 자랑합니다.

드라이브의 측면 프로필에는 워크스테이션 또는 서버 내부에 쉽게 장착할 수 있는 4개의 구멍이 있습니다. 드라이브 내부에는 이중 PCB 구조와 대형 열 패드가 있어 구성 요소가 부하 상태에서 열을 발산하는 데 도움이 됩니다.

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 2.5U-TNR1715T 2028x NVMe 시스템 내부의 4" Samsung XS4를 NVMe SSD와 비교하면서 테스트했습니다.

2.5" 인텔 SSD DC P3700 SSD
2.5인치 멤블레이즈 PBlaze4 SSD

애플리케이션 워크로드 분석

엔터프라이즈 스토리지 장치의 성능 특성을 이해하기 위해서는 실제 운영 환경에서 발견되는 인프라 및 애플리케이션 워크로드를 모델링하는 것이 필수적입니다. 따라서 삼성 XS1715에 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's 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 3,157.341 TPS로 가장 높은 집계 처리량을 보였고 개별 VM의 가장 높은 처리량은 3,157.469로 나타났습니다. 하지만 XS1715에는 Intel VM의 TPS에서 0.1 미만인 개별 VM이 있었습니다.

15명의 사용자 SQL Server 벤치마크 동안의 평균 대기 시간 결과는 Samsung 드라이브를 무리의 선두에 두었습니다. 대기 시간은 모두 7ms였으며 평균 7ms도 되었습니다. 결과는 Intel P3700 SSD와 동일했지만 Memblaze 드라이브는 7.5ms로 집계가 약간 더 높았습니다.

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 XS1715는 3,463.6 TPS의 성능을 기록하며 팩의 상단에 훨씬 못 미쳤습니다. 인텔 드라이브는 총 5,779.7 TPS로 최고의 성능을 보였다.

평균 대기 시간 결과는 일반적으로 다시 한 번 삼성이 맨 아래에 있는 동일한 드라이브 배치를 보여줍니다. 개별 VM은 37.27ms에서 36.58ms 사이에서 실행되고 평균 대기 시간은 36.96ms입니다. Intel 드라이브는 21.80ms로 다시 22.15위를 차지했습니다. 인텔은 또한 XNUMXms로 최고의 집계 점수를 기록했습니다.

최악의 MySQL 대기 시간 시나리오(99번째 백분위수 대기 시간)의 경우, Samsung XS1715는 71.97ms에서 73.36ms 사이에서 실행되는 VM과 73.03ms의 평균 점수로 눈에 띄는 차이로 리더보드 하단에 배치되었습니다.

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. Samsung XS1715에 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 약 400,000 IOPS에서 시작하여 170,000 IOPS 바로 아래에서 안정 상태에 도달하기 전에 최고의 성능을 보였습니다. Samsung XS1715는 Intel 드라이브 바로 뒤의 폭발적인 결과를 보여주었지만 약 113,000 IOPS의 정상 상태에서는 최하위(훨씬 더 일관된 Memblaze 뒤)로 떨어졌습니다.

평균 대기 시간에서 Samsung 및 Intel 드라이브는 모두 약 0.6ms 표시에서 시작했고 20분 후에 언젠가 급증했습니다. Intel 드라이브는 테스트의 나머지 기간 동안 가장 안정적인 상태를 유지하여 XNUMX위를 차지했습니다. 그러나 Memblaze는 대기 시간 측면에서 가장 일관된 드라이브였습니다.

Memblaze가 가장 일관된 드라이브로 남아 있었기 때문에 최대 대기 시간을 볼 때 결과는 비교적 동일했습니다. Samsung XS1715는 테스트 초기에 탁월한 대기 시간을 보였지만 곧 줄어들고 약 2.2ms의 정상 상태로 끝났습니다.

표준 편차 계산은 SSD 대기 시간 성능 결과의 일관성을 보다 쉽게 시각화할 수 있도록 설계되었습니다. 여기에서 Samsung 드라이브는 22분 지점에서 대기 시간이 크게 증가했지만 결국 3.0ms 지점에서 맴돌면서 강하게 시작했습니다.

기본 4k 합성 벤치마크 동안 Samsung XS1715는 420,544 IOPS 읽기 및 114,444 IOPS 쓰기로 처리량의 바닥에 놓였습니다. Memblaze는 717,172 IOPS로 읽기 열에서 단연 최고의 성능을 보였고 Intel 드라이브는 172,672 IOPS로 최고의 쓰기 성능을 보여주었습니다.

삼성 드라이브는 0.61ms 읽기 및 2.23ms 쓰기를 보여 꼴찌(많지는 않지만)를 기록했기 때문에 결과는 평균 대기 시간과 미러링되었습니다.

최대 대기 시간에서 Samsung XS1715는 5.8ms로 읽기에서 가장 낮은 최대 대기 시간을 자랑했습니다. 최대 쓰기 지연 시간이 가장 좋은 드라이브는 Intel P3700으로 33.1ms를 기록했습니다.

표준편차에서는 Samsung XS1715가 다시 0.08ms(쓰기 2.994ms)로 최고 읽기 지연 시간을 보였습니다. 쓰기 대기 시간 일관성이 가장 좋은 드라이브는 1.377ms의 Intel 드라이브였습니다.

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 면에서 Samsung 드라이브는 테스트 시작 시 Intel 및 Memblaze 드라이브를 전체적으로 뒤따르는 일련의 스파이크를 보여 약 120,000 IOPS로 끝났습니다.

평균 대기 시간은 테스트의 첫 번째 부분에서 삼성 드라이브가 다양한 스파이크를 보이는 등 비슷한 결과를 보였습니다. 결국 2.0ms 정도의 정상 상태에 도달했습니다.

최대 대기 시간을 볼 때 가장 일관된 드라이브는 단연 Intel 드라이브였으며 전체적으로 다소 안정적인 상태를 보여주었습니다. Samsung 드라이브는 테스트 중에 약간의 스파이크를 기록했습니다. 그러나 Memblaze SSD는 대기 시간이 매우 일정하지 않아 전체 벤치마크 동안 엄청난 스파이크를 기록했습니다.

표준편차는 삼성 드라이브 테스트 첫 1.4시간 동안 불안정한 대기 시간을 보였고 벤치마크가 끝날 무렵에는 약 3700ms로 끝났으며 이는 Memblaze보다 약간 더 나았습니다. Intel P1.2은 몇 차례에 걸쳐 XNUMXms 이상 정점에 도달하여 최상의 결과를 보여주었습니다.

삼성 드라이브를 완전히 사전 조정한 후 기본 8k 70/30 테스트를 거쳤습니다. 처리량 면에서 삼성 드라이브는 약 23,700 IOPS에서 시작하여 약 128,000 IOPS까지 테스트가 끝날 때까지 Intel 및 Memblaze 드라이브를 뒤쫓았습니다.

Intel 및 Memblaze 드라이브의 결과가 훨씬 더 비슷했지만 평균 대기 시간은 비슷한 이야기를 했습니다. Samsung 드라이브는 대략 0.2ms에서 시작하여 2.0T/16Q까지 거의 16ms까지 증가했습니다. 다른 두 개는 삼성보다 약간 더 나은 드라이브이며 둘 다 터미널에서 1.6ms의 대기 시간으로 끝납니다.

최대 지연 시간을 보면 Samsung XS1715가 가장 적은 지연 시간으로 가장 일관된 결과를 보였습니다. 그러나 Intel P3700은 몇 번만 20ms를 통과했기 때문에 전반적인 결과가 가장 좋았습니다.

표준 편차는 평균 대기 시간과 유사한 결과를 보여주었지만 Samsung XS1715는 터미널 대기열 깊이에서 Memblaze 드라이브를 앞섰습니다. Intel 드라이브는 0.2ms에서 1.15ms의 범위로 최고의 전체 결과를 자랑했습니다.

맺음말

약 1년 전 출시된 삼성 XS1715는 업계 최초의 NVMe 솔리드 스테이트 드라이브 중 하나로, 고속 서버 스토리지에서 이전에는 볼 수 없었던 성능을 자랑한다고 알려져 있습니다. 삼성은 오랫동안 소비자 및 기업 분야 모두에서 솔리드 스테이트 드라이브 업계를 선도해 온 기업이기에 이러한 성능은 놀라운 일이 아닙니다. 저희는 델 파워엣지 R920 리뷰에서 이미 이 삼성 드라이브를 간략하게 살펴봤지만, 출시 1년 후 1.6TB 모델이 최신 NVMe 드라이브와 어떻게 비교되는지 자세히 살펴보았습니다. 400GB, 800GB, 1.6TB 용량으로 제공되는 삼성 XS1715는 탄탈륨 커패시터를 통해 완벽한 데이터 경로 및 전원 손실 보호 기능을 제공하며, 10¹⁷분의 1 UBER 등급 ^과 200만 시간의 MTBF(평균 무고장 시간)를 자랑합니다.

성능을 살펴보면 Samsung XS1715가 많은 테스트 작업에서 최신 NVMe 드라이브, Memblaze PBlaze4 3.2TB 및 Intel P3700 2TB SSD를 따라잡는 데 약간의 문제가 있음을 확실히 알 수 있었습니다. SQL Server 테스트에서 삼성 드라이브는 평균 0.1의 속도를 자랑하면서 인텔 드라이브를 3,157 TPS 미만으로 1715위로 추격했습니다. 또한 같은 기간 동안 Samsung XS7.0의 평균 지연 시간은 7.0ms(평균 3,463.6ms)로 순위표 최상위에 올랐습니다. Sysbench 테스트에서 TPS는 36.96, 평균 대기 시간은 99ms, 최악의 경우(73.03번째 백분위수) 집계 결과는 1715ms로 모두 비교 대상 중에서 마지막이었습니다. 합성 벤치마크 동안 Samsung XS4는 420,544 IOPS 읽기 및 114,444 IOPS 쓰기의 1.61k 처리량, 2.23ms 읽기 및 5.8ms 쓰기의 평균 대기 시간, 0.08ms 읽기 및 8ms 읽기의 최대 대기 시간/표준 편차 성능을 제공했습니다. . 70k 30/XNUMX 워크로드에서 상황이 약간 느려졌습니다. Samsung 드라이브가 대부분 팩의 최하위에 올랐기 때문입니다.

장점