NVMe 플래시 스토리지는 고성능, 저지연 스토리지가 요구될 때 사실상의 표준으로 자리잡으면서 업계를 강타했습니다. 그러나 NVMe가 과잉일 수 있거나 하이브리드 플래시 접근 방식이 더 적합한 경우가 있습니다. 플래시를 활용하는 많은 서버 기반 소프트웨어 정의 솔루션은 다중 계층 기능에서 그렇게 할 수 있습니다. VMware vSAN 및 Microsoft Azure Stack HCI는 이러한 방식으로 가장 잘 알려져 있습니다. 둘 다 계층화를 위해 작은 고성능 플래시 풀을 활용하고 용량을 위해 저렴한 SSD를 활용할 수 있습니다. 적은 수의 NVMe로 저렴한 SATA SSD를 버핑하면 성능, 용량 및 비용의 탁월한 조합을 제공합니다.
NVMe 플래시 스토리지는 고성능, 저지연 스토리지가 요구될 때 사실상의 표준으로 자리잡으면서 업계를 강타했습니다. 그러나 NVMe가 과잉일 수 있거나 하이브리드 플래시 접근 방식이 더 적합한 경우가 있습니다. 플래시를 활용하는 많은 서버 기반 소프트웨어 정의 솔루션은 다중 계층 기능에서 그렇게 할 수 있습니다. VMware vSAN 및 Microsoft Azure Stack HCI는 이러한 방식으로 가장 잘 알려져 있습니다. 둘 다 계층화를 위해 작은 고성능 플래시 풀을 활용하고 용량을 위해 저렴한 SSD를 활용할 수 있습니다. 적은 수의 NVMe로 저렴한 SATA SSD를 버핑하면 성능, 용량 및 비용의 탁월한 조합을 제공합니다.
플래시 배포를 고려할 때 또 다른 요소는 서버 자체입니다. 크고 작은 공급업체의 모든 NVMe 서버가 많이 있지만 종종 이 경로를 사용하는 것이 비실용적이거나 불필요합니다. NVMe 드라이브 비용이 SATA보다 높기 때문에 오늘날 판매되는 대부분의 서버는 두 개의 NVMe 베이를 제공하고 나머지는 SATA/SAS와 혼합됩니다. 이러한 방식으로 판매되는 서버 중 하나는 델 EMC 파워 에지 R640.
Dell EMC PowerEdge R640은 컴퓨팅 밀도가 중요한 작업을 위해 설계된 1U, 2소켓 서버입니다. 우리 연구실에는 640개의 NVMe/SAS/SATA 콤보 베이와 10개의 SAS/SATA 베이를 포함하여 2.5개의 4인치 드라이브 베이로 구성된 R6이 있지만 Dell은 다양한 구성을 제공합니다. 이러한 유형의 스토리지 구성을 통해 최대 XNUMX개의 매우 빠른 NVMe SSD를 활용할 수 있을 뿐만 아니라 비용 최적화된 SATA SSD를 활용할 수 있습니다. 콤비네이션 베이는 또한 I/O 요구 사항이 증가함에 따라 고객이 NVMe SSD를 더 많이 사용하거나 빌드의 특정 요구 사항에 따라 더 많은 SATA 또는 SAS를 사용할 수 있도록 합니다.
SK 하이닉스 PE6011 SSD
이 개념을 더 자세히 설명하기 위해 우리는 SK 하이닉스 그룹을 테스트하기 위해 PE6011 NVMe SSD 및 SE4011 SATA SSD 그룹. 이러한 테스트는 NVMe가 더 큰 대역폭과 I/O 잠재력을 제공하고 SATA가 대기 시간이나 성능을 크게 떨어뜨리지 않고 용량 요구 사항을 제공하여 각 드라이브가 어떻게 다른 드라이브를 보완할 수 있는지 보여주기 위해 수행됩니다. 테스트는 성능 밴드가 어디에 있는지 명확하게 설명하므로 기업은 특히 개체 저장소(SUSE Enterprise Storage) 또는 보다 전통적인 가상 스토리지 어플라이언스(StoreONE)와 같은 소프트웨어 정의 솔루션을 설계할 때 의사 결정 프로세스에 도움이 되는 완전한 그림을 갖게 됩니다. .
SATA 대 NVMe SSD – Dell EMC PowerEdge R640 테스트베드
테스트 구성에서는 클럭 속도가 각각 640GHz이고 코어가 2개인 듀얼 Intel Xeon 8280세대 Scalable 2.7 CPU가 장착된 Dell PowerEdge R28을 활용했습니다. 이 CPU와 쌍을 이루는 32개의 2933GB 4MHz DDR384 모듈은 시스템에 640GB의 통합 메모리 공간을 제공합니다. SATA 연결을 위해 R740에는 PERC H2P RAID 카드와 HBA 통과 모드로 구성된 드라이브가 포함되었습니다. NVMe 연결을 위해 640개의 SSD는 모두 RXNUMX 내부의 PCIe 스위치를 사용하지 않고 직접 PCIe 레인으로 두 번째 CPU와 통신합니다. 이 방법은 컨트롤러 캐시의 영향을 무시하고 대신 VMware에서 전체 또는 개별적으로 드라이브 자체의 성능에 집중했습니다.
델 EMC 파워 에지 R640
테스트 설정은 두 가지 스토리지 구성으로 구성되었습니다. 첫 번째는 6011개의 PE640 NVMe SSD로, PowerEdge R4011 내부에 XNUMX개의 NVMe 베이를 완전히 장착하고 나머지 XNUMX개의 SATA/SAS 베이는 열어 둡니다. 두 번째는 XNUMX개의 SEXNUMX SATA SSD로 모든 전용 SATA/SAS 베이를 완전히 활용하고 XNUMX개의 NVMe 콤보 베이를 사용할 수 있습니다.
베어 메탈 벤치마크의 경우 vdbench와 함께 OpenJava가 설치된 CentOS 7.2(1908) 최소 버전을 사용했습니다. 각 드라이브 그룹을 종합적으로 측정하여 6011개의 PE4011 NVMe SSD의 최고 성능을 보여주고 6.7개의 SE3 SATA SSD가 그 뒤를 이었습니다. 가상화된 테스트 환경에서 VMware ESXi 8u4을 설치하고 데이터 저장소로 개별 SSD를 포맷하고 여기에 SQL Server 또는 MySQL 데이터베이스를 배치했습니다. Sysbench 테스트의 경우 NVMe 테스트의 경우 각 SSD에 XNUMX개, SATA 테스트의 경우 SSD당 하나씩 XNUMX개의 VM을 활용합니다. XNUMX개의 VM으로만 구성된 테스트가 포함된 SQL Server의 경우 각각 자체 SSD에 배치하여 테스트 중인 XNUMX개의 NVMe SSD 또는 XNUMX개의 SATA SSD를 제공합니다.
VDbench 테스트 / 스레드 수
이러한 모든 테스트는 스크립팅 엔진과 함께 공통 vdBench 워크로드 생성기를 활용하여 대규모 컴퓨팅 테스트 클러스터에서 결과를 자동화하고 캡처합니다. 이를 통해 플래시 어레이 및 개별 저장 장치를 포함한 광범위한 저장 장치에서 동일한 작업 부하를 반복할 수 있습니다.
프로필 :
- 4K 임의 읽기: 100% 읽기, 128 스레드, 0-120% iorate
- 4K 임의 쓰기: 100% 쓰기, 128 스레드, 0-120% iorate
- 64K 순차 읽기: 100% 읽기, 32 스레드, 0-120% iorate
- 64K 순차 쓰기: 100% 쓰기, 16개 스레드, 0-120% 속도
SQL Server 구성(4VM)
StorageReview의 Microsoft SQL Server OLTP 테스트 프로토콜은 복잡한 애플리케이션 환경에서 발견되는 활동을 시뮬레이션하는 온라인 트랜잭션 처리 벤치마크인 TPC-C(Transaction Processing Performance Council의 Benchmark C)의 최신 초안을 사용합니다. TPC-C 벤치마크는 합성 성능 벤치마크보다 데이터베이스 환경에서 스토리지 인프라의 성능 강점과 병목 현상을 측정하는 데 더 가깝습니다.
각 SQL Server VM은 100개의 vDisk(부팅용 500GB 볼륨, 데이터베이스 및 로그 파일용 16GB 볼륨)로 구성됩니다. 시스템 리소스 관점에서 각 VM을 vCPU 64개, DRAM XNUMXGB로 구성하고 LSI Logic SAS SCSI 컨트롤러를 활용했습니다. Sysbench 워크로드가 이전에 스토리지 I/O 및 용량 모두에서 플랫폼을 포화 상태로 테스트한 반면 SQL 테스트는 대기 시간 성능을 찾습니다.
이 테스트는 Windows Server 2014 R2012 게스트 VM에서 실행되는 SQL Server 2를 사용하며 Dell의 Benchmark Factory for Databases에서 강조합니다. 이 벤치마크의 기존 사용은 로컬 또는 공유 스토리지에서 대규모 3,000개 규모의 데이터베이스를 테스트하는 것이었지만, 이 반복에서는 1,500개 규모의 데이터베이스 XNUMX개를 서버 전체에 고르게 분산시키는 데 중점을 둡니다.
SQL Server 테스트 구성(VM당)
- 윈도우 서버 2012 R2
- 스토리지 공간: 600GB 할당, 500GB 사용
- SQL 서버 2014
- 데이터베이스 크기: 1,500 규모
- 가상 클라이언트 로드: 15,000
- RAM 버퍼: 48GB
- 시험 시간: 3시간
- 2.5시간 전처리
- 30분 샘플 기간
MySQL Sysbench 구성(8VM)
Percona MySQL OLTP 데이터베이스는 SysBench를 통해 트랜잭션 성능을 측정합니다. 이 테스트는 평균 TPS(Transactions Per Second), 평균 대기 시간 및 평균 99번째 백분위수 대기 시간도 측정합니다.
각 Sysbench VM은 92개의 vDisk로 구성됩니다. 하나는 부팅용(~447GB), 하나는 사전 구축된 데이터베이스(~270GB), 세 번째는 테스트 중인 데이터베이스용(16GB)입니다. 시스템 리소스 관점에서 각 VM을 vCPU 60개, DRAM XNUMXGB로 구성하고 LSI Logic SAS SCSI 컨트롤러를 활용했습니다.
Sysbench 테스트 구성(VM당)
- 센트OS 6.3 64비트
- 페르코나 XtraDB 5.5.30-rel30.1
- 데이터베이스 테이블: 100
- 데이터베이스 크기: 10,000,000
- 데이터베이스 스레드: 32
- RAM 버퍼: 24GB
- 시험 시간: 3시간
- 2시간 동안 32개 스레드 사전 조정
- 1시간 32 스레드
SK hynix SATA 및 NVMe SSD 성능 결과
SK hynix PE6011 NVMe SSD와 SE4011 SATA SSD의 성능을 특성화하기 위해 우리는 이들에 대해 "포코너" 합성 워크로드를 수행했습니다. RAID가 성능에 영향을 주지 않고 총 I/O 그림에 대해 모두 직접 처리된 XNUMX개의 SATA SSD와 XNUMX개의 NVMe SSD의 원시 성능을 비교했습니다.
첫 번째 워크로드는 64K 순차 워크로드로 각 드라이브 그룹의 최대 읽기 대역폭을 측정했습니다. 이 워크로드에서 우리는 3.97개 드라이브 SATA 그룹에서 4ms 대기 시간에서 10.76GB/s의 최대 대역폭을 측정했습니다. 0.734개의 드라이브 NVMe 그룹은 XNUMXms에서 XNUMXGB/s의 최대 대역폭을 측정했습니다.
다음으로 동일한 64K 순차 워크로드로 순차 쓰기 대역폭을 살펴보았습니다. 이 설정에서 SATA SSD 그룹은 최대 3.06GB/s를 측정한 후 과포화 지점에서 2.8ms 대기 시간으로 다시 2.8GB/s로 줄었습니다. NVMe SSD 그룹은 3.6ms 대기 시간에서 최대 1.1GB/s까지 확장되었습니다.
4K 랜덤 성능을 측정하는 최대 처리량 테스트로 초점을 전환하여 먼저 읽기 워크로드를 살펴봅니다. 이 설정에서 542개의 SATA SSD 그룹은 1.9ms 대기 시간에서 2.46k IOPS로 정점을 찍었습니다. 이에 비해 0.205개의 NVMe SSD는 XNUMXms 대기 시간에서 XNUMXM IOPS의 최대 처리량으로 NVMe SSD를 훨씬 능가할 수 있었습니다.
"네 모서리" 합성 워크로드의 마지막 구성 요소는 각 드라이브 그룹의 임의 4K 쓰기 성능을 측정했습니다. 500개의 SATA SSD는 1.99ms 대기 시간에서 최대 835k IOPS를 제공할 수 있었던 반면, 0.572개의 NVMe SSD는 XNUMXms 대기 시간에서 XNUMXk IOPS를 제공했습니다.
합성 테스트의 마지막 단계에서 두 가지 VDI 사용 사례를 살펴보았습니다. 첫 번째는 VDI 전체 클론 부팅입니다. 이 워크로드에서 6011개의 PE384 NVMe SSD는 5.3ms 대기 시간에서 0.33k IOPS 또는 4011GB/s의 최대 대역폭을 제공한 반면, 202개의 SATA SE2.8 SATA SSD는 1.2ms 대기 시간에서 XNUMXk IOPS 또는 XNUMXGB/s의 최대 대역폭을 제공했습니다.
PE6011 NVMe SSD의 성능을 측정한 결과 해당 그룹의 최대 대역폭이 186ms에서 3.5k IOPS 또는 0.55GB/s로 정점을 찍는 것을 확인했습니다. 109개 드라이브 SATA 그룹은 2.1ms 대기 시간에서 1.9k IOPS 또는 XNUMXGB/s 이상으로 측정되었습니다.
2코너 및 VDI 워크로드에서 각 드라이브 그룹의 성능을 살펴보면 SATA와 NVME의 비율이 1:6011일 때 읽기 대 쓰기 성능의 균형이 양호하다는 것을 알 수 있습니다. PE4011 SSD는 SATA 대응 제품에 비해 낮은 대기 시간으로 매우 강력한 읽기 처리량과 대역폭을 제공할 수 있었습니다. 쓰기 처리량과 대역폭을 살펴보면 SEXNUMX SSD는 NVMe 제품보다 그리 멀지 않은 워크로드를 흡수할 수 있었습니다. 이는 데이터가 수신 워크로드 속도를 늦추지 않으면서 충분히 빠르게 계층 간에 이동해야 하는 스토리지 솔루션에서 서로 다른 클래스의 드라이브를 결합할 때 중요합니다. .
마지막 두 워크로드는 VMWare ESXi 6.7u3 가상화 환경 내부의 여러 VM에서 실행되는 Microsoft SQL Server TPC-C 및 MySQL Sysbench 성능을 살펴봅니다. 이 두 테스트는 대기 시간에 중점을 둔 SQL Server 워크로드와 최대 트랜잭션 성능에 중점을 둔 MySQL 테스트를 통해 실제 성능을 보여주도록 설계되었습니다.
이 프로젝트의 SQL Server 워크로드는 각각 단일 VMFS 4 데이터 저장소 내에 배치된 5개의 VM을 테스트하는 것으로 구성되었습니다. 이 워크로드는 SK hynix PE6011 NVMe SSD 4011개와 SE15 SATA SSD XNUMX개를 활용했습니다. Quest Benchmark Factory를 사용하여 각 VM에는 XNUMXk 가상 사용자가 적용되고 데이터베이스의 응답성이 측정됩니다.
6011개의 SK hynix PE2 NVMe SSD에서 4011개의 VM에 걸쳐 평균 대기 시간이 16ms로 측정되었습니다. 동일한 워크로드를 XNUMX개의 SEXNUMX SATA SSD 대기 시간으로 옮기면 평균 XNUMXms가 걸립니다.
최종 데이터베이스 워크로드에서 8개의 VM 성능을 살펴보았습니다. 8개의 VM을 사용하여 4개의 NVMe SSD 각각에 8개, XNUMX개의 SATA SSD 각각에 하나씩 배치합니다. 이 워크로드에서는 각 VM의 개별 트랜잭션 성능을 측정하고 총점을 위해 함께 집계합니다.
6011개의 SK hynix PE18,525 NVMe SSD에서 평균 대기 시간 13.81ms에서 총 4011TPS를 측정했습니다. 해당 워크로드를 13,032개의 SK hynix SE19.64 NVMe SSD로 옮기면 총 XNUMXTPS, 평균 대기 시간 XNUMXms로 측정되었습니다.
SATA 대 NVMe SSD – 최종 사상
모든 형태의 스토리지를 고려할 때 고려 중인 시스템의 성능, 비용 및 용량 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 이 경우 거의 무한한 사용 사례 공급을 충족할 수 있는 SK 하이닉스의 다양한 SSD 포트폴리오를 살펴보고 있습니다. SK hynix는 SATA 및 NVMe SSD를 제공하기 때문에 드라이브를 다양한 방식으로 활용할 수 있습니다. NVMe SSD는 분명히 빠르지만 SATA에 비해 가격 프리미엄이 있습니다. 반면에 SATA SSD는 NVMe가 제공하는 속도를 포기하지만 더 경제적이며 플래시가 하드 드라이브에 비해 제공하는 모든 TCO 이점의 순풍을 맞고 있습니다. 따라서 대부분의 기업은 NVMe의 성능과 SATA의 유리한 경제성을 결합한 하이브리드 플래시 접근 방식의 이점을 누릴 수 있습니다.
소프트웨어 정의 스토리지 및 하이퍼컨버전스 시장보다 이 기회가 더 분명한 곳은 없습니다. 대부분의 SDS 및 HCI 배포는 다양한 스토리지 클래스를 활용하도록 설계되었습니다. StoreONE, Microsoft Azure Stack HCI 및 VMware vSAN은 모두 이에 대한 좋은 예입니다. 경우에 따라 NVMe SSD는 시스템의 용량 역할을 하는 SATA 드라이브 앞에서 캐시 또는 계층 역할을 할 수 있습니다. 다른 경우에는 별개의 풀을 생성할 수 있습니다. 이 경우 NVMe의 성능 풀과 덜 중요한 애플리케이션 워크로드를 위한 SATA 풀입니다.
두 SSD 유형의 이점을 설명하기 위해 Dell EMC PowerEdge R6011에서 SE4011 SATA SSD와 함께 PE640 NVMe SSD 그룹을 테스트했습니다. 우리의 주요 결과는 PE6011 NVMe SSD가 합성 및 애플리케이션 워크로드 전반에 걸쳐 강력하고 지연 시간이 짧은 성능을 제공하여 10.7GB/s 이상의 읽기 대역폭을 제공할 수 있음을 보여줍니다. 또한 연구 결과에 따르면 SE4011 SATA SSD는 NVMe SSD를 보완하여 모든 워크로드에서 안정적인 용량 계층을 제공합니다. 이는 데이터가 스토리지 풀 중 하나에 있을 수 있는 계층화 또는 캐싱 시나리오에서 중요한 고려 사항입니다. SATA SE4011 그룹의 쓰기 성능은 2.8개 드라이브에서 3.6GB/s로 매우 잘 유지되었으며 6011개의 PEXNUMX NVMe SSD에서 XNUMXGB/s로 나타났습니다. 워크로드가 디스테이징되거나 캐시 또는 계층화로 이동하기 전에 우수한 성능을 발휘해야 할 때 강력한 쓰기 성능을 통해 균형 잡힌 스토리지 솔루션을 위한 일관된 사용자 경험을 제공할 수 있습니다.
SK하이닉스는 지난 XNUMX년 반 동안 엔터프라이즈 플래시에 대한 노력을 배가하여 다양하고 수직적으로 통합된 포트폴리오를 빠르게 시장에 선보였습니다. 이 범위의 제품은 고객이 예상대로 배포를 수행할 수 있도록 선택권을 제공합니다. 드라이브가 SDS 솔루션, HCI 클러스터에 들어가거나 단순히 서버 스토리지 역할을 하든, SK 하이닉스는 이 여정에서 고객을 지원할 준비가 되어 있습니다.
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본 보고서는 SK하이닉스의 지원을 받아 작성되었습니다. 이 보고서에 표현된 모든 견해와 의견은 고려 중인 제품에 대한 우리의 공정한 견해를 기반으로 합니다.
