Testrapport Memblaze PBlaze4 2.5" NVMe SSD

Het PBlaze4 enterprise SSD-platform is een nieuwe generatie PCIe-flashopslag van Memblaze, gebouwd met PMC's Flashtec NVMe-controllers en Toshiba MLC NAND. Dit hardwareprofiel drijft Memblaze's MemSpeed- en MemSolid SSD-optimalisatietechnologieën aan als een NVMe-compatibele SSD-oplossing met prestatie- en duurzaamheidsspecificaties gericht op hyperscale datacenters en andere bedrijfstoepassingen. Net als de PBlaze3 is deze familie van schijven in staat om veel van de processen te ontlasten die worden afgehandeld door host-CPU's met andere SSD-architecturen.

PBlaze4-schijven zijn verkrijgbaar met capaciteiten van 800 GB tot 3.2 TB in zowel 2.5-inch als Add-in Card (AIC) vormfactoren. Een AIC van 6.4 TB (8 TB ruwe capaciteit) is de grootste beschikbare PBlaze4-schijf. Onze beoordeling zal zich concentreren op één 2.5-inch NVMe PBlaze4 en één NVMe edge-kaartvariant. De PBlaze4 2.5-inch vormfactor is compatibel met hot plug, hot removal en hot swap. De PBlaze4-serie bevat ook een condensator voor stroomuitval om gegevens in de overgang te behouden, met een gegevensintegriteitsgarantie voor gegevens in niet-vluchtige NAND-media en eventuele schrijfbewerkingen in de cache.

PBlaze4 is Non-Volatile Memory express (NMVe) 1.1b en PCIe Gen3-compatibel en biedt native driverondersteuning voor veel gangbare besturingssystemen, waaronder recente versies van Windows, Linux en VMware. UEFI-moederborden kunnen ook opstarten vanaf PBlaze4-schijven. De PBlaze4 maakt gebruik van een Pseudo-SLC (pSLC) geheugenbeheermodus die is ontworpen om MLC de snelheid en duurzaamheid van SLC te laten emuleren. PBlaze4-schijven wijzen de delen van het geheugen die worden gebruikt voor metadata aan als pSLC voor betere metadatabescherming en betrouwbaarheid. Twee andere belangrijke technische systemen die PBlaze4 op tafel legt, zijn MemSpeed en MemSolid, die zijn ontworpen om de PCIe SSD-prestaties, betrouwbaarheid en QoS te verbeteren.

Memblaze PBlaze4 Specificaties

Gebruikerscapaciteit: 800 GB, 1.2 TB, 1.6 TB, 2.4 TB, 3.2 TB, 6.4 TB
Sequentieel lezen (128 kb): 2.2 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 3.4 GB/s
Sequentieel schrijven (128 kb): 700 MB/s, 1.4 GB/s, 1.4 GB/s, 2.2 GB/s, 2.2 GB/s, 2.5 GB/s
Continu willekeurig lezen (4kb) IOPS: 600k, 740k, 750k, 730k, 740k, 800k
Continu willekeurig schrijven (94kb) IOPS (100% bereik): 60k, 240k, 150k, 320k, 200k, 250k
Levenslang uithoudingsvermogen (ritsdoekjes per dag): 3, 4, 3, 4, 3, 3
Latentie Lezen/Schrijven: 90us/20us
Oncorrigeerbare Bit Error Rate: < 1 sector per 10^17 bits gelezen
Gemiddelde tijd tussen storingen: 2 miljoen uur
Vormfactor: 2.5-inch HHHL (FHHL voor de 6.4 TB-versie)
Interface: PCIe 3.0 x 4 (PCIe 3.0 x 8 voor de 6.4TB-versie)
Protocol: NVME
NAND Flash-geheugen: MLC
Besturingssysteem: RHEL, SLES, CentOS, Ubuntu, Windows Server, VMware ESXi
Stroomverbruik: <25w (<35w voor de 6.4TB versie)
Bedrijfstemperatuur:
- AIC: 0 – 55℃ omgevingstemperatuur met voorgestelde luchtstroom
- 2.5'': 0–35℃ omgevingstemperatuur met voorgestelde luchtstroom, 0-70℃ behuizingstemperatuur
Luchtstroom (LFM): 300@25℃ (450@25℃ voor de 6.4TB-versie)
Softwareondersteuning: CLI-beheertool, stuurprogramma in de doos van het besturingssysteem

Ontwerp en bouw

De Memblaze PBlaze4 is een NVMe SSD met een vormfactor van 2.5 inch en een Z-hoogte van 15 mm. Het is dikker dan andere SSD's, maar het past nog steeds in de meeste arrays, omdat veel zijn ontworpen om zowel 3.5-inch HDD's als de dikkere 2.5-inch HDD's te huisvesten. De buitenbehuizing is van geborsteld metaal met daarop een sticker met branding. De schijf heeft ook verschillende groeven in lijn met de sticker om de warmteafvoer te verbeteren. Aan de bovenkant zitten vier schroeven die de behuizing bij elkaar houden.

Langs de zijkant van de drive bevinden zich de montagegaten (2 aan elke kant) en een sticker met het model-/serienummer.

De onderkant van de schijf heeft groeven die over het hele oppervlak lopen voor warmteafvoer. Er zijn 4 gaten voor montage. Aan de onderkant kan men ook de PCIe-interface zien die, hoewel hij lijkt op een SAS-interface, veel hogere prestaties mogelijk maakt.

Als je de drive opent, zie je de dubbele printplaat verbonden met een lintkabel. Binnenin kunnen we zien dat de PBlaze4 een PMC Flashtec NVMe-controller en MLC NAND gebruikt.

Achtergrond en vergelijkingen testen

Het StorageReview Enterprise-testlaboratorium biedt een flexibele architectuur voor het uitvoeren van benchmarks van zakelijke opslagapparaten in een omgeving die vergelijkbaar is met wat beheerders tegenkomen in echte implementaties. Het Enterprise Test Lab bevat een verscheidenheid aan servers, netwerken, stroomconditionering en andere netwerkinfrastructuur waarmee ons personeel real-world omstandigheden kan vaststellen om de prestaties tijdens onze beoordelingen nauwkeurig te meten.

We nemen deze details over de laboratoriumomgeving en protocollen op in beoordelingen, zodat IT-professionals en degenen die verantwoordelijk zijn voor opslagverwerving de voorwaarden kunnen begrijpen waaronder we de volgende resultaten hebben bereikt. Geen van onze beoordelingen wordt betaald of gecontroleerd door de fabrikant van de apparatuur die we testen. Aanvullende informatie over de StorageReview Enterprise-testlaboratorium en een overzicht van de netwerkmogelijkheden zijn beschikbaar op die respectievelijke pagina's.

We hebben de Memblaze getest terwijl we hem vergeleken met de volgende andere NVMe SSD's:

Samsung XS1715 Enterprise NVMe SSD
Intel SSD-DC P3700

Analyse van de werkbelasting van applicaties

Om de prestatiekenmerken van enterprise storage-apparaten te begrijpen, is het essentieel om de infrastructuur en de applicatieworkloads in live productieomgevingen te modelleren. Onze eerste benchmarks voor de Memblaze PBlaze4 zijn dan ook de MySQL OLTP-prestaties via SysBench en Microsoft SQL Server OLTP-prestaties met een gesimuleerde TCP-C-workload. Voor onze applicatieworkloads draait elke schijf 2-4 identiek geconfigureerde VM's.

OpslagReview's Microsoft SQL Server OLTP-testprotocol maakt gebruik van de huidige versie van Benchmark C (TPC-C) van de Transaction Processing Performance Council, een online transactieverwerkingsbenchmark die de activiteiten in complexe applicatieomgevingen simuleert. De TPC-C-benchmark komt dichterbij dan synthetische prestatiebenchmarks bij het meten van de sterke punten en knelpunten van opslaginfrastructuur in database-omgevingen. Elke instantie van onze SQL Server VM voor deze beoordeling gebruikt een SQL Server-database van 333 GB (schaal 1,500) en meet de transactieprestaties en latentie onder een belasting van 15,000 virtuele gebruikers.

Als we kijken naar SQL Server-uitvoer, had de Memblaze-drive een top TPS van 3,157.235 met een totaal van 3,157.112 TPS. De best presterende hier was de Intel DC SSD P3700, die een totaal van 3,157.341 TPS registreerde.

Kijkend naar de gemiddelde latentieresultaten tijdens de 15k gebruiker SQL Server-benchmark, toonde de Memblaze-schijf net iets achter de Samsung en Intel SSD's (die beide 7.0 ms plaatsten) met een totaal van 7.5 ms.

De volgende applicatiebenchmark bestaat uit een Percona MySQL OLTP-database gemeten via SysBench. Deze test meet de gemiddelde TPS (Transactions Per Second), de gemiddelde latentie en de gemiddelde latentie van het 99e percentiel. Percona en MariaDB gebruiken de Fusion-io flash-aware applicatie-API's in de meest recente releases van hun databases, hoewel we voor deze vergelijking elk apparaat testen in hun "legacy" blokopslagmodi.

In de benchmark voor gemiddelde transacties per seconde was de Memblaze iets beter dan de Intel SSD DC P3700. De topprestaties van de Memblaze van een enkele VM waren 5,717.2 TPS, hoewel het totaal 1,429.8 was, terwijl de Intel SSD DC P3700 de beste resultaten liet zien met een totaal van 5,779.7 TPS.

Als we kijken naar de gemiddelde latentieresultaten, liep de Memblaze weer achter op de Intel, met individuele VM's die tussen 22.34 ms tot 22.42 ms liepen en een totale latentie van 22.38 ms. De Intel-schijf stond bovenaan het klassement met een totaal van 22.15 ms.

In termen van ons worst-case MySQL-latentiescenario (99e percentiel latentie), toonde de Memblaze VM's die tussen 58.03 ms en 58.00 ms liepen, terwijl de best presterende Intel-schijf een indrukwekkend totaal van slechts 45.97 ms had.

Enterprise synthetische werklastanalyse

Flash-prestaties variëren naarmate de schijf wordt aangepast aan zijn werkbelasting, wat betekent dat flash-opslag moet worden gepreconditioneerd vóór elk van de fio synthetische benchmarks om ervoor te zorgen dat de benchmarks nauwkeurig zijn. Elk van de vergelijkbare schijven wordt veilig gewist met behulp van de tools van de leverancier en gepreconditioneerd tot stabiele toestand met een zware belasting van 16 threads en een uitstekende wachtrij van 16 per thread.

Voorconditionering en primaire steady-state tests:
Doorvoer (lezen+schrijven IOPS aggregaat)
Gemiddelde latentie (lees- en schrijflatentie samen gemiddeld)
Maximale latentie (piek lees- of schrijflatentie)
Latentie Standaarddeviatie (Lezen + Schrijven Standaarddeviatie samen gemiddeld)

Zodra de preconditionering is voltooid, wordt elk apparaat met tussenpozen getest over meerdere thread-/wachtrijdiepteprofielen om de prestaties bij licht en zwaar gebruik te tonen. Onze synthetische werklastanalyse voor de Memblaze PBlaze4 maakt gebruik van twee profielen, die veel worden gebruikt in fabrikantspecificaties en benchmarks. Het is belangrijk om er rekening mee te houden dat synthetische workloads nooit 100% de activiteit vertegenwoordigen die wordt gezien in productieworkloads, en in sommige opzichten onnauwkeurig een drive weergeven in scenario's die in de echte wereld niet zouden voorkomen.

4k
- 100% lezen en 100% schrijven
8k
- 70% lezen/30% schrijven

In onze throughput 4k-schrijfvoorbereidingstest was de Memblaze veruit de meest consistente schijf, beginnend bij ongeveer 160,000 IOPS en met ongeveer dezelfde snelheid stabiel. Zowel de Samsung- als de Intel-schijven vertoonden aan het begin van de test grote pieken.

Vervolgens kijken we naar de gemiddelde latentie. Nogmaals, de Memblaze was de meest consistente schijf; het eindigde echter nog steeds achter de Intel-schijf toen het zijn stabiele toestand bereikte.

Bij het meten van de maximale latentie vertoonde de Memblaze tijdens onze hele test grote pieken. De Intel SSD was met een merkbare marge de meest stabiele schijf en zweefde tijdens de test rond de 25 ms latentiemarkering en zonder grote pieken.

Standaarddeviatieberekeningen zijn ontworpen om het gemakkelijker te maken om de consistentie van de SSD-latentieprestatieresultaten te visualiseren. In dit scenario begon de Intel-drive sterk, hoewel hij rond de 22 minuten een aanzienlijke piek in latentie vertoonde. Het bleef daarna redelijk stabiel en nam de eerste plaats in en tegen het einde iets minder dan 1.5 ms.

Tijdens de primaire synthetische 4k-benchmark presteerde de Memblaze-drive verreweg het best in de leeskolom met een indrukwekkende 717,172 IOPS (waarbij 148,111 IOPS-schrijven werd bereikt), terwijl de Intel-drive de beste schrijfprestaties liet zien met 172,672 IOPS.

De resultaten waren min of meer hetzelfde als we naar de gemiddelde latentie keken, met de Memblzae met een indrukwekkende 0.36 ms lezen en 1.73 ms schrijven. De Intel-schijf bevindt zich net achter de Memblaze met 0.56 ms lezen en 1.48 ms schrijven.

Bij maximale latentie kwam de Memblaze-drive net achter de Samsung binnen in leesbewerkingen met slechts 6.9 ms, terwijl de maximale schrijflatentie veel hoger was met 128.2 ms, waarmee hij met een aanzienlijke marge als laatste eindigde.

Als we naar de standaarddeviatie kijken, zien we dezelfde ranglijst, waarbij de Memblaze-drive een gemiddelde schrijflatentie van 2.848 en een gemiddelde leeslatentie van 0.195 ms laat zien. De best presterende hier was de Samsung-schijf met 0.08 ms lezen.

Onze volgende werkbelasting gebruikt 8k-overdrachten met een verhouding van 70% leesbewerkingen en 30% schrijfbewerkingen. Nogmaals, we beginnen met de preconditioneringsresultaten voordat we overgaan op de hoofdtesten. Wat de doorvoer betreft, presteerde de Memblaze-drive aan het begin van de test gemiddeld, terwijl hij eindigde met een stabiele toestand van meer dan 176,000 IOPS voor de eerste van de vergelijkbare.

De gemiddelde latentie vertelde een soortgelijk verhaal, waarbij de Memblaze aan het begin van de test 0.8 ms liet zien en een stabiele toestand bereikte van ongeveer 1.5 ms voor de eerste plaats op het leaderboard. De Intel-schijf liep niet ver achter, met 1.6 ms.

Als we kijken naar de maximale latentie, was de Memblaze-schijf verreweg de minst consistente schijf, met overal enorme latentiepieken, vergelijkbaar met die van onze 4K-preconditioneringsresultaten. De meest consistente schijf hier was de Intel P3700.

De standaarddeviatie vertoonde over de hele linie behoorlijk inconsistente resultaten tijdens het eerste deel van de test. Nogmaals, de Intel P3700 liet de beste resultaten zien, aangezien hij slechts een paar keer boven de 1.2 ms piekte, terwijl de Memblaze tijdens het grootste deel van de test redelijk dichtbij (maar een beetje beter) presteerde dan de Samsung-schijf.

Nadat we de Intel P3700-schijf volledig hadden gepreconditioneerd, hebben we onze belangrijkste 8k 70/30-test doorstaan. In doorvoer vertoonde de Intel-schijf de beste doorvoer gedurende het grootste deel van de test, maar viel achter op de Memblaze bij de laatste overschrijding van de wachtrijdiepte, die 166,250 IOPS overtrof.

De gemiddelde latentie weerspiegelde de doorvoerresultaten, waarbij de Intel- en Memblaze-drives nek aan nek presteerden tot het allerlaatste moment, waar de Memblaze net weer wegreed in de terminal om opnieuw de leiding te nemen.

Kijkend naar maximale latentie toonde de Memblaze met de langzaamste latentie, met een piek van meer dan 70 ms in de wachtrijdieptes van de terminal. De Intel-schijf had de beste algehele resultaten, aangezien deze slechts een paar keer de 20 ms-grens overschreed. De Samsung XS1715 had echter de meest consistente resultaten met de minste latentiepieken.

Standaarddeviatie demonstreerde bijna identieke prestaties tussen de Intel- en Memblaze-schijven, helemaal tot aan het einde van de test; de Intel-schijf trok echter weg rond de 16T8Q-markering en boekte de beste algemene resultaten.

Conclusie

De naam PBlaze staat bekend als een voertuig voor Memblaze om te beginnen met controllers van derden en NAND om hun eigen technische inspanningen te concentreren op eigen prestaties, betrouwbaarheid en host-CPU-offloading-technologieën. In dit geval leveren PMC Flashtec-controllers en Toshiba MLC NAND de basis NVMe-interface en opslagcomponenten voor de PBlaze4. Met hot-swap-functionaliteit (voor de 2.5-inch variant) en robuuste bescherming tegen stroomuitval over de hele linie, biedt de PBlaze4 het soort gegevensbescherming dat datacenter- en zakelijke klanten gewend zijn. De thermische beperking en nieuwe Memblaze out-of-band beheerfunctionaliteit vergroten ook de verscheidenheid aan toepassingen die op grote schaal mogelijk zijn.

De Memblaze PBlaze4 presteerde zeker grotendeels goed tijdens onze geteste workloads toen we hem vergeleken met de Samsung XS1715 1.6TB en Intel SSD DC P3700 NVMe SSD's. In onze SQL Server-test pochte de Memblaze-schijf 3,157.235 TPS en een totaal van 3,157.112 TPS, terwijl de Memblaze-schijf net iets achter de Samsung en Intel SSD's (die beide 7.0 ms plaatsten) liet zien met een totaal van 7.5 ms. In onze Sysbench-tests zagen we indrukwekkende prestaties met een top TPS van 5,717.2 TPS, een totale gemiddelde latentie van 22.38 ms en een worst case (99e percentiel) VM's die tussen 58.03 ms en 58.00 ms liepen.

Tijdens onze belangrijkste synthetische benchmarks boekte de Memblaze-drive een indrukwekkende 4k-doorvoer van 717,172 IOPS (terwijl hij 148,111 IOPS-schrijven bereikte). Kijkend naar de gemiddelde latentie, pochten de Memblzae een indrukwekkende 0.36 ms lezen en 1.73 ms schrijven, terwijl ze voorop liepen met maximale latentie / standaarddeviatie leesprestaties van respectievelijk 6.9 ms lezen en 0.195 ms. De prestaties bleven erg goed tijdens onze 8k 70/30-workloads, omdat het een piekdoorvoer had met meer dan 166,250 IOPS en de beste gemiddelde latentie van de geteste schijven; het presteerde echter slecht bij maximale latentiemetingen.

VOORDELEN