Home Enterprise Western Digital NVMe SSD's nemen de onderneming over

Western Digital NVMe SSD's nemen de onderneming over

by Tom Fenton
WD Ultrastar SN640-reeks

Toen NVMe™-schijven voor het eerst uitkwamen, wisten we dat de prestaties superieur zouden zijn, maar we vroegen ons af wanneer ze qua kosten vergelijkbaar zouden zijn met SATA SSD's. Vanwege hun initiële kosten werden NVMe-schijven gebruikt voor bedrijfstoepassingen die moesten profiteren van hun krachtige kenmerken. Het duurde niet lang voordat NVMe-schijven goedkoper werden dan SATA/SAS SSD's in termen van dollars per IOPS. Maar nu beginnen we het punt te bereiken waarop ze qua capaciteit niet veel duurder zijn dan SATA/SAS SSD's. Deze GB versus dollar-vergelijking werd ons duidelijk gemaakt toen we de Western Digital Ultrastar® DC SN640 NVMe SSD in het laboratorium ontvingen voor prestatietests - het biedt dramatische prestatieverbeteringen ten opzichte van SATA/SAS SSD's en richt zich op de mainstream zakelijke opslagmarkt. Nu NVMe SSD's bijna kostenpariteit hebben, zien we ze als een vervanging voor SATA-schijven in het datacenter voor reguliere toepassingen, omdat ze betere prestaties bieden terwijl ze minder stroom nodig hebben.

Toen NVMe™-schijven voor het eerst uitkwamen, wisten we dat de prestaties superieur zouden zijn, maar we vroegen ons af wanneer ze qua kosten vergelijkbaar zouden zijn met SATA SSD's. Vanwege hun initiële kosten werden NVMe-schijven gebruikt voor bedrijfstoepassingen die moesten profiteren van hun krachtige kenmerken. Het duurde niet lang voordat NVMe-schijven goedkoper werden dan SATA/SAS SSD's in termen van dollars per IOPS. Maar nu beginnen we het punt te bereiken waarop ze qua capaciteit niet veel duurder zijn dan SATA/SAS SSD's. Deze GB versus dollar-vergelijking werd ons duidelijk gemaakt toen we de Western Digital Ultrastar® DC SN640 NVMe SSD in het laboratorium ontvingen voor prestatietests - het biedt dramatische prestatieverbeteringen ten opzichte van SATA/SAS SSD's en richt zich op de mainstream zakelijke opslagmarkt. Nu NVMe SSD's bijna kostenpariteit hebben, zien we ze als een vervanging voor SATA-schijven in het datacenter voor reguliere toepassingen, omdat ze betere prestaties bieden terwijl ze minder stroom nodig hebben.

WD Ultrastar SN640 op de server

Voordat we ingaan op de specifieke kenmerken van de Ultrastar SN640 en een overzicht geven van de prestatietests die we erop hebben uitgevoerd, laten we eerst eens kijken naar de achtergrond van Western Digital met en het huidige aanbod van Flash-opslag, evenals de technologie achter de Ultrastar SN640. SNXNUMX, waardoor het zo'n aantrekkelijke vervanging is voor SATA/SAS-schijven.

Western Digital, opgericht in 1970, heeft een rijke geschiedenis in het ontwikkelen van en werken met halfgeleiders. Ze produceerden eerst discrete componenten, zoals de chips die de elektrische rekenmachine-revolutie van het midden van de jaren zeventig aanwakkerden, en vervolgens de besturingschips voor schijfstations; vanuit deze achtergrond migreerden ze logischerwijs naar het produceren van volledige harde schijven. In de jaren negentig en het begin van de jaren 1970 hebben ze veel innovaties ontwikkeld die de prestaties en capaciteit van hun schijven verbeterden.

Door de jaren heen heeft Western Digital met SanDisk® aan Flash-producten gewerkt en in 2016 heeft het deze overgenomen. SanDisk was een vroege innovator op het gebied van Flash-opslag en heeft in de loop van de tijd bewezen een echte innovator te zijn op de opslagmarkt. In 1988 introduceerden ze Systeem Flash voor computeropslag en werkte in de jaren negentig samen met Western Digital om het eerste commerciële Flash SSD-product te maken. In de loop van de tijd heeft SanDisk bewezen een echte innovator te zijn op de opslagmarkt; ze verscheepten 's werelds eerste commerciële NANDS MLC-chips van 1990 GB, evenals gezamenlijk ontwikkelde microSD™-kaarten, Flash-geheugenkaarten met 1 GB X64 (4 bits per cel) NAND Flash-technologie en andere technologieën die Flash vooruit duwden, niet alleen vanuit een technologie en vanuit het oogpunt van prestaties, maar ook vanuit kostenoogpunt.

Op basis van deze rijke geschiedenis heeft Western Digital een hele reeks producten ontwikkeld om te voldoen aan de specifieke eisen van zowel commerciële als zakelijke gebruikers en heeft het verschillende merken gebruikt om aan de behoeften van verschillende markten te voldoen met een uniek productaanbod. Het merk SanDisk is bijvoorbeeld gericht op mobiele opslagproducten en het merk G-Technology® is gericht op schijven en opslagsystemen die zijn ontworpen voor creatieve professionals.

Onder het merk Western Digital bieden ze HDD- en flashdrives en opslagoplossingen voor persoonlijk en zakelijk gebruik. Om gebruikers te helpen de schijf te kiezen die het beste bij hun behoeften past, verdeelt Western Digital sommige van hun schijven in kleurgecodeerde classificaties: WD Green-schijven zijn voor dagelijkse computerbehoeften op uw pc, WD Blue-schijven zijn voor desktopgebruik, WD Purple-schijven zijn voor bewakingsopslag, WD Red-schijven zijn gericht op netwerkopslag, en hun WD Black- en WD Gold-schijven zijn respectvol hun krachtige gaming- en enterprise-schijven. Deze laatste twee kleurcategorieën hebben een beperkte garantie van vijf jaar, terwijl de andere een beperkte garantie van drie jaar hebben. Western Digital biedt geen HDD-, SATA-, SAS- of NVMe-apparaten in al hun kleuren, maar ze bieden wel de meest geschikte opslagtechnologie voor een bepaald gebruik.

Voor zakelijke en datacenterklanten heeft Western Digital een reeks Ultrastar-schijven. Ze geven hun stations een voorvoegsel met een code van twee tekens om het type apparaat aan te geven: HC zijn HDD-apparaten, SS zijn SAS-schijven, SN zijn NVMe-schijven, SA zijn SA SATA-schijven, en ME zijn geheugenuitbreidingsstations.

De schijf waar we in dit artikel naar zullen kijken, is de Western Digital Ultrastar DC SN640 NVMe SSD. Het is de opvolger van de Ultrastar DC SN630 met belangrijke prestatieverbeteringen. Beide schijven maken gebruik van de interne NVMe-controllers van Western Digital met hun eigen NAND en firmware die enorme optimalisaties bieden die leiden tot consistente lage latenties en hoge prestaties. Deze schijven zijn voor reguliere ontwerpen, wat de schijf is die Western Digital op de markt brengt als een overgangsschijf om zakelijke klanten weg te krijgen van de laatste generatie SATA/SAS Flash-opslagtechnologieën en naar de huidige NVMe Flash-opslag. Western Digital stelt in kleinere hoeveelheden voor distributie en e-tailers de WD Gold NVMe SSD beschikbaar, die veel van dezelfde mogelijkheden heeft als de Ultrastar SN640. Het is vermeldenswaard dat Western Digital ook de Ultrastar DC SN840 NVMe SSD aanbiedt, gericht op AFA's die bedrijfskritische workloads en HPC-servers uitvoeren. We kijken ernaar uit om dit product in handen te krijgen.

WD Ultrastar SN640 terug

De SN640-lijn van NVMe-schijven is 2.5" x 7 mm groot met een U.2-connector en heeft een opslagcapaciteit van 800 GB tot 7.68 TB. Omdat deze schijven zijn ontworpen voor gebruik in ondernemingen en datacenters, worden ze geleverd met een beperkte garantie van vijf jaar, hebben ze een gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) van 2 miljoen uur, zijn ze beoordeeld op 0.8 of 2.0 DWPD en hebben ze Secure Erase ( SE) Instant Secure Erase (ISE) of TCG Ruby-beveiligingsopties. Om de prestaties te verbeteren, gebruiken SN-schijven de eigen PCIe Gen 3.1 x 4 (NVMe 1.3) controller van Western Digital. Om ze kostenconcurrerend te maken met SATA/SAS SSD-schijven, gebruiken ze bovendien de 96-laags BiCS4 3D TLC NAND van Western Digital. Western Digital heeft deze schijven beoordeeld op willekeurige leesbewerkingen tot 515 IOP's en beweert dat ze vijf keer betere leesprestaties bieden terwijl ze 65% minder IOP/Watt gebruiken dan SATA-schijven.

Western Digital Ultrastar DC SN640 NVMe SSD-specificaties:

  • Vormfactor: 2 2.5", 7 mm
  • Capaciteit: 800 GB tot 7,680 GB
  • NAND: Western Digital BiCS4 3D TLC NAND
  • Interface: PCIe Gen3 x4 (compatibel met NVMe 1.3c)
  • Prestaties: (TCG Ruby-model)
    • Sequentiële leesprestaties (tot): 3340 MB/s
    • Sequentiële schrijfprestaties (tot): 2190 MB/s
    • Willekeurig 4KiB lezen (tot): 515K IOPS
    • Willekeurig 4KiB schrijven (tot): 161K IOPS
    • Willekeurig 70/30 lezen/schrijven, 4KiB (tot): 305K IOPS
    • Leeslatentie (tot): 78 ons
  • Uithoudingsvermogen en betrouwbaarheid:
    • DW/D: 0.8 (leesintensief), 2 (gemengd gebruik)
    • Oncorrigeerbare Bit Error Rate (UBER): 1 op 10 tot de 17th
    • MTBF: 2 miljoen uur
    • Power Loss Protection (PLP) en end-to-end gegevenspadbeveiliging
  • Kenmerken
    • 128 NVMe-naamruimte-ondersteuning
    • Ondersteuning voor variabele sectorgrootte
    • NVMe-MI 1.1 (TCG Ruby-model)
    • Veilig wissen, Direct veilig wissen en TCG Ruby
  • Milieu:
    • Bedrijfsvermogenstoestand (max): 12W
    • Inactieve energiestatus (typisch): < 5W
    • Bedrijfstemperatuur: 0 tot 70 °C omgevingstemperatuur met aanbevolen luchtstroom
    • Niet-werkende temperatuur: -40° tot 85° C
  • 5 jaar beperkte garantie

NVMe-schijven zijn al een tijdje op de zakelijke markt en de grootste belemmering voor hun wijdverbreide gebruik waren traditioneel hun kosten, maar dat is niet langer het geval. De straatprijs van een SN640 met een capaciteit van 7.68 TB is $ 1,400, en een vergelijkbare SATA SSD kost $ 1,200. Een schijf met een lagere capaciteit, zoals de SN640 960GB, kost $ 300, terwijl een vergelijkbare datacenter-rated SATA SSD-schijf $ 260 kost. Met andere woorden: voor een prijsstijging van ongeveer 16% krijg je een veel performantere aandrijving. Door over te stappen op NVMe-schijven kunnen servers moderne workloads aan die snelle reactietijden vereisen. SATA-schijven, met hun beperkte bandbreedte en veel hogere latenties, kunnen niet efficiënt omgaan met de veeleisende opslagvereisten van hedendaagse toepassingen.

Vanwege hun hoge prijs werden NVMe-schijven gedegradeerd tot niche-use-cases toen ze aanvankelijk werden uitgebracht. Nu zijn echter nieuwere NVMe SSD's zoals de SN640 een opslagoplossing geworden voor reguliere workloads, zoals backing voor virtuele machines (VM's), dienen als de Flash-cache voor softwaregedefinieerde opslag (SDS) en fungeren zelfs als opstartapparaten. Het enige nadeel waarvan we momenteel denken dat het hun bredere acceptatie belemmert, is dat servers nog steeds moeite hebben om ze in te halen, en niet alle servers kunnen het aantal NVMe-poorten ondersteunen waarmee mensen ze zouden willen vullen. Als dit inderdaad het geval is, moeten serverarchitecten deze waardevolle bron juridisch gebruiken (niet vanuit kostenoogpunt, maar vanuit prestatieoogpunt) en ervoor zorgen dat hun prestaties zo verstandig mogelijk worden gebruikt.

Testgegevens

Om de prestaties van de Western Digital Ultrastar DC SN640 NVMe SSD's te meten, gebruikten we een industriestandaard Dell EMC PowerEdge R740xd-server uitgerust met een NVMe-compatibele backplane. Deze serverconfiguratie bood 12 NVMe-bays, waarvan we er 8 gebruikten.

Test omgeving:

  • 8x Western Digital Ultrastar DC SN640 NVMe SSD's
  • 8x Western Digital Ultrastar SA210 SATA SSD's
  • Dell EMC PowerEdge R740xd server met 12x NVMe slots (8 gebruikt)
    • CPU 2 x Intel® schaalbaar platina 8280
    • DRAM-geheugen 12 x 32GB DDR4-2933MHz

De benchmarks waarop we ons hebben gericht, waren synthetische workloads, die kijken naar het benadrukken van de schijven om hun piekbandbreedte of doorvoercijfers te laten zien, evenals applicatieworkloads die meer real-world cijfers laten zien over wat gebruikers kunnen verwachten. Van deze twee gebieden zijn onze applicatieworkloads erop gericht om de latentieprestaties beter in kaart te brengen. Voor deze tests gebruiken we een CentOS 7-omgeving met VDBench geïnstalleerd voor de synthetische sectie en VMware ESXi™ 6.7u3 voor onze SQL Server en MySQL™ Sysbench VM's.

Om een ​​beter beeld te krijgen van hoe deze NVMe-schijven zich verhouden tot SATA SSD's, hebben we tests uitgevoerd op Western Digital Ultrastar DC SA210 1.92TB SATA-schijven en vergeleken met de 3.84TB SN640.

De onderstaande grafiek laat zien dat de Western Digital SN640 in elke categorie ruimschoots de SATA-schijf versloeg. Dit varieerde van een verbetering van 46% in onze Sysbench gemiddelde latentie tot een uitstekende verbetering van 875% tijdens onze 4K 70/30 willekeurige IOPS-testen.

De ruwe prestatiecijfers waren erg indrukwekkend, maar we wilden een idee krijgen van hoe dit zich zou vertalen naar echte omstandigheden. We hebben eerst gekeken hoe goed de schijven een VDI-opstartstorm op maandagochtend aankonden.

De latentie van de SATA-schijf nam snel af tot het punt waarop het ~ 3 milliseconden duurde om te reageren, terwijl de SN640 doorging met een geleidelijke toename van de latentie tot iets meer dan 500 microseconden totdat we stopten met testen bij iets meer dan 150,000 IOPS.

Vervolgens voerden we onze eerste inlogtest uit en opnieuw raakte de SATA-schijf snel leeg, terwijl de Western Digital SN640 slechts een lichte toename in latentie vertoonde gedurende de duur van onze tests.

Voor onze laatste praktijktest hebben we een 80/20 willekeurige lees-/schrijftest uitgevoerd op de schijven. Opnieuw piekten de SATA-schijven vroeg, terwijl de SN640 uitstekende prestaties kon leveren via een breed scala aan IOPS.

De SN640 vertoonde niet alleen een uitzonderlijk lage latentie met een kleine, geleidelijke, voorspelbare stijging omdat hij werd gestrest door het aantal IOPS, maar de schijf bood ook een consistente servicekwaliteit tijdens onze tests.

Conclusie

Onze tests op de Ultrastar DC SN640 bevestigden dat Western Digital - met behulp van de nieuwste in-house controller, 96L flash en firmware - een mainstream NVMe SSD heeft geleverd die prestaties en kracht in evenwicht brengt voor een kosteneffectieve oplossing om SATA voor eens en voor altijd te vervangen . NVMe-drives bereikten snel pariteit in kosten per IOPS en we voorspelden dat er in de toekomst een omslagpunt zou komen waarop ze qua capaciteit qua capaciteit concurrerend zouden zijn, en we zijn nu op dat punt. Bij een informele prijsvergelijking ontdekten we dat de prijs van de SN640 slechts licht steeg ten opzichte van SATA/SAS SSD's per GB. Gezien door de prestatielens zoals hierboven geïllustreerd, is er simpelweg geen reden om SATA SSD's te gebruiken voor gegevensopslag.

WD ultrastar sn640 close-up

Western Digital is al lang een innovator in, en loopt voorop in, opslagtechnologie - en deze prestatie strekt zich uit tot flashdrives. De niet-aflatende innovatie van Western Digital is te zien in hun SN640-serie schijven, waar ze hun technische bekwaamheid konden gebruiken om niet alleen superieure prestaties uit het apparaat te halen, maar ook om dit te doen tegen een zeer aantrekkelijke prijs.

De Ultrastar SN640 dient als een geweldige gateway-drive om gebruikers van opslag van de vorige generatie naar NVMe-gebaseerde flash te krijgen. De gegevens laten duidelijk zien dat NVMe de weg vooruit is als het gaat om het leveren van responsieve prestaties voor de diverse reeks workloads in het datacenter. NVMe-schijven zullen niet alleen de prestaties van huidige workloads, zoals databases en gevirtualiseerde workloads, verbeteren, maar ze positioneren het datacenter ook voor de meer veeleisende next-gen workloads die beginnen te verschijnen, zoals machine learning (ML) en kunstmatige intelligentie ( AI), waarvoor opslagoplossingen met ultralage latentie en ultrahoge bandbreedte nodig zijn.

Western Digital Ultrastar NVMe-serie

Beter met NVMe

Western Digital SN640-infographic