Recenzja Fusion-io ioDrive Duo Enterprise PCIe

W ramach ciągłego rozwoju StorageReview zarówno w zakresie protokołu testowego, jak i rozwoju laboratoriów korporacyjnych, ponownie przyglądamy się dyskom flash pierwszej generacji, które już wcześniej recenzowaliśmy. Te ponowne recenzje wczesnych urządzeń pamięci masowej flash PCIe dały nam możliwość udoskonalenia i ponownej kalibracji naszego procesu recenzji korporacyjnych przed wprowadzeniem nowych recenzji kart pamięci masowej PCIe drugiej generacji i akceleratorów aplikacji. W ciągu ostatnich kilku miesięcy analizowaliśmy naszą udoskonaloną metodologię testowania, wykorzystując karty pierwszej i drugiej generacji od liderów branży, doskonaląc protokoły testowe, które są bardziej istotne dla nabywców pamięci masowej dla przedsiębiorstw. W tej recenzji ponownie pracujemy z dyskiem Fusion ioDrive Duo o pojemności 640 GB – tym razem stosując bardziej zaawansowane testy w systemach Windows i Linux.

Sposób, w jaki zespół StorageReview ocenia korporacyjne pamięci masowe, stale ewoluuje dzięki stałemu konsultacjom z liderami branży i kluczowymi partnerami. To podejście oparte na współpracy sprawia, że ​​wyniki recenzji, takie jak ta, są jeszcze bardziej szczegółowe i istotne dla całej branży. Bliska współpraca z producentami pozwala nam na bieżąco wdrażać nowe pomysły testowe do naszych recenzji i uwzględniać kwestie, które w przeciwnym razie mogłyby zostać przeoczone. Poniżej czytelnicy znajdą ponad 70 wykresów poświęconych analizie ioDrive Duo, niemal w najdrobniejszych szczegółach; nie uwzględnia to nawet nowej serii testów porównawczych na poziomie aplikacji, które są w trakcie opracowywania. Chociaż szczegóły mogą wydawać się niektórym przytłaczające, dla innych, którzy potrzebują konkretnego rozwiązania do rozwiązania problemu z pamięcią masową, te szczegóły są kluczowe. Cała recenzja, jak zawsze, jest opublikowana poniżej na jednej stronie, dla wygody czytelników.

Zanim zagłębimy się w wydajność ioDrive, warto podkreślić kilka kluczowych różnic między pamięcią flash Fusion-io a typowym dyskiem SSD. Pamięć flash w dyskach SSD (jak słusznie sugeruje nazwa „Solid State Drive”) jest ukryta za interfejsem SATA lub SAS, co maskuje pamięć NAND ze względu na kwestie kompatybilności. Dzięki produktowi ioDrive użytkownicy uzyskują dostęp do warstwy pamięci flash, która oferuje znacznie niższe opóźnienia i lepszą ogólną wydajność niż dysk SSD. Przyczyny tego stanu rzeczy wynikają z architektury i sposobu, w jaki ioDrive komunikuje się z systemem hosta.

Podczas gdy korporacyjny dysk SSD PCIe często ma wiele kontrolerów urządzeń blokowych i dodatkowy układ scalony do łączenia wielu urządzeń w RAID na jednej karcie, Fusion-io stosuje inne podejście. Fusion ioMemory komunikuje się z pamięcią flash NAND tak, jak procesor z pamięcią systemową. Odbywa się to za pomocą kontrolera NAND Fusion-io (FPGA), który komunikuje się bezpośrednio przez PCIe, oraz sterownika Fusion-io lub oprogramowania warstwy wirtualnej pamięci masowej (VSL) zainstalowanego na systemie hosta, które przekształca urządzenie w tradycyjne urządzenie blokowe. Poprzez warstwę wirtualnej pamięci masowej (VSL) Fusion-io, oprogramowanie emuluje urządzenie blokowe w celu zapewnienia kompatybilności, chociaż niedawno Fusion-io wydało pakiet SDK, który umożliwia natywny dostęp (z pominięciem warstwy blokowej jądra) w niektórych aplikacjach.

Technologia ioMemory jest również nietypowa w tym sensie, że zużywa zasoby systemowe, aby sterowniki VSL mogły działać, wykorzystując procesor hosta, a jednocześnie zajmując miejsce w pamięci systemowej. Według Fusion-io, architektura ta bardziej przypomina architekturę pamięci RAM, stąd nazwa ioMemory. Do jej zalet należą szybsze wyszukiwanie lokalizacji plików i chociaż ioMemory obciąża procesor, jego wykorzystanie jest wysoce wydajne i faktycznie zwiększa wydajność poprzez zmniejszenie opóźnień transakcyjnych. W zakresie zarządzania, kolejną podstawową zaletą architektury Fusion-io jest to, że ponieważ kontroler NAND wykorzystuje układ FPGA, umożliwia ona aktualizacje oprogramowania/oprogramowania układowego bardzo niskiego poziomu, które mogą obejmować poprawki błędów i poprawę wydajności. Kontrastuje to ze standardowymi kontrolerami SSD, w których fundamentalne zmiany można wprowadzić jedynie poprzez wyprodukowanie nowego kontrolera.

Specyfikacje Fusion-io ioDrive Duo

• Komórka jednopoziomowa (SLC)
  • 320 GB ioDrive Duo SLC
    • Przepustowość odczytu 1.5 GB/s (64 kB)
    • Przepustowość zapisu 1.5 GB/s (64 kB)
    • 185 000 operacji odczytu IOPS (512 bajtów)
    • 278 000 operacji zapisu IOPS (512 bajtów)
    • Opóźnienie dostępu 0.026 ms (512 bajtów)
  • 640 GB ioDrive Duo SLC
    • Przepustowość odczytu 1.5 GB/s (64 kB)
    • Przepustowość zapisu 1.5 GB/s (64 kB)
    • 185 000 operacji odczytu IOPS (512 bajtów)
    • 278 000 operacji zapisu IOPS (512 bajtów)
    • Opóźnienie dostępu 0.026 ms (512 bajtów)
• Komórka wielopoziomowa (MLC)
  • 640 GB ioDrive Duo MLC
    • Przepustowość odczytu 1.5 GB/s (64 kB)
    • Przepustowość zapisu 1.0 GB/s (64 kB)
    • 185 000 operacji odczytu IOPS (512 bajtów)
    • 278 000 operacji zapisu IOPS (512 bajtów)
    • Opóźnienie dostępu 0.029 ms (512 bajtów)
  • 1.28 TB ioDrive Duo MLC
    • Przepustowość odczytu 1.5 GB/s (64 kB)
    • Przepustowość zapisu 1.1 GB/s (64 kB)
    • 185 000 operacji odczytu IOPS (512 bajtów)
    • 278 000 operacji zapisu IOPS (512 bajtów)
    • Opóźnienie dostępu 0.03 ms (512 bajtów)
• PCI-Express 2.0x8
• Zgodność z systemami operacyjnymi
  • Microsoft: Windows 64-bitowy Microsoft XP/Vista/Win7/Server 2003/2008/2008 R2
  • Linux: RHEL 5/6; SLES 10/11; OEL 5/6; CentOS 5/6; Debian Squeeze; Fedora 15/16; openSUSE 12; Ubuntu 10/11
  • UNIX: Solaris 10 U8/U9/U10 x64; OpenSolaris 2009.06 x64; OSX 10.6/10.7, HP-UX* 11i
  • Hiperwizory: VMware ESX 4.0/4.1/ESXi 4.1/5.0, Windows 2008 R2 z Hyper-V, Hyper-V Server 2008 R2
• Temperatura pracy: 0-55°C
• Pięcioletnia gwarancja lub maksymalna wytrzymałość
• Sprawdzona wersja VSL: 3.1.1

Zaprojektuj i zbuduj

Fusion ioDrive Duo to karta PCI-Express x8 o pełnej wysokości i połowie długości, z dwoma indywidualnymi modułami ioDimm podłączonymi do głównej płyty interfejsu. Chociaż karta PCI-Express jest mechanicznie urządzeniem x8, na platformach Gen1 wykorzystuje 8 linii do zapewnienia przepustowości, a w systemach PCIe Gen2 potrzebuje tylko 4 linii. Każda karta reprezentuje unikalne urządzenie ioMemory o pojemności 320 GB, wykorzystując 4 linie połączenia PCIe. Konstrukcja jest bardzo kompaktowa i przejrzysta, w tym solidny wspornik z tyłu karty. Pomaga to wzmocnić kartę, zapewniając jej prawidłowe działanie w trudnych warunkach i nadaje jej estetyczny wygląd.

Sercem (lub sercami) pamięci ioDrive Duo opartej na technologii MLC są dwa moduły ioDimm. Każdy identyczny moduł ioDimm reprezentuje jeden ioDrive z własnym układem FPGA Xilinx Virtex-5 i pulą 400 GB pamięci MLC NAND. Testowany przez nas ioDrive Duo korzystał z pamięci NAND firmy Samsung, ale Fusion-io nie jest zależne od producenta. Pamięć NAND jest podzielona na 25 podwójnie ułożonych chipów o pojemności 16 GB na urządzenie, a przy standardowym formacie można wykorzystać 320 GB. Ten stosunek zapewnia standardowy poziom nadalokacji na poziomie 20%, mniej więcej porównywalny z większością urządzeń flash klasy korporacyjnej. Fusion-io oferuje również możliwość modyfikacji poziomów nadalokacji, co pozwala na dostosowanie i zwiększenie wydajności poprzez zamianę pojemności dostępnej dla użytkownika na zasoby działające w tle.

Z punktu widzenia funkcjonalności, wszystkie napędy ioDrive posiadają diody LED, które pokazują stan napędu od włączenia do wyłączenia. W zależności od tego, które diody LED są aktywne, karta będzie wyświetlać następujące tryby:

• wyłączanie
• Włącz zasilanie (sterownik nie został załadowany, urządzenie nie zostało podłączone)
• Włącz zasilanie (sterownik załadowany, urządzenie nie jest podłączone)
• Aktywna aktywność zapisu
• Aktywna aktywność czytania
• Sygnalizacja lokalizacji Location

W przypadku bardziej tradycyjnego podejścia, ioDrive Duo posiada również standardowe złącze LED aktywności dysku twardego. Złącze to umożliwia podłączenie ioDrive Duo do przedniej diody LED aktywności dysku twardego w obudowie komputera.

ioDrive Duo jest chłodzony pasywnie, zawiera trzy radiatory; zaprojektowany do pracy w środowisku serwera z wymuszonym chłodzeniem. Te radiatory chłodzą jeden FPGA Xilinx Virtex-5 na każdym ioDimm, a także przełącznik PCIe, który łączy oba urządzenia z pojedynczym gniazdem PCIe. Fusion-io podaje zalecany przepływ powietrza 300LFM, przy temperaturze otoczenia poniżej 55°C. Aby zapobiec uszkodzeniom, ioDrive jest zaprojektowany tak, aby ograniczać wydajność, jeśli osiągnie temperaturę wewnętrzną 78°C i wyłączy się przy 85°C. Należy zauważyć, że te karty nie są przeznaczone do środowiska stacji roboczych, ponieważ stacje robocze zazwyczaj nie oferują wsparcia chłodzenia dla rozszerzeń PCIe w konfiguracjach standardowych. Aby sprostać tym rynkom, Fusion-io niedawno ogłosiło ioFX , który jest zasadniczo pojedynczym ioDimm z aktywnym chłodzeniem.

Kolejną różnicą między urządzeniami Fusion „Duo” ioMemory a wieloma konkurencyjnymi rozwiązaniami PCIe jest to, że wymagają one więcej energii niż zazwyczaj obsługiwane przez połączenie x8 PCIe 2.0, aby utrzymać pełną wydajność. Specyfikacja elektryczna PCIe 2.0 pozwala na pobór 25 W z połączenia x8, co w warunkach intensywnego zapisu może być przekroczone przez modele z dwoma modułami ioDimm, takie jak ioDrive Duo. Chociaż będą one zgodne ze specyfikacją bez dostarczania dodatkowego zasilania, pełna wydajność zapisu będzie ograniczona. Aby rozwiązać ten problem, Fusion-io oferuje dwa rozwiązania: jedno wymaga zewnętrznego zasilacza, a drugie pozwala karcie pobierać ponad 25 W w systemach, które go obsługują. Aby zdecydować, która opcja jest najodpowiedniejsza dla danej instalacji, Fusion-io oferuje przewodnik konfiguracji serwera dla większości serwerów Tier 1, który zawiera instrukcje dotyczące optymalnej konfiguracji.

Aby chronić dane użytkownika, Fusion-io oferuje dwie kluczowe funkcje. Po pierwsze, produkty Fusion-io posiadają funkcje odcięcia zasilania, które zapewniają integralność danych w przypadku nieoczekiwanych przerw w dostawie prądu. W przypadku rzadszych awarii, takich jak awaria matrycy NAND, zaletą architektury NAND w urządzeniach Fusion-io pierwszej generacji jest redundancja Flashback, umożliwiająca naprawę pojedynczej awarii NAND bez wyłączania całego urządzenia. Modele drugiej generacji oferują funkcję Adaptive Flashback, obsługującą wiele awarii NAND.

Oprogramowanie

Fusion-io jest liderem w oferowaniu szerokiego portfolio dopracowanego, intuicyjnego oprogramowania, z którym niewielu dostawców pamięci masowych może się równać, jeśli w ogóle je oferuje. Fusion-io oferuje narzędzia do pełnego zarządzania urządzeniami ioMemory we wszystkich głównych systemach operacyjnych, zarówno za pośrednictwem interfejsów graficznych, jak i aplikacji konsolowych. Funkcje zarządzania obejmują szeroki zakres możliwości, od łatwego zarządzania nadmiarowością w celu zwiększenia wydajności poprzez zmianę pojemności dysków, po monitorowanie statystyk dysków, a nawet strumieniowe przesyłanie danych na żywo z aktywności karty, co sekundę. Żaden inny producent pamięci masowej PCIe nie oferuje takiego poziomu wsparcia zarządzania dyskami, nie mówiąc już o tak intuicyjnej obsłudze.

Format niskiego poziomu ioSphere (nadmierne alokowanie zasobów w trybie wysokiej wydajności)

Jedną z najciekawszych możliwości oprogramowania ioSphere jest możliwość śledzenia rodzaju aktywności, jaka ma miejsce na urządzeniu ioMemory. Informacje te obejmują przepustowość i aktywność wejścia/wyjścia, aktualną temperaturę urządzenia, pozostały czas pracy urządzenia, a nawet zasoby systemowe wykorzystywane przez sterowniki VSL.

Transmisja strumieniowa na żywo ioSphere

Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje, dostępna jest również strona z pełnym wydrukiem specyfikacji aktualnie wybranego urządzenia ioMemory. Mogą to być dane od całkowitej ilości informacji przesyłanych do lub z urządzenia, po aktualny pobór mocy przez magistralę PCIe.

Informacje o okresie użytkowania ioShpere

Niezależnie od tego, czy preferujesz interfejs graficzny, czy konsolowy do pobierania informacji lub konfiguracji ioDrive Duo, Fusion-io oferuje również pełną gamę narzędzi konsolowych do obsługi wszystkiego, od sprawdzania stanu dysku po formatowanie. Wszystkie te narzędzia są skonfigurowane do pracy w wielu systemach operacyjnych, więc niezależnie od używanej platformy, nie musisz instalować dodatkowego systemu operacyjnego, aby zarządzać produktem Fusion-io.

Stan wiersza poleceń Fusion-io (podstawowy)

Testowanie tła i porównań

W przypadku testowania sprzętu klasy enterprise, środowisko jest równie ważne, jak procesy testowe wykorzystywane do jego oceny. W StorageReview oferujemy ten sam sprzęt i infrastrukturę, które można znaleźć w wielu centrach danych, do których ostatecznie trafią testowane przez nas urządzenia. Obejmuje to serwery klasy enterprise, a także odpowiedni sprzęt infrastrukturalny, taki jak sieci, przestrzeń w szafach rack, kondycjonowanie/monitorowanie zasilania oraz sprzęt tej samej klasy, porównywalny, aby właściwie ocenić wydajność urządzenia. Żadna z naszych recenzji nie jest opłacana ani kontrolowana przez producenta testowanego sprzętu; istotne porównania wybieramy według własnego uznania spośród produktów, które mamy w naszym laboratorium.

Platforma testowa StorageReview Enterprise:

Serwer Lenovo ThinkServer RD240

• 2 x Intel Xeon X5650 (2.66 GHz, pamięć podręczna 12 MB)
• Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1 64-bit i CentOS 6.2 64-bit
• Chipset Intel 5500+ ICH10R
• Pamięć – 8 GB (2 x 4 GB) 1333 MHz DDR3 Registered RDIMM

640 GB Fusion-io ioDrive Duo

• Wydano: 1H2009
• Typ NAND: MLC
• Kontroler: 2 x zastrzeżony
• Widoczność urządzenia: JBOD, RAID programowy w zależności od systemu operacyjnego
• Fusion-io VSL Windows: 3.1.1
• Fusion-io VSL Linux 3.1.1

300 GB LSI WarpDrive SLP-300

• Wydano: 1H2010
• Typ NAND: SLC
• Kontroler: 6 x LSI SandForce SF-1500 przez LSI SAS2008 PCIe do mostka SAS
• Widoczność urządzenia: Stały sprzęt RAID0
• LSI Windows: 2.10.43.00
• LSI Linus: natywny sterownik CentOS 6.2

Dysk OCZ Z-Drive R4 o pojemności 1.6 TB

• Wydano: 2H2011
• Typ NAND: MLC
• Kontroler: 8 x LSI SandForce SF-2200 przez niestandardowy OCZ VCA PCIe do mostka SAS
• Widoczność urządzenia: Stały sprzęt RAID0
• Sterownik OCZ dla systemu Windows: 1.3.6.17083
• Sterownik OCZ Linux: 1.0.0.1480

Standardowe syntetyczne benchmarki

Podzieliliśmy standardową, syntetyczną część tego przeglądu, dotyczącą testowania IOMeter, na dwie części. Pierwsza to nasze standardowe testy o niskiej głębokości kolejki, które są przeprowadzane przy głębokości kolejki wynoszącej 4 na pracownika (łącznie 4 pracowników rozłożonych na dwóch menedżerach). Początkowe testy są bardziej zgodne ze środowiskami pojedynczego użytkownika, natomiast zakresy o wyższej głębokości kolejki w drugiej połowie bardziej przypominają to, co karta zobaczyłaby w serwerze ze spiętrzonymi żądaniami wejścia/wyjścia.

Nasz pierwszy test sprawdza prędkość odczytu i zapisu sekwencyjnego w trybie ciągłym. Fusion-io podaje prędkość odczytu 1.5 GB/s i prędkość zapisu 1.0 GB/s dla dysku ioDrive Duo o pojemności 640 GB z pamięcią MLC.

Zmierzyliśmy wydajność sekwencyjnego transferu na poziomie 1,584 MB/s przy odczycie i 1,045 MB/s przy zapisie.

Następnie przyjrzymy się losowym transferom dużych bloków, przy czym transfer wynosi 2 MB w IOMeter.

Przy losowym transferze danych o wielkości 2 MB ioDrive Duo osiągnął prędkość odczytu na poziomie 1,589 MB/s i prędkość zapisu na poziomie 1046 MB/s.

W kolejnym teście sprawdzamy losowe prędkości transferu 4K przy niskiej głębokości kolejki przy użyciu czterech procesów roboczych i głębokości kolejki wynoszącej każdy 1.

Przy małej głębokości kolejki Fusion ioDrive Duo oferował najwyższą wydajność, osiągając prędkości odczytu 189 MB/s i zapisu 366 MB/s, co daje 48 403 IOPS przy odczycie i 93 740 IOPS przy zapisie.

Biorąc pod uwagę wydajność i opóźnienie, przyjrzeliśmy się średniemu i szczytowemu opóźnieniu podczas naszego testu losowego transferu danych 4K z niską głębokością kolejki. Fusion ioDrive Duo zmierzył średni czas reakcji 0.0422 ms i szczytowy czas reakcji 2.08 ms.

Kolejna połowa naszych syntetycznych testów porównawczych to testy rampowane, obejmujące wydajność od wczesnych poziomów głębokości kolejki do maksymalnie 64 na pracownika (efektywny QD=256) lub 128 (efektywny QD=512). Ta sekcja obejmuje również nasze testy profili serwerów, które od samego początku mają na celu pokazanie, jak dobrze produkty klasy enterprise działają pod wymagającym, mieszanym obciążeniem serwerów.

Analizując wydajność losowego odczytu 4K przez ioDrive Duo, udało się utrzymać prawie dwukrotnie wyższą prędkość niż LSI WarpDrive i OCZ Z-Drive R4 przy głębokości kolejki 1 i 2, a przewagę stracił przy głębokości kolejki 4, zanim oba konkurencyjne modele ją wyprzedziły. W tym teście wydajność osiągnęła 140 000 IOPS przy głębokości kolejki 64, chociaż prędkość odczytu utrzymywała się powyżej 120 000 IOPS przy głębokości kolejki 8 i większej.

Przechodząc do testu losowego zapisu 4K z rampą, ioDrive Duo wykazał podobny profil wydajności, przewyższając inne konkurencyjne modele przy niższych głębokościach kolejki. W tym teście wydajność ioDrive Duo osiągnęła szczytową prędkość zapisu 224 000 IOPS przy głębokości kolejki 4, stabilizując się między 201 000 a 210 000 IOPS przy głębokości kolejki od 8 do 64.

Nasza ostatnia grupa standardowych testów syntetycznych analizuje skalowaną wydajność, wykorzystując nasze profile serwerów w IOMeter. Testy te mierzą wydajność od małej głębokości kolejki do maksymalnie 128 na proces roboczy (efektywny QD = 512). Ta sekcja ma na celu pokazanie, jak dobrze produkty klasy enterprise działają w warunkach dynamicznego wzrostu obciążenia mieszanego o różnych wymaganiach. W naszych testach obciążenia mieszanego dla przedsiębiorstw, ioDrive Duo był liderem przy głębokości kolejki 1 i 2, z wyjątkiem testu serwera plików, a następnie ustępował innym dyskom przy największej głębokości kolejki.

Testy porównawcze przedsiębiorstw w świecie rzeczywistym

Nasz ślad korporacyjny obejmuje środowisko serwera pocztowego Microsoft Exchange. Rejestrowaliśmy aktywność naszego serwera pocztowego StorageReview przez kilka dni. Sprzęt serwerowy składa się z serwera Dell PowerEdge 2970 z systemem Windows Server 2003 R2, działającego na trzech 73 GB dyskach twardych SAS 10k w macierzy RAID5, na zintegrowanym kontrolerze Dell Perc 5/I. Ślad składa się z wielu małych żądań transferu, z dużym obciążeniem odczytu na poziomie 95% i ruchem zapisu na poziomie 5%.

Ponieważ niektóre urządzenia PCIe wymagają wyższego obciążenia, aby osiągnąć maksymalną wydajność, do odtwarzania śladów dołączamy zarówno profil lekki, jak i ciężki. W tym przypadku ograniczamy efektywną głębokość kolejki do 8 w profilu słabszym i zwiększamy ją do 48 w profilu ciężkim.

Przy efektywnej głębokości kolejki ograniczonej do 8, co odpowiada mniej intensywnym warunkom aktywności, ioDrive Duo zaoferował najwyższą prędkość transferu w naszym teście odtwarzania śladów serwera poczty, ze średnią prędkością 969 MB/s. Dla porównania, w tych samych warunkach średnia prędkość LSI WarpDrive wyniosła 508 MB/s, a OCZ Z-Drive R4 625 MB/s. Po zwiększeniu dopuszczalnej głębokości kolejki do 48, Z-Drive R4 zajął pierwsze miejsce ze średnią prędkością 1,327 MB/s, a na drugim miejscu uplasował się ioDrive Duo z prędkością 1,227 MB/s, a na trzecim WarpDrive SLP-300 z prędkością 830 MB/s.

Jednym z kompromisów wynikających ze zwiększania głębokości kolejki w celu zwiększenia szybkości transferu jest to, że może to wpłynąć na czas reakcji wraz ze wzrostem liczby oczekujących operacji wejścia/wyjścia. Przy niewielkim obciążeniu ioDrive Duo utrzymywał prędkość transferu 969 MB/s i czas reakcji 0.06 ms. Aby przewyższyć go z prędkością transferu 1,327 MB/s, czas reakcji Z-Drive R4 wydłużył się 3.5-krotnie do 0.21 ms, podczas gdy WarpDrive osiągnął średnią odpowiedź 0.45 ms przy prędkości transferu 830 MB/s.

Analiza syntetycznego obciążenia przedsiębiorstwa (ustawienia zapasów)

Nasze podejście do rozwiązań pamięci masowej PCIe wykracza poza tradycyjne analizy wydajności w stanie niestabilnym lub ciągłym. Analizując uśrednioną wydajność w długim okresie, tracimy z oczu szczegóły dotyczące tego, jak urządzenie radzi sobie w tym okresie. Ponieważ wydajność pamięci flash znacznie zmienia się w czasie, nasz nowy proces benchmarkingu analizuje wydajność w takich obszarach, jak całkowita przepustowość, średnie opóźnienie, szczytowe opóźnienie i odchylenie standardowe w całej fazie wstępnego kondycjonowania każdego urządzenia. W przypadku zaawansowanych produktów klasy korporacyjnej opóźnienie jest często ważniejsze niż przepustowość. Dlatego dokładamy wszelkich starań, aby przedstawić pełną charakterystykę wydajności każdego urządzenia, które poddajemy testom w naszym laboratorium testowym Enterprise Test Lab.

Dodaliśmy również porównania wydajności, aby pokazać, jak każde urządzenie działa z innym zestawem sterowników w systemach operacyjnych Windows i Linux. W przypadku systemu Windows korzystamy z najnowszych sterowników z momentu przeprowadzenia pierwotnej recenzji, a następnie każde urządzenie jest testowane w 64-bitowym środowisku Windows Server 2008 R2. W przypadku systemu Linux korzystamy z 64-bitowego środowiska CentOS 6.2, które obsługuje każdy akcelerator aplikacji Enterprise PCIe. Naszym głównym celem w tych testach jest pokazanie różnic w wydajności systemów operacyjnych, ponieważ oznaczenie systemu operacyjnego jako kompatybilnego na karcie produktu nie zawsze oznacza, że ​​wydajność wszystkich urządzeń jest taka sama.

Wszystkie testowane urządzenia podlegają tej samej polityce testowania od początku do końca. Obecnie, dla każdego indywidualnego obciążenia, urządzenia są bezpiecznie kasowane za pomocą narzędzi dostarczonych przez producenta, wstępnie kondycjonowane do stanu stabilnego z tym samym obciążeniem, z którym urządzenie będzie testowane przy dużym obciążeniu 16 wątków z kolejką oczekującą na 16 wątków na wątek, a następnie testowane w ustalonych odstępach czasu z wieloma profilami głębokości wątków/kolejek, aby pokazać wydajność przy lekkim i dużym obciążeniu. W przypadku testów ze 100% aktywnością odczytu, wstępne kondycjonowanie odbywa się z tym samym obciążeniem, choć przestawionym na 100% aktywności zapisu.

Wstępne kondycjonowanie i podstawowe testy stanu stacjonarnego:

• Przepustowość (łączna liczba operacji wejścia/wyjścia na sekundę odczytu i zapisu)
• Średnie opóźnienie (średnie opóźnienie odczytu i zapisu)
• Maksymalne opóźnienie (maksymalne opóźnienie odczytu lub zapisu)
• Odchylenie standardowe opóźnienia (uśrednione odchylenie standardowe odczytu i zapisu)

W chwili obecnej analiza obciążenia syntetycznego w przedsiębiorstwie obejmuje cztery popularne profile, które mogą odzwierciedlać rzeczywistą aktywność. Zostały one wybrane ze względu na pewne podobieństwo do naszych poprzednich testów porównawczych, a także ze względu na wspólną podstawę do porównywania z powszechnie publikowanymi wartościami, takimi jak maksymalna prędkość odczytu i zapisu 4K oraz 8K 70/30 powszechnie stosowana na dyskach korporacyjnych. Uwzględniliśmy również dwa starsze obciążenia mieszane, w tym tradycyjny serwer plików i serwer WWW, oferujący szeroki zakres rozmiarów transferu. Te dwa ostatnie zostaną wycofane wraz z testami porównawczymi aplikacji w tych kategoriach, gdy tylko zostaną one wprowadzone na naszej stronie, i zastąpione nowymi obciążeniami syntetycznymi.

• 4K
  • 100% odczytu lub 100% zapisu
  • 100% 4 tys.
• 8K 70/30
  • 70% czytania, 30% pisania
  • 100% 8 tys.
• Serwer plików
  • 80% czytania, 20% pisania
  • 10% 512b, 5% 1 tys., 5% 2 tys., 60% 4 tys., 2% 8 tys., 4% 16 tys., 4% 32 tys., 10% 64 tys.
• Serwer internetowy
  • 100% przeczytane
  • 22% 512b, 15% 1 tys., 8% 2 tys., 23% 4 tys., 15% 8 tys., 2% 16 tys., 6% 32 tys., 7% 64 tys., 1% 128 tys., 1% 512 tys.

Patrząc na 100% aktywność zapisu 4K przy dużym obciążeniu 16 wątków i 16 kolejek w okresie 6 godzin, odkryliśmy, że Fusion ioDrive Duo oferował najwyższe szczytowe prędkości transferu w naszym Lenovo ThinkServer RD240. Dotyczyło to zarówno systemu Windows Server 2008 R2 64-bit, jak i CentOS 6.2, który akurat miał niewielką przewagę nad wydajnością systemu Windows. Następny w kolejce był 1.6 TB OCZ Z-Drive R4, chociaż tylko w systemie Windows. Sterownik OCZ dla CentOS 6.2 [1.0.0.1480] nie reagował prawidłowo na żądania większej głębokości kolejki, niezależnie od liczby wątków i utrzymywał prędkość około 7,600 IOPS przez cały ten etap testu. Następny w kolejce był LSI WarpDrive SLP-300, który oferował bardzo podobną przepustowość zarówno w systemie Windows, jak i Linux.

Analizując średnie opóźnienie w czasie trwania naszego testu 4K z 100% wstępnym przygotowaniem zapisu, najszybszym i najwolniejszym dyskiem okazał się OCZ Z-Drive R4. W środowisku Windows, z w pełni funkcjonalnym sterownikiem, średnie opóźnienie było znacznie niższe niż w przypadku Fusion ioDrive Duo lub LSI WarpDrive. W środowisku Linux, z jego raczej słabą wydajnością, był on wykładniczo wyższy niż w przypadku innych urządzeń w tej kategorii.

Analizując maksymalne opóźnienie wyjściowe na interwał podczas testu wstępnego kondycjonowania zapisu 4K 100%, można zacząć dostrzegać, jak duży wpływ ma kontroler i pamięć NAND w środowisku o dużym natężeniu zapisu. Fusion ioDrive Duo z pamięcią MLC NAND znalazł się pomiędzy pamięcią LSI WarpDrive opartą na SLC a pamięcią OCZ Z-Drive R4 opartą na MLC pod względem szczytowych skoków opóźnienia. Porównując wydajność w systemach Windows i Linux, zaobserwowaliśmy bardziej spójne dane wyjściowe w środowisku Windows niż w systemie Linux, ze znacznie mniejszą liczbą skoków, choć nie mniejszymi. Oparty na pamięci MLC Z-Drive R4 w systemie Windows miał duże skoki, które znacznie przekraczały skalę naszego wykresu, a wydajność systemu Linux była dość stabilna, choć daleka od obciążenia przy niskiej wydajności IOPS. LSI WarpDrive oferował najlepszą wydajność w systemie Windows, ze znacznie bardziej płaską krzywą opóźnienia, chociaż nadal zanotował jeden skok przekraczający 1,000 ms.

Rozważając maksymalną wydajność opóźnień konkretnego produktu pamięci masowej, często pomija się kwestię, ile spośród tysięcy, a nawet milionów operacji wejścia/wyjścia miało wysoką wartość odpowiedzi. Dlatego ważne jest monitorowanie nie tylko maksymalnych opóźnień, aby zobaczyć najwyższe wartości, ale także odchylenia standardowego, które pokazuje zmienność opóźnień. Nawet jeśli dysk ma stosunkowo niskie średnie opóźnienie po uśrednieniu wszystkich wartości, może on nadal charakteryzować się dość dużą liczbą operacji wejścia/wyjścia, co może być uznane za niedopuszczalne w zależności od używanej aplikacji.

W konfiguracji SLC NAND, napęd LSI WarpDrive utrzymał bardzo dobre odchylenie standardowe opóźnienia, co było widoczne przede wszystkim w środowisku Windows. Fusion ioDrive Duo zbliżył się do górnego zakresu odchylenia standardowego, choć jego wyniki były dość spójne, podobnie jak w przypadku napędu WarpDrive. Porównując wydajność sterownika, w tym konkretnym teście był on konsekwentnie szybszy w systemie Linux. OCZ Z-Drive R4 charakteryzował się szerokim zakresem wyższych opóźnień w trakcie naszego testu, choć czasami po osiągnięciu stanu ustalonego zaczął się wyrównywać, choć nadal występowały okresy z wysokimi opóźnieniami.

Po zakończeniu testów prekondycjonowania natychmiast rozpoczęliśmy test próbkowania. W stanie ustalonym, urządzeniem pamięci masowej PCIe o najwyższej przepustowości w tej grupie był OCZ Z-Drive R4 w systemie Windows. Osiągnął on szczytową prędkość odczytu 229 811 IOPS i zapisu 56 978 IOPS. Następny w kolejności był Fusion ioDrive Duo, z odczytem 140 230 IOPS i zapisem 42 644 IOPS. Wydajność ioDrive Duo w systemie Windows była nieco niższa, z niewielkim spadkiem wydajności zapisu. LSI WarpDrive SLP-300 zaoferował najwyższą prędkość zapisu 4K w systemie Windows, osiągając 120 502 IOPS odczytu i 35 015 IOPS zapisu.

W pomiarach stacjonarnych odczytu i zapisu danych 4K przy dużym obciążeniu, dysk OCZ Z-Drive R4, z wiodącą w swojej klasie przepustowością w systemie Windows, zajął pierwsze miejsce, ze średnim opóźnieniem odczytu wynoszącym 4.49 ms i zapisu 1.11 ms. Na kolejnym miejscu znalazł się Fusion ioDrive Duo z prędkością odczytu wynoszącą 6.00 ms w systemie Linux i 6.25 ms w systemie Windows oraz 1.82 ms w zapisie w obu systemach operacyjnych. Na kolejnym miejscu znalazł się dysk WarpDrive z prędkością odczytu 7.31 ms w systemie Windows i 7.32 ms w systemie Linux, z prędkością zapisu 2.12 ms w systemie Windows i 2.71 ms w systemie Linux.

Analizując szczytowe opóźnienia w czasie próbkowania naszego testu stacjonarnego, napęd LSI WarpDrive oparty na SLC uzyskał najniższe lub najlepsze wyniki zarówno w systemie Windows, jak i Linux. Na drugim miejscu znalazł się Fusion ioDrive Duo w systemie Windows z maksymalnym czasem odczytu 426.15 ms i szczytowym czasem zapisu 170.09 ms, a następnie w systemie Linux z maksymalnym czasem odczytu 1,208 ms i szczytowym czasem zapisu 156.91 ms. W systemie Windows najwyższe wartości szczytowe uzyskał napęd OCZ Z-Drive R4, mierząc 1,889 ms odczytu i 5,299 ms zapisu.

Patrząc na odchylenie standardowe w okresie naszego testu odczytu i zapisu w 4K w stanie ustalonym, najbardziej spójnym akceleratorem aplikacji PCIe w naszym teście 4K, zarówno pod względem odczytu, jak i zapisu, jest LSI WarpDrive w systemie Windows. W rankingu stałej wydajności zapisu w 4K, na kolejnym miejscu plasuje się OCZ Z-Drive R4 w systemie Windows, następnie WarpDrive w systemie Linux, następnie ioDrive Duo w systemie Linux, a na końcu ioDrive Duo w systemie Windows. W rankingu stałej, wysokiej prędkości odczytu, wydajność ioDrive Duo w systemach Windows i Linux uplasowała się za WarpDrive opartym na SLC, następnie WarpDrive w systemie Linux, a na końcu Z-Drive R4 w systemie Windows.

Kolejny test prekondycjonowania działa z bardziej realistycznym rozkładem obciążenia odczytu/zapisu, w porównaniu ze 100% aktywnością zapisu w naszym teście 4K. Tutaj mamy mieszankę 70% odczytu i 30% zapisu transferów 8K. Analizując nasze mieszane obciążenie 8K 70/30 przy dużym obciążeniu 16 wątków i 16 kolejek w ciągu 6 godzin, odkryliśmy, że Fusion ioDrive Duo nadal oferował najwyższe szczytowe prędkości transferu w naszym Lenovo ThinkServer. Dotyczyło to zarówno środowiska Windows Server 2008 R2 64-bit, jak i CentOS 6.2, które akurat miało niewielką przewagę wydajności nad Windows. Następny w kolejce był 1.6 TB OCZ Z-Drive R4, choć tylko w systemie Windows. Następny w kolejce był LSI WarpDrive SLP-300, który oferował wyższą wydajność w środowisku Windows.

Przechodząc do analizy średniego opóźnienia w naszym teście 8K 70/30, różnica między zestawami sterowników staje się bardziej wyraźna. Fusion ioDrive Duo miał najbardziej zbliżoną wydajność zarówno w systemie Linux, jak i Windows, chociaż przewaga zestawu sterowników Linux stała się bardziej widoczna, gdy dysk osiągnął stan ustalony. LSI WarpDrive wykazał znaczną różnicę w średnim opóźnieniu między zestawami sterowników, przy czym sterownik Windows oferował najwyższą wydajność. OCZ Z-Drive R4 w systemie Windows miał najniższe średnie opóźnienie w grupie, co szło w parze z najwyższą przepustowością. Wydajność w systemie Linux ponownie była jednak poza skalą, osiągając średnio około 46 ms w systemie Linux w porównaniu z około 6 ms w systemie Windows.

Patrząc na szczytowe czasy reakcji ioDrive Duo, WarpDrive i Z-Drive R4, wiele tych samych cech, które widzieliśmy w naszym teście 4K, pojawiło się w naszym obciążeniu 8K 70/30 z włączoną aktywnością odczytu. W tym teście Fusion-io ioDrive Duo rozpoczął od najniższej krzywej szczytowego opóźnienia, a następnie zaczął trochę przyspieszać po dwóch godzinach, gdy dysk zaczął przechodzić w stan ustalony. W tym czasie znalazł się powyżej WarpDrive w systemie Windows, który miał najniższą krzywą spośród dysków w tej grupie. Patrząc na różnice sterowników między ioDrive Duo w systemie Windows i Linux, sterownik Linux miał wyższe szczyty, chociaż w drugiej połowie testu utrzymywał niższą (szybszą) krzywą. Z drugiej strony Z-Drive R4 w systemie Windows miał wyższe szczyty, chociaż jako całość uspokoił się w porównaniu do swojego zachowania w 100% obciążeniu zapisu.

Profil odchylenia standardowego w naszej fazie wstępnego przygotowania obciążenia 8K 70/30 pokazał interesujące różnice między kartami w ich działaniu w trakcie testów. Chociaż WarpDrive konsekwentnie osiągał najszybsze czasy reakcji w systemie Windows, jego wydajność w zakresie opóźnień w systemie Linux pozostawiała nieco do życzenia. ioDrive Duo najlepiej wypadł w systemie Linux, podczas gdy OCZ Z-Drive R4 uzyskał znacznie lepszy profil odchylenia standardowego opóźnień w tym teście w porównaniu z testem 100% zapisu 4K.

W porównaniu do stałego obciążenia 16 wątków i 16 kolejek, które wykonaliśmy w teście zapisu 100% 4K, nasze mieszane profile obciążenia skalują wydajność w szerokim zakresie kombinacji wątków/kolejek. W tych testach rozciągamy intensywność obciążenia od 2 wątków i 2 kolejek do 16 wątków i 16 kolejek. Na pierwszy rzut oka najbardziej dziwnym profilem jest OCZ Z-Drive R4 porównujący wydajność systemu Windows z wydajnością systemu Linux. W momentach, w których jest najszybszy w systemie Windows, jest najwolniejszy w systemie Linux z problemem skalowania głębokości kolejki w testowanym sterowniku. Przy niskiej głębokości wątku i kolejki ioDrive Duo miał znaczną przewagę pod względem wydajności nad WarpDrive zasilanym przez LSI SandForce i Z-Drive R4. Jednak wraz ze wzrostem głębokości kolejki inne karty były w stanie dorównać jej wydajności lub ją przewyższyć. Porównując środowiska sterowników systemu Windows i Linux, ioDrive Duo oferował niemal parytet pod względem wydajności w całym obciążeniu.

Porównując średnie opóźnienie ukończenia w szerokim zakresie zróżnicowanego poziomu aktywności wątków i kolejek, WarpDrive utrzymywał najniższe czasy reakcji w większości przypadków, aż do momentu, gdy Z-Drive R4 w systemie Windows przewyższył go przy wyższych obciążeniach kolejek. ioDrive Duo oferował niemal identyczną wydajność zarówno w systemie Windows, jak i w systemie Linux, z niewielką różnicą na najwyższym poziomie wyjściowym, co dało mu przewagę nad zestawem sterowników dla systemu Linux.

Interesujące było przyjrzenie się maksymalnemu opóźnieniu w naszym obciążeniu 8K 70/30, ponieważ pokazało, że nawet przy niższej liczbie wątków i kolejek, dyski nadal charakteryzowały się wysokimi szczytowymi czasami reakcji. ioDrive Duo w systemie Linux notował stałe szczyty do 1,000 ms w większości obciążeń, podczas gdy sterownik w systemie Windows był znacznie spokojniejszy. W tym konkretnym teście ioDrive Duo w systemie Windows uzyskał najniższe szczytowe czasy reakcji aż do obciążenia 16T/16Q, a WarpDrive znajdował się tuż za nim.

Choć sporadyczne skoki napięcia mogą wydawać się zniechęcające, patrząc na wykres odchylenia standardowego opóźnienia, zauważyliśmy znacznie bardziej umiarkowany profil opóźnień wszystkich urządzeń z wyjątkiem Z-Drive R4 w systemie Linux. Aż do momentu największego obciążenia, ioDrive Duo w systemie Windows utrzymywał najniższe odchylenie standardowe, a sterownik Linuxa pozostawał nieco w tyle, tuż za nim plasował się WarpDrive, a następnie Z-Drive R4 w systemie Windows.

Obciążenie serwera plików reprezentuje szersze spektrum wielkości transferu trafiające do każdego konkretnego urządzenia, więc zamiast statycznego obciążenia 4k lub 8k, dysk musi obsłużyć żądania od 512b do 64k. W tej sekcji, Z-Drive R4 w systemie Windows wyróżniał się najwyższą wydajnością w trybie burst i w stanie ustalonym, a tuż za nim uplasował się ioDrive Duo. W trybie burst ioDrive Duo w systemie Windows oferował wyższe prędkości, a następnie, gdy dysk wchodził w tryb ustalony, zmieniał się wraz z wydajnością systemu Linux. Następnie znalazł się WarpDrive, którego wydajność w systemie Windows była wyższa zarówno w trybie burst, jak i w stanie ustalonym.

Analizując średnie opóźnienie w teście wstępnego kondycjonowania serwera plików, Z-Drive R4 zdecydowanie wyprzedził ioDrive Duo i WarpDrive w systemie Windows. Różnica w wydajności ioDrive między systemami Linux i Windows była niewielka, podczas gdy WarpDrive wykazał większą różnicę między systemami operacyjnymi.

Analizując maksymalne opóźnienie w fazie wstępnego kondycjonowania każdego dysku, LSI WarpDrive wykazał pewne osłabienie, ponieważ jego maksymalny czas reakcji w systemie Linux był o prawie 400 ms wyższy niż w systemie Windows. Maksymalne wartości odpowiedzi ioDrive Duo w systemie Linux były wyższe niż w systemie Windows, chociaż w trakcie testu większość z nich była najniższa. Natomiast w systemie Windows prawie nie odnotowano skoków opóźnień, choć średnio były one wyższe. Dysk OCZ Z-Drive R4 z pamięcią MLC niestabilnie pracował przez większość procesu wstępnego kondycjonowania serwera plików, z niektórymi skokami przekraczającymi 10 000–40 000 ms w pierwszej godzinie testu.

Analizując odchylenie standardowe urządzeń poddanych testowi wstępnego kondycjonowania serwera plików, najbardziej zaskakującą różnicę zaobserwowano w przypadku LSI WarpDrive, gdzie czas reakcji wejścia/wyjścia w systemie Linux znacząco wzrósł w trakcie testu w porównaniu z wydajnością w systemie Windows. Podobną zmianę zaobserwowano w przypadku dysku ioDrive Duo, gdy osiągnął on stan ustalony, w którym obie ścieżki rozeszły się, a reakcja systemu Windows stała się mniej zgrupowana. Ogólnie rzecz biorąc, dyskiem o najlepszej wydajności w tej sekcji okazał się LSI WarpDrive w systemie Windows, gdzie utrzymał najbardziej płaską krzywą odchylenia standardowego przez cały test.

Po zakończeniu procesu wstępnego kondycjonowania przy wysokim obciążeniu 16T/16Q, przeanalizowaliśmy wydajność serwera plików w szerokim zakresie poziomów aktywności. Fusion-io ioDrive Duo utrzymał najwyższą wydajność przy niskiej liczbie wątków i kolejek, ustępując jedynie OCZ Z-Drive R4 pod względem przepustowości przy wyższych, ponadprzeciętnych poziomach wejścia/wyjścia.

Analizując średnie opóźnienie w naszym teście zmiennego obciążenia, Z-Drive R4 okazał się najlepszy pod względem średniego czasu reakcji, ponieważ aktywność w teście rosła. Wraz ze wzrostem poziomu kolejki oczekujących na wątki, opóźnienie ioDrive Duo rosło po stronie Linuksa, mimo że sterownik Windows miał nieco niższą przepustowość.

Analizując maksymalne opóźnienie w trakcie naszego głównego testu serwera plików, ioDrive w systemie Linux nadal wykazywał wyższe skoki o 1,000 ms przy niskiej i wysokiej liczbie wątków/kolejek. Jego odpowiednik w systemie Windows oferował jednak najniższe stałe maksymalne czasy reakcji, aż do obciążenia 16T/16Q.

Profil odchylenia standardowego serwera plików dla ioDrive Duo i WarpDrive pozostawał dość ścisły zarówno w systemach Windows, jak i Linux, aż do osiągnięcia wyższej efektywnej głębokości kolejki. W przypadku ioDrive Duo sterownik Linuxa zachowywał lepszą stabilność na poziomie 16T/16Q, gdzie wydajność systemu Windows była rozproszona.

Nasze ostatnie obciążenie jest dość wyjątkowe pod względem sposobu, w jaki analizujemy fazę prekondycjonowania wersji testowej – głównego wyniku. Jako obciążenie zaprojektowane ze 100% aktywnością odczytu, trudno jest pokazać rzeczywistą wydajność odczytu każdego urządzenia bez odpowiedniego etapu prekondycjonowania. Aby utrzymać obciążenie kondycjonowania na tym samym poziomie co obciążenie testowe, odwróciliśmy schemat, aby uzyskać 100% zapisu. Z tego powodu wykresy prekondycjonowania są znacznie bardziej dynamiczne niż ostateczne wartości obciążenia. W tych trudnych warunkach napęd OCZ Z-Drive R4 utrzymał najwyższą przepustowość od momentu uruchomienia do stanu ustalonego, tuż za nim uplasował się ioDrive Duo, a na trzecim miejscu uplasował się WarpDrive.

Średnie opóźnienie w procesie wstępnego kondycjonowania serwera WWW z 100% zapisem pokazało, że ioDrive Duo w systemie Linux ma przewagę, oferując nieco krótszy czas reakcji niż zestaw sterowników dla systemu Windows. LSI WarpDrive wykazał praktycznie taki sam średni czas reakcji, podczas gdy Z-Drive R4 charakteryzował się ogromną różnicą między wydajnością w systemach Windows i Linux.

Analizując maksymalne opóźnienie na krzywej wstępnego kondycjonowania serwera WWW, Z-Drive R4 odnotował najwyższe wartości szczytowe, ale po ustabilizowaniu się utrzymywał mniejszą liczbę skoków o wysokim opóźnieniu. Patrząc na ioDrive Duo, mimo że jego wydajność w systemie Linux była lepsza pod względem przepustowości i średniego czasu reakcji, to ioDrive Duo odnotował jedne z najwyższych skoków w tym teście, przekraczające 1,200 ms, podczas gdy sterownik dla systemu Windows był znacznie spokojniejszy, z skokami zazwyczaj w zakresie 300-400 ms (z wyjątkiem jednego dużego skoku do ponad 1,600 ms).

Napęd LSI WarpDrive oparty na SLC utrzymał najniższy profil odchylenia standardowego w czasie trwania procesu wstępnego kondycjonowania serwera WWW w systemie Windows, za nim uplasował się Z-Drive R4 po uspokojeniu się sytuacji, następnie ponownie WarpDrive ze sterownikiem dla systemu Linux, a następnie ioDrive Duo w systemie Linux i na końcu w systemie Windows.

Po powrocie do obciążenia serwera WWW w 100% odczytu po procesie prekondycjonowania, OCZ Z-Drive R4 zdecydowanie oferował najwyższą wydajność w środowisku Windows, z ponad dwukrotnie wyższą przepustowością w momencie najwyższej wydajności. Jednocześnie porównano go z wydajnością systemu Linux, która była najwolniejsza w tych samych momentach, w których oferował najwyższą wydajność w systemie Windows. Przy najmniejszych obciążeniach ioDrive Duo ponownie wykazał się najwyższą prędkością, choć szybko został wyprzedzony przez Z-Drive R4 po zwiększeniu efektywnej głębokości kolejki.

Zarówno ioDrive Duo, jak i WarpDrive uzyskały zbliżone wyniki w teście średniego opóźnienia serwera WWW, chociaż oba zostały łatwo pokonane przez R4 w systemie Windows.

Pewnym zaskoczeniem było to, że niektóre szczytowe wartości opóźnień rzędu 1,000 ms utrzymywały się w teście intensywnego odczytu na serwerze WWW, chociaż, choć zachowanie to było najbardziej widoczne na urządzeniu ioDrive Duo w systemie Linux, zostało ono odnotowane na wszystkich trzech urządzeniach w różnych momentach testu.

Wykres odchylenia standardowego aktywności serwera WWW pokazał, że ioDrive Duo stale osiągał wyższe czasy reakcji przy wyższych współczynnikach głębokości kolejki, osiągając szczyt na poziomie 16T/16Q. Działo się tak, podczas gdy wydajność systemu Windows utrzymywała się na stałym poziomie aż do najwyższych obciążeń. LSI WarpDrive utrzymywał dość płaski profil, aż do końca po stronie systemu Linux, gdzie opóźnienia zapoczątkowały fluktuację.

Analiza syntetycznego obciążenia przedsiębiorstwa (tryb wysokiej wydajności)

Spośród trzech akceleratorów aplikacji PCIe objętych tą recenzją, tylko Fusion-io ioDrive Duo oferuje możliwość zmiany rozmiaru sektora lub widocznej dla użytkownika sformatowanej przestrzeni w celu zwiększenia wydajności. Chociaż możliwe jest wydzielenie części dysku i nieużywanie go z innymi produktami, proces ten nie jest tak intuicyjny. Niektórzy użytkownicy nie zdają sobie nawet sprawy z konsekwencji zmiany pojemności na korzyść wzrostu wydajności.

Podczas gdy większość tej recenzji skupiała się na standardowych możliwościach ioDrive Duo, pozostała część ponownie analizuje naszą nową analizę obciążenia syntetycznego, aby sprawdzić różnice w wydajności między trybem wysokiej wydajności a konfiguracją standardową. Przy standardowym rozmiarze 320 GB na urządzenie, ioDrive Duo charakteryzuje się 20% nadmierną alokacją pamięci między pamięcią NAND w stanie surowym a widoczną dla użytkownika. Sformatowanie ioDrive Duo w trybie wysokiej wydajności zmniejsza tę pojemność do 256 GB, czyli 36% nadmierną alokacją, zmniejszając całkowitą pojemność z 640 GB do 512 GB. Chociaż wiąże się to ze znaczną utratą dostępnej pojemności, byliśmy zaskoczeni, jak bardzo wpłynie to na wydajność w stanie stabilnym. W niektórych przypadkach zaobserwowaliśmy ponad dwukrotny wzrost wydajności.

Po przełączeniu ioDrive Duo w tryb wysokiej wydajności, prędkość zapisu 4K 100% pozostała mniej więcej na tym samym poziomie, wynoszącym ~257 tys. IOPS, ale różnica w wydajności w stanie ustalonym jest znacząca. Podczas gdy ioDrive Duo w konfiguracji standardowej utrzymywał przepustowość na poziomie 41-42 tys. IOPS pod koniec fazy wstępnego kondycjonowania, w trybie wysokiej wydajności podniósł ją do około 90,000 2 IOPS. To ponad dwukrotny wzrost kosztem części dostępnej przestrzeni dyskowej.

Wraz ze zwiększoną przepustowością nastąpiło także zmniejszenie opóźnienia o połowę na etapie wstępnego przygotowania zapisu 4K.

Analizując profil maksymalnego opóźnienia w teście wstępnego kondycjonowania zapisu 4K, wiele z tych samych cech pozostało, choć tym razem znacznie niższych. Opóźnienie 4K w systemie Windows było początkowo nieco wyższe, choć charakteryzowało się mniejszą liczbą skoków opóźnienia, które obserwowano w środowisku Linux. Po sformatowaniu dysku w trybie wysokiej wydajności, profil Windows nadal charakteryzował się większym jitterem, ale profil Linux charakteryzował się lepszą stabilnością i brakiem skoków opóźnienia, które występowały wcześniej.

Najbardziej wyrazistym wykresem pokazującym drastyczną poprawę działania ioDrive Duo w trybie wysokiej wydajności jest profil odchylenia standardowego opóźnienia. Wraz ze wzrostem przestrzeni na aktywność GC w tle, przy pełnym obciążeniu zapisu 4K 100%, odchylenie standardowe zmniejszyło się z 25-30 ms do 2-5 ms.

Porównując nasze wyniki odczytu i zapisu 4K w stanie ustalonym (100%) w trybie standardowym i o wysokiej wydajności, nie zaobserwowaliśmy wzrostu wydajności odczytu. Nie jest to niczym niezwykłym, ponieważ nadmierne alokowanie pamięci zazwyczaj poprawia jedynie prędkość zapisu w stanie ustalonym, bez wpływu na prędkość odczytu lub zapisu w trybie burst. W tym przypadku wydajność odczytu 4K w stanie ustalonym (100%) utrzymała się na poziomie nieco ponad 140 000 IOPS, a wydajność zapisu w stanie ustalonym wzrosła z 40.9–42.6 KB do 90.4–91 KB IOPS.

Poprawa opóźnienia zapisu 4K, którą pierwotnie zaobserwowaliśmy w fazie wstępnego kondycjonowania, wyniosła średnio 2.80–2.82 ms w trybie wysokiej wydajności ioDrive Duo, w porównaniu do 6–6.25 ms w trybie standardowym.

Chociaż nie zaobserwowaliśmy zauważalnego spadku średniego czasu reakcji odczytu 4K ani wzrostu przepustowości, skonfigurowany pod kątem wysokiej wydajności dysk ioDrive Duo oferował znacznie niższe szczytowe czasy reakcji odczytu. Szczytowe czasy reakcji zapisu 4K również uległy znacznemu skróceniu.

Różnica w odchyleniu standardowym między dwoma trybami nadmiernej alokacji była kolosalna – w przypadku wydajnego urządzenia ioDrive Duo wartość ta wyniosła 1.70–1.76 ms, podczas gdy w poprzednim modelu było to 25.6–31.6 ms.

Chociaż wzrost wydajności w losowym zapisie 4K był imponujący, bardziej interesowało nas, jak ioDrive Duo zmieni się w mieszanym obciążeniu z włączoną aktywnością odczytu. W naszym teście wstępnego kondycjonowania 8K 70/30, przepustowość wzrosła znacząco, z zakresu 51-53 tys. IOPS, przed około 76 tys. IOPS w trybie wysokiej wydajności. Prędkości impulsowe były dość podobne w obu konfiguracjach formatowania, chociaż ioDrive Duo z nadmierną alokacją zasobów zaczął szybciej przechodzić w stan stabilny.

Patrząc na opóźnienie w naszym obciążeniu 8K 70/30, zauważyliśmy umiarkowane różnice między sterownikami Linux i Windows na ioDrive Duo w trybie wysokiej wydajności. Średnie opóźnienie znacznie spadło i pozostało bardzo stabilne w całym procesie kondycjonowania.

Chociaż poprawa przepustowości i średniego opóźnienia jest istotna, szczytowe opóźnienie to kolejny czynnik, na który należy zwrócić uwagę przy zmianie konfiguracji ioDrive Duo. W tym przypadku dodatkowa, nadmierna alokacja przestrzeni dyskowej zapewniła dyskowi wystarczająco dużo miejsca w tle, aby stłumić większość skoków maksymalnego opóźnienia, które zaobserwowaliśmy w konfiguracji szczytowej. Mimo to, nie zniknęły one całkowicie, ale większość aktywności spadła do znacznie niższych poziomów.

Patrząc na odchylenie standardowe opóźnienia, można w pełni zrozumieć, jak duży wpływ może mieć zapewnienie ioDrive Duo dodatkowej przestrzeni na nadmierną alokację. Odchylenie standardowe spadło pięciokrotnie, utrzymując się na poziomie około 2 ms przez cały proces prekondycjonowania, w porównaniu z 8-12 ms wcześniej.

ioDrive Duo nadal wykazywał poprawę wydajności na wszystkich etapach naszych głównych testów przepustowości, w których zmienialiśmy obciążenie pomiędzy 2T/2Q i 16T/16Q.

Analiza średnich różnic w opóźnieniach w naszym obciążeniu 8K 70/30, porównująca standardowy dysk ioDrive Duo z trybami o wysokiej wydajności, wykazała, że ​​różnica była najbardziej zauważalna przy większej głębokości kolejki dla każdej liczby wątków.

Jak widzieliśmy na etapie maksymalnego opóźnienia testu wstępnego 8K 70/30, wiele takich samych wysokich szczytów utrzymywało się przez cały czas trwania testu, choć było ich mniej.

Porównując odchylenie standardowe opóźnień we wszystkich obszarach, nadmierne alokowanie pamięci miało największy wpływ przy obciążeniach o zwiększonej głębokości kolejki, podczas gdy w obszarach takich jak 8T/16Q nie zaobserwowano żadnych zmian.

Fusion ioDrive Duo nie odnotował aż tak dużej poprawy całkowitej przepustowości poprzez zwiększenie ilości nadalokacji. Wydajność nadal rosła, choć wzrost był niewielki, w porównaniu z drastycznym skokiem zaobserwowanym przy zapisie 100% danych w 4K lub obciążeniu 8K 70/30%.

Średnie opóźnienie w czasie trwania testu wstępnego kondycjonowania serwera plików uległo skróceniu z około 7–7.5 ms do nieco ponad 6 ms, a ioDrive Duo zbliżył się do wydajności stanu ustalonego.

Chociaż Fusion ioDrive Duo nie odnotował znaczącej poprawy przepustowości ani średniego opóźnienia, udało mu się stłumić wiele skoków opóźnień, które wystąpiły w standardowej konfiguracji z nadmierną alokacją. Największą poprawę odnotowano w przypadku sterownika Windows, który utrzymywał maksymalne opóźnienie na poziomie około 50–75 ms w stanie stacjonarnym, w porównaniu z 225–250 ms wcześniej.

Analizując odchylenie standardowe opóźnienia w teście wstępnego kondycjonowania serwera plików, zwiększone nadmierne alokowanie pamięci pozwoliło zminimalizować fluktuację pamięci, gdy dysk zbliżył się do stanu ustalonego. Odchylenie standardowe opóźnienia w systemie Linux nie uległo znacznej poprawie, ale odchylenie standardowe w systemie Windows spadło z 12-14 ms do nieco poniżej 3 ms.

Zwiększenie nadmiarowości pamięci Fusion ioDrive Duo pozwoliło na zwiększenie wydajności karty o około 5,000 IOPS w przypadku większości kombinacji wątków i głębokości kolejki, przy czym największy wzrost zanotowano przy większym obciążeniu głębokości kolejki.

Opóźnienia uległy poprawie w obu obszarach, przy czym Fusin ioDrive Duo w systemie Windows osiągnął największą poprawę przy obciążeniu 16T/16Q, przechodząc od najwolniejszego do najszybszego.

Porównując szczytowe opóźnienie w obciążeniu serwera plików, ioDrive Duo znacznie się uspokoił w systemie Linux, tracąc wiele ze swoich poprzednich szczytów wynoszących 1,000 ms. Tym razem w teście w systemie Windows zanotował tylko jeden szczyt wynoszący 1,000 ms.

Odchylenie standardowe na całej linii znacznie spadło, co pokazuje, jak bardzo ioDrive Duo uspokoił się wraz ze wzrostem nadmiernej alokacji pamięci.

Chociaż nasza krzywa wstępnego kondycjonowania serwera WWW nie odzwierciedla najlepiej jego aktywności – wręcz przeciwnie, przy 100% zapisie – to wciąż pokazuje, jak duży wpływ może mieć zwiększona nadmierna alokacja. Całkowita przepustowość wzrosła znacząco, przewyższając nawet OCZ Z-Drive R4.

Średnie opóźnienie w czasie trwania naszego testu wstępnego kondycjonowania serwera WWW spadło o połowę, z ponad 20 ms w poprzednim kroku, do niewiele ponad 10 ms w trybie wysokiej wydajności.

Prawie wszystkie skoki opóźnień zostały stłumione dzięki zwiększonemu nadmiernemu udostępnianiu zasobów, przy czym największą poprawę zanotowano w systemie Linux.

Odchylenie standardowe opóźnienia uległo znacznej poprawie w trakcie trwania sekcji wstępnego kondycjonowania serwera WWW, przy czym największa zmiana nastąpiła po stronie systemu Linux, gdzie krzywa stała się niemal płaska w porównaniu z wydajnością standardową.

Po przełączeniu profilu serwera WWW z powrotem na 100% odczytu, zaobserwowaliśmy niewielką lub żadną poprawę przepustowości między wartością standardową a zwiększoną nadmierną alokacją w tym konkretnym obciążeniu. Nie jest to jednak zaskakujące, ponieważ nadmierna alokacja tak naprawdę korzystnie wpływa tylko na wydajność zapisu.

Średnie opóźnienie było niemal identyczne we wszystkich przypadkach i nie wykazywało oznak poprawy w wyniku dodatkowego nadmiernego alokowania zasobów.

Chociaż przepustowość i średnie opóźnienie nie uległy poprawie, czasy reakcji o dużym opóźnieniu całkowicie zanikły w tym profilu serwera WWW o 100% odczycie, gdy zwiększono poziomy nadmiernego alokowania zasobów.

Podobnie jak w przypadku zmniejszonego szczytowego opóźnienia w naszym profilu serwera WWW przy użyciu ioDrive Duo w trybie wysokiej wydajności, odchylenie standardowe opóźnienia również znacząco spadło w naszym teście na systemie Linux, podczas gdy w teście na systemie Windows zaobserwowano minimalną poprawę.

Wniosek

Przyglądając się na nowo ioDrive Duo, można zauważyć kilka cech, które rzucają się w oczy. Biorąc pod uwagę, że Fusion-io był jednym z pierwszych pionierów tej konkretnej iteracji technologii pamięci masowej i posiada kilka kluczowych elementów własności intelektualnej w tym obszarze, nie powinno dziwić, że całość jest tak zwarta, ale poziom precyzji jest godny uznania. Nie chodzi tu tylko o precyzję pod względem wydajności, która nawet jako technologia poprzedniej generacji radzi sobie dobrze. Ale o precyzję pod względem dopracowanego wyglądu, od obudowy, przez interfejs oprogramowania, po spójną wydajność na wielu obsługiwanych platformach, w tym w testowanych przez nas wersjach systemów Windows i Linux. Chociaż obecny ioDrive Duo był kilkakrotnie aktualizowany od czasu premiery, biorąc pod uwagę, że dysk pojawił się na rynku na początku 2009 roku, nie widać na nim śladu starzenia.

Jak na dysk oparty na technologii MLC, ioDrive Duo bardzo dobrze wypada w porównaniu z opartym na technologii SLC dyskiem LSI WarpDrive, który można uznać za jego najbliższego konkurenta. Jako produkty zaprojektowane z myślą o segmencie Enterprise Application Acceleration, oba modele doskonale radzą sobie z dużymi obciążeniami na wielu platformach systemów operacyjnych. W niemal każdym teście ioDrive Duo oferował spójną wydajność, chociaż pod względem maksymalnego opóźnienia WarpDrive z pamięcią SLC-NAND wypadł lepiej niż nasz ioDrive Duo o pojemności 640 GB z pamięcią MLC. Porównując go z dyskiem OCZ Z-Drive R4 z pamięcią MLC, łatwo było zauważyć, że oba produkty zostały zaprojektowane z myślą o zupełnie różnych rynkach. Z-Drive oferował wysoką prędkość i dużą pojemność dzięki tańszej pamięci NAND klasy konsumenckiej i kontrolerom nowszej generacji, ale jego maksymalne opóźnienie i odchylenie standardowe były mniej spójne niż w przypadku ioDrive Duo lub WarpDrive. Mocną stroną napędów Z-Drive była większa wydajność odczytu, podczas gdy ioDrive Duo i WarpDrive sprawdziły się w środowisku o dużej intensywności zapisu. W przypadku wdrożeń poza systemem Windows, gdzie ioDrive Duo i WarpDrive oferowały podobną wydajność w systemie Linux, wydajność Z-Drive R4 wyraźnie kontrastowała z wynikami w systemie Windows, wykazując wykładniczo wolniejszą wydajność w całym okresie.

Oczywiście ioDrive Duo o standardowej pojemności nie jest pozbawiony słabości, o czym świadczą częste 1,000-milisekundowe skoki w testach niskiej i wysokiej głębokości kolejki w stanie ustalonym. Biorąc jednak pod uwagę stałe odchylenie standardowe, wiele z tych skoków było krótkotrwałymi zdarzeniami, a nie konsekwentnie osiągało wyższe wskaźniki odpowiedzi. Inny drobny problem może dotyczyć zależności od platformy, ponieważ Linux zazwyczaj był mocną stroną tego produktu, nawet jeśli tylko nieznacznie przewyższał wydajność systemu Windows. Ostatecznie jednak te problemy z opóźnieniami prawdopodobnie nie wystąpią w ioDrive Duo opartym na architekturze SLC, który można postrzegać jako bliższego konkurenta dla LSI WarpDrive, dostępnego jedynie w konfiguracji SLC 300 GB.

Testując ioDrive Duo w trybie wysokiej wydajności, który zmniejszył pojemność po sformatowaniu z 320 GB na moduł ioDimm do 256 GB, w niektórych przypadkach wydajność wzrosła ponad dwukrotnie. Wydajność losowego zapisu 4K wzrosła z 40 000 IOPS do 90 000 IOPS, a jednocześnie drastycznie spadło maksymalne opóźnienie. Dla użytkowników korporacyjnych, którzy chcą poświęcić pojemność w zamian za szybkość i niskie opóźnienia, Fusion-io oferuje łatwy sposób na wprowadzenie tych zmian. Żadne z konkurencyjnych rozwiązań PCIe nie oferuje takiej konfiguracji wydajności, chyba że użytkownik zdecyduje się na ręczne wydzielenie przestrzeni użytkownika i pozostawienie niewykorzystanej sekcji, co może nie być wykonalne w niektórych aplikacjach.

ZALETY

• Najściślejsza integracja oprogramowania i sprzętu spośród wszystkich dostawców akceleratorów aplikacji PCIe
• Najbliższa zgodność wydajności między sterownikami dla systemów Windows i Linux
• Wysoka przepustowość i opóźnienie w trybie standardowym, które stają się jeszcze lepsze w trybie wysokiej wydajności
• Wysoka wydajność przy małej kolejce i małej liczbie wątków

Wady

• Instalacja i początkowa konfiguracja mogą być trudniejsze niż w przypadku innych rozwiązań (wymagane jest zewnętrzne zasilanie, brak wbudowanej obsługi sterowników systemu operacyjnego)
• Wymaga większych zasobów systemowych, ponieważ odcisk VSL jest używany do prezentowania ioDrive jako warstwy pamięci

Podsumowanie

Z perspektywy łatwości użytkowania, ioDrive Duo wyznacza standard, jeśli chodzi o prezentację akceleratora aplikacji PCIe użytkownikowi końcowemu. Niezależnie od używanego systemu operacyjnego, doświadczenie jest niemal identyczne, aż po dostarczony interfejs graficzny i narzędzia do zarządzania konsolą. Od pierwszego dnia, niezależnie od systemu operacyjnego, użytkownik może sprawdzić stan sprzętu ioDrive Duo, sformatować go lub nadaplikować według własnych upodobań, a następnie wdrożyć do produkcji. ioDrive Duo to kompleksowa oferta, bardziej dopracowana niż jakakolwiek inna na rynku pamięci masowej dla przedsiębiorstw.

Strona produktu Fusion-io Duo

Omów tę recenzję

Aktualizacja 17.08.2012 – Nasza recenzja napędu LSI Nytro WarpDrive została opublikowana i dołączona do wykresów wykorzystanych w tej recenzji napędu Fusion-io.