Recenzja akceleratora aplikacji Fusion-io ioDrive2 Duo SLC (1.2 TB)

Fusion-io ioDrive2 Duo to pełnowymiarowy akcelerator aplikacji o połowie długości, który w połączeniu z pamięcią SLC NAND oferuje 1.2 TB pamięci masowej o niskim opóźnieniu i wysokiej wytrzymałości, niezbędnej do obsługi najbardziej wymagających aplikacji. Choć produkt jest oznaczony jako produkt drugiej generacji, nazwa jest nieco myląca, ponieważ Fusion-io od dawna jest pionierem w dziedzinie pamięci masowej, oferując szeroką gamę produktów ioMemory. To doświadczenie widać nie tylko w rozwoju produktu i specyfikacjach technicznych, ale także w całym procesie zarządzania; Fusion-io oferuje najsolidniejszy na rynku pakiet oprogramowania do zarządzania dyskami, oparty na platformie ioSphere. Jednak atrakcyjne oprogramowanie i sprawdzona konstrukcja dysków to tylko część sukcesu. Przedsiębiorstwa wdrażają te produkty, mając jeden cel: skrócenie czasu reakcji aplikacji poprzez eliminację opóźnień w systemach pamięci masowej. Wersja SLC ioDrive2 skupia się na tym problemie, oferując opóźnienie odczytu na poziomie 47 µs i opóźnienie zapisu na poziomie 15 µs. Dla porównania, opóźnienie odczytu w ioDrive2 opartym na technologii MLC wynosi 68 µs (mają takie samo opóźnienie zapisu), a mimo że około 20 µs nie wydaje się dużo, może to być praktycznie wieczność w przypadku aplikacji dostosowanych do współpracy z pamięcią flash.

Poza poprawą parametrów technicznych w zakresie opóźnień i przepustowości, Fusion-io intensywnie pracowało nad wprowadzeniem kilku innych istotnych ulepszeń platformy w najnowszej generacji. Urządzenia ioDrive poprzedniej generacji posiadały funkcję FlashBack, która umożliwiała kontynuowanie pracy dysku w przypadku awarii pamięci NAND. Akceleratory aplikacji ioDrive2 rozwinęły tę funkcję, wprowadzając nową wersję o nazwie Adaptive FlashBack. Adaptive FlashBack zwiększa tolerancję na awarie matryc NAND, zapewniając bezpieczeństwo dysku i danych w mało prawdopodobnym przypadku wystąpienia wielu awarii pamięci NAND. W takim przypadku ioDrive2 może ponownie mapować pamięć i odzyskać dane bez konieczności przechodzenia w tryb offline. 

Firma Fusion-io wprowadziła również nowy kontroler NAND i firmware dla rodziny ioDrive2. Korzyści z tego płynące to przede wszystkim poprawa wydajności, lepsza przepustowość i mniejsze opóźnienia, ale także kompatybilność z NAND. Firma Fusion-io zaktualizowała również oprogramowanie VSL do wersji 3.2.x, co w połączeniu z nowym kontrolerem NAND zapewnia ioDrive2 lepszą wydajność przy mniejszych rozmiarach bloków. W temacie NAND, Fusion-io wprowadziło zmianę w architekturze sprzętowej, umieszczając NAND w osobnych modułach, oddzielonych od kontrolera NAND, co upraszcza konstrukcję. W rezultacie Fusion-io może szybciej obsługiwać nową pamięć NAND lub jej obudowę, wykorzystując ten sam układ PCB. 

Chociaż w poniższej sekcji poświęconej projektowaniu zagłębimy się bardziej szczegółowo w przegląd sprzętu, warto tutaj przedstawić krótki przegląd architektury Fusion-io. Podobnie jak w przypadku Virident FlashMAX II , który omawialiśmy wcześniej, konstrukcja ioDrive2 wykorzystuje układ FPGA, który przekazuje większość zadań związanych z zarządzaniem pamięcią NAND do procesora hosta. Podczas gdy inne konstrukcje, takie jak P320h firmy Micron, wykorzystują wbudowany kontroler do większości tych zadań, Fusion-io preferuje wykorzystanie wydajnego i często niedostatecznie wykorzystanego procesora w systemie hosta. Taka konstrukcja zapewnia również bardziej bezpośrednią ścieżkę do pamięci masowej, zmniejszając opóźnienia. Konstrukcja Duo wykorzystuje dwa kontrolery, takie jak FlashMAX II, ale różni się tym, że wykorzystuje sześć płyt rozszerzeń, które zawierają tylko pamięć NAND, zamiast łączyć NAND i kontrolery na osobnych płytkach PCB. W przeciwieństwie do rozwiązania Virident, Fusion-io z VSL 3.2.2 udostępnia systemowi cztery dyski 300 GB zamiast jednego woluminu, który oferuje Virident. Użytkownicy mogą adresować każdy wolumin osobno, ale aby uzyskać pojedynczy wolumin, muszą być one skonfigurowane w RAID programowy. Warto również zauważyć, że karty Fusion-io Duo mają pełną wysokość i połowę długości, co czyni je większymi niż powszechnie stosowane karty o połowie wysokości i długości oferowane przez firmy Virident, Micron i inne. Należy jednak pamiętać, że większość serwerów Tier 1 1U i 2U dostępnych obecnie na rynku z łatwością obsługuje karty FHHL, przez co kształt karty ma znaczenie tylko w obudowach obrzeżnych.

Fusion-io dostarcza ioDrive2 Duo w konfiguracji MLC i SLC. Pojemność MLC wynosi 2.4 TB, a SLC 1.2 TB. Dyski objęte są pięcioletnią gwarancją.

Specyfikacja Fusion ioDrive2 Duo

• ioDrive2 Duo Pojemność 1.2 TB SLC
  • Przepustowość odczytu (1 MB) 3.0 GB/s
  • Przepustowość zapisu (1 MB) 2.5 GB/s
  • Uruchomione. Odczyt IOPS (512B) 700 000
  • Ran. Zapis IOPS (512B) 1 100 000
  • Uruchomione. Odczyt IOPS (4K) 580 000
  • Uruchomione. Zapis IOPS (4K) 535 000
  • Opóźnienie dostępu do odczytu 47 µs
  • Opóźnienie dostępu do zapisu 15 µs
• Pamięć flash NAND 2xnm, jednokomórkowa (SLC)
• Interfejs magistrali PCI-Express 2.0 x8 elektryczny x8 fizyczny
• Waga: mniej niż 11 uncji
• Współczynnik kształtu: pełna wysokość, połowa długości (FHHL)
• Gwarancja: 5 lat lub maksymalna trwałość użytkowa
• Wytrzymałość: 190PBW (95PBW na kontroler)
• Obsługiwane systemy operacyjne
  • Microsoft Windows Microsoft Windows: 64-bitowy Windows Server 2012, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2008, Windows Server 2003
  • Linux RHEL 5/6; SLES 10/11; OEL 5/6; CentOS 5/6; Debian Squeeze; Fedora 16/17; openSUSE 12; Ubuntu 10/11/12
  • UNIX Solaris 10/11 x64; OpenSolaris 2009.06 x64; OSX 10.6/10.7/10.8
  • Hiperwizory VMware ESX 4.0/4.1/ESXi 4.1/5.0/5.1, Windows 2008 R2 z Hyper-V, Hyper-V Server 2008 R2

Zaprojektuj i zbuduj

Karta Fusion ioDrive2 Duo 1.2 TB SLC to karta PCI-Express 2.0 o pełnej wysokości i połowie długości (FHHL) x8, z dwoma kontrolerami i przełącznikiem PCIe podłączonym do głównej płytki drukowanej. Pamięć NAND jest podłączona za pomocą dwóch płytek rozszerzeń, co daje firmie Fusion przewagę produkcyjną przy przejściu na nowe konfiguracje pamięci NAND. Zamiast przeprojektowywać kartę za każdym razem, gdy zmienia się litografia ( zmniejszanie matrycy NAND) , można zainstalować nową płytkę rozszerzeń i wgrać nowe oprogramowanie układowe do układu FPGA. Nasza karta SLC ioDrive2 Duo składa się z dwóch urządzeń ioMemory o pojemności 600 GB, z których każde korzysta z 4 linii PCIe. Układ PCB jest bardzo wydajny, z dużymi pasywnymi radiatorami zakrywającymi dwa kontrolery po prawej stronie karty.

Każdy kontroler reprezentuje jeden ioDrive2 z własnym 40-nm układem FPGA Xilinx Virtex-6 i pulą 768 GB pamięci NAND SLC. Testowany przez nas ioDrive2 Duo wykorzystuje pamięć NAND Micron, ale Fusion-io nie jest zależne od producenta pamięci NAND. Pamięć NAND jest podzielona na 24 układy scalone o pojemności 32 GB na urządzenie, z czego 600 GB jest dostępne w standardowym formacie. Ten stosunek daje poziom nadalokacji pamięci na poziomie 22%, mniej więcej porównywalny z większością urządzeń flash klasy korporacyjnej.

Fusion ioMemory komunikuje się z pamięcią flash NAND w taki sam sposób, w jaki procesor komunikuje się z pamięcią systemową; wykorzystuje połączenie kontrolera NAND (FPGA) Fusion-io, który komunikuje się bezpośrednio przez PCIe, oraz sterownika Fusion-io lub oprogramowania Virtual Storage Layer (VSL) zainstalowanego w systemie hosta, aby przekształcić urządzenie w tradycyjne urządzenie blokowe. Poprzez VSL Fusion-io oprogramowanie emuluje urządzenie blokowe w celu zapewnienia kompatybilności, chociaż Fusion oferuje również pakiet SDK, który umożliwia dostawcom oprogramowania natywną komunikację z pamięcią NAND, omijając narzut emulacji. ioMemory jest również niekonwencjonalne w tym sensie, że zużywa zasoby systemowe na działanie sterowników VSL, wykorzystując procesor hosta, a jednocześnie zajmując miejsce w pamięci systemowej. Pod względem wsparcia produktu, ponieważ Fusion-io wykorzystuje FPGA jako kontroler NAND, a nie układ ASIC, może wdrażać aktualizacje oprogramowania bardzo niskiego poziomu, które mogą zawierać poprawki błędów i zwiększać wydajność. Kontrastuje to ze standardowymi kontrolerami SSD, w których zasadnicze zmiany można wprowadzić jedynie poprzez zbudowanie nowego kontrolera – choć oba rozwiązania pozwalają na bardziej zaawansowane dostrajanie za pomocą aktualizacji oprogramowania sprzętowego. 

Jednym z ulepszeń wprowadzonych wraz z wydaniem VSL 3.2.2 dla urządzeń ioDrive2 jest nowa funkcja kontrolera. Wcześniej każde urządzenie ioMemory było widoczne dla systemu hosta jako pojedyncze urządzenie. W najnowszych wersjach VSL firmy Fusion kontroler jest podzielony na dwa urządzenia i działa w trybie „dual-pipe”. Zamiast jednego LUN dla ioDrive2 i dwóch LUN dla ioDrive2 Duo, są to odpowiednio dwa lub cztery LUN-y. W naszych testach, zarówno w starym, jak i nowym układzie, zaobserwowaliśmy znaczną poprawę wydajności małych operacji wejścia/wyjścia, chociaż wszystkie nasze formalne testy porównawcze przeprowadzono tylko z VSL 3.2.2.

Zasilanie to kolejny temat, który często pojawia się, gdy porównuje się urządzenia Fusion ioMemory do standardu PCIe, ponieważ wyróżniają się one jako jedne z niewielu z zewnętrznymi złączami zasilania dla niektórych aplikacji. Dotyczy to produktów z rodziny Duo, które są dwoma urządzeniami ioMemory na jednej karcie PCIe. W takich przypadkach, aby działać z pełną mocą, zużywają ponad 25 watów, co stanowi minimalną moc znamionową PCIe x8. Fusion-io oferuje dwa sposoby rozwiązania tego zapotrzebowania na energię: zewnętrzne kable zasilające lub funkcje nadpisywania zasilania, które pozwalają karcie pobierać więcej niż 25 W przez gniazdo PCIe x8. W naszej recenzji, w której ocenialiśmy ioDrive2 Duo SLC wewnątrz serwera Lenovo ThinkServer RD630 , przeprowadziliśmy wszystkie testy porównawcze z włączoną funkcją nadpisywania zasilania, co zapewniło nam pełną wydajność bez potrzeby zewnętrznego zasilania. W instrukcji instalacji sprzętu Fusion-io stwierdza, że ​​jeśli serwer hosta ma nominalny pobór mocy 55 W, można bezpiecznie włączyć funkcję nadpisywania oprogramowania.

Oprogramowanie do zarządzania

Fusion-io nieustannie wyznacza standardy, które inni producenci próbują osiągnąć dzięki pakietowi ioSphere ioMemory Data Center Management. Jak przekonaliśmy się, intensywnie współpracując z konkurencyjnymi akceleratorami aplikacji, nawet podstawowy interfejs graficzny w systemie Windows jest trudny do zdobycia, a wielu producentów oferuje ograniczone wsparcie dla interfejsu wiersza poleceń (CLI). Odgrywa to dużą rolę w długoterminowym zarządzaniu danym urządzeniem flash. Gwarancja i przewidywany czas życia zależą od profilu użytkowania w danym środowisku. 

Rozwiązanie ioSphere firmy Fusion obsługuje wiele kluczowych obszarów dla administratora IT za pośrednictwem interfejsu webowego, w tym: dane o wydajności w czasie rzeczywistym i historycznej, monitorowanie stanu urządzenia oraz prognozowanie gwarancji. ioSphere obsługuje zarówno monitorowanie lokalnie zainstalowanych urządzeń ioMemory, jak i urządzeń ioMemory zainstalowanych w dużej sieci. Można je również skonfigurować z dostępem zdalnym, aby umożliwić administratorom monitorowanie danych poza centrum danych. Ten rozbudowany zestaw funkcji jest bezkonkurencyjny.

Bez wątpienia jedną z najciekawszych funkcji jest strumieniowe przesyłanie danych o wydajności w czasie rzeczywistym. ioSphere pozwala użytkownikom połączyć się z konkretnym urządzeniem ioMemory i na bieżąco śledzić aktywność urządzenia. Wykorzystaliśmy tę funkcję szeroko podczas testów, co widać na powyższym strumieniu zarejestrowanym podczas wewnętrznego testu porównawczego bazy danych MarkLogic NoSQL . Ponieważ ioSphere stale rejestruje dane ze wszystkich podłączonych urządzeń ioMemory, może również generować raporty zawierające informacje o wydajności z przeszłości, co pozwala lepiej oszacować, jak długo dane urządzenie ioMemory będzie działać w danym środowisku produkcyjnym.

Użytkownicy zainteresowani zaawansowanymi informacjami mogą skorzystać z ioSphere, który śledzi zużycie energii, temperaturę karty, całkowitą liczbę odczytanych i zapisanych danych oraz wiele innych szczegółów przydatnych podczas debugowania. Dostęp do tych danych jest możliwy zarówno za pośrednictwem ioSphere, jak i interfejsu Fusion-io CLI, instalowanego domyślnie wraz ze sterownikami urządzeń. Innym obszarem, w którym te zaawansowane funkcje mają zastosowanie, jest nadmierna lub niedostateczna alokacja pamięci dyskowej, która przekłada się na wydajność kosztem pojemności. W naszej ocenie testowaliśmy ioDrive2 Duo SLC zarówno w trybie standardowym, jak i w trybie wysokiej wydajności. Tryb wysokiej wydajności zapewnia dodatkowe 20% nadmierną alokację pamięci, jednak dla zaawansowanych użytkowników Fusion-io oferuje możliwość wyboru dokładnego poziomu nadmierności lub niedostatecznej alokacji pamięci. W przypadku niedostatecznej alokacji pamięci użytkownicy mogą zwiększyć pojemność ioDrive2 ponad deklarowaną pojemność (kosztem wydajności i wytrzymałości). 

Testowanie tła i porównań 

Wszystkie akceleratory aplikacji porównywane w tej recenzji zostały przetestowane na naszej platformie testowej dla przedsiębiorstw drugiej generacji, składającej się z serwera Lenovo ThinkServer RD630 z procesorem Intel Romley . Ta nowa platforma jest skonfigurowana zarówno z systemem Windows Server 2008 R2 SP1, jak i systemem Linux CentOS 6.3, co pozwala nam efektywnie testować wydajność różnych akceleratorów w różnych środowiskach obsługiwanych przez ich sterowniki. Każdy system operacyjny jest zoptymalizowany pod kątem najwyższej wydajności, w tym z profilem zasilania systemu Windows ustawionym na wysoką wydajność, a także z wyłączoną funkcją cpuspeed w systemie CentOS 6.3, aby zablokować procesor na najwyższym taktowaniu. Do testów syntetycznych wykorzystaliśmy FIO w wersji 2.0.10 dla systemu Linux i 2.0.12.2 dla systemu Windows, z tymi samymi parametrami testowymi w każdym systemie operacyjnym, gdzie jest to dozwolone.

Konfiguracja serwera StorageReview Lenovo ThinkServer RD630:

• 2 x Intel Xeon E5-2620 (2.0 GHz, pamięć podręczna 15 MB, 6 rdzeni)
• Chipset Intel C602
• Pamięć – 16 GB (2 x 8 GB) 1333 MHz DDR3 Registered RDIMM
• Windows Server 2008 R2 SP1 64-bitowy, Windows Server 2012 Standard, CentOS 6.3 64-bitowy
• Dysk SSD Micron RealSSD P400e Boot o pojemności 100 GB
• Karta HBA LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0 Gb/s (do rozruchowych dysków SSD)
• Karta HBA LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0 Gb/s (do testowania dysków SSD lub HDD)

Dokonując porównania w tej recenzji, wybraliśmy najnowsze, najwydajniejsze akceleratory aplikacji SLC i MLC. Wybór został dokonany na podstawie charakterystyki wydajnościowej każdego produktu, a także przedziału cenowego. Uwzględniliśmy zarówno wyniki testów wydajnościowych, jak i testów wydajnościowych dla dysku ioDrive2 Duo SLC, porównując go z dyskiem Micron RealSSD P320h oraz dyskiem Virident FlashMAX II z nadmierną alokacją pamięci w trybie wysokiej wydajności. 

1.2 TB Fusion ioDrive2 Duo SLC

• Wydano: 2H2011
• Typ NAND: SLC
• Kontroler: 2 x FPGA z zastrzeżonym oprogramowaniem sprzętowym
• Widoczność urządzenia: 4 urządzenia JBOD
• Fusion-io VSL Windows Wersja: 3.2.2
• Fusion-io VSL Linux Wersja: 3.2.2
• Czas przygotowania: 12 godzin

700 GB Micron RealSSD P320h

• Wydano: 2H2011
• Typ NAND: SLC
• Kontroler: 1 x zastrzeżony układ ASIC
• Widoczność urządzenia: pojedyncze urządzenie
• Okna Micron: 8.01.4471.00
• Micron Linux: 2.4.2-1
• Czas przygotowania: 6 godzin

2.2 TB Virident FlashMAX II

• Wydano: 2H2012
• Typ NAND: MLC
• Kontroler: 2 x FPGA z zastrzeżonym oprogramowaniem sprzętowym
• Widoczność urządzenia: pojedyncze lub podwójne urządzenie w zależności od formatowania
• Virident Windows: Wersja 3.0
• Virident Linux: Wersja 3.0
• Czas przygotowania: 12 godzin

Analiza syntetycznego obciążenia przedsiębiorstwa

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 miarę upływu czasu, nasz proces benchmarkingu analizuje wydajność w takich obszarach, jak całkowita przepustowość, średnie opóźnienie, maksymalne 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.

Zamieszczamy 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 pierwotnej recenzji, a następnie testujemy każde urządzenie w 64-bitowym środowisku Windows Server 2008 R2. W przypadku systemu Linux korzystamy z 64-bitowego środowiska CentOS 6.3, 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 w karcie produktu nie zawsze oznacza, że ​​wydajność wszystkich urządzeń jest taka sama.

Wydajność pamięci flash zmienia się w fazie wstępnego kondycjonowania każdego urządzenia pamięci masowej. Ze względu na różne konstrukcje i pojemności, nasz proces wstępnego kondycjonowania trwa 6 lub 12 godzin, w zależności od czasu potrzebnego do osiągnięcia stanu ustalonego. Naszym głównym celem jest zapewnienie, aby każdy dysk był w pełni w trybie ustalonym do momentu rozpoczęcia testów wstępnych. W sumie każde z porównywalnych urządzeń jest bezpiecznie kasowane za pomocą narzędzi producenta, wstępnie kondycjonowane do stanu ustalonego z tym samym obciążeniem, z jakim urządzenie będzie testowane, przy dużym obciążeniu 16 wątków i kolejce oczekującej na wykonanie 16 wątków na wątek, a następnie testowane w ustalonych odstępach czasu z wieloma profilami głębokości wątków/kolejek, aby pokazać wydajność zarówno przy lekkim, jak i dużym obciążeniu.

Atrybuty monitorowane w testach warunkowania wstępnego i podstawowych testach stanu ustalonego:

• 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)

Nasza analiza syntetycznego obciążenia przedsiębiorstwa obejmuje cztery profile oparte na rzeczywistych zadaniach. Profile te zostały opracowane, aby ułatwić porównanie z naszymi poprzednimi testami porównawczymi, a także z powszechnie publikowanymi wartościami, takimi jak maksymalna prędkość odczytu i zapisu 4K oraz 8K 70/30, powszechnie stosowana w przypadku dysków korporacyjnych. Uwzględniliśmy również dwa starsze, mieszane obciążenia: tradycyjny serwer plików i serwer WWW, z których każdy oferuje szeroki zakres rozmiarów transferu.

• 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.

W naszym pierwszym obciążeniu analizujemy w pełni losowy profil prekondycjonowania zapisu 4K z wyjątkowym obciążeniem 16T/16Q. W tym teście Fusion ioDrive2 Duo SLC oferuje najwyższą wydajność w trybie burst w grupie, osiągając prawie 550 000 IOPS w trybie burst ze sterownikiem Linux. W systemie Windows prędkości burst były niższe i wynosiły „zaledwie” 360–420 000 IOPS. Patrząc na wydajność zbliżoną do stanu stabilnego, ioDrive2 Duo w trybie HP ustabilizował się na poziomie około 230 000 IOPS w systemie Linux i 200 000 IOPS w systemie Windows. W trybie standardowej pojemności wydajność wyniosła około 140 000 IOPS w systemie Linux i 115 000 IOPS w systemie Windows.

Przy dużym obciążeniu 16T/16Q, średnie opóźnienie w Fusion ioDrive2 Duo wynosiło od 1.85 ms do 2.20 ms w trybie standardowej pojemności odpowiednio dla systemów Linux i Windows. W konfiguracjach o wysokiej wydajności opóźnienie spadło do około 1.10 ms i 1.25 ms.

Porównując maksymalne opóźnienie ioDrive2 Duo w systemach Windows i Linux z naszym profilem losowego zapisu 4k, łatwo zauważyć, że pod względem szczytowych czasów reakcji preferowane jest środowisko Linux. W okresie wstępnego kondycjonowania maksymalne opóźnienie w systemie Windows wahało się od 40 do 360 ms przy standardowej wydajności i od 100 do 250 ms w trybie wysokiej wydajności. Kontrastuje to z wydajnością w systemie Linux, gdzie szczytowe czasy reakcji utrzymywały się na poziomie 20–50 ms zarówno dla konfiguracji standardowej, jak i wysokiej wydajności.

Analizując odchylenie standardowe opóźnienia, Fusion ioDrive2 Duo SLC charakteryzował się mniejszą spójnością opóźnień w systemie Windows, zarówno w trybie standardowym, jak i w trybie wysokiej wydajności, niż w systemie Linux. Porównując go z Micron P320h i Virident FlashMAX II w trybie HP, oba modele zachowywały mniej więcej taką samą spójność w obu systemach operacyjnych.

Po zakończeniu 12-godzinnego okresu wstępnego kondycjonowania na ioDrive2 Duo SLC, urządzenie osiągnęło ustaloną wydajność losowego zapisu 4K, osiągając szczyt 231 456 IOPS w systemie Linux po uruchomieniu w trybie wysokiej wydajności. Dało mu to najwyższą wydajność losowego zapisu 4K w grupie, chociaż jego wydajność w systemie Windows była mniej więcej na poziomie prędkości zapisu Micron P320h. W standardowym trybie wydajności losowe prędkości zapisu 4K spadły do ​​114 917 IOPS w systemie Windows i 139 421 IOPS w systemie Linux. Było to mniej więcej na równi z FlashMAX II skonfigurowanym w trybie wysokiej wydajności. Patrząc na losową prędkość odczytu 4K w grupie, Micron P320h przewodził stawce z 637 k IOPS w systemie Linux, a ioDrive2 Duo SLC mierzył 460-463 k IOPS w systemie Linux i 384-392 k IOPS w systemie Windows.

Porównując średnie opóźnienie z dużym obciążeniem 16 wątków/16 kwantów i 100% losową aktywnością odczytu 4 KB, ioDrive2 Duo SLC uzyskało wyniki od 0.550 do 0.552 ms w systemie Windows i od 0.649 do 0.663 ms w systemie Linux. Przełączając się na wydajność zapisu, zmierzono ją na poziomie 1.102–1.255 ms w trybie wysokiej wydajności i 1.832–2.223 ms w trybie standardowym, z mocą zapisu po stronie systemu Linux.

Porównując maksymalne opóźnienie, Fusion ioDrive2 Duo w systemie Windows wyróżniał się najwyższym szczytowym czasem reakcji w grupie, wynoszącym 373–1018 ms przy losowym zapisie danych 4k. Jego wydajność w systemie Linux była znacznie lepsza, osiągając maksymalny wynik 43–51 ms. Jeśli chodzi o maksymalne opóźnienie odczytu, ioDrive2 Duo w systemie Windows był liderem z maksymalnym opóźnieniem wynoszącym 3.32–3.76 ms.

Porównując odchylenie standardowe opóźnienia między każdym gniazdem PCIe AA w naszym losowym profilu 4K, dysk ioDrive2 Duo SLC oferował doskonałą spójność opóźnień odczytu w systemie Windows, ale w przypadku aktywności zapisu miał jedne z mniej spójnych opóźnień w grupie. Zostało to poprawione w środowisku Linux, chociaż dyski te również uzyskały wyższy wynik niż inne w grupie. Na szczycie grupy znajduje się dysk Micron RealSSD P320h, oferujący zrównoważone odchylenie standardowe opóźnień zarówno przy odczycie, jak i zapisie.

W kolejnym teście przeszliśmy do obciążenia mieszanego 8K 70/30, gdzie ioDrive2 Duo SLC przewodził stawce z najwyższą prędkością w trybie burst, mierzącą od 424 do 443 000 IOPS, z wyższą przepustowością w systemie Windows. Gdy wydajność zbliżała się do stanu stabilnego, ioDrive2 Duo SLC w standardowej pojemności osiągnął od 140 do 148 tys. IOPS, a w trybie wysokiej wydajności wzrósł do 195–200 tys. IOPS.

Porównując średnie opóźnienie w naszym obciążeniu 8k 70/30, Fusion ioDrive2 Duo SLC zmierzył opóźnienie na poziomie 0.57–0.59 ms w trybie burst (niewielka przewaga w systemie Windows) i wzrosło do ok. 1.70–1.80 ms przy standardowej wydajności oraz 1.28–1.33 ms w trybie wysokiej wydajności.

Podczas przechodzenia ioDrive2 Duo SLC z trybu burst do sustain lub steady, szczytowe opóźnienie w systemach Windows i Linux, a także w trybach standardowym i wysokiej wydajności, wahało się w granicach 50–250 ms. Dla porównania, Micron P320h zmierzył 10–30 ms, a Virident FlashMAX II – 30–50 ms.

Chociaż maksymalne opóźnienie ioDrive2 Duo było wysokie w naszym teście wstępnego kondycjonowania 8k 70/30, zauważyliśmy, że jego stabilność opóźnień w trybie wysokiej wydajności plasowała się tuż za Micron P320h. W konfiguracji z podstawową pojemnością skalował się nieco wyżej niż Virident FlashMAX II.

W porównaniu ze stałym obciążeniem 16 wątków i maksymalnie 16 kolejek, które wykonaliśmy w teście zapisu 100% 4K, nasze profile mieszanego obciążenia skalują wydajność w szerokim zakresie kombinacji wątków/kolejek. W tych testach rozszerzyliśmy intensywność obciążenia od 2 wątków i 2 kolejek do 16 wątków i 16 kolejek. W naszym rozszerzonym teście 8K 70/30, Fusion ioDrive2 Duo SLC uzyskał najwyższą wydajność szczytową w grupie w konfiguracji o wysokiej wydajności. Porównując go bezpośrednio z Micron P320h, był w stanie zaoferować znacznie wyższą wydajność przy niskiej głębokości kolejki przy 2, 4, 8 i 16 wątkach, ale następnie pozostawał w tyle wraz ze wzrostem głębokości kolejki. W konfiguracji standardowej oferował wydajność zbliżoną do Virident FlashMAX II w trybie wysokiej wydajności.

W segmencie skalowanego średniego opóźnienia w naszym teście 8k 70/30 stwierdziliśmy, że Fusion ioDrive2 Duo SLC oferował najniższe średnie opóźnienie w grupie, częściowo dzięki wysokiej wydajności przy niskiej głębokości kolejki. Wraz ze wzrostem głębokości kolejki, Micron P320h przejmował prowadzenie, aż do testów 16T/16Q, gdzie ioDrive2 Duo SLC ponownie wysunął się na prowadzenie.

Porównując maksymalne opóźnienie w naszym skalowanym teście 8k 70/30, zanotowaliśmy kilka większych skoków na ioDrive2 Duo SLC, które zdawały się rosnąć wraz ze wzrostem efektywnej głębokości kolejki. Było to najbardziej zauważalne w przypadku ioDrive2 o standardowej pojemności w systemie Windows. Jego wydajność w systemie Linux, a także w systemie Windows w trybie wysokiej wydajności, utrzymywała szczytowe opóźnienie poniżej 70 ms przy efektywnym obciążeniu mniejszym lub równym QD64, podczas gdy opóźnienie przy QD128 i QD256 wzrosło odpowiednio do 160 ms i 220 ms.

W naszym skalowanym teście 8k 70/30, Micron P320h przewodził stawce pod względem najbardziej spójnego opóźnienia przy wszystkich obciążeniach, na drugim miejscu znalazł się Virident FlashMAX II, a tuż za nim znalazł się ioDrive2 Duo SLC pod względem wydajności. 

Obciążenie serwera plików reprezentuje większe spektrum rozmiarów transferu trafiające do każdego konkretnego urządzenia, więc zamiast zadowalać się statycznym obciążeniem 4k lub 8k, dysk musi poradzić sobie z żądaniami od 512b do 64K. W tym obciążeniu, ponieważ Fusion ioDrive2 Duo SLC musiał zacząć radzić sobie z większym rozproszeniem transferu, był w stanie pokazać trochę siły i przewodzić stawce w trybie wysokiej wydajności. W trybie burst, ioDrive2 Duo SLC miał przepustowość prawie dwukrotnie większą niż Micron P320h i Virident FlashMAX II, mierząc około 305 000 IOPS. Zbliżając się do stanu ustalonego w trybie wysokiej wydajności, ustabilizował się na około 136 000 IOPS zarówno dla systemu Windows, jak i Linux, w porównaniu do 125 000 IOPS P320h. Przy formatowaniu pojemności fabrycznej przepustowość spadła do ok. 110 000 IOPS, podczas gdy Virident FlashMAX II w trybie wysokiej wydajności osiągał ok. 70 000 IOPS.

Dzięki znakomitej wydajności impulsowej średnie opóźnienie na początku naszej krzywej wstępnego kondycjonowania wyniosło około 0.83 ms w przypadku ioDrive2 Duo SLC, a następnie ustabilizowało się na poziomie 1.87 ms w trybie wysokiej wydajności lub około 2.25 ms przy wydajności fabrycznej.

Gdy ioDrive2 Duo SLC przechodził z trybu burst do sustain i steady, szczytowe opóźnienie zaczęło rosnąć, podobnie jak w naszym teście 8k 70/30, choć nie aż tak wysoko. Zmierzyliśmy maksymalne opóźnienie w zakresie od 20 ms do 200 ms dla ioDrive2 Duo we wszystkich trybach, przy czym najlepszy wynik uzyskał w trybie HP w systemie Linux. Zaobserwowaliśmy również jeden skok nieco ponad 1,000 ms dla ioDrive2 Duo w systemie Windows w trybie wysokiej wydajności. Dla porównania, Micron P320h utrzymał szczytowe opóźnienie poniżej 20 ms zarówno dla systemu Windows, jak i Linux.

Chociaż w naszym poprzednim teście zauważyliśmy większe fluktuacje szczytowego opóźnienia w przypadku ioDrive2 Duo, patrząc na odchylenie standardowe opóźnienia, dysk ten plasował się pośrodku stawki, pomiędzy Micron P320h a Virident FlashMAX II. Ogólnie rzecz biorąc, Linux oferował lepszą spójność zarówno w konfiguracji standardowej, jak i wysokowydajnej, przy czym ta druga charakteryzowała się większą stabilnością.

Po zakończeniu procesu wstępnego kondycjonowania serwera plików przy stałym obciążeniu 16 wątków/16 wątków, przeszliśmy do testów głównych, mierzących wydajność na ustalonych poziomach od 2 wątków/2 wątków do 16 wątków/16 wątków. W naszym głównym obciążeniu serwera plików, ioDrive2 Duo SLC oferował najwyższą wydajność szczytową, osiągając 132–135 000 IOPS przy obciążeniu 16 wątków/16 wątków, podczas gdy P320h osiągał 125 500 IOPS. ioDrive2 Duo wykazał również niską głębokość kolejki w porównaniu z Micronem P320h przy obciążeniach 2, 4 i 8 wątków, uzyskując niewielką przewagę w trybie wysokiej wydajności. Wraz ze wzrostem głębokości kolejki, Micron P320h oferował najwyższą wydajność na każdym etapie, osiągając znacznie wyższy wynik.

Porównując średnie opóźnienie między każdym z najlepszych w swojej klasie akceleratorów aplikacji PCIe w naszym obciążeniu serwera plików, ioDrive2 Duo SLC charakteryzował się najniższym opóźnieniem w grupie, wynoszącym 0.14 ms zarówno dla systemu Linux, jak i Windows przy 2T/2Q w trybie wysokiej wydajności. Wraz ze wzrostem obciążenia, Micron P320h utrzymywał wyraźną przewagę, aż do 16T/16Q, gdzie ioDrive2 Duo SLC charakteryzował się najniższym średnim opóźnieniem przy obciążeniu szczytowym.

Analizując szczytowe czasy reakcji w naszym głównym teście serwera plików, Fusion ioDrive2 Duo SLC charakteryzował się wyższym maksymalnym opóźnieniem, które zaczynało wzrastać przy obciążeniach na poziomie lub powyżej efektywnej głębokości kolejki 128. Poniżej QD128 maksymalne opóźnienie ioDrive2 Duo wynosiło 11–100 ms, a jego wydajność była lepsza w trybie wysokiej wydajności. 

Gdy w teście serwera plików zmieniliśmy punkt widzenia z czasów szczytowej reakcji na spójność opóźnień, ioDrive2 Duo SLC wypadł gorzej od Micron P320h w trybie wysokiej wydajności i zaoferował niewielką przewagę pod względem odchylenia standardowego opóźnień w porównaniu z Virident FlashMAX II w standardowej konfiguracji.

W naszym ostatnim syntetycznym obciążeniu obejmującym profil serwera WWW, który tradycyjnie obejmuje 100% odczytu, zastosowaliśmy 100% aktywności zapisu, aby w pełni przygotować każdy dysk przed naszymi głównymi testami. W tym stresującym teście przygotowania dysk ioDrive2 Duo SLC uzyskał imponującą przewagę nad Micron P320h i Virident FlashMAX II, zarówno w konfiguracji standardowej, jak i o wysokiej wydajności. W tym teście prędkość transmisji impulsów przekroczyła 145 000 IOPS, podczas gdy Micron P320h osiągnął szczyt na poziomie 67 000 IOPS, a Virident FlashMAX II wystartował z prędkością 32 000 IOPS w trybie wysokiej wydajności.

Przy obciążeniu zapisem 100% wynoszącym 16T/16Q w naszym teście wstępnego kondycjonowania serwera WWW, ioDrive2 utrzymał średni czas reakcji na poziomie około 3.5–3.8 ms w konfiguracji o wysokiej wydajności i 6.4–7.2 ms w konfiguracji standardowej.

Porównując maksymalne opóźnienie w naszym teście wstępnego kondycjonowania serwera WWW, ioDrive2 Duo SLC zmierzył wartość od 25 do 70 ms w systemie Linux zarówno w trybie standardowym, jak i wysokiej wydajności, przy czym szczytowe opóźnienie w systemie Windows było wyższe i wynosiło 25–380 ms, z kilkoma skokami powyżej 1,000 ms. 

Porównując spójność opóźnień w naszym stresującym teście wstępnego kondycjonowania serwera WWW, Micron P320h znalazł się na szczycie stawki, a ioDrive2 Duo SLC uplasował się pośrodku. W trybie wysokiej wydajności dysk ten charakteryzował się lepszą wydajnością zarówno w systemie Windows, jak i Linux niż w konfiguracji standardowej.

Przechodząc do głównego segmentu naszego testu serwera WWW ze 100% profilem odczytu, ioDrive2 Duo SLC charakteryzował się skalowalnością wydajności od 23.9 do 25.5 tys. IOPS przy 2T/2Q, która wzrosła do szczytu 141–147 tys. IOPS przy 16T/16Q. W porównaniu z Micronem P320h, ioDrive2 Duo nie dorównywał mu wydajnością przy niskich ani wysokich głębokościach kolejek i ustępował Virident FlashMAX II przy efektywnych głębokościach kolejek poniżej QD32, choć powyżej tego poziomu szybko go prześcigał.

Średnie opóźnienie Fusion ioDrive2 Duo SLC wahało się od 0.153 do 0.163 ms przy 2T/2Q i wzrosło do szczytu 1.737–1.803 ms przy 16T/16Q. Ogólnie rzecz biorąc, Micron P320h miał najniższe opóźnienie, podczas gdy Virident FlashMAX II miał przewagę przy QD32 i niższych, które ioDrive2 Duo SLC był w stanie przewyższyć przy wyższych efektywnych głębokościach kolejek.

W naszym profilu serwera WWW odczytanego w 100% zaobserwowaliśmy skoki opóźnienia dla ioDrive2 Duo SLC sięgające nawet 130 ms, chociaż większość z nich wystąpiła poniżej 20 ms przy efektywnej głębokości kolejki poniżej 256. Przy naszym najwyższym obciążeniu 16T/16Q, ioDrive2 Duo SLC osiągnął wartość 164–320 ms, przy czym najwyższą wartość zmierzono w systemie Windows w konfiguracji standardowej.

Porównując odchylenie standardowe opóźnienia w naszym teście serwera internetowego ze 100% odczytem, ​​Micron P320h miał wyraźną przewagę w grupie, a ioDrive2 Duo SLC pozostawał w tyle lub porównywał się z Virident FlashMAX II pod względem efektywnej głębokości kolejki danych.

Wniosek

Firma Fusion-io wykazała się niezwykłą zdolnością do tworzenia czegoś więcej niż tylko stopniowych zmian dzięki akceleratorowi aplikacji ioDrive2 Duo SLC. Począwszy od mechanizmów wewnętrznych, takich jak adaptacyjna ochrona przed awarią pamięci NAND FlashBack, po ulepszoną konstrukcję płyty, która przenosi pamięć NAND na własne karty rozszerzeń, Fusion-io wprowadziło szereg zmian sprzętowych, które czynią ioDrive2 lepszym od poprzednika. Zespół programistów intensywnie pracował nad zmniejszeniem opóźnień w napędzie; korzyści te zaobserwowaliśmy w testach 4K 100% i 8K 70/30, gdzie ioDrive2 SLC uzyskał najlepsze wyniki w zakresie opóźnień i przepustowości przy obciążeniu szczytowym. Osiągnął również najwyższą wydajność przy niskich głębokościach kolejek, znacząco przewyższając Micron P320h i FlashMAX II w naszym teście 8K 70/30 w QD2 dla obciążeń 2, 4 i 8 wątków. Dało to dodatkową korzyść w postaci najniższego średniego opóźnienia, ponieważ nie musiał on obsługiwać tak wielu operacji wejścia/wyjścia, aby osiągnąć znacząco wyższą wydajność. Jeśli chodzi o zarządzanie, ioDrive2 jest wyposażony w ioSphere, najbardziej kompleksowe oprogramowanie do zarządzania dyskami dostępne na rynku. Porównaj go z dowolnym dostępnym na rynku oprogramowaniem z akceleratorami aplikacji, a przekonasz się, że pod względem funkcji i interfejsu jest on bezkonkurencyjny.

W przypadku większości innych akceleratorów aplikacji zauważyliśmy, że generalnie działają one lepiej w jednym systemie operacyjnym niż w innym. Oczywiście dlatego testujemy dyski zarówno w systemie Windows, jak i Linux, aby móc zidentyfikować mocne i słabe strony dysku. Podobnie jak w przypadku poprzednich dysków Fusion-io, ioDrive2 Duo radzi sobie znakomicie w środowiskach Linux, choć w systemie Windows jego wydajność jest nieco bardziej niestabilna. Choć jest to bardziej widoczne na naszych wykresach, ogólna wydajność systemu Windows nie spada znacząco, ale z pewnością jest miejsce na poprawę. Przy obciążeniach szczytowych 16 wątków/16 kwartałów zauważyliśmy skoki opóźnień szczytowych w przypadku ioDrive2 Duo. Jednak porównując spójność opóźnień, ogólnie rzecz biorąc, nie miało to większego wpływu na te wartości. Chociaż niektóre wartości opóźnień nie są na poziomie oczekiwanym przez Fusion-io, ich konstrukcja pozwala na aktualizacje bardzo niskiego poziomu, które powinny z czasem zniwelować niektóre z tych problemów. Warto również wspomnieć, że Fusion-io obsługuje jeden z najbardziej rozbudowanych systemów operacyjnych, co sprawia, że ​​dysk można łatwo wdrożyć w wielu zastosowaniach. 

Projekt karty Fusion-io często spotyka się z krytyką ze strony konkurencji, ponieważ wykorzystuje procesor hosta i pamięć RAM do wykonywania większości zadań związanych z zarządzaniem pamięcią NAND. Jak jednak widzieliśmy, jest to wydajna konstrukcja, stosowana również przez Virident, zapewniająca imponującą wydajność i niskie opóźnienia dzięki wykorzystaniu coraz mocniejszych procesorów. Karta Micron P320h jest doskonałym przykładem alternatywnego podejścia, wykorzystującego bardzo dobry kontroler wbudowany, ale ich karta oferuje maksymalnie 700 GB pamięci SLC, co ilustruje kompromisy, na jakie muszą godzić się dostawcy pamięci masowej. Nowy atak branży na Fusion-io jest dość interesujący, tym razem dotyczący współczynnika kształtu. ioDrive2 Duo wykorzystuje konstrukcję FHHL, podczas gdy większość innych serwerów korzysta z HHHL, co z perspektywy dopasowania do serwera jest konstrukcją bardziej uniwersalną. Wszystkie serwery w naszym laboratorium od HP, Dell, Lenovo i SuperMicro obsługują formaty FHHL i HHHL, ale warto zauważyć, że konstrukcja Fusion-io jest pod tym względem nieco wyjątkowa. Z punktu widzenia projektowania, akceptowalne wydaje się wykorzystanie większej przestrzeni, aby umożliwić zastosowanie modułowych segmentów NAND. Ogranicza to koszty projektowania w długim okresie użytkowania linii produktów, wraz ze zmianami w NAND, ale konkurencja szybko zauważa ograniczenia w szczególnych przypadkach użycia.

ZALETY

• Zapewnia najwyższą wydajność szczytową w naszych obciążeniach 100% 4K, 8k 70/30 i serwera plików
• Pakiet do zarządzania ioSphere oferuje najlepszy w swojej klasie zestaw funkcji
• Najwyższa przepustowość i najniższe opóźnienie w obciążeniach 8k 70/30 i serwera plików przy niskich głębokościach kolejki
• Sprawdzona architektura z funkcjami takimi jak Adaptive Flashback, które zwiększają niezawodność

Wady

• Problemy z maksymalnym opóźnieniem w systemach Windows i Linux
• Traci przewagę nad Micron P320h pomiędzy najniższą a najwyższą efektywną głębokością kolejki

Podsumowanie

Akcelerator aplikacji Fusion-io ioDrive2 Duo SLC zapewnia 1.2 TB najszybszej dostępnej pamięci masowej w różnych obciążeniach, oferując jednocześnie wiele ulepszeń konstrukcyjnych i funkcjonalnych w porównaniu z poprzednią generacją produktu. Jednym z takich ulepszeń jest technologia Adaptive FlashBack, która chroni dane i utrzymuje dysk w działaniu nawet po wielokrotnych awariach matryc NAND. Łącząc najlepsze w branży oprogramowanie do zarządzania i możliwość ciągłego ulepszania dysku bez konieczności zakupu nowego kontrolera, ioDrive2 Duo SLC z pewnością sprawdzi się w długoterminowych zastosowaniach, obsługując najważniejsze aplikacje, które mogą wykorzystać doskonałą wydajność pamięci masowej. 

Strona produktu ioDrive2

Omów tę recenzję