Recenzja dysku SSD Intel SSD DC P3700 2.5″ NVMe

by StorageReview Enterprise Lab on December 11, 2015

Enterprise ◇ SSD

Seria dysków SSD Intel SSD DC P3700 to najnowszy dysk SSD NVMe firmy Intel, przeznaczony do popularnych aplikacji i systemów pamięci masowej. Dysk P3700 jest dostępny w formacie 2.5″ oraz jako karta rozszerzeń PCIe, o pojemności do 2 TB. W najwyższej klasie wydajności, P3700 oferuje do 2,800 MB/s przy odczycie sekwencyjnym, 2,000 MB/s przy zapisie sekwencyjnym i 450 000 losowych operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) przy odczycie 4 KB. Oprócz imponujących wyników, Intel koncentruje się na przewidywalności wydajności w modelu P3700, rozumiejąc, że spójność IOPS jest równie ważna, jak wydajność na najwyższym poziomie.

Dyski P3700 to zintegrowane pionowo rozwiązania firmy Intel; firma ta produkuje kontroler, pamięć NAND (20 nm MLC) i oprogramowanie układowe. Dzięki temu Intel ma lepszy wgląd w charakterystykę dysku, a wsparcie techniczne i przyszłe ulepszenia są bardziej usprawnione. Firma Intel oferuje obsługę sterowników dla większości nowoczesnych systemów operacyjnych, a dysk jest w stanie wykonać 17 zapisów dziennie w ramach pięcioletniej gwarancji.

Dysk P3700 należy do szerokiej linii dysków SSD klasy korporacyjnej firmy Intel. Największą różnicą między nim a dyskami P3500 i P3600 jest przede wszystkim wytrzymałość. Chociaż P3700 oferuje niewielki wzrost przepustowości w porównaniu z P3500 i P3600, opóźnienia pozostają takie same we wszystkich trzech dyskach. Warto jednak zauważyć, że P3700 oferuje wytrzymałość na poziomie do 17 DWPD, podczas gdy P3500 i P3600 oferują odpowiednio 3 i 3 DWPD. Intel oferuje również P3608, czyli mniej więcej dwa dyski P3600 na karcie rozszerzeń, która podwaja pojemność (4 TB) i wydajność (5000 MB/s) pojedynczego dysku SSD P3600.

Nasza recenzja dotyczy dysku o pojemności 2TB i formacie 2.5″.

Specyfikacja dysku SSD Intel SSD DC P3700 NVMe

Nazwa serii: Dysk SSD Intel DC P3700 Series
Pojemności: 400 GB, 800 GB, 1.6 TB, 2 TB
Odczyt sekwencyjny: do 2800
Zapis ciągły: do 2000
Wydajność (MB/s)
- Odczyt: Do 460
- Napisz: Do 175
Losowy odczyt wejścia/wyjścia
Operacje zapisu (70/30 odczytu/zapisu na sekundę 4 KB K-IOPS): do 265
Żywotność: 17 zapisów na dysku dziennie
Opóźnienie odczytu/zapisu: 20 µs / 20 µs
Interfejs: Pamięć nieulotna express (NVMe*) PCIe* 3.0 x4
Współczynnik kształtu Wysokość / Waga:
- 2.5 cala: 15 mm/do 125 gramów
- AIC: Połowa wysokości, połowa długości (HHHL) /195 gramów
Oczekiwana żywotność: 2 miliony godzin Średni czas między awariami (MTBF), 230 lat
Pobór energii
- Aktywny: <25 W (zapis) / <11 W (odczyt)
- Bezczynność: typowo 4 W
Pamięć flash NAND: Pamięć flash Intel NAND Multi-Level Cell (MLC) 20 nm
Temperatura pracy:
- 2.5-calowy FF: temperatura otoczenia od 0° C do 35° C przy sugerowanym przepływie powietrza, temperatura obudowy od 0° C do 70° C
- AIC: temperatura otoczenia od 0° C do 55° C z sugerowanym przepływem powietrza
Zgodność z dyrektywą RoHS: spełnia wymagania dyrektyw Unii Europejskiej (UE) dotyczących zgodności z dyrektywą RoHS
Wsparcie oprogramowania: Intel® Solid-State Drive Data Center Tool

Projektowanie i budowa

Intel DC P3700 to dysk SSD NVMe o formacie 2.5 cala i wysokości 15 mm. Jest grubszy niż inne dyski SSD, ale nadal zmieści się w większości macierzy, ponieważ wiele z nich jest zaprojektowanych do obsługi dysków twardych 3.5 cala, a także grubszych dysków twardych 2.5 cala. Obudowa zewnętrzna jest wykonana ze szczotkowanego metalu i ma naklejkę na górze z informacjami, takimi jak numer seryjny/model. W przeciwległym rogu znajduje się logo Intel. Na górze znajdują się cztery śrubki do demontażu obudowy.

Boki napędu posiadają cztery otwory montażowe (po 2 z każdej strony).

Spód dysku ma rowki biegnące przez całą powierzchnię, które odprowadzają ciepło. Znajdują się tam 4 otwory montażowe. Na dole widać również interfejs PCIe, który, choć wygląda podobnie do interfejsu SAS, zapewnia znacznie wyższą wydajność.

Wewnątrz napędu znajdują się dwie płytki PCB z pamięcią Intel 20 nm MLC NAND i kontrolerem Intel NVMe.

Testowanie tła i porównań

Laboratorium testowe StorageReview Enterprise oferuje elastyczną architekturę do przeprowadzania testów porównawczych urządzeń pamięci masowej klasy enterprise w środowisku porównywalnym z tym, z jakim administratorzy spotykają się w rzeczywistych wdrożeniach. Laboratorium testowe Enterprise obejmuje różnorodne serwery, sieci, urządzenia do kondycjonowania zasilania i inną infrastrukturę sieciową, co pozwala naszym pracownikom na stworzenie rzeczywistych warunków i dokładną ocenę wydajności podczas testów.

Uwzględniamy te informacje dotyczące środowiska laboratoryjnego i protokołów w recenzjach, aby specjaliści IT i osoby odpowiedzialne za pozyskiwanie pamięci masowej mogli zrozumieć warunki, w jakich osiągnęliśmy poniższe rezultaty. Żadna z naszych recenzji nie jest opłacana ani nadzorowana przez producenta testowanego sprzętu. Dodatkowe informacje na temat laboratorium testowego StorageReview Enterprise Test Lab oraz przegląd jego możliwości sieciowych są dostępne na odpowiednich stronach.

Przetestowaliśmy dysk Intel SSD DC P3700 w systemie SuperMicro SuperServer 2028U-TNR4T+, porównując go z następującymi innymi dyskami SSD NVMe:

Dysk SSD Samsung XS1715 Enterprise NVMe
Dysk SSD Memblaze PBlaze 4

Analiza obciążenia aplikacji

Aby zrozumieć charakterystykę wydajności korporacyjnych urządzeń pamięci masowej, niezbędne jest modelowanie infrastruktury i obciążeń aplikacji w rzeczywistych środowiskach produkcyjnych. Nasze pierwsze testy porównawcze dla dysku Intel SSD DC P3700 to wydajność MySQL OLTP w SysBench oraz wydajność Microsoft SQL Server OLTP z symulowanym obciążeniem TCP-C. W przypadku obciążeń aplikacji, każdy dysk będzie obsługiwał 2–4 identycznie skonfigurowane maszyny wirtualne.

Protokół testowania OLTP dla Microsoft SQL Server firmy StorageReview wykorzystuje aktualną wersję roboczą Transaction Processing Performance Council Benchmark C (TPC-C), internetowego testu porównawczego przetwarzania transakcji, który symuluje działania występujące w złożonych środowiskach aplikacji. Test TPC-C jest bliższy niż syntetyczne testy wydajnościowe, jeśli chodzi o ocenę mocnych stron i wąskich gardeł infrastruktury pamięci masowej w środowiskach baz danych. Każda instancja maszyny wirtualnej SQL Server, którą testujemy, korzysta z bazy danych SQL Server o pojemności 333 GB (w skali 1,500) i mierzy wydajność transakcyjną oraz opóźnienia przy obciążeniu 15 000 użytkowników wirtualnych.

Analizując dane wyjściowe SQL Server, dysk Intel miał najwyższą przepustowość spośród pojedynczej maszyny wirtualnej, wynoszącą 3,157.469 TPS; natomiast dysk XS1715 uzyskał wynik z dokładnością do 0.1 TPS. Dysk Intel osiągnął wiodący wynik łączny wynoszący 3,157.341 TPS.

Analiza średnich opóźnień podczas testu porównawczego SQL Server dla 15 tys. użytkowników wykazała, że dysk Intel znalazł się na szczycie stawki z wynikiem 7 ms i łącznym opóźnieniem 7 ms. Wyniki były identyczne z dyskiem SSD Samsunga, podczas gdy dysk Memblaze osiągnął łączny czas 7.5 ms.

Kolejny test porównawczy aplikacji obejmuje bazę danych Percona MySQL OLTP, mierzoną za pomocą SysBench. Test ten mierzy średnią liczbę transakcji na sekundę (TSP), średnie opóźnienie oraz średnie opóźnienie na poziomie 99. percentyla. Percona i MariaDB korzystają z interfejsów API aplikacji obsługujących pamięć flash Fusion-io w najnowszych wersjach swoich baz danych, jednak na potrzeby tego porównania testujemy każde urządzenie w jego „starszych” trybach blokowej pamięci masowej.

W teście średniej liczby transakcji na sekundę dysk Intel SSD DC P3700 wykazał się najlepszą wydajnością, osiągając łącznie 5,779.7 TPS, nieznacznie wyprzedzając dysk Memblaze, w którym każda maszyna wirtualna osiągnęła 5,717.2 TPS.

Średnie wyniki opóźnień były zbliżone, a dysk Intel uplasował się na szczycie tabeli z łącznym opóźnieniem 22.15 ms. Kolejnym najlepszym dyskiem był Memblaze, z indywidualnymi maszynami wirtualnymi działającymi w przedziale od 22.34 ms do 22.42 ms i łącznym opóźnieniem 22.38 ms.

Jeśli chodzi o najgorszy scenariusz opóźnień MySQL (opóźnienie na 99. percentylu), dysk Intel osiągnął imponujący łączny wynik zaledwie 45.97 ms, podczas gdy Memblaze wykazał, że maszyny wirtualne działają z opóźnieniem od 58.03 ms do 58.00 ms.

Analiza syntetycznego obciążenia przedsiębiorstwa

Wydajność pamięci flash zmienia się w miarę dostosowywania dysku do obciążenia, co oznacza, że pamięć flash musi zostać wstępnie przygotowana przed każdym syntetycznym testem porównawczym fio , aby zapewnić dokładność testów. Każdy z porównywalnych dysków jest wstępnie przygotowany do stanu ustalonego z dużym obciążeniem 16 wątków i kolejką oczekujących 16 wątków na wątek.

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)

Po zakończeniu wstępnego kondycjonowania, każde urządzenie jest testowane w odstępach czasu na wielu profilach głębokości wątków/kolejek, aby pokazać wydajność przy lekkim i intensywnym użytkowaniu. Nasza analiza syntetycznego obciążenia dla dysku Intel SSD DC P3700 wykorzystuje dwa profile, które są szeroko stosowane w specyfikacjach producentów i testach porównawczych. Należy pamiętać, że syntetyczne obciążenia nigdy nie odzwierciedlą w 100% aktywności obserwowanej w obciążeniach produkcyjnych i pod pewnymi względami niedokładnie obrazują dysk w scenariuszach, które nie wystąpiłyby w rzeczywistości.

4k
- 100% odczytu i 100% zapisu
8k
- 70% odczytu/30% zapisu

W naszym teście wstępnego przygotowania zapisu 4k, Intel P3700 uzyskał najlepszy wynik, rozpoczynając od około 400 000 IOPS i osiągając w stanie ustalonym nieco poniżej 170 000 IOPS. Samsung XS1715 uzyskał wyniki w trybie burst tuż za dyskiem Intela, choć spadł na ostatnie miejsce i za znacznie bardziej stabilnym Memblaze.

Następnie przyjrzymy się średniemu opóźnieniu, gdzie zarówno dyski Intela, jak i Samsunga wystartowały z wartością około 0.6 ms, a po 20 minutach gwałtownie wzrosły. Dysk Intela pozostał najstabilniejszy z nich do końca testu, zajmując pierwsze miejsce. Jednak Memblaze charakteryzował się najbardziej spójnym opóźnieniem.

Pomiar maksymalnego opóźnienia wykazał, że dysk SSD Intel był najstabilniejszym dyskiem z zauważalną przewagą, utrzymując opóźnienie na poziomie 25 ms przez cały test i bez większych skoków. Samsung, a w szczególności Memblaze, odnotowały znaczne skoki podczas odczytów maksymalnego opóźnienia.

Obliczenia odchylenia standardowego mają na celu ułatwienie wizualizacji spójności wyników dotyczących opóźnień dysków SSD. W tym scenariuszu dysk Intel początkowo radził sobie dobrze, choć około 22. minuty odnotował znaczny wzrost opóźnień. Później pozostał dość stabilny, zajmując pierwsze miejsce i osiągając opóźnienie nieco poniżej 1.5 ms.

Podczas podstawowego syntetycznego testu porównawczego 4k, dysk Memblaze okazał się zdecydowanie najlepszy w kategorii odczytu, osiągając imponujące 717 172 IOPS, podczas gdy dysk Intel wykazał się najlepszą wydajnością zapisu, osiągając 172 672 IOPS.

Wyniki były mniej więcej takie same, jeśli chodzi o średnie opóźnienie – dysk Intel osiągnął 0.56 ms przy odczycie i 1.48 ms przy zapisie, co plasowało go tuż za dyskiem Memblaze.

Jeśli chodzi o maksymalne opóźnienie, Intel P3700 może pochwalić się najlepszą wydajnością w zapisie, wynoszącą zaledwie 33.1 ms, podczas gdy najwyższe maksymalne opóźnienie odczytu uzyskał Samsung, który odnotował 5.8 ms.

Wyniki odzwierciedlały się po przeanalizowaniu odchylenia standardowego, gdzie dysk Intel ponownie okazał się liderem w opóźnieniu zapisu z wynikiem 1.377 ms. Samsung XS1715 wykazał najwyższe opóźnienie odczytu z wynikiem 0.08 ms.

Nasze kolejne obciążenie wykorzystuje transfery 8k z proporcją 70% operacji odczytu i 30% operacji zapisu. Ponownie, zaczniemy od wyników wstępnego kondycjonowania, zanim przejdziemy do testów głównych. Pod względem przepustowości, dysk Intel wykazał się na początku testu najwyższą wydajnością ze znaczną przewagą, osiągając w stanie ustalonym około 176 000 IOPS, co dało mu drugie miejsce.

Średnie opóźnienie pokazało podobny obraz – dysk Intela wykazał się najlepszą wydajnością na początku testu, ale po około 70 minutach nastąpił gwałtowny wzrost. Pod koniec testu osiągnął stan stabilny na poziomie około 1.6 ms, co ponownie zapewniło mu drugie miejsce.

Pod względem maksymalnego opóźnienia, dysk Intel był zdecydowanie najwydajniejszy, wykazując względnie stałe opóźnienie przez cały czas. Dysk Memblaze charakteryzował się bardzo niestabilnym opóźnieniem, notując ogromne skoki w całym teście.

Odchylenie standardowe wykazało zróżnicowane opóźnienie dla wszystkich dysków w pierwszej części testu. Ponownie, Intel P3700 uzyskał najlepsze wyniki, przekraczając 1.2 ms tylko w kilku przypadkach.

Po pełnym przygotowaniu dysku Intel P3700, poddaliśmy go głównemu testowi 8k 70/30. Pod względem przepustowości dysk Intel wykazał się najlepszą wydajnością przez cały test aż do samego końca, gdzie Memblaze wyprzedził go na ostatniej głębokości kolejki, przekraczając 166 250 IOPS.

Średnie wyniki opóźnień były podobne, przy czym dyski Intel i Memblaze szły łeb w łeb aż do punktu krytycznego, gdzie ten drugi ponownie odskoczył. Dysk Intela wystartował z opóźnieniem około 0.2 ms.

Analiza maksymalnego opóźnienia wykazała, że dysk Intel uzyskał najlepsze wyniki, przekraczając granicę 20 ms tylko kilka razy. Jednak Samsung XS1715 mógł pochwalić się najbardziej spójnymi wynikami, ponieważ charakteryzował się najmniejszą liczbą skoków opóźnienia.

Wyniki odchylenia standardowego pokazały równą wydajność między dyskami Intel i Memblaze, aż do głębokości kolejki terminali. Ogólnie jednak dysk Intela uzyskał najlepsze wyniki, z zakresem od 0.2 ms do zaledwie 1.15 ms.

Wniosek

Dostępny w pojemnościach do 2 TB, Intel P3700 jest na szczycie rodziny dysków, która została zaprojektowana zarówno dla popularnych aplikacji, jak i dostawców systemów pamięci masowej. Intel z pewnością zaprezentował swoją nową rodzinę dysków NVMe klasy enterprise z impetem, oferując trzy różne linie i dwa różne formaty (2.5″ i karta rozszerzeń PCIe), co łącznie obejmuje 12 różnych pojemności. Niewiele firm (poza trzema największymi producentami) może sobie pozwolić na tak imponującą premierę. Dyski P3700 i cała rodzina to również rozwiązania zintegrowane pionowo, co oznacza, że Intel produkuje kontroler, pamięć NAND (20 nm MLC) i oprogramowanie układowe (Intel zapewnia również obsługę sterowników dla systemów operacyjnych). Pozwala to Intelowi lepiej zrozumieć charakterystykę dysku, co pozwala na efektywne wsparcie techniczne i oferowanie bardziej usprawnionych udoskonaleń w przyszłości.

Patrząc na wydajność, oczywiste jest, że Intel DC P3700 to potężny dysk, który prowadzi w wielu testowanych przez nas obciążeniach. Mimo to, zestawiliśmy go z dyskami SSD NVMe Samsung XS1715 1.6 TB i Memblaze PBlaze4 3.2 TB. W naszym teście SQL Server, dysk Intel uzyskał najwyższą przepustowość, osiągając imponujące 3,157.5 TPS, a także wiodącą łączną wartość 3,157.341 TPS. Ponadto, dysk Intel dzielił prowadzenie z Samsungiem XS1715 pod względem średniego opóźnienia, osiągając 7.0 ms. W naszych testach Sysbench ponownie zaobserwowaliśmy imponującą wydajność z najlepszym wynikiem TPS wynoszącym 5,779.7, łącznym średnim opóźnieniem 22.15 ms i najgorszym przypadkiem (99. percentyl) łącznym wynikiem 45.97 ms.

Podczas naszych głównych testów syntetycznych, dysk Intel DC P3700 osiągnął przepustowość 457 230 IOPS w trybie 4K i najwyższą wydajność zapisu na poziomie 172 672 IOPS. Pod względem średniego opóźnienia dysk Intel osiągnął 0.56 ms w trybie odczytu i 1.48 ms w trybie zapisu, a jego maksymalny stosunek opóźnienia do odchylenia standardowego w trybie odczytu wyniósł odpowiednio 8.5 ms i 0.236 ms. W przypadku obciążenia 8K 70/30 dysk Intel DC P3700 znacznie się poprawił, plasując się niemal na szczycie tabeli wyników we wszystkich kategoriach.

ZALETY