Dyski SSD NVMe zdominowały rynek pod względem wydajności. Początkowo poczyniły ogromne postępy w porównaniu z dyskami SAS i SATA, ale w ostatnich latach stopniowo zwiększały wydajność z każdą iteracją. PCIe 3.0 ma górną granicę i obecne dyski zbliżają się do niej. Jednak wraz z procesorami AMD EPYC 7002 drugiej generacji , PCIe 4.0 jest już dostępne, a firma KIOXIA wykorzystuje je w dyskach SSD CM6.
Firma KIOXIA zapowiedziała nowe dyski PCIe 4.0, CM6 i CD6, jako demo podczas ostatniego szczytu Flash Memory Summit, w dawno zapomnianych czasach wydarzeń fizycznych. Wówczas były to pierwsze dyski SSD PCIe 4.0 i w chwili pisania tego tekstu seria dysków SSD CM6 może nadal być jednym z niewielu, jeśli nie jedynym, dyskiem SSD PCIe 4.0 dla przedsiębiorstw. Największą zaletą nowych dysków będzie wyższa wydajność: deklarowana prędkość odczytu do 6.9 GB/s i 1.4 miliona operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS). Teoretycznie to imponujące liczby. Dyski oferują również in-band NVMe-MI, trwały dziennik zdarzeń i granularność przestrzeni nazw.
Dysk KIOXIA CM6 ma format U.3, zgodny ze standardem SFF-TA-1001, co pozwala na jego stosowanie w płytach backplane obsługujących tryb trójmodowy. CM6 jest dostępny w szerokim zakresie pojemności, od 800 GB do 30.72 TB. Dyski są dostępne w wersji do intensywnego odczytu (CM6-R) i do użytku mieszanego (CM6-V), w zależności od potrzeb użytkownika. Oprócz modeli dostosowanych do konkretnych zastosowań, dostępne są również wersje bezpieczne, w tym z funkcją Sanitize Instat Erase (SIE), dyskiem samoszyfrującym (SED) oraz modelem FIPS 140-2 (poziom 2). Dysk jest dwuportowy, co zapewnia wysoką dostępność.
W tej recenzji bierzemy pod uwagę dysk KIOXIA CM6-V o pojemności 6.4 TB.
Specyfikacja KIOXIA CM6 PCIe 4.0
| Model | CM6-R (intensywny odczyt) | CM6-V (do użytku mieszanego) |
| Form Factor | 2.5 cala, 15 mm wysokości Z | |
| Pojemność 1 | 960 GB, 1.92 TB, 3.84 TB, 7.68 TB, 15.36 TB, 30.72 TB | 800 GB, 1.6 TB, 3.2 TB, 6.4 TB, 12.8 TB |
| Interfejs | PCIe Gen3 / 4, 1×4 i 2×2 | |
| Zgodność | PCIe 4.0 i NVMe 1.4 | |
| Typ NAND | KIOXIA BiCS FLASH96-warstwowa 3D TLC | |
| Sekwencyjny odczyt | Gen3 = do 3,500 MB/s Gen4 = do 6,900 MB/s |
Gen3 = do 3,500 MB/s Gen4 = do 6,900 MB/s |
| Zapis sekwencyjny | Gen3 = do 3,100 MB/s Gen4 = do 4,200 MB/s |
Gen3 = do 3,100 MB/s Gen4 = do 4,200 MB/s |
| Losowe czytanie | Gen3 = do 800 tys. IOPS Gen4 = do 1.4 mln IOPS |
Gen3 = do 800 tys. IOPS Gen4 = do 1.4 mln IOPS |
| Losowy zapis | Gen3 = do 155 tys. IOPS Gen4 = do 170 tys. IOPS |
Gen3 = do 290 tys. IOPS Gen4 = do 350 tys. IOPS |
| Pobór energii | Aktywny: 20 W; Bezczynny: <5 W | |
| Wytrzymałość | 1 DWPD przez 5 lat | 3 DWPD przez 5 lat |
| Niekorygowany BER | 1 sektor na 10^17 odczytanych bitów | |
| MTTF / AFR | 2.5 mln godzin / 0.35% | |
| temperatura robocza | 0 do 70C | |
Wydajność
Stanowisko testowe
Nasze nowe testy dysków SSD PCIe Gen4 Enterprise wykorzystują dysk Lenovo ThinkSystem SR635 do testów aplikacyjnych i syntetycznych testów porównawczych. ThinkSystem SR635 to dobrze wyposażona platforma jednoprocesorowa AMD, oferująca moc obliczeniową znacznie przekraczającą wymagania dotyczące wydajnej lokalnej pamięci masowej. Jest to również jedyna platforma w naszym laboratorium (i jedna z niewielu dostępnych obecnie na rynku) z zatokami PCIe Gen4 U.2. Testy syntetyczne nie wymagają dużych zasobów procesora, ale nadal wykorzystują tę samą platformę Lenovo. W obu przypadkach celem jest zaprezentowanie lokalnej pamięci masowej w jak najlepszym świetle, zgodnie z maksymalnymi specyfikacjami dysków oferowanymi przez producentów pamięci masowej.
Platforma syntetyczna i aplikacyjna PCIe Gen4 (Lenovo ThinkSystem SR635)
- 1 x AMD 7452 (2.35 GHz x 32 rdzenie)
- 8 x 64 GB pamięci DRAM DDR4-3200 MHz z funkcją ECC
- CentOS 7.7 1908
- ESXi 6.7u3
Platforma aplikacji PCIe Gen3 ( Lenovo ThinkSystem SR850 )
- 4 x procesor Intel Platinum 8160 (2.1 GHz x 24 rdzenie)
- 16 x 32 GB pamięci DRAM DDR4-2666 MHz z funkcją ECC
- 2 x RAID 930-8i 12 Gb/s Karty RAID
- 8 zatok NVMe
- VMware ESXI 6.7u3
Platforma syntetyczna PCIe Gen3 ( Dell PowerEdge R740xd )
- 2 procesory Intel Gold 6130 (2.1 GHz x 16 rdzeni)
- 4 x 16 GB pamięci DRAM DDR4-2666 MHz z funkcją ECC
- 1x karta RAID PERC 730 2 GB 12 Gb/s
- Dodatkowy adapter NVMe
- Ubuntu-16.04.3-komputer stacjonarny-amd64
Będąc pierwszym zestawem recenzji na nowej platformie, uwzględniliśmy wcześniejsze wyniki dysków, które są zbliżone, ale nie w 100% identyczne, ponieważ były testowane na starszej platformie. Nasze syntetyczne testy nie będą miały dużych różnic w wynikach, ale obciążenia aplikacji działające na platformie AMD z jednym procesorem w porównaniu z platformą Intel z czterema procesorami mogą do pewnego stopnia. W naszych testach MySQL jeden z nowych produktów Gen4 KIOXIA objął prowadzenie, ale w przypadku opóźnień serwera SQL było przeciętnie. Z zaledwie dwoma dyskami Gen4, które mogliśmy opublikować, nie mamy znaczącej ilości porównywalnych danych, ale warto wziąć to pod uwagę przeglądając te wyniki. Zwiększyliśmy również intensywność naszych syntetycznych testów, aby wykorzystać zalety szybszych dysków SSD, pokazując teraz wyniki testów z wyższą szczytową liczbą wątków.
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.
Analiza obciążenia aplikacji
Aby zrozumieć charakterystykę wydajności urządzeń pamięci masowej klasy enterprise, niezbędne jest modelowanie infrastruktury i obciążeń aplikacji występujących w rzeczywistych środowiskach produkcyjnych. Nasze testy porównawcze dla KIOXIA CM6 obejmują wydajność MySQL OLTP w SysBench oraz wydajność Microsoft SQL Server OLTP z symulowanym obciążeniem TCP-C. W przypadku obciążeń aplikacji, każdy dysk będzie obsługiwał 4 identycznie skonfigurowane maszyny wirtualne.
Wydajność serwera SQL
Każda maszyna wirtualna SQL Server jest skonfigurowana z dwoma dyskami wirtualnymi: woluminem 100 GB do rozruchu i woluminem 500 GB na bazę danych i pliki dziennika. Z perspektywy zasobów systemowych, skonfigurowaliśmy każdą maszynę wirtualną z 8 procesorami wirtualnymi, 64 GB pamięci DRAM i wykorzystaliśmy kontroler LSI Logic SAS SCSI. Podczas gdy nasze obciążenia Sysbench testowane wcześniej obciążały platformę zarówno pod względem operacji wejścia/wyjścia, jak i pojemności pamięci masowej, test SQL sprawdza wydajność pod kątem opóźnień.
W tym teście wykorzystano SQL Server 2014 działający na gościnnych maszynach wirtualnych z systemem Windows Server 2012 R2 i poddano go testowi Quest Benchmark Factory for Databases. Protokół testowania OLTP Microsoft SQL Server firmy StorageReview wykorzystuje aktualną wersję roboczą testu Benchmark C (TPC-C) organizacji Transaction Processing Performance Council, internetowego testu porównawczego przetwarzania transakcji, który symuluje działania występujące w złożonych środowiskach aplikacji. Test TPC-C jest bliższy niż syntetyczne testy wydajnościowe oceny mocnych stron i wąskich gardeł infrastruktury pamięci masowej w środowiskach baz danych. Każda instancja naszej maszyny wirtualnej SQL Server w ramach tego testu 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.
Konfiguracja testowania serwera SQL Server (na maszynę wirtualną)
- Windows Server 2012 R2
- Zajętość pamięci masowej: 600 GB przydzielonych, 500 GB wykorzystanych
- SQL Server 2014
-
- Rozmiar bazy danych: skala 1,500
- Obciążenie wirtualnego klienta: 15 000
- Bufor RAM: 48 GB
- Długość testu: 3 godziny
-
- 2.5 godziny przygotowania wstępnego
- 30-minutowy okres próbny
W naszym teście transakcyjnym SQL Server KIOXIA CM6 zajęła czwarte miejsce z wynikiem 12 633,6 TPS, mimo że była tylko o 10.6 TPS gorsza od najlepszego urządzenia.
Biorąc pod uwagę średnie opóźnienie serwera SQL Server, CM6 osiągnął średnie opóźnienie na poziomie 5.5 ms, tyle samo co jego kuzyn CD6 SSD.
Wydajność Sysbench
Kolejny test porównawczy aplikacji obejmuje bazę danych Percona MySQL OLTP, mierzoną za pomocą SysBench. Test ten mierzy również średnią liczbę transakcji na sekundę (TSP), średnie opóźnienie oraz średnie opóźnienie na poziomie 99. percentyla.
Każda maszyna wirtualna Sysbench jest skonfigurowana z trzema dyskami wirtualnymi: jednym do rozruchu (~92 GB), jednym z predefiniowaną bazą danych (~447 GB) i trzecim dla testowanej bazy danych (270 GB). Z perspektywy zasobów systemowych, skonfigurowaliśmy każdą maszynę wirtualną z 8 procesorami wirtualnymi, 60 GB pamięci DRAM i wykorzystaliśmy kontroler LSI Logic SAS SCSI.
Konfiguracja testów Sysbench (na maszynę wirtualną)
- CentOS 6.3 64-bit
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
-
- Tabele bazy danych: 100
- Rozmiar bazy danych: 10 000 000
- Wątki bazy danych: 32
- Bufor RAM: 24 GB
- Długość testu: 3 godziny
-
- 2 godziny wstępnego kondycjonowania 32 wątków
- 1 godzina 32 wątki
Jeśli chodzi o nasz test transakcyjny Sysbench, KIOXIA CM6 uzyskał wynik 8,632 TPS, co ponownie plasuje go na czwartym miejscu w naszym zestawieniu porównywalnych urządzeń.
Jeśli chodzi o średnie opóźnienie w Sysbench, CM6 ponownie zajął czwarte miejsce z wynikiem 14.82 ms.
W najgorszym scenariuszu opóźnienia (99. percentyl) CM6 znalazł się na komfortowej czwartej pozycji z opóźnieniem 29.86 ms.
Analiza obciążenia VDBench
W przypadku benchmarkingu urządzeń pamięci masowej, testy aplikacji są najlepsze, a testy syntetyczne plasują się na drugim miejscu. Chociaż nie odzwierciedlają one idealnie rzeczywistych obciążeń, testy syntetyczne pomagają w ustaleniu punktu odniesienia urządzeń pamięci masowej dzięki współczynnikowi powtarzalności, który ułatwia porównywanie konkurencyjnych rozwiązań. Obciążenia te oferują szereg różnych profili testowych, od testów „czterech kątów”, przez testy rozmiaru transferu danych, po przechwytywanie śladów z różnych środowisk VDI. Wszystkie te testy wykorzystują generator obciążeń vdBench z silnikiem skryptowym do automatyzacji i przechwytywania wyników w dużym klastrze obliczeniowym. Pozwala to nam powtarzać te same obciążenia dla szerokiej gamy urządzeń pamięci masowej, w tym macierzy flash i pojedynczych urządzeń pamięci masowej. Nasz proces testowania tych benchmarków polega na wypełnieniu całej powierzchni dysku danymi, a następnie partycjonowaniu sekcji dysku równej 25% pojemności dysku, aby symulować potencjalną reakcję dysku na obciążenia aplikacji. Różni się to od testów pełnej entropii, które wykorzystują 100% dysku i doprowadzają go do stanu ustalonego. W rezultacie liczby te będą odzwierciedlać wyższe, stałe prędkości zapisu.
Profile:
- Losowy odczyt 4K: 100% odczytu, 128 wątków, 0-120% ioratu
- 4K losowy zapis: 100% zapisu, 128 wątki, 0-120% ioracji
- Odczyt losowy 4K (duże obciążenie): 100% odczytu, 512 wątków, 0-120% ioratu
- Losowy zapis 4K (duże obciążenie): 100% zapisu, 512 wątków, 0-120% ioratu
- 64K Sekwencyjny odczyt: 100% odczytu, 32 wątków, 0-120% ioracji
- 64K Sekwencyjny zapis: 100% zapisu, 16 wątków, 0-120% ioratu
- 64K Sekwencyjny odczyt (duże obciążenie): 100% odczytu, 64 wątki, 0-120% obciążenia
- 64K Sekwencyjny zapis (duże obciążenie): 100% zapisu, 64 wątki, 0-120% obciążenia
- Syntetyczna baza danych: SQL i Oracle
- Ślady pełnego klonu VDI i klonów powiązanych
Porównywalne:
W naszej pierwszej analizie obciążenia VDBench, losowym odczycie 4 KB, dysk KIOXIA CM6 osiągnął imponującą wydajność, osiągając 846 288 IOPS przy opóźnieniu 150 µs. To stawia go na czele stawki.
Nowe dyski PCIe 4.0 wytrzymują większe obciążenie i byłoby zaniedbaniem, gdybyśmy nie przetestowali ich nieco mocniej, aby sprawdzić ich możliwości. Przy losowym odczycie 4 KB z dużym obciążeniem, CM6 osiągnął szczytową wydajność 1 507 564 IOPS przy opóźnieniu 337.9 µs. Znacznie lepiej niż jego odpowiednik CD6.
W przypadku losowego zapisu 4K, zajął trzecie miejsce. Opóźnienie wynosiło poniżej 100 µs do około 490 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS), a szczytowe wartości wyniosły 548 169 IOPS przy opóźnieniu 226.4 µs.
Przy losowym zapisie 4K z dużym obciążeniem moduł CM6 osiągnął szczyt na poziomie 549 103 IOPS przy opóźnieniu 922 µs, tym razem ustępując miejsca modułowi CD6.
Po przejściu na obciążenia sekwencyjne moduł CM6 miał szansę zabłysnąć raz jeszcze, zdobywając pierwsze miejsce w odczycie 64 KB ze szczytowym wynikiem 97 779 IOPS lub 6.11 GB/s przy opóźnieniu wynoszącym zaledwie 325 µs.
Podczas odczytu sekwencyjnego 64K o dużym obciążeniu uzyskano wyniki podobne do odczytu 4K, przy czym CM6 osiągnął szczytową wydajność 101 018 IOPS lub 6.3 GB/s przy opóźnieniu 629 µs.
Zapis 64 KB pokazał CM6 z wysokim wynikiem szczytowym, choć wydajność spadła po osiągnięciu szczytu, zajmując trzecie miejsce. Wydajność szczytowa wyniosła około 49 000 IOPS, czyli 3.1 GB/s, przy opóźnieniu około 50 µs.
Podczas zapisu sekwencyjnego z wysokim obciążeniem 64 KB CM6 osiągnął wyższy szczyt, ale później nastąpił spadek wydajności. CM6 osiągnął szczyt na poziomie około 49 000 IOPs, czyli 3.1 GB/s, przy tak niskim opóźnieniu, że ledwo je zauważyliśmy, zanim nastąpił spadek.
Kolejnym zestawem testów są obciążenia SQL: SQL, SQL 90-10 i SQL 80-20. Zaczynając od SQL, KIOXIA CM6 zajęła drugie miejsce w klasyfikacji generalnej ze szczytowym wynikiem 266 458 IOPS przy opóźnieniu 119 µs.
W przypadku SQL 90-10 CM6 ponownie zajął drugie miejsce, osiągając maksymalną wydajność 265 276 IOPS przy opóźnieniu 119.2 µs.
SQL 80-20 dał CM6 szansę na pokazanie się, dzięki czemu ten zajął pierwsze miejsce z maksymalną wydajnością 263 819 IOPS 119.4 µs.
Następnie mamy obciążenia Oracle: Oracle, Oracle 90-10 i Oracle 80-20. Począwszy od Oracle, CM6 ponownie zajął pierwsze miejsce z maksymalną wydajnością 271 230 IOPS przy opóźnieniu 128.6 µs.
Na drugim miejscu w Oracle 90-10 znalazł się CM6 z maksymalną wydajnością 202 341 IOPS i opóźnieniem wynoszącym zaledwie 107.4 µs.
CM6 wyprzedził konkurencję i ponownie zdobył pierwsze miejsce w Oracle 80-20, osiągając szczytową liczbę 206 733 IOPS przy niskim opóźnieniu 104.7 µs.
Następnie przeszliśmy do testu klonowania VDI, pełnego i połączonego. W teście rozruchu pełnego klonowania VDI (FC) CM6 zajął pierwsze miejsce z wynikiem 223 668 IOPS i opóźnieniem 153.5 µs.
W teście początkowego logowania VDI FC CM6 spadł na trzecie miejsce ze szczytową wydajnością 154 836 IOPS przy opóźnieniu 189 µs.
W naszym teście VDI FC Monday Login CM6 utrzymał trzecie miejsce ze szczytową wartością 98 867 IOPS i opóźnieniem 158.4 µs.
W przypadku rozruchu VDI Linked Clone (LC) karta KIOXIA CM6 powróciła na pierwsze miejsce, uzyskując wynik szczytowy 115 058 IOPS przy opóźnieniu 137.7 µs.
Dane dotyczące początkowego logowania VDI LC są nieco trudne do odczytania na wykresie, ale CM6 uplasował się w środku stawki, osiągając szczytową wartość 38 848 IOPS przy opóźnieniu 202.4 µs, po czym nastąpił pewien spadek.
Wreszcie, w teście VDI LC Monday Login CM6 wypadł najlepiej, uzyskując wynik szczytowy 96 008 IOPS i opóźnienie 162.5 µs.
Wniosek
KIOXIA CM6 był jednym z pierwszych, o ile nie pierwszym, dyskiem SSD PCIe 4.0 dla przedsiębiorstw. Nowe dyski obiecują wyższą wydajność, w tym przypadku do 6.9 GB/s i do 1.4 miliona operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS). CM6 jest dwuportowy, co zapewnia wysoki poziom dostępności. Dysk jest dostępny w szerokim zakresie pojemności, od 800 GB do aż 30.72 TB, z dziewięcioma opcjami pojemności pośredniej. CM6 jest dostępny zarówno w wersji do intensywnego odczytu, jak i do zastosowań mieszanych, odpowiednio z 1 i 3 DWPD. Dysk SSD jest również dostępny w wielu bezpiecznych opcjach.
W celu sprawdzenia wydajności przeprowadziliśmy standardowy test analizy obciążenia aplikacji (Application Workload Analysis) i VDBench, z kilkoma wyjątkami. Musieliśmy pominąć test Houdini, ponieważ platformą testową jest Intel, a napędy KIOXIA byłyby obciążone przez porty Gen3. W VDBench dodaliśmy test wyższego obciążenia, aby nieco bardziej obciążyć nowe napędy, ponieważ są one do tego zaprojektowane.
W naszej Analizie Obciążenia Aplikacji przeprowadziliśmy analizę SQL Server i Sysbench. W przypadku SQL Server, CM6 zajął czwarte miejsce zarówno pod względem TPS, jak i średniego opóźnienia, z wynikiem 12 633,6 TPS i 5.5 ms, co nadal jest bardzo dobrym wynikiem. W przypadku Sysbench dysk ponownie uplasował się na czwartym miejscu w klasyfikacji generalnej z wynikiem 8,632 TPS, średnim opóźnieniem 14.82 ms i 29.86 ms w najgorszym scenariuszu.
W teście VDBench dysk naprawdę zabłysnął. CM6 był najlepszy w kilku naszych testach porównawczych. Najważniejsze wyniki to: 846 tys. IOPS przy odczycie 4K, 1.5 mln IOPS przy odczycie 4K z dużym obciążeniem, 548 tys. IOPS przy zapisie 4K, 549 tys. IOPS przy zapisie 4K z dużym obciążeniem, 6.1 GB/s przy odczycie 64K, 6.3 GB/s przy odczycie 64K z dużym obciążeniem oraz 3.1 GB/s przy zapisie i dużym obciążeniu 64K. W przypadku SQL szczyty IOPS wyniosły 266 tys. IOPS, 265 tys. IOPS w SQL 90-10 i 264 tys. IOPS w SQL 80-20. Oracle odnotował szczytowe wartości IOPS na poziomie 271 tys., 202 tys. w Oracle 90-10 i 207 tys. w Oracle 80-20. VDI FC odnotował 224 tys. IOPS podczas rozruchu, 155 tys. IOPS podczas pierwszego logowania i 99 tys. IOPS podczas poniedziałkowego logowania. VDI LC odnotował 115 tys. IOPS podczas rozruchu, 39 tys. IOPS podczas pierwszego logowania i 96 tys. IOPS podczas poniedziałkowego logowania.
Niniejsza recenzja, podobnie jak recenzja dysku CD6, skupia się na PCIe 4.0 i przyszłości urządzeń pamięci masowej, w miarę jak na rynku pojawia się ich coraz więcej. Niewielu producentów serwerów oferuje pełne wsparcie dla PCIe 4.0, a w chwili pisania tego tekstu jedynym dostawcą w naszym laboratorium było Lenovo. Lenovo szybko wykorzystało wszystkie zalety procesorów AMD EPYC 7002 drugiej generacji, przewidując pojawienie się produktów pamięci masowej, takich jak KIOXIA CM6. Jednak dla KIOXIA oznacza to przewagę nad konkurencją, a pełny potencjał ich napędu jest wykorzystywany dopiero w nowszych serwerach opartych na procesorach AMD (dopóki Intel nie zdecyduje się na dołączenie do gry). Na razie CM6 będzie nadal działać w starszym sprzęcie i będzie gotowy do uwolnienia większej wydajności wraz z modernizacją firm.
Amazon