A SK hynix não é apenas a terceira maior empresa de semicondutores do mundo e a segunda maior fabricante de chips de memória, mas também usa sua perspicácia tecnológica para criar uma linha bem conceituada de dispositivos de armazenamento flash SATA e NVMe. Neste artigo, forneceremos uma visão geral do PE8010, a mais recente unidade PCIe Gen4 Non-Volatile Memory express (NVMe) da SK hynix, e destacaremos seu desempenho impressionante. Primeiro, forneceremos alguns antecedentes e explicaremos por que as unidades que usam a interface PCIe Gen4 são tão revolucionárias para o datacenter.
Em junho de 2019, a SK hynix anunciou o lançamento do PE6011, seu mais recente SSD NVMe para empresas, que analisamos . O PE6011 é um dispositivo NVMe de baixo consumo com memória flash NAND 3D TLC de 72 camadas e um controlador NVMe da SK hynix projetado para o mercado corporativo. Embora não seja o melhor em desempenho entre os drives comparáveis, o PE6011 apresentou bons resultados em geral e constatamos que ele oferece um bom equilíbrio entre consumo de energia, desempenho e custo.
Unidades SK hynix PE8000 NVMe
Em abril de 2020, a SK hynix anunciou a disponibilidade de sua série PE8000 de unidades SSD NVMe. Cada um tem uma capacidade máxima de 8 TB e usa o flash 96D NAND de célula de nível triplo (TLC) de 4 camadas da empresa, bem como um controlador desenvolvido internamente. Atualmente, existem dois drives nesta série: o PE8010, que foi projetado para cargas de trabalho de leitura intensiva, e o PE8030, que foi projetado para cargas de trabalho de uso misto. O aspecto mais interessante dessas duas unidades é que ambas têm uma interface PCIe Gen4 e são compatíveis com os fatores de forma U.2 e U.3 mais recentes.
A inovação está no centro da SK hynix, há muito tempo uma organização focada em engenharia. Eles têm planos de atender continuamente às demandas em constante mudança do setor, adotando novas tecnologias NAND. No roteiro estão vários produtos, como o PE8110, que é uma família de SSD que aproveitará NAND de 128 camadas e 512 Gb. Além disso, o SK hynix também está trabalhando em drives M.2 e E1.S (EDSFF Short) com esta tecnologia NAND.
Além do novo NAND, há novos formatos a serem explorados. A SK hynix em breve oferecerá o PE8111, que usa o fator de forma emergente E1.L (EDSFF Long), comumente referido como “régua”. Esse fator de forma está se tornando cada vez mais popular entre os hiperescaladores e também está começando a se infiltrar nos principais designs de servidores.
O PE8111 usa 128Tb TLC NAND de 1 camadas, o primeiro no setor. A SK hynix começou recentemente a testar a unidade para os clientes, mas isso destaca a amplitude cada vez mais flexível de suas ofertas de flash. Uma versão com capacidade de 16 TB da unidade é o foco atual, mas fomos informados de que uma unidade com capacidade de 32 TB também está no roteiro.
Especificações SK hynix PE8010 (PCIe Gen4x4)
| Fator de Forma | U.2/U.3 2.5" (15 mm) | |||
| Interface | PCIe Gen4x4/NVMe 1.3c | |||
| NAND | TLC 4D V5 | |||
| Capacidade | 960 GB | 1.92 TB | 3.84 TB | 7.68 TB |
| Desempenho | ||||
| Leitura sequencial (128 KB) | Até 6,000MB / s | Até 6,500MB / s | Até 6,500MB / s | Até 6,500MB / s |
| Gravação sequencial (128 KB) | Até 1,450 MB / S | Até 2,800MB / s | Até 3,700MB / s | Até 3,700MB / s |
| Leitura aleatória (4 KB, QD64) | Até 500K IOPS | Até 850K IOPS | Até 1,100K IOPS | Até 1,100K IOPS |
| Gravação aleatória (4 KB, QD64) | Até 65K IOPS | Até 120K IOPS | Até 140K IOPS | Até 145K IOPS |
| QOS 4KB Leitura Aleatória | 70μs | 70μs | 70μs | 70μs |
| QOS 4KB Gravação Aleatória | 20μs | 20μs | 20μs | 20μs |
| Total | Criptografia AES 256-bit | |||
| resistencia | ||||
| MTBF | 2 milhões de horas | |||
| UBER | 1 setor por 10^17 bits lidos | |||
| Consumo de energia | ||||
| Leitura/gravação ativa típica | Até 17.0W | |||
| inativo | Até 5.0W | |||
| Tensão permitida | 12.0V ± 8% | |||
| Temperatura de Operação | 0-70 ° C | |||
| Choque | 1500G, duração 0.5ms | |||
| Físico | ||||
| Dimensões (LxPxA) | 69.85 x 100 x 15 milímetros | |||
| Peso | 135.6 g (± 5%) | |||
TLC é uma memória flash NAND que armazena três bits de informação por célula, em vez de um bit de memória ou dois bits na memória flash de célula de nível único (SLC) e célula de vários níveis (MLC). A tecnologia SK hynix 4D é basicamente a tecnologia Periphery Under Cell (PUC) com a tecnologia 3D NAND convencional empilhada sobre ela.
Usando o flash TLC 96D NAND de 512 camadas de 4 Gb (Gigabit), o PE8010 tem um preço competitivo com a última geração de unidades de menor capacidade.
A outra característica interessante desta unidade é que ela suporta os fatores de forma U.2 mais antigos e U.3 mais recentes. O U.2 (FKA SFF-8639) é uma interface de computador para conectar unidades SAS e SATA a um computador e pode usar até quatro pistas PCIe. O U.3 é construído sobre a especificação U.2 e usa um conector U.2; no entanto, ele oferece suporte a unidades NVMe, SAS e SATA, bem como hot-swap entre esses três tipos de unidade diferentes se o firmware for compatível. As unidades U.3 são compatíveis com U.2, mas as unidades U.2 não são compatíveis com hosts U.3 puros.
No entanto, o maior recurso e vantagem da unidade SK hynix PE8010 é o suporte ao padrão de barramento PCIe Gen4. O barramento Gen4 dobra a largura de banda do barramento PCIe Gen3, mantendo a compatibilidade com versões anteriores e futuras no suporte de software e na interface mecânica com o barramento Gen3. Isso permite que o dispositivo Gen4 tenha até 16 GT/s (gigatransfers/segundo) contra os 8 GT/s para dispositivos Gen3. Isso equivale a taxas de transferência de dados de até 2 GB/s (gigabytes/segundo) versus 1 GB/s por faixa.
| Largura de banda por PCIe Lane | ||||
| Número de pistas | x1 | x4 | x8 | x16 |
| PCIe 3.0 | 1 GB / s | 4 GB / s | 8 GB / s | 16 GB / s |
| PCIe 4.0 | 2 GB / s | 8 GB / s | 16 GB / s | 32 GB / s |
Como o PCIe Gen4 é a tecnologia de barramento mais recente, os servidores atuais que o suportam ainda estão trabalhando no pipeline. A Advanced Micro Devices (AMD) tem sido mais agressiva em seu suporte e esperamos ver os sistemas Intel com suporte a PCIe Gen4 em breve.
Para nossos testes, utilizamos um servidor Lenovo SR635 com um único processador AMD 7742. Já publicamos um artigo e um vídeo sobre o Lenovo SR635 (disponíveis aqui e aqui ) no início deste ano, mas aqui vai um breve resumo. O SR635 é um servidor 1U com um único soquete que suporta processadores AMD EPYC de segunda geração e até 2 TB de DRAM de 3200 MHz. Além disso, e o mais importante para nossos testes, ele suporta PCIe 4.0 de ponta a ponta, dependendo do backplane instalado.
Para nosso teste inicial no CentOS 7 com dez PE6011 versus dez PE8010 NVMe SSDs, analisamos os testes tradicionais de taxa de transferência e largura de banda de “quatro cantos” usando cargas de trabalho aleatórias de 4K e sequenciais de 64K.
Em seguida, mudamos nosso ambiente de software para VMware ESXi 6.7u3 e comparamos o desempenho de um tamanho menor de grupo de SSD. Para SQL Server, usamos 4 SSDs NVMe, 8 VMs no total, com nossa instância SQL Server 2014 executando nosso perfil de carga de trabalho TPC-C de escala 1,500.
Por fim, concentramos nossa carga de trabalho MySQL Sysbench em 2 SSDs de cada grupo, com 8 VMs posicionadas uniformemente no par de SSDs. Isso nos dá uma carga de trabalho de 4 VMs por SSD, com foco no impacto de armazenamento do ambiente.
O PE8010 tem o desempenho mais forte de todos os dispositivos NVMe que testamos até o momento. Ele pode fornecer velocidades de leitura sequencial de até 35.8 GB/s e velocidades de gravação sequencial de até 17.5 GB/s, com leituras e gravações aleatórias de até 8.1 milhões e 3.97 milhões de operações de entrada/saída por segundo (IOPS), respectivamente . Comparado com o PE6011, a solução Gen3 baseada em PCIe anterior da empresa, o PE8010 oferece uma melhoria substancial de desempenho de 133% para leituras sequenciais e 192% para gravações aleatórias.
Os principais benefícios do PCIe Gen4 que são mostrados ao longo dos testes são que as empresas podem utilizar melhor os recursos de CPU e RAM do sistema, mantendo o gargalo fora da camada de armazenamento.
Em cargas de trabalho de aplicativos, como SQL Server ou MySQL, o desempenho da carga de trabalho viu a latência cortada pela metade. Na carga de trabalho MySQL Sysbench com uso intensivo de CPU, que concentrou a E/S em dois SSDs, o PE8010 ofereceu um aumento de 69% no desempenho da carga de trabalho.
Como os servidores oferecem processadores com mais núcleos ou suportam capacidades DRAM expandidas, é fundamental ter um dispositivo de armazenamento que possa acompanhar os componentes da próxima geração. Em nossos testes, descobrimos que o PE8010 é capaz de levar nosso sistema de teste ao limite. Os aplicativos modernos certamente se beneficiarão muito dessas tecnologias mais recentes.
Conclusão
Muitas vezes, as novas tecnologias ficam muito aquém de suas expectativas de desempenho, mas, neste caso, ficamos muito impressionados com o desempenho real do PE8010. Dado o fato de que se espera que o PE8010 tenha um pequeno prêmio em comparação com os dispositivos PCIe Gen3, esperamos que seja um vencedor para o SK hynix. Também esperamos que as unidades Gen4 elevem o desempenho geral do servidor a novos níveis, e a SK hynix está pronta desde o início, já enviando dispositivos Gen4 e sendo um líder claro nessa tecnologia.
Sem dúvida, devido à sua presença com provedores de nuvem, onde cada watt usado afeta os resultados, o PE8010 foi otimizado para uso de energia e possui o melhor IOPS/Watt da categoria, o que resulta em TCO e redução de OPEX.
Temos algumas ressalvas sobre o uso dessas unidades que vale a pena mencionar. Devido ao seu excelente desempenho, um servidor cheio de dispositivos PCIe Gen4 sobrecarregará a CPU; como tal, você precisará ser inteligente na maneira como projeta os sistemas. A melhor maneira de usar esses dispositivos até que os servidores sejam totalmente projetados para fazer uso de unidades Gen4 é com uma combinação apropriada de Gen4 de ponta com armazenamento NVMe mais tradicional ou até mesmo SATA para o nível de flash com custo otimizado.
É importante ter em mente que o preço do PE8010 é competitivo com os dispositivos PCIe NVMe Gen3, portanto, se você estiver planejando uma atualização de servidor, considere comprá-los para seus servidores existentes, se necessário, mesmo que eles tenham suporte apenas para Gen3. Como as unidades Gen4 são compatíveis com versões anteriores, elas podem ser usadas com sistemas mais antigos por enquanto e movidas para um sistema mais novo posteriormente. Obviamente, os dispositivos Gen4 ainda terão as limitações de largura de banda Gen3 até que novos sistemas compatíveis com Gen4 sejam adquiridos.
Com o crescimento contínuo do flash em tudo, desde cargas de trabalho de nível 0 até armazenamento de classe de arquivamento, a adoção do SSD não mostra sinais de desaceleração na empresa. Com os novos produtos Gen4 e todos os outros desenvolvimentos de SSD em andamento, o SK hynix é claramente uma força motriz para um futuro totalmente flash.
SK hynix PCIe Gen4 Enterprise SSD Infográfico
Este relatório é patrocinado pela SK hynix. Todas as visões e opiniões expressas neste relatório são baseadas em nossa visão imparcial do(s) produto(s) em consideração.
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