Há cerca de dois anos, fizemos um confronto direto confronto entre dois populares SSDs de nível empresarial: o Intel P5510 versus o Samsung PM9A3 - ambos com seguidores sólidos no data center. Desde então, a Intel transferiu seus negócios de SSD para uma nova empresa chamada Solidigm, uma empresa apoiada pela SK hynix. E agora estamos dando uma olhada no Solidigm P5520 em uma renovação de nosso confronto direto de SSD empresarial mainstream.
Há cerca de dois anos, fizemos um confronto direto confronto entre dois populares SSDs de nível empresarial: o Intel P5510 versus o Samsung PM9A3 - ambos com seguidores sólidos no data center. Desde então, a Intel transferiu seus negócios de SSD para uma nova empresa chamada Solidigm, uma empresa apoiada pela SK hynix. E agora estamos dando uma olhada no Solidigm P5520 em uma renovação de nosso confronto direto de SSD empresarial mainstream.
Historicamente, descobrimos que as folhas de especificações para um único SSD corporativo não são muito úteis, pois se concentram no desempenho de uma única unidade para uma carga de trabalho muito pequena e específica. Por causa disso, decidimos nos concentrar no confronto final em o desempenho de sistemas com várias unidades em vez da largura de banda de uma única unidade.
Por fim, o P5510 superou o Samsung PM9A3 em nossos cenários de teste do mundo real. Com isso em mente, queríamos oferecer a esses dois drives um teste de revanche, mas desta vez com o sucessor do P5510: o Solidigm P5520. Desta vez, também incluímos o Micron 7400 Pro e o Kioxia CD6 para um conjunto de dados mais abrangente.
Já analisamos todas essas unidades individualmente, portanto, neste relatório, não abordaremos detalhadamente o desempenho de uma única unidade. Em vez disso, vamos nos concentrar nas implantações corporativas deste dispositivo em que várias unidades estão sendo usadas em conjunto umas com as outras. Nossos testes incluem cargas de trabalho mistas, situações de vizinhança ruidosa e cargas de trabalho de alta gravação.
Conforme observado acima, em 2020, o respeitado fabricante coreano de dispositivos e memória de semicondutores, SK hynix, anunciou que compraria os negócios NAND da Intel por US$ 9 bilhões. A partir dessa aquisição, a SK hynix criou a Solidigm, uma nova empresa sediada nos Estados Unidos de propriedade total da SK hynix. Vemos isso como uma vitória para ambas as empresas, pois permite que cada uma se concentre em seu negócio principal com o benefício adicional para a SK hynix de adicionar uma linha de produtos existente altamente conceituada com seguidores leais ao seu portfólio.
Solidigm P5520 vs.
Quando o P5520 é comparado ao P5510, o folha de especificações mostra apenas um aumento modesto no desempenho sequencial do P5520. No entanto, descobrimos que a folha de especificações mostra apenas parte da história, e é por isso que estamos realizando esses testes.
No entanto, os números de desempenho são apenas parte da história; os hiperescaladores e data centers de hoje exigem densidade e eficiência de energia. Solidigm oferece ambos em espadas com uma redução de 44% na potência geral em comparação com seus dispositivos P5510 da geração anterior. Isso se deve ao aumento na capacidade máxima de 7.68 TB no P5510 para 15.36 TB no P5520 no mesmo tamanho de unidade de 2.5" e 15 mm. Em um servidor totalmente preenchido, esses ganhos aumentam muito rapidamente.
O P5520 implementou muitos recursos solicitados por seus clientes, incluindo vários tamanhos de setor, OPAL 2.0, bloqueio de namespace configurável, exclusão segura, logs de telemetria aprimorados, namespaces múltiplos dinâmicos e autoteste de dispositivo.
Para nossos testes, usamos a unidade de fator de forma U.2 de 7.68 TB, que é um ponto de capacidade popular para uso corporativo. O P5520 está disponível com capacidades que variam de 1.92 TB a 15.36 TB. Curiosamente, o P5520 está disponível em um régua (E1.S e E1.L), popular entre hiperescaladores e alguns servidores. Estamos um pouco surpresos por ele não vir no E3.S, um novo formato que esperamos que os OEMs de servidores aproveitem em suas atualizações de próxima geração. Dito isso, o P5520 está em desenvolvimento há muito tempo e é provável que a Solidigm inclua uma variação E3.S no P5540, ou o que vier a seguir para esta categoria de SSD.
Solidigm P5520 Desempenho
Para esta comparação, selecionamos um servidor Intel OEM, que suporta oito SSDs NVMe nesta configuração. Todos os lotes de SSDs foram testados de forma idêntica no mesmo servidor.
Unidades em teste, todas com capacidade de 7.68 TB:
As especificações de alto nível incluem:
- 2 x Intel escalável Gen3 8380
- 32x32GB DDR4 3200MHz
- Ubuntu 20.04.2 Live Server (cargas de trabalho sintéticas)
- VMware ESXi 7.0u2 (cargas de trabalho de aplicativos)
- 8 baias PCI Gen4 U.2 NVMe
Os benchmarks foram realizados usando VDbench e FIO para benchmarks sintéticos e Percona Sysbench e Benchmark Factory para SQL Server.
Banco de dados VD: cada grupo de 8 SSDs NVMe é apagado com segurança e, em seguida, toda a superfície do disco é gravada com uma operação de gravação de 64K, seguida por uma carga de trabalho de pré-condicionamento sequencial de 64K de uma hora. Depois de concluído, cada unidade recebe uma partição de 25% da superfície do disco (partição de 2 TB para um SSD de 8 TB).
Em seguida, nos concentramos em um grupo de perfis de carga de trabalho comuns que consistem em cargas de trabalho mistas comuns. Também usamos nossos padrões de E/S para replicar cargas de trabalho SQL, Oracle e VDI. Antes do início dos padrões de E/S aleatórios, realizamos uma hora adicional de atividade de gravação aleatória de 4K.
Perfis de carga de trabalho
- Banco de Dados Sintético: SQL e Oracle
- Clone completo de VDI e rastreamentos de clone vinculados
Em nosso SQL Workload, o Solidigm P5520 saiu com uma forte liderança na menor latência e terminou com o maior desempenho e menor latência. Medimos um pico de 2.36M IOPS a 105 microssegundos do P5520, com o próximo concorrente mais próximo (PM9A3) medindo 1.95M IOPS a 127 microssegundos.
Com uma porcentagem de gravação aumentada em nossa carga de trabalho SQL 90-10, o P5520 novamente ofereceu uma forte liderança na frente dos SSDs concorrentes. Aqui medimos um pico de 2.23M IOPS em 111 microssegundos, com o PM9A3 vindo atrás dele com 1.89M IOPS em 129 microssegundos.
Depois de aumentar a porcentagem de gravação de 10% para 20% em nossa carga de trabalho SQL 80-20, vimos os SSDs ficarem um pouco mais próximos em seu agrupamento. Aqui, o P5520 alcançou 1.99M IOPS em 122 microssegundos, com o PM9A3 perdendo com 1.79M IOPS em 135 microssegundos.
Mudando para o nosso Oracle Workload, o Solidigm P5520 mantém uma forte liderança sobre o resto do pacote, chegando a 1.9M IOPS em 127 microssegundos. Em geral, isso se compara a 1.68 milhão de IOPS a 143 microssegundos do PM9A3, 1.66 milhão de IOPS a 147 microssegundos do 7400 Pro ou 1.59 milhão de IOPs do CD6 a 157 microssegundos.
Em nossa carga de trabalho Oracle 90-10, o P5520 alcançou 1.7 milhão de IOPS a 99 microssegundos, com o PM9A3 como o próximo SSD mais próximo, medindo 1.54 milhão de IOPS a 110 microssegundos.
Em nossa carga de trabalho Oracle final com uma mistura de 80-20 R/W, o Solidigm P5520 ainda manteve a liderança com 1.63M IOPS em 103 microssegundos. O Samsung PM9A3 ainda ficou em segundo lugar com uma velocidade de 2M IOPS a 1.5 microssegundos.
Passando do banco de dados sintético para VDI, começamos com nossa carga de trabalho Full Clone Boot. Aqui o Solidigm P5520 começou com uma ligeira vantagem que se transformou em uma liderança significativa quando a carga de trabalho atingiu o pico. O P5520 mediu 1.79M IOPS em 137 microssegundos em seu pico, com o PM9A3 atrás dele com 1.51M IOPS em 160 microssegundos.
Em nossa carga de trabalho de login inicial de clone completo de VDI, o P5520 ofereceu uma vantagem de latência, embora o rendimento máximo tenha vindo do Micron 7400 Pro. Aqui, o P5520 atingiu o pico com 909k IOPS em 201 microssegundos, com o 7400 Pro à frente com 959k IOPS em 213 microssegundos.
No VDI Full Clone Monday Login, o Solidigm P5520 começou com um tempo de resposta ligeiramente elevado. No entanto, à medida que a carga de trabalho aumentava, oferecia um perfil de desempenho mais alto do que outros do grupo. Aqui, o P5520 mediu 634k IOPS a 156 microssegundos, com o 7400 Pro atrás dele com 606k IOPS a 166 microssegundos.
Nosso último grupo de perfis sintéticos de carga de trabalho concentra-se em um desempenho VDI Linked Clone, começando com Boot. Neste teste, vimos o Samsung PM9A3 no primeiro lugar, medindo 696k IOPS a 149 microssegundos, enquanto o P5520 mediu 534k IOPS a 196 microssegundos.
No perfil de login inicial do clone vinculado ao VDI, o Solidigm P5520 ficou logo atrás do PM9A3. O P5520 mediu 312k IOPS em 148 microssegundos, enquanto o PM9A3 mediu 325k IOPS em 140 microssegundos.
Por fim, em nossa carga de trabalho VDI Linked Clone Monday Login, vimos o Solidigm P5520 passar com uma liderança estreita em latência em comparação com o Micron 7400 Pro. Aqui, o P5520 mediu 485k IOPs a 198 microssegundos, em comparação com 487k IOPS a 205 microssegundos do 7400 Pro.
Teste de Pressão de Gravação FIO
As cargas de trabalho de armazenamento estão ficando mais complexas à medida que os SSDs acompanham as solicitações simultâneas de leitura/gravação em um nível de uso máximo. A capacidade de atender um IO sob pressão de gravação simultânea torna-se mais interessante do que fazer leituras onde não existem gravações. Os fornecedores podem manter a atividade em segundo plano baixa o suficiente para mostrar um “benchmark” como resposta de leitura em condições descarregadas. Mas não é assim que o IO do mundo real funciona.
Esta carga de trabalho demonstra como o SSD pode pausar ou preparar gravações e priorizar a leitura em seu firmware principal e nível de componente NAND. A prioridade de leitura pode conduzir o requisito de SLA para ofertas de aplicativos específicos. Assim, a motivação de um teste de pressão de gravação é impulsionada pela necessidade de testar IO simultânea e a resiliência e QoS de um produto SSD.
Em nosso teste de pressão de gravação, executamos a carga de trabalho em oito unidades nos grupos de teste Solidigm P5520, Samsung PM9A3, Kioxia CD6 e Micron 7400 Pro. Ao testar dispositivos flash, vimos muitos casos em que os testes de unidade individuais nem sempre refletem como essa unidade pode responder em um sistema mais ativo. Para mostrar como o desempenho foi refletido, extraímos os resultados de uma única unidade em cada grupo, que neste caso corresponde a uma unidade em cada grupo. Os testes foram divididos em um tamanho de bloco de 8K e uma carga de trabalho de tamanho de bloco de 16K. Em cada teste, nos concentramos em clat (latência de conclusão), latência de percentil 99 e latência de percentil 99.99.
Começando com o tamanho do bloco de 8K, analisamos a latência de conclusão para cada um dos quatro grupos de SSD e vimos uma diferença dramática se formando no início. Olhando para a faixa de 100MB/s a 700MB/s, o Kioxia CD6 se destacou com uma linha que cai a 350MB/s. Isso ocorre porque além desse ponto, como o teste exigia uma largura de banda maior, ela atingiu o limite de 350 MB/s enquanto as outras unidades continuaram subindo. Se observarmos a taxa de 350 MB/s, o 5520 mediu 122 microssegundos, o PM9A3 mediu 135, o CD6 chegou a 157 e o 7400 Pro mediu 192.
No grupo percentil 99, o Solidigm P5520 continuou com uma forte liderança sobre o pacote. Na marca de 350 MB/s, medimos 424 microssegundos do P5520, 627 do CD6, 668 do PM9A3 e 742 do 7400 Pro.
No percentil 99.9, vimos uma separação mais significativa entre os SSDs corporativos neste grupo. O P5520 começou substancialmente mais baixo do que outros do grupo e manteve a liderança em todo o segmento de teste. Se olharmos para o ponto de 350 MB/s, medimos 578 microssegundos do P5520, 922 do CD6, 1,074 do PM9A3 e 1,254 do 7400 Pro.
Movendo-se para a latência percentil 99.99, mantendo a marca de 350 MB/s como aquela para comparar cada unidade, o Solidigm P5520 continuou liderando o grupo. Ele ofereceu uma baixa latência de 717 microssegundos contra o PM9A3 com 1,336 e o CD6 com 1,369. O 7400 Pro ficou significativamente atrás com 2,311.
Aumentando o tamanho do bloco para 16K em nosso teste de pressão de gravação, vimos novamente uma diferença significativa entre os quatro SSDs nesta categoria em relação aos tempos de resposta. Quando o teste começou, observando a latência de conclusão, o Solidigm P5520 e o Samsung PM9A3 estavam muito próximos, com caminhos divergentes à medida que a carga de trabalho de gravação aumentava. Vemos novamente o Kioxia CD6 atingir o máximo de 350 MB/s, que usaremos como nosso ponto de comparação no grupo de unidades. Aqui o P5520 mediu 139.7 microssegundos contra 141 do PM9A3. O CD6 mediu 174 neste estágio e o 7400 Pro acima mediu 216.5.
Na medição do percentil 99, a diferença entre cada SSD torna-se mais aparente à medida que a largura de banda aumenta. Na marca de 350 MB/s, o P5520 mediu 445 microssegundos, o PM9A3 mediu 668, CD6 com 685 e o 7400 Pro em 824.
Movendo-se para 99.9 percentil de latência, o P5520 manteve sua liderança enquanto vimos algum comportamento interessante do CD6. Inicialmente ficando abaixo do PM9A3 em 300 MB/s, o CD6 aumentou em latência antes de atingir a saturação. Seguindo o mesmo ponto de amostragem de 350 MB/s, medimos o P5520 com 603 microssegundos, o CD6 em 1,037, o PM9A3 com 1,074 e o 7400 Pro em 1,418.
Por fim, à medida que avançamos para a parte do percentil 99.99 do teste de pressão de gravação de tamanho de bloco de 16K, vimos o Solidigm P5520 com a latência mais baixa e o Micron 7400 Pro com quase o triplo do tempo de resposta. Focando no ponto de índice de 350 MB/s, o P5520 mediu 734 microssegundos, o PM9A3 com 1,319, o CD6 atrás dele com 1,565 e o 7400 Pro com 2,606.
Teste de vizinho barulhento FIO
Tradicionalmente, para ver como os SSDs operam sob cargas de trabalho simultâneas variadas, você aplica cargas de trabalho de leitura e gravação ao dispositivo simultaneamente. Essas cargas de trabalho também podem incluir tamanhos de blocos variados e outros elementos. Os SSDs NVMe trouxeram um novo conceito à mistura, onde podem oferecer provisionamento de namespace multilocatário versus particionamento comum.
Quando vários locatários estão usando seus namespaces provisionados com diferentes cargas de trabalho, a latência não deve aumentar a ponto de o armazenamento não ser mais responsivo para cada locatário. No teste de vizinhança ruidosa, aplicamos cargas de trabalho de gravação mistas a três dos seis namespaces provisionados e rastreamos a latência de leitura dos três namespaces restantes para ver como cada unidade lida com a atividade simultânea de gravação e leitura.
Com mais dispositivos em campo, o Solidigm P5520 manteve a liderança em latência de conclusão e latências de percentil 99.99 e percentil 99.9999. Começando com a latência de conclusão (clat), a média dos tempos P5520 no namespace 4-6 mediu 141 microssegundos, com o próximo mais próximo sendo o Samsung PM9A3 com 157, seguido pelo Micron 7400 Pro com 166 e, por último, o Kioxia CD6 com 177.
Essa lacuna aumentou, no entanto, movendo-se para o percentil 99.99, onde começamos a ver unidades concorrentes aumentando drasticamente os tempos de resposta. Aqui, o Solidigm P5520 mediu 769 microssegundos, com o Samsung PM9A3 medindo 1,049, o Kioxia CD6 com 1,576 e o Micron 7400 Pro com 2,281.
Movendo-se para a medição de latência de seis-9s ou 99.9999, o P5520 continuou sua liderança impressionante sobre o grupo, medindo 1,123 microssegundos. O Samsung PM9A3 permaneceu em segundo lugar, medindo 1,494, o Kioxia CD6 saltou para 2,748 e o Micron 7400 Pro mediu impressionantes 3,796.
Desempenho do Sysbench MySQL
Nosso teste Sysbench aproveita um Percona para direcionar I/O para um banco de dados MySQL OLTP. Esse teste também mede o TPS (transações por segundo) médio, a latência média e a latência média do 99º percentil. Cada VM do Sysbench é configurada com três vDisks: um para inicialização (~92 GB), um com o banco de dados pré-construído (~447 GB) e o terceiro para o banco de dados em teste (270 GB). Do ponto de vista dos recursos do sistema, configuramos cada VM com 16 vCPUs e 60 GB de DRAM e aproveitamos o controlador LSI Logic SAS SCSI.
Configuração de teste do Sysbench (por VM)
- CentOS 6.3 64 bits
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- Tabelas de banco de dados: 100
- Tamanho do banco de dados: 10,000,000
- Segmentos de banco de dados: 32
- Memória RAM: 24 GB
- Duração do teste: 3 horas
- 2 horas de pré-condicionamento 32 tópicos
- 1 hora 32 tópicos
Com uma carga de 16 VMs (8 VMs por SSD), temos o armazenamento como a principal restrição no desempenho do MySQL, deixando algum espaço para CPU. Em termos de desempenho, o Solidigm P5520 ficou no topo, com 28,455 TPS, seguido pelo 7400 Pro com 26,397 TPS, o PM9A3 com 26,312 e o CD6 com 25,628.
Olhando para a latência média, o P5520 liderava com 18.02ms, seguido pelo 7400 Pro com 19.46ms, o PM9A3 com 19.59ms e o CD6 com 19.98ms. É importante observar que esse é o tempo de resposta do banco de dados, não a latência de armazenamento, portanto, os números são maiores do que apenas a camada de E/S NVMe.
Na última parte, onde medimos a latência do percentil 99 durante a carga de trabalho do Sysbench, o P5520 mediu 31.84 ms, o PM9A3 com 34.37 ms, o 7400 Pro com 35.44 ms e o CD6 com 36.56 ms.
Conclusão
Em nosso mergulho profundo anterior do P5510, nós o comparamos frente a frente com o PM93A. Nessa rodada de testes, o P5510 teve um desempenho muito bom, superando o drive da Samsung. Desta vez, o Solidigm está de volta com um SSD corporativo atualizado, então rodamos o teste novamente colocando o Solidigm P5520 contra o PM9A3. Além disso, expandimos o escopo incluindo SSDs corporativos respeitados da Micron e KIOXIA no confronto.
Olhando para as folhas de especificações das unidades, teria sido difícil decifrar que esses lotes de SSDs teriam um desempenho tão diferente em nossos testes, mas eles o fizeram e de maneira impressionante. Um exemplo disso é o nosso teste FIO Noisy Neighbor, onde no teste de percentil 99.99 o P5520 superou seu concorrente mais próximo em 36%!
A principal tendência que é fácil de ver em uma ampla gama de testes é que o Solidigm P5520 oferece desempenho excepcional e latência muito baixa em toda a linha. Ele lidera em muitas áreas em comparação com o Kioxia CD6, Micron 7400 Pro e Samsung PM9A3. Isso pode ser mais visível no teste de pressão de gravação, onde SSDs como o CD6 saturam totalmente muito abaixo de outros da mesma classe.
Após este exercício, ficamos com o P5520 sobre onde estávamos com o P5510 – isso é uma coisa muito boa. O P5520 é forte nas cargas de trabalho que lançamos nele, realmente brilhando nas cargas de trabalho mais intensas, como pressão de gravação extrema e cenários de vizinhos barulhentos. A engenharia da Solidigm provou mais uma vez que nesta classe de SSD empresarial convencional, há um abismo bastante amplo e fazer o investimento certo em flash é extremamente importante para o desempenho do aplicativo.
A Solidigm patrocina este relatório. Todas as visões e opiniões expressas neste relatório são baseadas em nossa visão imparcial do(s) produto(s) em consideração.
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