Fusion-io ioDrive2 Duo MLC — это полноразмерный полудлинный (FHHL) ускоритель приложений, обеспечивающий до 2.4 ТБ емкости через слот x8 PCI Express. Карты Fusion-io известны своей высокой пропускной способностью и низкими задержками, что обеспечивает одну из лучших показателей быстродействия в отрасли. Все карты Fusion-io ioDrive2 принципиально одинаковы, различаются лишь аппаратные характеристики. В данном случае ioDrive2 Duo использует второй контроллер и удваивает объем памяти NAND по сравнению со стандартной ioDrive2. В этой версии Fusion-io также использует MLC, что означает, что пользователи получают вдвое большую емкость по сравнению с версиями накопителей на базе SLC. С точки зрения производительности карты ioDrive2 Duo на базе MLC и SLC показывают довольно схожие результаты, наиболее очевидные различия заключаются в задержке чтения (68 мкс для MLC и 47 мкс для SLC) и износостойкости.
В предыдущих обзорах ioDrive2 Duo SLC и ioDrive2 MLC мы подробно описали обновления и улучшения по сравнению с картами первого поколения как в аппаратном, так и в программном плане. Стоит отметить несколько основных принципов, присущих картам Fusion-io. Карты ioMemory используют центральный процессор для разгрузки большей части работы. Это задействует один из самых дорогостоящих ресурсов сервера, который часто используется неэффективно, даже в сильно виртуализированных средах. Fusion-io также использует FPGA в качестве контроллера NAND, что обеспечивает большую программируемость и возможности для внесения существенных улучшений в течение всего срока службы продукта по сравнению с ASIC. Накопитель также оснащен технологией Adaptive FlashBack, которая позволяет накопителю справляться с отказами NAND без риска потери данных или простоя во время переназначения накопителя. Fusion-io также улучшила свое программное обеспечение VSL для повышения производительности при работе с малыми блоками и предоставляет самое надежное программное обеспечение для управления накопителями на рынке — ioSphere.
В настоящее время ioDrive2 Duo выпускается в двух версиях: модель с жестким диском MLC объемом 2.4 ТБ и модель с жестким диском SLC объемом 1.2 ТБ.
Технические характеристики Fusion-io ioDrive2 Duo MLC
- Эффективности
- Пропускная способность при чтении (1 МБ): 3.0 ГБ/с
- Пропускная способность при записи (1 МБ): 2.5 ГБ/с
- Выполнено. Прочитано IOPS (512B): 540 000
- Выполнено. Количество операций записи в секунду (512 байт): 1 100 000
- Запущено. Количество операций чтения в секунду (4K): 180 000
- Выполнено. Количество операций записи в секунду (4K): 285 000
- Задержка доступа при чтении: 68 мкс
- Задержка доступа к записи: 15 мкс
- 2xnm NAND Flash Memory Multi-Level Cell (MLC)
- Интерфейс шины: PCI-Express 2.0 x8 (электрический) x8 (физический)
- Вес: <11 унций
- Форм-фактор: полноразмерный, половинной длины (FHHL)
- Гарантия: 5 лет или до достижения максимального срока службы.
- Поддерживаемые операционные системы
- Microsoft Windows: Windows Server 2012, Windows Server 2008 R2, 64-битная версия Windows Server 2008, 64-битная версия 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
- Гипервизоры:
- VMware ESX 4.0/4.1/ESXi 4.1/5.0/5.1, Windows 2008 R2 с Hyper-V, Hyper-V Server 2008 R2
Дизайн и сборка
Fusion ioDrive2 Duo 2.4TB MLC — это карта x8 PCI-Express 2.0 с двумя контроллерами и коммутатором PCIe, подключенными к основной печатной плате. NAND-память крепится через две дочерние платы, что дает Fusion преимущество в производстве при переходе на новые конфигурации NAND. Вместо того чтобы перепроектировать карту каждый раз при изменении литографии (уменьшение размера кристалла NAND), они могут установить новую дочернюю плату и прошить новое программное обеспечение на FPGA. Наша MLC ioDrive2 Duo состоит из двух устройств ioMemory по 1,200 ГБ, каждое из которых использует 4 линии соединения PCIe. Разводка печатной платы очень эффективна, с большими пассивными радиаторами, закрывающими два контроллера с правой стороны карты.
ioDrive2 Duo MLC имеет ту же компоновку, а также программное обеспечение для управления, что и другие продукты ioMemory от Fusion-io. Для получения дополнительной информации о них см. наш обзор ioDrive2 Duo SLC или ioDrive2 MLC.
Тестирование фона и сравнительных данных
В Fusion-io ioDrive2 Duo MLC используются два 40-нм контроллера Xilinx Virtex-6 FPGA и NAND-память Intel MLC с интерфейсом PCIe 2.0 x8.
Аналоги для данного обзора:
- Fusion-io ioDrive2 (1.2 ТБ, 1 контроллер Xilinx Virtex-6 FPGA, MLC NAND, PCIe 2.0 x4)
- Huawei Tecal ES3000 (2.4 ТБ, 3 фирменных FPGA-контроллера, MLC NAND, PCIe 2.0 x8)
- Микрон П420м (1.6 ТБ, контроллер IDT, MLC NAND, PCIe 2.0 x8)
- Виридиент Флэшмакс II (2.2 ТБ, 2 фирменных FPGA-контроллера, eMLC NAND, PCIe 2.0 x8)
Все PCIe-ускорители приложений тестируются на нашей корпоративной тестовой платформе второго поколения на базе Lenovo ThinkServer RD630 . Для синтетических тестов мы используем FIO версии 2.0.10 для Linux и версии 2.0.12.2 для Windows. В нашей среде синтетического тестирования мы используем конфигурацию сервера среднего уровня с тактовой частотой 2.0 ГГц, хотя конфигурации серверов с более мощными процессорами могут обеспечить еще более высокую производительность.
- 2 процессора Intel Xeon E5-2620 (2.0 ГГц, 15 МБ кэш-памяти, 6 ядер)
- Набор микросхем Intel C602
- Память – 16 ГБ (2 x 8 ГБ) 1333 МГц DDR3 Registered RDIMM
- Windows Server 2008 R2 SP1 64-бит, Windows Server 2012 Standard, CentOS 6.3 64-бит
- 100GB Микрон П400е Загрузочный SSD
- LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0 Гбит/с HBA (для загрузочных твердотельных накопителей)
- LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA (для тестирования производительности SSD или HDD)
Стоит отметить, что в число выбранных нами аналогов входят в основном накопители на базе MLC-памяти, за исключением накопителя Micron PCIe с SLC-памятью. Тем не менее, не все накопители PCIe одинаковы как по производительности, так и по цене. Для конкретных задач требуются определенные параметры хранения данных, поэтому мы решили стандартизировать сравнение по типу NAND-памяти, а не по количеству контроллеров и т.д.
Анализ производительности приложений
Для понимания характеристик производительности корпоративных устройств хранения данных крайне важно смоделировать инфраструктуру и рабочие нагрузки приложений, характерные для реальных производственных сред. Поэтому первыми тремя тестами производительности твердотельного накопителя Seagate 1200 станут: MarkLogic NoSQL Database Storage Benchmark , производительность MySQL OLTP с помощью SysBench и производительность Microsoft SQL Server OLTP с имитацией рабочей нагрузки TCP-C.
В нашей среде NoSQL-базы данных MarkLogic требуется группа из четырех SSD-накопителей с полезной емкостью не менее 200 ГБ, поскольку для четырех узлов базы данных NoSQL требуется примерно 650 ГБ пространства. Наш протокол использует хост SCST и представляет каждый SSD-накопитель в формате JBOD, по одному на каждый узел базы данных. Тест повторяется в течение 24 интервалов, что занимает от 30 до 36 часов для SSD-накопителей этого класса. MarkLogic регистрирует общую среднюю задержку, а также задержку за интервал для каждого SSD-накопителя.
При сравнении средней общей задержки в нашем тесте MarkLogic NoSQL, Fusion-io ioDrive2 Duo MLC показал очень хорошие результаты, заняв одно из первых мест в рейтинге.
Ноутбук Huawei ES3000 1.2TB HP показал наилучшую задержку в группе, при этом пиковая средняя задержка составляла от 3.5 до 9.9 мс.
Следующей в группе оказалась карта Micron P320h 700GB на базе SLC-памяти, пиковые значения которой составляли от 12 до 17.7 мс.
Анализируя полные данные о задержке, полученные с помощью ioDrive2 Duo MLC, можно заметить, что время отклика оставалось достаточно низким, с несколькими пиками в диапазоне 25-30+ мс.
SSD-накопитель HP Virident FlashMAX II объемом 2.2 ТБ занял среднее место в нашем наборе MLC-памяти с интерфейсом PCIe, показав пиковые значения средней задержки в диапазоне 16-26 мс.
По сравнению с Virident FlashMAX II 2.2TB, SSD-накопитель Intel 910 продемонстрировал увеличение средней задержки, достигая пиковых значений от 6 до 50 мс.
Fusion-io ioDrive2 также показал худшие результаты среди многоконтроллерных PCIe-ускорителей приложений, достигнув пиковых значений в диапазоне 6-50 мс.
В нашем тесте баз данных NoSQL от MarkLogic, Micron P420m показал результаты, близкие к последним в группе, с пиковыми значениями в диапазоне 25-74 мс.
Следующий тест приложения — это тестирование базы данных Percona MySQL с помощью SysBench , которое измеряет производительность OLTP-процессов. В этой тестовой конфигурации мы используем группу серверов Lenovo ThinkServer RD630 и загружаем среду базы данных на один диск SATA, SAS или PCIe. Этот тест измеряет среднее количество транзакций в секунду (TPS), среднюю задержку, а также среднюю задержку 99-го процентиля в диапазоне от 2 до 32 потоков. Percona и MariaDB используют API приложений Fusion-io с поддержкой флэш-памяти в последних версиях своих баз данных, хотя для целей этого сравнения мы тестируем каждое устройство в их «устаревших» режимах блочного хранения.
В нашем тесте Sysbench твердотельный накопитель ioDrive2 Duo MLC занял третье место, уступив SSD-накопителям Huawei ES3000 PCIe. Его производительность варьировалась от 313 TPS при 2 потоках до 2,521 TPS при 32 потоках.
Сравнивая среднюю задержку в нашем тесте Sysbench, Fusion-io ioDrive2 Duo MLC показала результаты от 6.38 мс при 2 потоках до 12.69 мс при 32 потоках.
Анализируя задержку ioDrive2 Duo MLC на уровне 99-го процентиля, можно отметить, что она оставалась очень стабильной под нагрузкой, варьируясь от 15.11 мс при 2 потоках и увеличиваясь до 23.92 мс при 32 потоках.
В протоколе тестирования Microsoft SQL Server OLTP от StorageReview используется текущая версия бенчмарка C (TPC-C) Совета по производительности обработки транзакций (Transaction Processing Performance Council), представляющего собой онлайн-бенчмарк обработки транзакций, имитирующий действия, встречающиеся в сложных средах приложений. Бенчмарк TPC-C ближе, чем синтетические бенчмарки производительности, к оценке сильных и слабых мест инфраструктуры хранения данных в средах баз данных. Наш протокол для SQL Server использует базу данных SQL Server объемом 685 ГБ (масштаб 3,000) и измеряет производительность транзакций и задержку при нагрузке в 30 000 виртуальных пользователей.
Сравнивая производительность транзакций в нашем бенчмарке SQL Server, ни один из ускорителей приложений PCIe не испытывал проблем с обеспечением максимальной производительности, которую обеспечивала конфигурация нашего сервера. В этой категории основное внимание уделяется аспекту задержки, описанному ниже.
Что касается минимальной средней задержки, Fusion-io доминировал в нашем тесте SQL Server, заняв 4 первых места, а ioDrive2 Duo MLC занял первое место с показателем 3 мс.
Анализ синтетической рабочей нагрузки предприятия
Производительность флэш-накопителей меняется на протяжении всего этапа предварительной подготовки каждого устройства хранения данных. Наш процесс синтетического тестирования корпоративных систем хранения данных начинается с анализа производительности накопителя на этапе тщательной предварительной подготовки. Каждый из сравниваемых накопителей подвергается безопасному стиранию данных с использованием инструментов производителя, предварительно подготавливается к стабильному состоянию с той же рабочей нагрузкой, с которой устройство будет тестироваться, при высокой нагрузке в 16 потоков с очередью из 16 операций на поток, а затем тестируется через заданные интервалы в нескольких профилях глубины потоков/очередей, чтобы показать производительность при легком и интенсивном использовании.
- Предварительная подготовка и первичные испытания в стационарном режиме:
- Пропускная способность (суммарные операции ввода-вывода при чтении и записи)
- Средняя задержка (среднее значение задержки чтения и записи)
- Максимальная задержка (пиковая задержка чтения или записи)
- Стандартное отклонение задержки (усредненное стандартное отклонение чтения и записи)
Наш анализ синтетической нагрузки для корпоративных систем включает два профиля, основанных на реальных задачах. Эти профили разработаны для упрощения сравнения с нашими предыдущими тестами, а также с широко опубликованными значениями, такими как максимальная скорость чтения и записи 4K и 8K 70/30, которая обычно используется для корпоративного оборудования.
- 4k
- 100% чтение или 100% запись
- 100% 4 тыс.
- 8k 70/30
- 70% чтение, 30% письмо
- 100% 8 тыс.
В ходе этого тестирования мы сравнили шесть накопителей (FlashMAX II HP, Fusion ioDrive2 Duo SLC HP, Huawei ES3000 2.4TB HP, Micron P420m 1.4TB, Fusion ioDrive2 Duo MLC Stock и Fusion ioDrive2 Duo MLC HP) как под управлением Linux, так и Windows. Кроме того, в случае с ioDrive2 Duo MLC мы использовали его функцию резервирования для высокопроизводительного (HP) режима тестирования.
В первом тесте мы измерили производительность случайной записи 4K на 100% при нагрузке 16T/16Q. В стандартной комплектации Fusion-io ioDrive2 Duo MLC показала 530 000 и 350 000 IOPS для Linux и Windows соответственно (стабилизировавшись на уровне около 120 000 и 115 000 IOPS соответственно). Пиковые значения для ioDrive2 Duo MLC HP были аналогичны значениям для стандартной комплектации, но после стабилизации они оказались выше (ioDrive2 Duo MLC HP стабилизировалась на уровне 200 000 и 185 000 IOPS для Linux и Windows соответственно). В целом, ioDrive2 Duo MLC оказалась в середине списка; В ходе всего теста его превзошёл Huawei ES3000 HP (хотя Huawei ES3000 HP демонстрировал очень нестабильную работу на Linux), а в стационарном режиме его превзошёл Fusion ioDrive2 Duo SLC HP. Тем не менее, он превзошёл как Micron P420m, так и FlashMAX II HP на протяжении всего теста.
Средняя задержка ioDrive2 Duo MLC также оказалась средней по сравнению с другими протестированными накопителями, как в пиковом режиме, так и в установившемся режиме; он показал более высокие результаты, чем FlashMAX II HP и Micron P420m, и уступил Huawei ES3000 HP и ioDrive2 Duo SLC HP (хотя в установившемся режиме ioDrive2 Duo MLC HP Linux и ioDrive2 Duo SLC Windows были сопоставимы).
Тест на максимальную задержку показал, что ioDrive2 Duo MLC демонстрирует заметно лучшие результаты в Linux, чем в Windows. В оптимальных условиях (HP Linux, 15 мс) он вошел в тройку лидеров вместе с Micron P420m (который стабильно показывал время от 5 до 7 мс) и Huawei ES3000 (у которого, несмотря на нестабильную работу, наблюдались пики, приближающиеся к 2 мс).
Накопители ioDrive2 Duo MLC, протестированные на Linux, показали лучшие и более стабильные результаты, чем протестированные на Windows, продемонстрировав меньшее стандартное отклонение (2.1 мс против 2.5 мс соответственно для накопителей HP и 2.8 мс против 3.2 мс соответственно для стандартных накопителей). Накопители Huawei ES3000 HP и Micron P420m лидировали в тесте на стандартное отклонение: 0.5 мс (Linux) и 0.7 мс (Windows) для первого и 0.7 мс (как Linux, так и Windows) для второго.
После 12 часов предварительной подготовки ioDrive2 Duo MLC HP и стандартная версия показали производительность случайного чтения 4K на уровне 432 000 и 419 000 IOPS соответственно в Windows (369 000 и 384 000 IOPS соответственно в Linux). Показатели записи составили 182 000 IOPS (HP) и 110 000 IOPS (стандартная версия) в Windows и 200 000 IOPS (HP) и 120 000 IOPS (стандартная версия) в Linux. Показатели чтения для ioDrive2 Duo MLC были превзойдены всеми, кроме FlashMAX II HP, а показатели записи для HP в целом были средними.
Показатели скорости записи MLC-памяти Fusion-io ioDrive2 Duo как в стандартной версии, так и в версии HP (2.127 мс в Linux и 2.316 мс в Windows, а также 1.274 мс в Linux и 1.4 мс в Windows соответственно) были выше только у MicronP420m и FlashMAX II HP. Показатели скорости чтения MLC-памяти ioDrive в совокупности уступали всем моделям, кроме FlashMAX II HP и ioDrive2 Duo SLC HP (только в Linux).
В Windows скорость чтения была выше как для стандартного накопителя, так и для HP ioDrive2 Duo MLC (19.972 мс и 16.479 мс соответственно), но скорость записи была выше в Linux (47.675 мс и 55.809 мс соответственно). Эти значения оказались не очень конкурентоспособными по сравнению с другими протестированными накопителями.
Наихудшая стабильность скорости записи была у накопителей ioDrive2 Duo MLC по сравнению с другими накопителями, за исключением ioDrive2 Duo SLC HP. Стандартное отклонение скорости чтения у протестированных в Windows накопителей ioDrive2 Duo MLC было более конкурентоспособным (0.222 мс для HP и 0.239 мс для стандартной версии), но все же примерно средним. Наиболее стабильные значения скорости чтения были у Micron P420m (0.089 для Windows и 0.154 для Linux) в этом тесте.
Следующий тест — рабочая нагрузка 8K с соотношением 70/30, в которой накопители ioDrive2 Duo MLC в целом заняли последнее место. Во время пиковой нагрузки стандартные накопители ioDrive2 Duo MLC немного превзошли накопители HP, но после стабилизации производительности накопители HP обогнали стандартные накопители. В этом тесте не было различий в производительности между Linux и Windows.
Как и в предыдущем тесте, накопители ioDrive2 Duo MLC в целом оказались самыми медленными из всех протестированных. По мере стабилизации работы накопителей HP средняя задержка составляла 2.10 мс и 2.20 мс для Linux и Windows соответственно. Накопители без операционной системы не стабилизировались полностью в течение всего теста, продолжая снижать скорость до самого конца, обеспечивая среднюю задержку 2.35 мс и 2.45 мс для Linux и Windows соответственно.
Накопители ioDrive2 Duo MLC в целом показали хорошие результаты в тесте на максимальную задержку, продемонстрировав очень стабильные показатели по сравнению с другими протестированными накопителями и показав очень незначительные изменения между пиковыми и установившимися режимами работы. Хотя Micron P420m и Huawei ES3000 (оба работают на Windows) доминировали в этом тесте, большинство других накопителей показали либо очень нестабильную производительность, либо более высокую максимальную задержку.
В целом, накопители ioDrive2 Duo MLC продемонстрировали наибольшее стандартное отклонение после стабилизации показателей, достигнув 2.7 мс и 2.9 мс в режиме HP для Linux и Windows соответственно (хотя FlashMAX HP в Windows показал один пик, превышающий показатели накопителя ioDrive2 Duo MLC).
В этом тесте накопители ioDrive2 Duo MLC показали результаты, превзошедшие некоторые из самых низких показателей других накопителей; в целом, все накопители ioDrive2 Duo MLC продемонстрировали относительно низкую производительность, достигнув пика в 113 000 IOPS в лучшем случае (HP Linux) по сравнению с Huawei ES3000 HP, который лидировал в группе с стабильно лучшей производительностью и пиком в 340 000 IOPS. В ходе этого теста Linux лишь незначительно превосходил ioDrive2 Duo MLC как в стандартной версии, так и в версии HP.
Накопители ioDrive2 Duo MLC в совокупности продемонстрировали самую низкую среднюю задержку по сравнению с другими протестированными накопителями. И снова, накопители под управлением Linux показали лишь немного лучшие результаты, чем накопители под управлением Windows, как в стандартном режиме, так и в режиме HP.
В этом тесте ioDrive2 Duo MLC показал лучшие результаты, чем ioDrive2 Duo SLC, но на этом всё и закончилось; остальные протестированные накопители в целом превзошли ioDrive2 Duo MLC примерно на 10 мс на протяжении всего теста. В целом, разница между накопителями под управлением Linux и Windows в этом тесте была практически незаметна. Накопители HP показали результат около 23 мс, а стандартные накопители — около 27 мс.
В целом, накопители ioDrive2 Duo MLC показали наименее стабильную работу среди всех протестированных устройств. Стандартное отклонение у накопителя HP оказалось как минимум на 0.2 мс больше, чем у ближайшего конкурента (Fusion ioDrive2 Duo SLC), и на 0.4–1.0 мс больше, чем у ведущих накопителей Huawei ES3000. Накопитель без операционной системы стабильно отставал от накопителя HP на 0.3 мс, а накопители на базе Linux показали несколько лучшие результаты на протяжении всего теста для ioDrive2 Duo MLC.
Заключение
Карта памяти Fusion-io ioDrive2 Duo MLC объемом 2.4 ТБ обеспечивает корпоративным клиентам сочетание производительности и емкости для самых требовательных приложений. В наших многочисленных обзорах карт памяти ioMemory мы привыкли ожидать от Fusion-io многого, и они редко нас разочаровывают. Как и другие карты до нее, MLC ioDrive2 Duo обеспечивает предсказуемую производительность во всех операционных системах и использует один из лучших программных пакетов для управления хранилищем, который включает в себя простой инструмент для перевода накопителя в высокопроизводительный режим для еще большей отзывчивости.
В реальных условиях эксплуатации ioDrive2 Duo MLC показала лучшие результаты во всех тестах. Наилучшие показатели были отмечены в тесте SQL Server, где она продемонстрировала существенное преимущество по задержке по сравнению с другими PCIe-ускорителями приложений. В тестах MarkLogic NoSQL и Sysbench MySQL ioDrive2 Duo оказалась в числе лидеров, уступив лишь картам Huawei ES3000. В тестах на синтетическую производительность ioDrive2 Duo MLC заняла среднее или среднее место, хотя в среде Windows были обнаружены некоторые проблемы с максимальной задержкой, но, как мы отметили в тестах приложений, в реальных условиях это не подтвердилось. В целом, мы были очень впечатлены ioDrive2 Duo MLC, которая демонстрирует лучшие в отрасли показатели как в среде Linux, так и в среде Windows.
Плюсы
- Отличная производительность SQL Server.
- Высокие показатели в тестах производительности баз данных NoSQL и MySQL.
- Легко обеспечить избыточное выделение ресурсов для повышения долговечности или производительности при операциях записи.
- Лучшее в отрасли программное обеспечение для управления
Минусы
- В средах Windows наблюдаются некоторые колебания максимальной задержки.
Резюме
Карта Fusion ioDrive 2 Duo MLC продемонстрировала превосходные результаты в производительности баз данных, особенно показав лучшую задержку в бенчмарке SQL OLPC. Для тех, кому требуется немного больше от карты, легко настроить избыточное выделение ресурсов для повышения долговечности или производительности при работе с задачами, требующими записи.
Amazon