Samsung XS1715 2.5″ NVMe SSD recension

by StorageReview Enterprise Lab on December 11, 2015

Företag ◇ SSD

Samsung var först till företagets 2.5" NVMe SSD-fest när de tillkännagav XS1715 sommaren 2013. Det var också den första solid-state-disken som utnyttjade den nya SFF-8639-kontakten. Även om enheten inte kom in i massproduktion förrän I september 2014 fann XS1715 omedelbart antagande av server-OEM:er som ville tänja på gränserna för vad som var möjligt när det gäller höghastighetsserverlagring. Vi såg först XS1715 i Dell PowerEdge R920, som är en del av Dells 4x CPU powerhouse-server Dell stödde upp till åtta av NVMe-enheterna i det systemet och till och med med bara två 800GB XS1715s såg vi över 1.1 miljoner 4K-lästa IOPS och över 800,000 8 3,000K-lästa IOPS; den är också citerad för att leverera sekventiella läshastigheter upp till 500 3 MB/ s, vilket gör att den kan bearbeta 1.6 GB data på mindre än 1715 minuter. Som sådan kommer vi något försenat att ta en titt på XNUMX TB XSXNUMX SSD för att se hur den håller med lite ålder på den, eftersom resten av industrin tävlar för att skaka Samsung från sin tidiga ledarposition på NVMe-företagsmarknaden.

Det har funnits flera NVMe-enheter på marknaden sedan dess, till exempel Memblaze PBlaze4- och Intel SSD DC P3700-enheterna, som vi båda kommer att jämföra XS1715 med i vår prestandasektion av recensionen.

I hjärtat av XS1715 finns PMC 89HF16P04CG3-styrenheten, en högpresterande PCIe Flash-styrenhet optimerad för företagsarbetsbelastningar. Styrenheten består också av en programmerbar arkitektur, vilket gör det möjligt för SSD-utvecklare att kontrollera produktdifferentiering genom anpassning av firmware. Detta är något som Samsung definitivt har utnyttjat. XS1715 är också utrustad med fullständigt datavägsskydd och strömavbrottsskydd genom sina tantalkondensatorer, XS1715 erbjuder en Uncorrectable Bit Error Rate (eller UBER) på 1 av 1017. XS1715 har också en imponerande MTBF på två miljoner timmar. XS1715 NVMe SSD finns i kapaciteter på 400 GB, 800 GB och 1.6 TB, den förra, som vi kommer att testa. Dessutom är Samsung-disken en del av NVMe Integrators List (IL), vilket innebär att XS1715 är en lätthanterlig disk och en mycket pålitlig lösning för både datacenter- och server-/lagringskunder.

XS1715 SSD kommer med fem års garanti och backas upp av den 5-åriga DWPD-garantin.

Specifikationer för Samsung XS1715

Formfaktor 2.5”: (SFF-8639)
Kapacitet (GB): 400GB, 800GB, 1.6TB
Värdgränssnitt: PCIe Gen 3.0 (x4) — NVMe
Fysiska mått: 100 x 70 x 15 mm
Vikt: 210g
MTBF: 2,000,000 timmar
Okorrigerbar bitfelfrekvens (UBER): 1 på 1017
Strömförbrukning (aktiv/tomgång): 25/8 W
Uthållig prestanda
- Läslatens: 90 μs
- Skrivlatens: 25 μs
- 4K slumpmässiga läsningar: Upp till 750,000 XNUMX IOPS
- 4K Random Writer: Upp till 115,000 XNUMX IOPS
- 128K sekventiell läsning: Upp till 3,000 XNUMX MB/s
- 128K sekventiell skrivning: Upp till 1,400 XNUMX MB/s
Endurance 4K Random WPD:
- 400 GB: 7 WPD
- 800 GB/1.6 TB: 5.6 WPD

Design och bygga

Tillgänglig i en 2.5" formfaktor via en 15 mm z-höjd, XS1715 gränssnitt med PCIe-bussen med SFF-8639-kontakten. Även om detta ser ut som en typisk SAS-kontakt, är det inte det. Utseendet och känslan av XS1715 är i linje med resten av Samsungs SSD-portfölj, med en minimalistisk, matt-svart design med bara företagets varumärke och enhetstyp.

Drivernas sidoprofiler har 4 hål för enkel montering inuti en arbetsstation eller server. Inuti enheten har en dubbel PCB-konstruktion samt en stor termisk kudde för att hålla komponenterna avleda värme under belastning.

Testbakgrund och jämförelser

StorageReview Enterprise Test Lab erbjuder en flexibel arkitektur för att utföra benchmarks av företagslagringsenheter i en miljö som är jämförbar med vad administratörer stöter på i verkliga driftsättningar. Enterprise Test Lab innehåller en mängd olika servrar, nätverk, strömförsörjning och annan nätverksinfrastruktur som gör det möjligt för vår personal att etablera verkliga förhållanden för att korrekt mäta prestanda under våra granskningar.

Vi införlivar dessa detaljer om laboratoriemiljön och protokollen i granskningarna så att IT-experter och de som ansvarar för lagringsanskaffning kan förstå de förhållanden under vilka vi har uppnått följande resultat. Inga av våra granskningar betalas för eller övervakas av tillverkaren av den utrustning vi testar. Ytterligare information om StorageReview Enterprise Test Lab och en översikt över dess nätverksfunktioner finns på respektive sidor.

Vi testade 2.5" Samsung XS1715 inuti Supermicro SuperServer 2028U-TNR4T 4x NVMe-systemet, samtidigt som vi jämförde det med NVMe SSD:er:

2.5" Intel SSD DC P3700 SSD
2.5" Memblaze PBlaze4 SSD

Analys av applikationens arbetsbelastning

För att förstå prestandaegenskaperna hos företagslagringsenheter är det viktigt att modellera infrastrukturen och applikationsarbetsbelastningarna som finns i liveproduktionsmiljöer. Våra första riktmärken för Samsung XS1715 är därför MySQL OLTP-prestanda via SysBench och Microsoft SQL Server OLTP-prestanda med en simulerad TCP-C-arbetsbelastning. För våra applikationsarbetsbelastningar kommer varje enhet att köra 2–4 identiskt konfigurerade virtuella maskiner.

StorageReviews testprotokoll för Microsoft SQL Server OLTP använder det aktuella utkastet till Transaction Processing Performance Councils Benchmark C (TPC-C), ett benchmark för onlinetransaktionsbehandling som simulerar aktiviteter i komplexa applikationsmiljöer. TPC-C-benchmarket kommer närmare syntetiska prestandabenchmarks att mäta prestandastyrkor och flaskhalsar i lagringsinfrastruktur i databasmiljöer. Varje instans av vår SQL Server VM för denna granskning använder en 333 GB (1 500-skala) SQL Server-databas och mäter transaktionell prestanda och latens under en belastning på 15 000 virtuella användare.

När man tittar på SQL Server Output, hade Intel-enheten den högsta sammanlagda genomströmningen med 3,157.341 3,157.469 TPS och den högsta genomströmningen för en enskild virtuell dator med 1715, även om XS0.1 hade en individuell virtuell dator som låg inom mindre än XNUMX i TPS från Intel VM.

De genomsnittliga latensresultaten under 15 7 användarens SQL Server-benchmark placerade Samsung-enheten längst fram i paketet, som alla hade en latens på 7 ms, vilket också gjorde den genomsnittliga 3700 ms. Resultaten var identiska med Intel P7.5 SSD medan Memblaze-enheten hade ett något högre aggregat med XNUMX ms.

Nästa applikationsbenchmark består av en Percona MySQL OLTP-databas mätt via SysBench. Detta test mäter genomsnittlig TPS (Transactions Per Second), genomsnittlig latens, såväl som genomsnittlig 99:e percentil latens. Percona och MariaDB använder Fusion-io flash-medvetna applikations-API:er i de senaste versionerna av sina databaser, även om vi för denna jämförelse testar varje enhet i deras "legacy" blocklagringslägen.

I riktmärket för genomsnittliga transaktioner per sekund placerade sig XS1715 långt under toppen av paketet och spelade in en prestanda på 3,463.6 5,779.7 TPS. Intel-enheten visade den bästa prestandan, med ett sammanlagt XNUMX XNUMX TPS.

Genomsnittliga latensresultat visar generellt sett samma placering av enheterna med Samsung i botten igen med individuella virtuella datorer som kör mellan 37.27 ms till 36.58 ms och genomsnittlig latens på 36.96 ms. Intel-enheterna var i topp igen, med 21.80ms. Intel hade också den bästa sammanlagda poängen på 22.15 ms.

När det gäller vårt värsta fall av MySQL-latensscenario (99:e percentilens latens) placerades Samsung XS1715 längst ner på topplistan med en märkbar marginal, med virtuella datorer som kör mellan 71.97 ms och 73.36 ms och en genomsnittlig poäng på 73.03 ms.

Syntetisk arbetsbelastningsanalys för företag

Flash-prestanda varierar allt eftersom enheten anpassar sig till sin arbetsbelastning, vilket innebär att flash-lagring måste förkonditioneras före varje fio-syntetisk prestandatestning för att säkerställa att prestandatesterna är korrekta. Var och en av de jämförbara enheterna förkonditioneras till stationärt tillstånd med en hög belastning på 16 trådar och en utestående kö på 16 per tråd.

Förkonditionering och primära stationära tester:

Genomströmning (Read+Write IOPS Aggregate)
Genomsnittlig fördröjning (läs+skrivfördröjning i medeltal)
Max fördröjning (maximal läs- eller skrivfördröjning)
Latens standardavvikelse (läs+skriv standardavvikelse i genomsnitt)

När förkonditioneringen är klar testas varje enhet sedan i intervaller över flera tråd-/ködjupsprofiler för att visa prestanda vid lätt och tung användning. Vår syntetiska arbetsbelastningsanalys för Samsung XS1715 använder två profiler, som används ofta i tillverkarens specifikationer och riktmärken. Det är viktigt att ta hänsyn till att syntetiska arbetsbelastningar aldrig till 100 % kommer att representera aktiviteten som ses i produktionsbelastningar, och på vissa sätt på ett felaktigt sätt skildrar ett driv i scenarier som inte skulle inträffa i den verkliga världen.

4k
- 100% Läs och 100% Skriv
8k
- 70% Läs/30% Skriv

I vårt genomströmnings-4k-skrivförkonditioneringstest var Intel P3700 den bästa presterande, med en start på cirka 400,000 170,000 IOPS innan den nådde ett steady-state strax under 1715 113,000 IOPS. Även om Samsung XSXNUMX visade sprängresultat på plats precis bakom Intel-enheten, föll den till sista plats (bakom den mycket mer konsekventa Memblaze) i sitt steady-state på ungefär XNUMX XNUMX IOPS.

I genomsnittlig latens startade både Samsung- och Intel-enheterna runt 0.6 ms-märket medan de spikade någon gång efter 20 minuter. Intel-enheten förblev den mest stabila under resten av testet och tog topplaceringen; dock var Memblaze den mest konsekventa enhetens latensmässigt.

Resultaten var relativt desamma när man tittade på max latens, eftersom Memblaze förblev den mest konsekventa enheten. Samsung XS1715 visade utmärkt latens i början av testet, även om den snart minskade och slutade med ett steady-state på ungefär 2.2 ms.

Standardavvikelseberäkningar är utformade för att göra det enklare att visualisera konsistensen av resultat för SSD-fördröjningen. Här började Samsung-enheten starkt, även om det tog en betydande ökning i latens runt 22-minutersstrecket och slutade med att sväva runt 3.0ms-märket i slutet.

Under det primära 4k syntetiska riktmärket placerades Samsung XS1715 i botten av vår genomströmning med 420,544 114,444 IOPS-läsning och 717,172 172,672 IOPS-skrivning. Memblaze var överlägset bäst i läskolumnen med XNUMX XNUMX IOPS medan Intel-enheten visade den bästa skrivprestandan med XNUMX XNUMX IOPS.

Resultaten speglades med genomsnittlig latens, eftersom Samsung-enheten visade 0.61 ms läsning och 2.23 ms skrivning, vilket placerades sist (men inte mycket).

I max latens skröt Samsung XS1715 med den lägsta max latens i läsningar med bara 5.8 ms. Den bästa enheten med maximal skrivfördröjning var Intel P3700, som spelade in 33.1 ms.

I standardavvikelse visade Samsung XS1715 den bästa läslatensen igen med 0.08 ms (med 2.994 ms skrivning). Den bästa enheten i skrivlatenskonsistens var Intel-enheten med 1.377 ms.

Vår nästa arbetsbelastning använder 8k överföringar med ett förhållande på 70 % läsoperationer och 30 % skrivoperationer. Återigen kommer vi att börja med förkonditioneringsresultaten innan vi byter till huvudtesterna. När det gäller genomströmning visade Samsung-enheten en serie toppar i början av testet efter både Intel- och Memblaze-enheterna under sin helhet, och slutade med ungefär 120,000 XNUMX IOPS.

Genomsnittlig latens hade liknande resultat, med Samsung-enheten som visade olika toppar vid den första delen av testet. Mot slutet nådde den ett stabilt tillstånd runt 2.0ms.

När man tittar på max latens var den mest konsekventa enheten Intel-disken, som uppvisade ett något stabilt tillstånd genomgående. Samsung-enheten registrerade mindre toppar under testet; Memblaze SSD hade dock mycket inkonsekvent latens och gav enorma toppar under hela benchmark.

Standardavvikelsen visade instabil latens under den första timmen av testet för Samsung-enheten och slutade på ungefär 1.4 ms i slutet av riktmärket, vilket placerade den något bättre än Memblaze. Intel P3700 visade de bästa resultaten, eftersom den bara toppade över 1.2 ms vid flera tillfällen.

Efter att vi fullständigt förkonditionerat Samsung-enheten, satte vi den genom vårt huvudsakliga 8k 70/30-test. I genomströmning följde Samsung-enheten både Intel- och Memblaze-diskarna under hela testet till slutet, med början på ungefär 23,700 128,000 IOPS och slutade med cirka XNUMX XNUMX IOPS.

Genomsnittlig latens berättade en liknande historia, även om resultaten av Intel- och Memblaze-enheterna var mycket närmare. Samsung-enheten startade på ungefär 0.2 ms med upp nästan 2.0 ms med 16T/16Q. De andra två kör lite bättre än Samsung, där båda slutar med en latens på 1.6 ms i terminalen.

Att titta på max latens visade att Samsung XS1715 hade de mest konsekventa resultaten med minsta möjliga fördröjning; Intel P3700 hade dock de bästa totalresultaten, eftersom den bara passerade 20ms-strecket vid några få tillfällen.

Standardavvikelse visade liknande resultat som för genomsnittlig latens, även om Samsung XS1715 kantade ut Memblaze-enheten vid terminalködjupet. Intel-enheten skröt med de bästa totalresultaten med ett intervall på 0.2 ms till 1.15 ms.

Slutsats

Samsung XS1715, som släpptes på marknaden för ungefär ett år sedan, marknadsförs som en av branschens första NVMe SSD-diskar, med prestanda som inte tidigare setts inom höghastighetsserverlagring. Detta var inte särskilt förvånande, eftersom Samsung har varit ledande inom SSD-industrin, både för konsumenter och företag, under en längre tid. Även om vi redan tittade på Samsung-disken kortfattat under vår recension av Dell PowerEdge R920, bestämde vi oss för att se hur 1.6 TB-modellen stod sig mot nyare NVMe-diskar ett år efter lanseringen. Samsung XS1715 finns i kapaciteter på 400 GB, 800 GB och 1.6 TB och har fullständig datavägs- och strömförlustskydd genom sina tantalkondensatorer. Den ger ett UBER-betyg på 1 av 10 ¹⁷ med en två miljoner timmars MTBF.

Att titta på prestanda visade oss verkligen att Samsung XS1715 hade lite problem med att hålla jämna steg med de nyare NVMe-enheterna, Memblaze PBlaze4 3.2TB och Intel P3700 2TB SSD, i många av våra testade arbetsbelastningar. I vårt SQL Server-test gick Samsung-enheten efter Intel-enheten med under 0.1 TPS för topplacering samtidigt som den stoltserade med en genomsnittlig hastighet på 3,157 1715. Dessutom visade den genomsnittliga latensen för Samsung XS7.0 under samma tid 7.0 ms (liksom ett genomsnitt på 3,463.6 ms), vilket placerade den högst upp på topplistan. I våra Sysbench-tester såg vi att TPS nådde 36.96 99, en genomsnittlig latens på 73.03 ms och ett värsta fallet (1715:e percentilen) sammanlagt resultat på 4 ms, som alla var sist bland de jämförbara. Under våra syntetiska benchmarks gav Samsung XS420,544 oss en 114,444k-genomströmning på 1.61 2.23 IOPS-läsning och 5.8 0.08 IOPS-skrivning, en genomsnittlig latens på 8 ms läsning och 70 ms skrivning, och ledande max latens/standardavvikelseprestanda på 30 ms läsning och XNUMX ms läsning . Saker och ting saktade ner lite i vår XNUMXk XNUMX/XNUMX-arbetsbelastning, eftersom Samsung-enheten rankades mest i botten av packet.

Fördelar