SK hynix utvecklar PCIe Gen4 Enterprise SSD-portfölj

SK hynix är inte bara världens tredje största halvledarföretag och den näst största tillverkaren av minneschips, de använder också sitt tekniska sinne för att göra en välrenommerad linje av SATA- och NVMe-flashlagringsenheter. I den här artikeln kommer vi att ge en översikt över PE8010, SK hynix senaste PCIe Gen4 Non-Volatile Memory Express (NVMe)-enhet, och lyfta fram dess imponerande prestanda. Vi kommer först att ge lite bakgrund och förklara varför enheter som använder PCIe Gen4-gränssnittet är en sådan spelväxlare för datacentret.

SK hynix är inte bara världens tredje största halvledarföretag och den näst största tillverkaren av minneschips, de använder också sitt tekniska sinne för att göra en välrenommerad linje av SATA- och NVMe-flashlagringsenheter. I den här artikeln kommer vi att ge en översikt över PE8010, SK hynix senaste PCIe Gen4 Non-Volatile Memory Express (NVMe)-enhet, och lyfta fram dess imponerande prestanda. Vi kommer först att ge lite bakgrund och förklara varför enheter som använder PCIe Gen4-gränssnittet är en sådan spelväxlare för datacentret.

I juni 2019 tillkännagav SK hynix lanseringen av PE6011, deras senaste NVMe Enterprise SSD som vi gick igenom. PE6011 är en lågeffekts NVMe-enhet med 72-lagers TLC 3D NAND-blixt och en SK hynix NVMe-kontroller som designades för företagsmarknaden. Även om PE6011 inte presterade bäst av jämförbara enheter, gav PEXNUMX bra siffror överallt och vi fann att den hade en bra balans mellan strömförbrukning, prestanda och kostnad.

SK hynix PE8000 NVMe-enheter

I april 2020 tillkännagav SK hynix tillgängligheten av sin PE8000-serie av NVMe SSD-enheter. Var och en har en maximal kapacitet på 8 TB och använder företagets 96-lagers trippelnivåcell (TLC) 4D NAND-blixt, samt en styrenhet som utvecklats internt. Det finns för närvarande två enheter i den här serien: PE8010, som designades för läsintensiva arbetsbelastningar, och PE8030, som utformades för blandad användning. Den mest intressanta aspekten av dessa två enheter är att de båda har ett PCIe Gen4-gränssnitt och är kompatibla med U.2 och nyare U.3-formfaktorer.

Innovation är kärnan i SK hynix, de har länge varit en ingenjörsfokuserad organisation. De har planer på att ständigt möta förändrade krav från branschen genom att ta till sig nya NAND-tekniker. På färdplanen finns flera produkter, som PE8110 som är en SSD-familj som kommer att utnyttja 128-lagers, 512Gb NAND. Dessutom arbetar SK hynix på M.2 och E1.S (EDSFF Short)-enheter med denna NAND-teknik också.

Förutom nya NAND finns det nya formfaktorer att utforska. SK hynix kommer snart att erbjuda PE8111, som använder den framväxande E1.L (EDSFF Long) formfaktorn, vanligen kallad "linjal". Denna formfaktor blir allt mer populär bland hyperskalare och börjar också krypa in i vanliga serverdesigner.

PE8111 använder 128-lagers 1Tb TLC NAND, en första i branschen. SK hynix har nyligen börjat ta prov på enheten till kunder, men detta belyser den allt mer flexibla bredden av deras flasherbjudanden. En version med kapacitet på 16 TB av hårddisken är det nuvarande fokuset, men vi får veta att en hårddisk med kapacitet på 32 TB också finns på färdplanen.

SK hynix PE8010-specifikationer (PCIe Gen4x4)

TLC är NAND-flashminne som lagrar tre bitar av information per cell, snarare än en bit minne eller två bitar i single-level cell (SLC) och multi-level cell (MLC) flashminne. SK hynix 4D-teknik är i grunden Periphery Under Cell-teknik (PUC) med konventionell 3D NAND-teknik staplad ovanpå den.

Genom att använda 96-lagers 512 Gb (Gigabit) TLC 4D NAND-blixt är PE8010 konkurrenskraftigt prissatt med den senaste generationen av hårddiskar med mindre kapacitet.

Den andra intressanta egenskapen hos denna enhet är att den stöder både äldre U.2 och nyare U.3 formfaktorer. U.2 (FKA SFF-8639) är ett datorgränssnitt för att ansluta SAS- och SATA-enheter till en dator och kan använda upp till fyra PCIe-banor. U.3 är byggd ovanpå U.2-specifikationen och använder en U.2-kontakt; den stöder dock NVMe-, SAS- och SATA-enheter, samt hot-swapping mellan dessa tre olika enhetstyper om den fasta programvaran stöder det. U.3-enheter är bakåtkompatibla med U.2, men U.2-enheter är inte kompatibla med rena U.3-värdar.

Den största funktionen och fördelen med SK hynix PE8010-enheten är dock dess stöd för PCIe Gen4-bussstandarden. Gen4-bussen fördubblar bandbredden för PCIe Gen3-bussen samtidigt som den bibehåller bakåt- och framåtkompatibilitet i både mjukvarustöd och mekaniskt gränssnitt med Gen3-bussen. Detta gör att Gen4-enheten kan ha upp till 16 GT/s (gigatransfers/sekund) jämfört med 8 GT/s för Gen3-enheter. Detta motsvarar dataöverföringshastigheter på upp till 2 GB/s (gigabyte/sekund) mot 1 GB/s per körfält.

Eftersom PCIe Gen4 är den senaste busstekniken, arbetar de nuvarande servrarna som stöder den fortfarande genom pipelinen. Advanced Micro Devices (AMD) har varit mer aggressiva i sitt stöd, och vi förväntar oss att se Intel-system med PCIe Gen4-stöd snart.

För våra tester använde vi en enkel proc Lenovo SR635 med en AMD 7742 CPU. Vi gjorde en beskrivning och video om Lenovo SR635 (finns här. och här.) tidigare i år, men här är en kort sammanfattning. SR635 är en 1U, single-socket server som stöder 2^nd gen AMD EPYC-processorer och upp till 2TB 3200MHz DRAM. Dessutom, och viktigast av allt för våra tester, stöder den PCIe 4.0 från ände till ände, beroende på vilket bakplan som är installerat.

För våra första tester i CentOS 7 med tio PE6011 kontra tio PE8010 NVMe SSD:er tittar vi på traditionella "fyra hörn" genomströmnings- och bandbreddstester med 4K slumpmässiga och 64K sekventiella arbetsbelastningar.

Därefter ändrar vi vår mjukvarumiljö till VMware ESXi 6.7u3 och jämför prestandan för en mindre SSD-gruppstorlek. För SQL Server använder vi 4 NVMe SSD:er, totalt 8 virtuella datorer, med vår SQL Server 2014-instans som kör vår 1,500 XNUMX skala TPC-C arbetsbelastningsprofil.

Slutligen koncentrerar vi vår MySQL Sysbench-arbetsbelastning på 2 SSD:er från varje grupp, med 8VM:er placerade jämnt över paret SSD:er. Detta ger oss en arbetsbelastning på 4VM per SSD, med fokus på miljöns lagringspåverkan.

PE8010 har den starkaste prestandan av alla NVMe-enheter som vi har testat hittills. Den kan leverera sekventiella läshastigheter på upp till 35.8 GB/s och sekventiella skrivhastigheter på upp till 17.5 GB/s, med slumpmässiga läsningar och skrivningar på upp till 8.1M respektive 3.97M in-/utgångsoperationer per sekund (IOPS) . Jämfört med PE6011, företagets tidigare PCIe-baserade Gen3-lösning, erbjuder PE8010 en avsevärd prestandaförbättring på 133 % för sekventiell läsning och 192 % för slumpmässig skrivning.

De främsta fördelarna med PCIe Gen4 som visas genom testerna är att företag kan bättre utnyttja systemets CPU- och RAM-resurser genom att hålla flaskhalsen från lagringslagret.

I applikationsarbetsbelastningar som SQL Server eller MySQL halverades fördröjningen av arbetsbelastningsprestanda. I den CPU-intensiva MySQL Sysbench-arbetsbelastningen, som fokuserade I/O på två SSD:er, erbjöd PE8010 en 69% ökning av arbetsbelastningsprestanda.

Eftersom servrar erbjuder processorer med fler kärnor eller stödjer utökad DRAM-kapacitet, är det av största vikt att ha en lagringsenhet som kan hålla jämna steg med nästa generations komponenter. I våra tester fann vi att PE8010 kunde pressa vårt testbäddsystem till kanten. Moderna applikationer kommer helt klart att dra stor nytta av dessa senaste teknologier.

Slutsats

Många gånger är ny teknik långt ifrån sina prestandaförväntningar, men i det här fallet var vi mycket imponerade av PE8010:s faktiska prestanda. Med tanke på att PE8010 förväntas ha en liten premie jämfört med PCIe Gen3-enheter, förväntar vi oss att den kommer att bli en vinnare för SK hynix. Vi förväntar oss också att Gen4-diskar skjuter upp den övergripande serverprestanda till nya nivåer, och SK hynix är tidigt ute genom att redan leverera Gen4-enheter och vara en tydlig ledare inom denna teknik.

Utan tvekan, på grund av sin närvaro hos molnleverantörer där varje watt som används påverkar resultatet, har PE8010 optimerats för strömförbrukning och har klassens bästa IOPS/Watt, vilket resulterar i TCO- och OPEX-reduktion.

Vi har några varningar angående användningen av dessa enheter som är värda att nämna. På grund av deras utmärkta prestanda kommer en server full av PCIe Gen4-enheter att överväldiga en CPU; som sådan måste du vara smart i ditt sätt att designa system. Det bästa sättet att använda dessa enheter tills servrarna är helt designade för att använda Gen4-enheter är med en lämplig blandning av avancerad Gen4 med mer traditionell NVMe-lagring eller till och med SATA för den kostnadsoptimerade flashnivån.

Det är viktigt att komma ihåg att PE8010 är priskonkurrenskraftig med PCIe NVMe Gen3-enheter, så om du planerar en serveruppdatering kan du överväga att köpa dem för dina befintliga servrar om det behövs, även om de bara har Gen3-stöd. Eftersom Gen4-diskar är bakåtkompatibla kan de användas med äldre system för nu och sedan flyttas till ett nyare system senare. Naturligtvis kommer Gen4-enheterna fortfarande att ha Gen3-bandbreddsbegränsningarna tills nyare Gen4-kompatibla system förvärvas.

Med den fortsatta tillväxten av flash i allt från arbetsbelastningar i nivå 0 till lagring i arkivklass visar SSD-användningen inga tecken på att avta i företaget. Med de nya Gen4-produkterna och all annan SSD-utveckling på gång, är SK hynix uppenbarligen en drivkraft för en fulländad framtid.

SK hynix Gen4 lansering

SK hynix PCIe Gen4 Enterprise SSD Infographic

Denna rapport är sponsrad av SK hynix. Alla åsikter och åsikter som uttrycks i denna rapport är baserade på vår opartiska syn på produkten/de produkter som övervägs.