NVMe-flashlagring har tagit branschen med storm och etablerat sig som defacto-standarden när högpresterande lagring med låg latens är kravet. Det finns dock tillfällen då NVMe kan vara överdrivet, eller fall där en hybrid blixtstrategi är mer meningsfull. Många serverbaserade mjukvarudefinierade lösningar som drar fördel av flash kan göra det i flera nivåer. VMware vSAN och Microsoft Azure Stack HCI är kanske de mest kända på detta sätt; båda kan utnyttja en liten högpresterande flashpool för nivåindelning och billigare SSD:er för kapacitet. Att buffra billiga SATA SSD-enheter med ett litet antal NVMe ger en utmärkt blandning av prestanda, kapacitet och kostnad.
NVMe-flashlagring har tagit branschen med storm och etablerat sig som defacto-standarden när högpresterande lagring med låg latens är kravet. Det finns dock tillfällen då NVMe kan vara överdrivet, eller fall där en hybrid blixtstrategi är mer meningsfull. Många serverbaserade mjukvarudefinierade lösningar som drar fördel av flash kan göra det i flera nivåer. VMware vSAN och Microsoft Azure Stack HCI är kanske de mest kända på detta sätt; båda kan utnyttja en liten högpresterande flashpool för nivåindelning och billigare SSD:er för kapacitet. Att buffra billiga SATA SSD-enheter med ett litet antal NVMe ger en utmärkt blandning av prestanda, kapacitet och kostnad.
En annan faktor när man överväger distributionen av flash är själva servern. Även om det finns gott om NVMe-servrar från både stora och små leverantörer, är det ofta opraktiskt eller onödigt att gå den här vägen. Eftersom NVMe-diskkostnaden är högre än SATA, kommer en majoritet av de servrar som säljs idag att erbjuda ett par NVMe-fack, blandat med SATA/SAS för resten. En sådan server som säljs på detta sätt är Dell EMC PowerEdge R640.
Dell EMC PowerEdge R640 är en 1U, 2-socket server designad för uppgifter där beräkningstätheten är lika stor. I vårt labb har vi en R640 konfigurerad med 10 2.5”-enhetsfack, inklusive 4 NVMe/SAS/SATA-kombifack och 6 SAS/SATA-fack, även om Dell erbjuder ett brett utbud av konfigurationer. Den här typen av lagringskonfiguration låter oss dra fördel av upp till fyra mycket snabba NVMe SSD:er, samt utnyttja kostnadsoptimerade SATA SSD:er. Kombinationsfackarna tillåter också kunder att gå tyngre på NVMe SSD-enheter när I/O-behoven växer eller hålla sig till mer SATA eller SAS beroende på de specifika kraven för bygget.
SK hynix PE6011 SSD
För att illustrera detta koncept ytterligare har vi arbetat med SK hynix att testa en grupp av PE6011 NVMe SSD:er och en grupp SE4011 SATA SSD:er. Dessa tester är gjorda för att visa hur varje enhet kan komplettera den andra, med NVMe som erbjuder större bandbredd och I/O-potential, och SATA erbjuder kapacitetskraven utan en betydande nedgång i latens eller prestanda. Testerna uttrycker tydligt var prestandabanden finns, så att företaget har en komplett bild som underlättar beslutsprocessen, särskilt när man skapar programvarudefinierade lösningar som en objektbutik (SUSE Enterprise Storage) eller mer traditionell virtuell lagringsenhet (StoreONE) .
SATA vs. NVMe SSD:er – Dell EMC PowerEdge R640 testbädd
I vår testkonfiguration använde vi en Dell PowerEdge R640 utrustad med dubbla Intel Xeon 2:a generationens skalbara 8280-processorer med en klockhastighet på 2.7 GHz och 28 kärnor vardera. Parat med dessa processorer var tolv 32GB 2933MHz DDR4-moduler, vilket ger systemet ett kombinerat minnesutrymme på 384GB. För SATA-anslutning inkluderade R640 ett PERC H740P RAID-kort och enheter konfigurerade i HBA-genomkopplingsläge. För NVMe-anslutning kommunicerar alla fyra SSD:erna med den andra CPU:n med direkta PCIe-banor, utan användning av en PCIe-switch inuti R2. Den här metoden förbigick effekten av controller-cache och fokuserade istället på prestanda för själva enheterna sammantaget eller individuellt i VMware.
Dell EMC PowerEdge R640
Vår testuppsättning bestod av två lagringskonfigurationer. Den första var fyra PE6011 NVMe SSD:er, helt utrustade med de fyra NVMe-fack inuti PowerEdge R640, vilket lämnar sex återstående SATA/SAS-fack öppna. Den andra var åtta SE4011 SATA SSD:er, som fullt ut utnyttjar alla dedikerade SATA/SAS-fack, vilket lämnar två NVMe-kombofack tillgängliga.
För benchmarks av barmetall använde vi CentOS 7.2 (1908) minimalt, med OpenJava installerat bredvid vdbench. Vi mätte varje enhetsgrupp sammantaget och visade toppprestanda för fyra PE6011 NVMe SSD:er och följde med åtta SE4011 SATA SSD:er. I vår virtualiserade testmiljö installerade vi VMware ESXi 6.7u3 och formaterade enskilda SSD:er med Datastores och placerade SQL Server eller MySQL-databaser på dem. För Sysbench-tester använder vi 8 virtuella datorer, med två placerade på varje SSD när det gäller NVMe-testerna, en per SSD när det gäller SATA-testerna. För SQL Server med testet som endast består av 4VM, placerar vi var och en på sin egen SSD, vilket ger oss fyra NVMe SSD:er eller fyra SATA SSD:er som testas.
VDbench test / gängantal
Alla dessa tester utnyttjar den vanliga vdBench-arbetsbelastningsgeneratorn, med en skriptmotor för att automatisera och fånga resultat över ett stort beräkningstestkluster. Detta gör att vi kan upprepa samma arbetsbelastningar över ett brett utbud av lagringsenheter, inklusive flash-arrayer och individuella lagringsenheter.
profiler:
- 4K slumpmässig läsning: 100 % läsning, 128 trådar, 0-120 % iorat
- 4K Random Write: 100% Write, 128 trådar, 0-120% iorate
- 64K sekventiell läsning: 100 % läsning, 32 trådar, 0-120 % iorat
- 64K sekventiell skrivning: 100 % skrivning, 16 trådar, 0-120 % iorate
SQL Server-konfiguration (4VM)
StorageReviews Microsoft SQL Server OLTP-testprotokoll använder det aktuella utkastet till Transaction Processing Performance Councils Benchmark C (TPC-C), ett riktmärke för onlinetransaktionsbearbetning som simulerar de aktiviteter som finns i komplexa applikationsmiljöer. TPC-C-riktmärket kommer närmare än syntetiska prestandariktmärken att mäta prestandastyrkorna och flaskhalsarna hos lagringsinfrastruktur i databasmiljöer.
Varje SQL Server VM är konfigurerad med två vDisks: 100 GB volym för uppstart och en 500 GB volym för databasen och loggfiler. Ur ett systemresursperspektiv konfigurerade vi varje virtuell dator med 16 vCPU:er, 64 GB DRAM och utnyttjade LSI Logic SAS SCSI-kontrollern. Medan våra Sysbench-arbetsbelastningar som tidigare testats mättade plattformen i både lagrings-I/O och kapacitet, letar SQL-testet efter latensprestanda.
Det här testet använder SQL Server 2014 som körs på Windows Server 2012 R2 gäst-VM, och betonas av Dells Benchmark Factory for Databases. Medan vår traditionella användning av detta riktmärke har varit att testa stora 3,000 1,500-skaliga databaser på lokal eller delad lagring, fokuserar vi i denna iteration på att sprida ut fyra XNUMX XNUMX-skaliga databaser jämnt över våra servrar.
SQL Server-testkonfiguration (per virtuell dator)
- Windows Server 2012 R2
- Lagringsutrymme: 600 GB tilldelat, 500 GB använt
- SQL Server 2014
- Databasstorlek: 1,500 XNUMX skala
- Virtuell klientbelastning: 15,000 XNUMX
- RAM-buffert: 48GB
- Testlängd: 3 timmar
- 2.5 timmars förkonditionering
- 30 minuters provperiod
MySQL Sysbench-konfiguration (8VM)
Vår Percona MySQL OLTP-databas mäter transaktionsprestanda via SysBench. Detta test mäter också genomsnittlig TPS (Transactions Per Second), genomsnittlig latens och genomsnittlig 99:e percentil latens.
Varje Sysbench VM är konfigurerad med tre vDisks: en för uppstart (~92GB), en med den förbyggda databasen (~447GB) och den tredje för databasen som testas (270GB). Ur ett systemresursperspektiv konfigurerade vi varje virtuell dator med 16 vCPU:er, 60 GB DRAM och utnyttjade LSI Logic SAS SCSI-kontrollern.
Sysbench-testkonfiguration (per virtuell dator)
- CentOS 6.3 64-bitars
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- Databastabeller: 100
- Databasstorlek: 10,000,000 XNUMX XNUMX
- Databastrådar: 32
- RAM-buffert: 24GB
- Testlängd: 3 timmar
- 2 timmar förkonditionering 32 trådar
- 1 timme 32 trådar
SK hynix SATA- och NVMe SSD-prestandaresultat
För att karakterisera prestandan för både SK hynix PE6011 NVMe SSD och SE4011 SATA SSD, utförde vi en "fyra hörn" syntetisk arbetsbelastning på dem. Detta jämförde den råa prestandan för fyra NVMe SSD:er mot åtta SATA SSD:er, alla adresserade direkt för en total I/O-bild utan att RAID påverkar prestandan.
Vår första arbetsbelastning mätte toppläsningsbandbredden från varje enhetsgrupp med en 64K sekventiell arbetsbelastning. I denna arbetsbelastning mätte vi en toppbandbredd på 3.97 GB/s vid 4ms latens från SATA-gruppen med åtta enheter. NVMe-gruppen med fyra enheter mätte en toppbandbredd på 10.76 GB/s vid 0.734 ms.
Därefter tittade vi på sekventiell skrivbandbredd med samma 64K sekventiell arbetsbelastning. I den här inställningen mätte SATA SSD-gruppen 3.06 GB/s på sin topp, innan den tappade tillbaka till 2.8 GB/s med 2.8 ms latens vid en övermättnadspunkt. NVMe SSD-gruppen skalade dock upp till 3.6 GB/s med 1.1 ms latens.
Genom att byta fokus till våra tester med högsta genomströmning som mäter slumpmässig 4K-prestanda, tittar vi först på vår läsbelastning. I den här inställningen nådde gruppen av åtta SATA SSD:er på 542k IOPS med 1.9ms latens. Som jämförelse kunde de fyra NVMe SSD:erna vida överträffa dem med en maximal genomströmning på 2.46 miljoner IOPS vid 0.205 ms latens.
Den sista komponenten i vår syntetiska arbetsbelastning med "fyra hörn" mätte den slumpmässiga 4K-skrivprestandan för varje enhetsgrupp. De åtta SATA SSD:erna kunde erbjuda 500k IOPS-topp med 1.99 ms latens, medan de fyra NVMe SSD:erna erbjöd 835k IOPS med 0.572ms latens.
I det sista steget av vår syntetiska testning tittade vi på två VDI-användningsfall, det första var VDI Full Clone Boot. I denna arbetsbelastning erbjöd de fyra PE6011 NVMe SSD:erna en toppbandbredd på 384k IOPS eller 5.3GB/s vid 0.33ms latens, medan de åtta SATA SE4011 SATA SSD:erna toppade med en bandbredd på 202k IOPS eller 2.8GB/s latens vid 1.2ms.
När vi mätte prestandan hos PE6011 NVMe SSD:erna såg vi en toppbandbredd från den gruppen som toppade på 186k IOPS eller 3.5GB/s vid 0.55ms. SATA-gruppen med åtta enheter mätte uppåt 109k IOPS eller 2.1 GB/s vid 1.9 ms latens.
Från att titta på hur varje enhetsgrupp presterade i våra fyra hörn- och VDI-arbetsbelastningar, ser vi att ett 2:1-förhållande mellan SATA och NVME erbjöd en bra balans mellan läs- och skrivprestanda. PE6011 SSD:erna kunde erbjuda mycket stark läsgenomströmning och bandbredd med låg latens jämfört med deras SATA-motsvarigheter. När man tittar på skrivgenomströmning och bandbredd kunde SE4011 SSD:erna absorbera arbetsbelastningar inte alltför långt efter sina NVMe-motsvarigheter, vilket är viktigt när man kombinerar olika klasser av enheter i en lagringslösning där data måste flyttas mellan nivåerna tillräckligt snabbt utan att sakta ner inkommande arbetsbelastningar .
Våra två sista arbetsbelastningar tittar på Microsoft SQL Server TPC-C- och MySQL Sysbench-prestanda som körs över flera virtuella datorer i en VMWare ESXi 6.7u3 virtualiserad miljö. Båda dessa tester är designade för att visa verkliga prestanda med vår SQL Server-arbetsbelastning som fokuserar på latens och vårt MySQL-test fokuserar på högsta transaktionsprestanda.
I vår SQL Server arbetsbelastning för detta projekt bestod av att testa 4 virtuella datorer, var och en placerad i en enda VMFS 5-databutik. Denna arbetsbelastning utnyttjade fyra av SK hynix PE6011 NVMe SSD:er och fyra SE4011 SATA SSD:er. Med Quest Benchmark Factory har varje virtuell dator en 15 XNUMX virtuell användare applicerad och databasens lyhördhet mäts.
Över de fyra SK hynix PE6011 NVMe SSD:erna mätte vi en genomsnittlig latens på 2ms över de fyra virtuella datorerna. Att flytta samma arbetsbelastning till de fyra SE4011 SATA SSD:erna ökade fördröjningen till i genomsnitt 16ms.
I vår sista databasarbetsbelastning tittade vi på prestandan för 8 virtuella datorer. Med 8 virtuella datorer placerar vi två på var och en av de 4 NVMe SSD:erna och en på var och en av de 8 SATA SSD:erna. I den här arbetsbelastningen mäter vi de individuella transaktionsprestanda för varje virtuell dator och aggregerar dem för en totalpoäng.
Över de fyra SK hynix PE6011 NVMe SSD:erna mätte vi sammanlagt 18,525 13.81 TPS med en genomsnittlig latens på 4011ms. Genom att flytta den arbetsbelastningen till de åtta SK hynix SE13,032 NVMe SSD:erna, mätte aggregatet 19.64 XNUMX TPS med en genomsnittlig latens på XNUMXms.
SATA vs. NVMe SSD:er – Final Tankar
När du överväger någon form av lagring är det viktigt att förstå prestanda, kostnad och kapacitetsegenskaper hos det aktuella systemet. I det här fallet tittar vi på en mångsidig SSD-portfölj från SK hynix, som kan möta ett nästan oändligt utbud av användningsfall. Eftersom SK hynix erbjuder SATA- och NVMe SSD-enheter kan enheterna utnyttjas på en mängd olika sätt. Medan NVMe SSD:er är klart snabba, har de en prispremie över SATA. Å andra sidan ger SATA SSD:er upp hastigheten som NVMe erbjuder, men är mer ekonomiska och fångar fortfarande medvinden från alla TCO-fördelar som flash erbjuder över hårddiskar. Som sådan kan en majoritet av företag dra nytta av en hybrid flash-metod, som kombinerar NVMes prestanda med den gynnsamma ekonomin hos SATA.
Ingenstans är denna möjlighet tydligare än i mjukvarudefinierad lagring och hyperkonvergensmarknaden. De flesta SDS- och HCI-distributioner är utformade för att dra fördel av olika lagringsklasser; StoreONE, Microsoft Azure Stack HCI och VMware vSAN är alla bra exempel på detta. I vissa fall kan NVMe SSD:erna fungera som en cache eller nivå framför SATA-enheterna, som fungerar som kapaciteten för systemet. I andra fall kan distinkta pooler skapas, i det här fallet en prestandapool av NVMe och en SATA-pool för mindre kritiska applikationsarbetsbelastningar.
För att illustrera fördelarna med båda typerna av SSD:er testade vi en grupp PE6011 NVMe SSD:er tillsammans med SE4011 SATA SSD:er i en Dell EMC PowerEdge R640. Våra nyckelresultat visar att PE6011 NVMe SSD:er kan ge stark prestanda med låg latens över våra syntetiska arbetsbelastningar och applikationsarbetsbelastningar, och ger över 10.7 GB/s i läsbandbredd. Dessutom visar våra resultat att SE4011 SATA SSD:erna kompletterar NVMe SSD:erna och erbjuder en stabil kapacitetsnivå i alla våra arbetsbelastningar, vilket är ett viktigt övervägande i nivå- eller cachningsscenarier där data kan vila på endera lagringspoolen. Skrivprestanda på SATA SE4011-gruppen höll sig mycket bra, mätte 2.8 GB/s över åtta enheter, jämfört med 3.6 GB/s från fyra PE6011 NVMe SSD:er. Eftersom arbetsbelastningar avvecklas, eller måste prestera bra innan de flyttas till cache eller nivå, tillåter stark skrivprestanda dem att erbjuda en konsekvent användarupplevelse för en välbalanserad lagringslösning.
SK hynix har fördubblat sina ansträngningar inom företagsflash under det senaste och ett halvt året och kommer snabbt ut på marknaden med en mångsidig, vertikalt integrerad portfölj. Detta produktsortiment ger kunderna valmöjligheter för att säkerställa att deras implementeringar fungerar som förväntat. Oavsett om enheterna går in i en SDS-lösning, HCI-kluster eller helt enkelt fungerar som serverlagring är SK hynix redo att stödja sina kunder i denna resa.
Engagera dig med StorageReview
Nyhetsbrev | Youtube | Podcast iTunes/Spotify | Instagram | Twitter | Facebook | Rssflöde
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.
