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Apex Storage X21 评论:咆哮的二十一

by StorageReview 企业实验室

Apex Storage X21 通过双宽 PCIe 附加卡 (FHFL) 上的 21 个 Gen4 NVMe M.2 SSD 为企业和专业消费者用例带来顶级性能和容量。 总的来说,X21 每张卡可以提供 168TB 的存储空间(8TB SSD),读取速度高达 31GB/s,IOPS 超过 10 万次。

Apex Storage X21 通过双宽 PCIe 附加卡 (FHFL) 上的 21 个 Gen4 NVMe M.2 SSD 为企业和专业消费者用例带来顶级性能和容量。 总的来说,X21 每张卡可以提供 168TB 的存储空间(8TB SSD),读取速度高达 31GB/s,IOPS 超过 10 万次。

顶点存储 X21

Apex Storage X21 概述

X21 具有即插即用兼容性,支持 UEFI 和安全启动。 它通过高级 ECC 和数据保护以及高级错误恢复提供企业级可靠性。 其低开销架构无需主机 CPU 或 DRAM 卸载,还支持用于数据保护的软件或操作系统 RAID。 驱动程序在 Windows 和 Linux 中预编译,因此部署简单(但在 Linux 上更快),并且该卡可与 VMware ESXi 配合使用。

Apex Storage X21 卡连接器

推动此功能集和整体性能的是 Microchip 100 通道 Gen4 PM40100 扇出 PCIe 开关。 该芯片的 TDP 为 25 瓦,这意味着由于随附的散热器,控制器将在轻微气流下保持凉爽。 也就是说,SSD 可能需要一点额外的气流,这取决于驱动器和卡所在的外壳。还应该注意的是,虽然空间有限,但仍有空间可以添加 4mm 散热器到如果需要,SSD。 Apex 也有一点设计回旋余地。 对于定制应用,他们可以通过互连 PCB 调整卡的宽度。

Apex Storage X21 分开

卡的材料也有所不同。 Apex 将 Storage X21 列为由 Thunderclad 3+ 材料制成。 它是什么? Thunderclad 或 TU-933+,在制定规范时,它是可用的最高质量 PCB 材料。 虽然在卡的开发过程中出现了低损耗材料,但他们声称它帮助 X21 继续提供卓越的性能。 虽然我们没有对此类事情进行测试,但这是一个有趣的旁注,我们通常不会意识到这一点。

Apex Storage X21 内部拍摄

Apex Storage 针对该卡的几个明显用例; 最明显的是,X21 满足了数据科学家和创意专业人士对尽可能快的本地存储的需求。 Apex 指出,他们认为 X21 适用于许多企业用例,例如 HCI。 不幸的是,企业级 SSD 供应商已停止 M.2 开发,转而选择 EDSFF 驱动器。 虽然 X21 适用于数据中心的多个位置,但我们目前认为它更像是一个点解决方案。

同时,我们也不要忽视该卡的功能。 X21绝对飞,集合了21块SSD的性能。 正如我们将在下面的性能结果中看到的那样,Apex 的规格表声明是合理的。 我们甚至没有使用最好的可用驱动器。 虽然本次评测中使用的 980 Pro 确实有能力,但为了获得绝对最佳的性能,还有更多的潜力。 如果单张卡不能满足您的性能目标,Apex 已经验证了具有 84 个驱动器的四张卡也能正常工作。 在正确的系统中,用户可以想象将 8 个这样的卡聚集在一个服务器中,该服务器具有高达 168 个 SSD。

这次我们的重点显然是存储功能,但 X21 不仅仅是一匹只会一招的小马。 M.2 插槽支持许多其他设备。 例如,您可以使用带有 M.2 A+E 转换板的无线网卡,将每个无线网卡设置为特定的无线通道以进行频谱监控。 这里甚至还有一个 AI 角度。 一家公司叫 阿克塞拉 制作一个 M.2 AI Edge 加速器模块,在某些时候也可以被 Apex 卡使用。

X21 的单件售价为 2800 美元,提供批量定价和定制订单。

Apex Storage X21 规格

原始容量 168TB 带 8TB M.2 NVME SSD
(336TB 带未来的 16TB M.2 SSD)
驱动接口 M.2 PCI-E 第 4 代
读取带宽 30.5 GBps(107+ GBps 多卡)
写入带宽 28.5 GBps(80+ GBps 多卡)
读/写 IOPS 10万+
读取访问延迟 平均 79us
写访问延迟 平均 52us
主机协议 PCI-E 第 4 代 16x
M.2协议 第 4 代 NVME v2.0/v1.4c
保修政策 终身版
重量 19盎司
电力 有源:~95 瓦特(典型值)
2 个 PCI-e 6 针 12v
空气流动 最小 400 LFM
湿度系统 5%至95%(非凝结)
支持的操作系统 Windows、Windows 服务器、Linux

Apex Storage X21 性能

尽管 Apex Storage X21 具有卓越的功能,但重要的是要注意我们在系统兼容性方面面临的挑战。 为了正确启动和对卡进行基准测试,我们发现自己求助于消费者平台,因为 X21 在与我们实验室的企业服务器和工作站集成时遇到了困难。

此限制可能会限制该卡对某些用户的适应性,并可能阻碍其无缝集成到各种配置中。 潜在买家在投资 X21 之前彻底评估其系统兼容性至关重要,以确保顺利高效地部署这一强大的存储解决方案。

Apex Storage X21 散热

要使用此卡,最低要求是双插槽开口、一个 x16 PCIe 插槽和一个 6 针电源。 对于消费者工作站,这与传统全尺寸 GPU 的要求相同,而且大多数台式机都具备空间和电源可用性。

在服务器端,这变得更加复杂。 传统的 1U 和 2U 服务器旨在利用更多普通的 PCIe 边缘卡,主要是常见的 HHHL(半高、半长)卡。 几乎所有这些都从 PCIe 插槽获取电力,因此许多服务器不附带附加电源连接器。 对于尺寸和功率,您希望利用具有适当尺寸托架、气流以及最重要的电源可用性的 GPU 就绪服务器。

对于本次评测,我们使用了基于 AMD 的 MSI X670E 主板和 AMD Ryzen 9 7950X 4.5GHz,16 核 CPU。 该平台包括 64GB 的 DDR5 内存,并且在审查期间仅利用集成显卡。 我们曾尝试使用我们的 Lenovo 和 Dell AMD ThreadRipper 平台,但在发布平台时遇到了问题。 我们基于 Intel 的消费者平台以 x8 而不是 x16 模式连接到卡,并且 BIOS 不包含手动设置 PCIe 宽度的选项。 我们设备中的处理器也开始在数百万次 IOPS 测试中出现问题。

Vdbench 性能测试

用 21 踢 Apex Storage X21 的轮胎 三星980 Pro 1TB SSD,我们使用 Debian OS 测试环境进行 Vdbench 测试,以及一些 Fio 工作负载。 Vdbench 工作负载与我们多年来审查的企业设备进行了一些比较,而 Fio 支持更新的 io_uring I/O 协议,该协议支持低延迟、高吞吐量测试。

在对存储设备进行基准测试时,应用程序测试是最好的,综合测试排在第二位。 虽然不能完美地代表实际工作负载,但综合测试确实有助于为具有可重复性因素的存储设备建立基线,从而可以轻松地在竞争解决方案之间进行同类比较。 这些工作负载提供了一系列不同的测试配置文件,从“四个角”测试和常见的数据库传输大小测试到来自不同 VDI 环境的跟踪捕获。

所有这些测试都利用通用的 vdBench 工作负载生成器,以及一个脚本引擎来自动化和捕获大型计算测试集群的结果。 这使我们能够在各种存储设备上重复相同的工作负载,包括闪存阵列和单个存储设备。 我们针对这些基准测试的测试过程用数据填充整个驱动器表面,然后将驱动器部分分区为驱动器容量的 5%,以模拟驱动器如何响应应用程序工作负载。 这与完全熵测试不同,后者使用 100% 的驱动器并使它们进入稳定状态。 因此,这些数字将反映更高的持续写入速度。

简介:

  • 4K 随机读取:100% 读取,128 个线程,0-120% 重复率
  • 4K 随机写入:100% 写入,128 线程,0-120% iorate
  • 64K 顺序读取:100% 读取,32 线程,0-120% 迭代
  • 64K 顺序写入:100% 写入,16 个线程,0-120% 迭代
  • 综合数据库:SQL
  • VDI 完整克隆跟踪

虽然 达普斯特R5100 和 Apex Storage X21 并没有正面竞争,我们选择这款驱动器是因为它是我们最近测试过的最快的 U.2 企业级 SSD 之一。 虽然 Dapustor R5100 达到了将近 1.8 万 IOPS 的最高值,但 Apex Storage X21 尖叫着超过了它,延迟要低得多,在此测试中接近 3 万 IOPS。

接下来我们看一下 4K 随机写入性能,其中 Dapustore 提供了大约 700k IOPS,而 X21 与 1.94 三星 21 Pro SSD 一起提供了 980M IOPS。

虽然 4K 性能在性能规模上有显着差异,但与您在驱动器带宽上看到的相比,这算不了什么。 除了 GPU 之外,Apex Storage X21 是为数不多的充分利用每一滴 PCIe 潜力的设备之一,它完全使 x16 Gen4 插槽饱和。 在我们的 64K 顺序工作负载中,X21 达到了令人难以置信的 27.2GB/s,而 Dapustor 测得为 7.2GB/s。

64K 顺序写入性能同样令人印象深刻,X21 达到了 23.3GB/s,而 Dapustor R5100 达到了 2.8GB/s。

接下来,我们查看 SQL 工作负载,其中 X21 提供了 3.46M IOPS 或 27.1GB/s 的峰值吞吐量。

在我们的 SQL 90-10 工作负载中,Apex Storage X21 测得 3.27M IOPS 或 25.6GB/s。

在我们具有更高写入混合的 SQL 80-20 工作负载中,X21 测得的峰值吞吐量为 3.13M IOPS 或 24.5GB/s。

最后,我们通过完整克隆跟踪查看 VDI 性能。 在我们的 VDI 初始登录测试中,X21 达到了令人印象深刻的 1.01M IOPS 或 19.2GB/s。

在我们的 VDI 引导工作负载中,Apex Storage X21 测得 1.99M IOPS 或 27.5GB/s,完全使 PCIe Gen4 插槽饱和。

在我们上一次涵盖 VDI 星期一登录的 Vdbench 工作负载中,X21 在其峰值时测得 919k IOPS 或 20GB/s。

虽然 Vdbench 涵盖了驱动器综合性能的一个方面,但我们还在本次审查中包括了 Fio 结果,因为它可以利用更新、更高效的 io-uring I/O 协议。 这里我们的重点是显示通过卡可能的绝对峰值 I/O 和带宽。 在执行这些测试中的每一个之前,每个 SSD 都被格式化,然后被完全填满。

工作量 吞吐量 (IOPS) 带宽 (GB/s)
512 字节随机读取 14.6 万次 IOPS 7.477GB /秒
512 字节随机写入 3.421 万次 IOPS 1.751GB /秒
4K 随机读取 6.832 万次 IOPS 28GB /秒
4K 随机写入 5.274 万次 IOPS 21.6GB /秒
8K 随机读取 3.454 万次 IOPS 28.3GB /秒
8K 随机写入 3.499 万次 IOPS 28.7GB /秒

我们想提及的一个有趣的统计数据是关于 512 字节随机读取性能的。 在 SSD 装满之前,他们可以以 23GB/s 的速度推动 11.8M IOPS。 虽然这与这些 SSD 在完全充满数据之前的真实性能不同,但它确实表明 Apex Storage X21 能够通过更快的 SSD 传递更多的流量。

公司告诉我们,性能超过 40M IOPS 是可能的。 该卡将达到的主要限制是 PCIe Gen4 x16 插槽上限,最高可达 28GB/s 左右。

Apex Storage X21 散热片

当我们第一次看到 Apex Storage X21 登上新闻专线时,我们的第一个想法是这个驱动器会以多快的速度起火。 考虑到该卡能够承载的 21 个 SSD 中的每一个都流过多少功率,热性能可不是闹着玩的。

三星 980 Pro SSD 在峰值负载下能够消耗近 8.5W 的功率,将所有这些功率加在一起,这张卡将使用近 180W 的功率。 所有这些能量都会转化为热量,您需要在驱动器或卡受到限制或损坏之前迅速释放它。

为了在我们的测试装置中安全地测试此卡,我们利用了一个位于主板旁边的大型交流电源风扇来提供充足的气流。 Apex 列出了 400LFM 的气流要求,这远远超出了普通台式机甚至大多数工作站的范围。 就风扇速度而言,当服务器以接近全速运行时,您通常会在服务器中发现这种类型的气流。

我们在整个驱动器填充过程中监控了通过 SMART 数据报告的各个驱动器温度。 这使每个驱动器在很长一段时间内都处于全写性能的最坏情况。 在该活动结束时对温度进行了民意调查。

过载 温度
SSD1 51℃,
SSD2 44℃,
SSD3 59℃,
SSD4 44℃,
SSD5 63℃,
SSD6 46℃,
SSD7 57℃,
SSD8 46℃,
SSD9 45℃,
SSD10 59℃,
SSD11 45℃,
SSD12 61℃,
SSD13 46℃,
SSD14 56℃,
SSD15 49℃,
SSD16 52℃,
SSD17 34℃,
SSD18 41℃,
SSD19 36℃,
SSD20 35℃,
SSD21 42℃,

三星 980 Pro 的安全工作范围列为 0-70C,因此在峰值负载下,最热的驱动器确实保持在该数字以下。 在将其中一个投入使用之前,绝对需要确保冷却得到检查。

总结

Apex Storage X21 是一款真正卓越且具有开创性的硬件,可为企业和专业消费者环境带来高性能和巨大的存储容量。 然而,重要的是要意识到它的局限性,例如显着的气流要求和热量产生,因为它消耗的功率与没有内置冷却的 GPU 相当。

尽管存在安装和冷却方面的挑战,但通过适当的设置和冷却解决方案,X21 有潜力为各种应用释放无与伦比的性能。 X21 令人印象深刻的存储功能可以在支持数据科学和创意专业工作负载中流行的数据密集型应用程序方面发挥关键作用。

当新设备进入我们的实验室并完全破坏或使系统饱和时,这总是一个有趣的惊喜。 Apex Storage X21 凭借其令人难以置信的性能能力做到了这一点。 我们可以在 28.3K 随机读取操作中从卡中拉出 8GB/s,或者在 28.7K 随机写入工作负载中将 8GB/s 推入卡中。 对于我们 4K Fio 测试中的小块写入,该卡的最高读取速度为 6.8M IOPS,写入速度为 5.3M IOPS。 移动到更小的块大小,我们开始达到三星 980 Pro SSD 的极限,它可以在 23 字节随机读取操作出厂时推动 512M IOPS,但一旦驱动器被填满就下降到 14.6 万 IOPS。 从一个插槽中打出这些数字是不可思议的。

X21 提供了无与伦比的性能,以至于这个组件可以成为某些专业人士正在寻找的生产力游戏规则改变者。 我们的评测单位是 4500 美元,包括 SSD,考虑到它将为需要这种性能水平的应用程序提供的价值,这还不错。 同样,X21 需要一个非常规范的平台才能工作,但如果您愿意付出努力,您将不会对这张卡带来的东西感到失望。 事实上,你可能会非常头晕。

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