Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT (NVMe) 评测

此处评测的 Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 由 2 个 Intel 1.2TB P3600 NVMe 驱动器和 8 个 SSD800MM 400GB 固态硬盘 在其他 SAS3 托架中； 其中两个是用于操作系统的 RAID1，而其他六个配置为用于存储的 RAID1。 

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 规格

• SYS-1027R-WC1NRT    
• SuperServer 1027R-WC1NRT (黑色)
• 主板：超级X9DRW-CTF31
• 处理器/缓存
• 中央处理器    
  • 双插座 R (LGA 2011)
  • 英特尔至强处理器 E5-2600 和 E5-2600 v2 系列（高达 130W TDP）
• 缓存：高达 30MB
• 系统总线：QPI 高达 8GT/s
• 系统内存
• 内存容量： 
  • 16 个 240 针 DDR3 DIMM 插槽
  • 高达 1TB DDR3 ECC LRDIMM
  • 高达 512GB DDR3 ECC 寄存内存 (RDIMM)
  • 高达 128GB DDR3 ECC 和非 ECC UDIMM
• 内存类型：1866/1600/1333/1066/800MHz ECC DDR3 SDRAM 72 位，240 针镀金 DIMM
• DIMM 尺寸：64GB (LRDIMM)、32GB、16GB、8GB、4GB、2GB、1GB
• 内存电压：1.5V、1.35V
• 错误检测：    
  • 纠正单位错误
  • 检测双位错误（使用 ECC 内存）
• 车载设备
  • 芯片组：Intel C602J 芯片组
  • SATA：SATA3 (6Gbps) 带 RAID0、1
  • SAS： 
    • SAS3 (12Gb/s) 通过 LSI 3108
    • RAID0、1、5、6、10、50、60 支持
    • 2GB DDR3 缓存
  • IPMI：    
    • 支持智能平台管理界面 v.2.0
    • IPMI 2.0，支持 LAN 上的虚拟媒体和 KVM-over-LAN 支持
    • 新唐WPCM450 BMC
  • 1 个 SSD-DM016-PHI（SATADOM）
  • 1x AOM-TFM-3108（用于超级电容的 TFM）
  • 1x AOM-TPM-9655V (TPM)
• 网络控制器：    
  • 英特尔 x540 双端口 10GBase-T
  • 虚拟机设备队列减少 I/O 开销
  • 支持 10GBASE-T、100BASE-TX 和 1000BASE-T，RJ45 输出
  • 1x Realtek RTL8211E PHY（专用 IPMI）
• 显卡：G200（Nuvoton WPCM450 BMC）
• 输入/输出
  • 串行 ATA / NVMe PCIe SSD：2 个 SATA3 (6Gb/s) / NVMe PCIe SSD 端口
  • SAS：8 个 SAS3 (12Gb/s) 端口
  • 局域网：
    • 2 个 RJ45 10GBase-T 端口
    • 1x RJ45 专用 IPMI LAN 端口
  • USB：总共 6 个 USB 2.0 端口（4 个后部，2 个前部）
  • VGA：1 个 VGA 端口
  • 串行端口/接头：1x 快速 UART 16550 接头
• 管理：
  • 软件    
    • 超级医生III
    • 看门狗
    • NMI
    • SMCBU 和 SMM
    • IPMI 2.0.
    • 英特尔节点管理器
• 电源配置：    
  • ACPI / APM 电源管理
  • 交流电源恢复的开机模式
• 外形：1U 机架式
• 型号：CSE-116AC2-R700WB
• 尺寸
  • 宽度：17.2“（437mm）
  • 高度：1.7“（43mm）
  • 深度：23.5“（597mm）
  • 毛重：46 磅（20.9 千克）
• 控制面板
  • 纽扣：    
    • 电源开/关按钮
    • UID按钮
  • LED指示灯：    
    • 电源状态LED
    • 硬盘活动指示灯
    • 2 个网络活动 LED
    • 通用信息 (UID) LED
• 扩充槽：
  • PCI-Express：1个PCI-E 3.0 x16全高半长插槽（需要CPU2）
• 驱动器托架：
  • 热插拔：10 个热插拔 2.5" 驱动器托架（8 个 SAS3 和 2 个 NVMe PCIe SSD/SATA3）
  • 背板：SAS/SATA/NVMe PCIe SSD
• 系统冷却
  • 风扇：5x 40mm x 56mm 反向旋转 PWM 风扇
• 电源：700W/750W 冗余 AC-DC 高效电源，带 PMBus 和 I2C
• 交流电压：    
  • 700W：100 – 140V，50-60Hz，8.5-6A
  • 750W：180 – 240V，60-50Hz，5-3.8A
• 直流输出+5V待机：3A
• 直流输出+12V：    
  • 700W：58A @ 100-140V
  • 750W：62A @ 180-240V
• 使用配电盘：    
  • +5V：25A
  • +3.3V：12A
  • -12V：0.6A
• 环境规格：    
  • 工作温度：10°C 至 35°C（50°F 至 95°F）
  • 非工作温度：-40°C 至 60°C（-40°F 至 140°F）
  • 工作相对湿度：8% 至 90%（非冷凝）
  • 非工作相对湿度：5% 至 95%（非冷凝）

设计与建造

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 是 1U 外形尺寸，当然充分利用了其纤薄的构造，带有 10 个可热插拔的 2.5" SAS/SATA 驱动器托架。 

SC116AC2-R700WB 上的控制面板提供重要的系统监视和控制信息。 LED 指示电源打开、网络活动和磁盘活动（还有一个通用信息 LED）。 还存在一个主电源按钮和一个 UID 按钮。

1027R-WC1NRT 的 I/O 背板包括一个 VGA 端口、四个 USB 2.0 端口、两个千兆以太网端口、一个专用 IPMI 端口、一个 UID 按钮和 LED（均位于 PCI-E 插槽旁边）。 后部还装有 700W 电源，它由两个独立的电源模块组成，以提供电源冗余。 这使用户无需关闭服务器即可更换出现故障的电源模块。

松开机箱盖背面的一颗螺丝，即可轻松打开服务器，机箱盖完全滑落。 内部布局非常有条理，每个组件都可以快速访问。 主板的最右侧包括各种 SATA 端口，部分被机箱该侧的 NVMe 布线所阻挡。

Supermicro 在此构建中包含的一个隐藏的宝石是他们的 SATADOM 模块，这是一个小型化的 SATA 设备。 它们提供 16、32 和 64GB 容量，并提供高达 530MB/s 的读取速度（类似于标准 SSD 启动驱动器）。 这些可用于许多嵌入式应用程序，例如引导驱动器替代品、用于恢复的备份软件位置或许多其他需要独特存储设备的选项。

SuperServer 在引擎盖下智能布局和紧凑； X9DRW-CTF31 服务器主板有 16 个 DIMM 插槽，可支持高达 1024GB 的 ECC LRDIMM、高达 512GB 的 ECC RDIMM 或高达 128GB 的​​ ECC/非 ECC UDIMM DDR3-1866/1600/1333/1066/800 SDRAM。

LSI 3108 SAS 控制器位于夹层卡上，提供八个 SAS 3.0 端口，支持 RAID 级别 0、1、5、6、10、50 和 60。此外，芯片组中集成了一个 SATA 控制器，提供两个 SATA 3.0 (6Gb/s) 端口以及两个 SATA 2.0 (3Gb/s) 端口，支持 RAID0、1、5 和 10。 还可以看到 TPM 模块。

Supermicro 还在该服务器中包含了他们的 SuperCap，它取代了风扇模块并用于 LSI MegaRAID 适配器的电源备份。 这使其处于方便冷却和维修的位置。

企业综合工作负载分析

在测试此服务器时，操作系统位于 HGST SSD1MM SSD 的 RAID800 组上。 其余6块SSD800MM固态硬盘在RAID10中进行测试。 英特尔 P3600 NVMe SSD 正在单驱动器和双驱动器配置中进行测试。 在双驱动器得分中，两个驱动器的结果被汇总以提供总性能。

在启动每个 fio 综合基准测试之前，我们的实验室在 16 个线程的重负载下将设备预先调节到稳定状态，每个线程有 16 个未完成队列。 然后使用多个线程/队列深度配置文件以设定的时间间隔测试存储，以显示轻度和重度使用情况下的性能。

预处理和初级稳态测试：

• 吞吐量（读+写 IOPS 聚合）
• 平均延迟（读+写延迟一起平均）
• 最大延迟（峰值读取或写入延迟）
• 延迟标准偏差（读+写标准偏差一起平均）

该综合分析包含四种配置文件，这些配置文件广泛用于制造商规范和基准测试：

• 4k – 100% 读取和 100% 写入
• 8k – 100% 读取和 100% 写入
• 8k – 70% 读取/30% 写入
• 128k – 100% 读取和 100% 写入

我们的第一个基准测试是我们的 4k（100% 读取和 100% 写入）传输测试。 1x Intel P3600 NVMe 驱动器发布了 449,432IOPS 读取和 57,218IOPS 写入。 但是，当我们使用双驱动器配置时，吞吐量基本上翻了一番，读取速度达到了惊人的 876,660IOPS，写入速度达到了 114,359IOPS。 RAID6（直写）中的 LSI RAID 800x SSD10MM 提供 441,281IOPS 读取和 96,665IOPS 写入。

在我们对相同文件大小的平均延迟测​​试中，2x Intel P3600 NVMe 驱动器配置表现最佳，写入时间为 2.23 毫秒，读取时间仅为 0.29 毫秒。 这击败了 6 个 SSD800MM 驱动器设置，尽管与单个英特尔驱动器相比它的平均写入延迟要好得多。

我们的最大延迟在 1 个英特尔 P3600 NVMe 驱动器（写入 47.57 毫秒，读取 14.82 毫秒）和 2 个英特尔 P3600（写入 46.19 毫秒，读取 15.94 毫秒）之间发布了非常相似的结果。 配置为RAID6的LSI RAID 800x SSD10MM拥有最好的写入性能，仅为17.99ms。

在我们的标准偏差基准测试中，有助于识别延迟范围大于平均水平的配置，在 RAID6 中配置的 LSI RAID 800x SSD10MM 再次获得最佳写入性能，仅为 0.792 毫秒。 2x Intel P3600 驱动器配置显示最佳读取结果 (0.17ms)。

接下来，我们重新调整服务器以进行顺序 8k 传输，以测量 Intel P3600 NVMe 驱动器（以及 SSD800MM 驱动器的直写和回写缓存技术）的性能，负载为 16 个线程，队列深度为 16对于 100% 读取和 100% 写入操作。 在此基准测试中，表现最好的显然是 2x Intel P3600 NVMe 配置，具有 726,866IOPS 的大量读取和 260,385IOPS 的写入，两者均远高于主板的其余部分。

我们的下一个测试由 70% 的随机读取操作和 30% 的写入操作组成，工作负载为 8k，跨一系列线程和队列计数。 对于吞吐量，2x NVMe 驱动器配置通过 134,867T16Q 达到 16IOPS，这仍然远远落后于 RAID6 中的 800x SSD10MM。

在平均延迟方面，2x NVMe Intel 驱动器配置再次落后于 SSD800MM 驱动器，16T16Q 延迟为 1.89ms。 在相同的 QT 下，单一英特尔驱动器配置的延迟大约翻了一番。

最大延迟基准测试讲述了类似的故事，六个 SSD800MM 驱动器设置位居榜首。 也就是说，2x Intel 驱动器配置与 SSD800MM 驱动器保持相对同步（有时它的一些延迟甚至更低）直到 8T/8Q 标记。

在记录 8k 70/30 基准测试的标准偏差计算时，与 SSD3600MM 相比，单驱动器和双驱动器 Intel P800 配置都难以处理高线程数和队列深度。

我们最终的综合基准测试基于具有 128% 读取和 100% 写入操作的顺序 100k 传输。 在这里，英特尔 P3600 NVMe 2x 配置实现了比其 1x 配置高得多的吞吐量，写操作达到 2,336,358KB/s，读操作达到令人难以置信的 5,879,600KB/s。 我们还在回写和直写操作中测量了 LSI RAID 6x SSD800MM。 前者的写入速度高达 6,427,400KB/s（远高于任何其他配置），读取速度为 5,865,600KB/s，而后者的写入速度为 1,662,156KB/s，读取速度为 2,702,029KB/s。

结语

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 是一款企业级存储服务器，配备 10 个热插拔 2.5" 驱动器托架，纤薄的 1U 机架式外形由两个主要子系统组成：SC116AC2-R700WB 1U 机箱和 X9DRW-CTF31 双处理器服务器主板。SuperServer 1027R-WC1NRT 支持 SAS3 12Gb/s 和 NVMe 驱动器，因此提供了极大的灵活性，前者使用 2.5" 外形规格的 PCIe 接口。 NVMe 驱动器是独一无二的，因为它们提供前端可维护性，同时提供类似 PCIe 卡的性能，这比相同外形规格的 SAS/SATA 产品快得多。 大多数服务器只支持几个 NVMe 兼容托架（在这个 Supermicro SuperServer 的情况下是两个），因为机箱内部需要额外的硬件来处理与前端的连接。 然而，这些驱动器的最终结果是惊人的，英特尔 NVMe 固态硬盘在这个系统中真正闪耀。 

为了测试其性能，我们为 SuperServer 配备了最佳配置，以充分利用所有 10 个托架，并为每个托架提供最佳选项。 我们分别测试了 Intel P3600 1.2TB NVMe 驱动器和两个驱动器的总和，以及连接到用于 RAID800 和 RAID400 配置的 LSI RAID 控制器卡的六个 HGST Ultrastar SSD1MM 10GB SSD（直写和回写操作）。 正如预期的那样，两个英特尔 NVMe 驱动器的组合使 SuperServer 拥有巨大的吞吐量和低延迟。 这在我们的 100% 读取和 100% 写入 4k、8k 和 128k 传输基准测试中最为明显，它始终提供其他配置两倍的读取吞吐量。 

最终结果是 Supermicro 提供了一个密集的平台，由于其一对 NVMe 驱动器插槽，该平台可以驱动巨大的吞吐量。 不过，其余的 SAS3 托架也不是完全无精打采，尤其是与我们使用的 HGST 驱动器等一流的 SSD 配对时。 在为对延迟敏感的应用程序分段数据，或在分层配置中使用闪存和 HDD 或低成本 SSD 的某种组合时，总共 10 个托架提供了很多选择。 该平台的主要缺点是它只有两个 NVMe 托架，尽管 Supermicro 确实提供了支持四个高速驱动器的更大的 2U 系统。 也就是说，考虑到业界在 NVMe 支持方面有些缺乏选择，在 1U 系统中拥有两个驱动器是新兴技术的一个很好的起点，而 Supermicro 正在评估采用情况以及下一步的创新方向。

优点

• NVMe 兼容性
• 提供大量的灵活性
• 紧凑的 1U 外形尺寸
• SATADOM、SuperCap 等附加组件增加了“隐藏”价值

缺点

• 限于 2 个 NVMe 托架

底线

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 是一款高端存储系统，由于与 SAS3 12Gb/s 和 NVMe 驱动器兼容，可为企业提供显着的多功能性，前者可为繁重的应用程序工作负载带来巨大的性能提升。

美超微 SuperServer 1027R-WC1NRT

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