لقد طلبت عرض أمثلة حقيقية لاستخدام محركات أقراص SSD الخاصة بالمؤسسات والاختبارات الاحترافية. نحن نقدم لك نظرة عامة مفصلة عن محركات أقراص SSD لدينا من شريكنا Truesystems. قام خبراء Truesystems بتجميع خادم حقيقي وقاموا بمحاكاة المشكلات الحقيقية التي تواجهها جميع محركات أقراص SSD على مستوى المؤسسات. دعونا نرى ما توصلوا إليه!
تشكيلة كينغستون 2019
أولا، نظرية جافة قليلا. يمكن تقسيم جميع محركات أقراص Kingston SSD إلى أربع مجموعات كبيرة. هذا التقسيم مشروط، لأن نفس محركات الأقراص تقع في عدة عائلات في وقت واحد.
- SATA SSD بعوامل الشكل 2,5 بوصة وM.2 وmSATA Kingston UV500 ونموذجين من محركات الأقراص مع واجهة NVMe - Kingston A1000 وKingston KC2000؛
- . نفس النماذج كما في المجموعة السابقة، بالإضافة إلى ذلك، SATA SSD Kingston A400؛
- : UV500 وKC2000؛
- . محركات سلسلة DC500، التي أصبحت بطل هذه المراجعة. ينقسم خط DC500 إلى DC500R (القراءة الأولية، 0,5 DWPD) وDC500M (الحمل المختلط، 1,3 DWPD).
في الاختبار، كان لدى Truesystems جهاز Kingston DC500R بسعة 960 جيجابايت وجهاز Kingston DC500M بسعة ذاكرة 1920 جيجابايت. فلننعش ذاكرتنا بخصائصهم:
كينغستون DC500R
- الحجم: 480، 960، 1920، 3840 جيجابايت
- عامل الشكل: 2,5 بوصة، الارتفاع 7 ملم
- الواجهة: ساتا 3.0، 6 جيجابت/ثانية
- الأداء المطالب به (طراز 960 جيجابايت)
- الوصول المتسلسل: القراءة - 555 ميجابايت/ثانية، الكتابة - 525 ميجابايت/ثانية
- الوصول العشوائي (كتلة 4 كيلو بايت): القراءة - 98 IOPS، الكتابة - 000 IOPS
- زمن وصول جودة الخدمة (كتلة 4 كيلوبايت، QD=1، 99,9 بالمائة): القراءة - 500 ميكروثانية، الكتابة - 2 مللي ثانية
- حجم القطاع الذي تمت مضاهاته: 512 بايت (منطقي/فعلي)
- الموارد: 0,5 DWPD
- فترة الضمان: 5 سنوات
كينغستون DC500M
- الحجم: 480، 960، 1920، 3840 جيجابايت
- عامل الشكل: 2,5 بوصة، الارتفاع 7 ملم
- الواجهة: ساتا 3.0، 6 جيجابت/ثانية
- الأداء المطالب به (طراز 1920 جيجابايت)
- الوصول المتسلسل: القراءة - 555 ميجابايت/ثانية، الكتابة - 520 ميجابايت/ثانية
- الوصول العشوائي (كتلة 4 كيلو بايت): القراءة - 98 IOPS، الكتابة - 000 IOPS
- زمن وصول جودة الخدمة (كتلة 4 كيلوبايت، QD=1، 99,9 بالمائة): القراءة - 500 ميكروثانية، الكتابة - 2 مللي ثانية
- حجم القطاع الذي تمت مضاهاته: 512 بايت (منطقي/فعلي)
- الموارد: 1,3 DWPD
- فترة الضمان: 5 سنوات
لاحظ خبراء Truesystems أن محركات أقراص Kingston تشير إلى قيم جودة الخدمة لزمن الوصول الإجمالي باعتبارها القيمة المئوية القصوى البالغة 99,9% (99,9% من جميع القيم ستكون أقل من القيمة المحددة). يعد هذا مؤشرًا مهمًا جدًا خاصة لمحركات أقراص الخادم، نظرًا لأن تشغيلها يتطلب القدرة على التنبؤ والاستقرار وغياب التجميد غير المتوقع. إذا كنت تعرف ما هي تأخيرات جودة الخدمة المحددة في مواصفات محرك الأقراص، فيمكنك التنبؤ بتشغيله، وهو أمر مريح للغاية.
معلمات الاختبار
تم اختبار كلا محركي الأقراص في منصة اختبار تحاكي الخادم. خصائصه:
- معالج Intel Xeon E5-2620 V4 (8 مراكز، 2,1 جيجا هرتز، مزود بتقنية HT)
- 32 غيغابايت من الذاكرة
- اللوحة الأم Supermicro X10SRi-F (1x مقبس R3، Intel C612)
- CentOS Linux 7.6.1810 تحديث
- لإنشاء التحميل، تم استخدام FIO الإصدار 3.14
ومرة أخرى حول محركات أقراص SSD التي تم اختبارها:
- كينغستون DC500R 960 جيجابايت (SEDC500R960G)
- البرامج الثابتة: SCEKJ2.3
- الحجم: 960 بايت
- كينغستون DC500M 1920 جيجابايت (SEDC500M1920G)
- البرامج الثابتة: SCEKJ2.3
- Объём: 1 920 383 410 176 байт
منهجية الاختبار
بناءً على مجموعة شائعة من الاختبارات ومع ذلك، أجرى المختبرون تعديلات عليه لجعل الأحمال أقرب إلى الاستخدام الحقيقي لمحركات أقراص SSD الخاصة بالشركات في عام 2019. في وصف كل اختبار، سنلاحظ ما الذي تم تغييره بالضبط ولماذا.
اختبار عمليات الإدخال/الإخراج (IOPS)
يقيس هذا الاختبار IOPS لأحجام الكتل المختلفة (1024 كيلو بايت، 128 كيلو بايت، 64 كيلو بايت، 32 كيلو بايت، 16 كيلو بايت، 8 كيلو بايت، 4 كيلو بايت، 0,5 كيلو بايت) والوصول العشوائي بنسب قراءة/قراءة مختلفة.سجل (100/0) ، 95/5، 65/35، 50/50، 35/65، 5/95، 0/100). استخدم خبراء Truesystems معلمات الاختبار التالية: 16 موضوعًا بعمق قائمة انتظار يبلغ 8. في هذه الحالة، لم يتم تشغيل كتلة بحجم 0,5 كيلو بايت (512 بايت) على الإطلاق، نظرًا لأن حجمها صغير جدًا بحيث لا يمكن تحميل محركات الأقراص بشكل جدي.
كينغستون DC500R في اختبار IOPS
بيانات الجدول:
كينغستون DC500M في اختبار IOPS
بيانات الجدول:
لا يعني اختبار IOPS الوصول إلى وضع التشبع، لذلك من السهل جدًا اجتيازه. كان أداء كلا المحركين ممتازًا، مع الالتزام التام بمواصفات المصنع المعلنة. أظهر المشاركون في الاختبار أداءً ممتازًا في الكتابة في كتل بحجم 4 كيلوبايت: 70 و88 ألف IOPS. وهذا شيء عظيم، وخاصة بالنسبة للقراءة كينغستون DC500R. أما بالنسبة لعمليات القراءة نفسها، فإن محركات أقراص SSD هذه لا تتجاوز قيم المصنع الخاصة بها فحسب، بل تقترب أيضًا بشكل عام من سقف أداء واجهة SATA.
اختبار عرض النطاق الترددي
يفحص هذا الاختبار الإنتاجية التسلسلية. أي أن كلا محركي أقراص SSD يقومان بعمليات قراءة وكتابة متسلسلة في كتل بحجم 1 ميجابايت و128 كيلو بايت. 8 خيوط بعمق قائمة انتظار 16 لكل خيط.
كينغستون DC500R:
- قراءة تسلسلية 128 كيلو بايت: 539,81 ميجابايت/ثانية
- 128 كيلو بايت كتابة تسلسلية: 416,16 ميجابايت/ثانية
- قراءة تسلسلية 1 ميجابايت: 539,98 ميجابايت/ثانية
- 1 ميجابايت كتابة تسلسلية: 425,18 ميجابايت/ثانية
كينغستون DC500M:
- قراءة تسلسلية 128 كيلو بايت: 539,27 ميجابايت/ثانية
- 128 كيلو بايت كتابة تسلسلية: 518,97 ميجابايت/ثانية
- قراءة تسلسلية 1 ميجابايت: 539,44 ميجابايت/ثانية
- 1 ميجابايت كتابة تسلسلية: 518,48 ميجابايت/ثانية
وهنا نرى أيضًا أن سرعة القراءة المتسلسلة لـ SSD قد اقتربت من حد الإنتاجية لواجهة SATA 3. بشكل عام، لا تظهر محركات أقراص Kingston أي مشاكل في القراءة المتسلسلة.
تتأخر الكتابة المتسلسلة قليلاً، وهو ما يظهر بشكل خاص في Kingston DC500R، الذي ينتمي إلى فئة القراءة المكثفة، أي أنه مصمم للقراءة المكثفة. لذلك، أنتجت Kingston DC500R في هذا الجزء من الاختبار قيمًا أقل حتى مما هو مذكور. لكن خبراء Truesystems يعتقدون أنه بالنسبة لمحرك الأقراص غير المصمم لمثل هذه الأحمال على الإطلاق (تذكر أن DC500R لديه مورد قدره 0,5 DWPD)، فلا يزال من الممكن اعتبار هذه الـ 400 ميجابايت/ثانية نتيجة جيدة.
اختبار الكمون
كما أشرنا سابقًا، يعد هذا الاختبار الأكثر أهمية لمحركات أقراص المؤسسات. بعد كل شيء، يمكن استخدامه لتحديد المشاكل التي تنشأ أثناء الاستخدام اليومي طويل الأمد لمحرك أقراص SSD. يقيس اختبار SNIA PTS القياسي متوسط زمن الوصول والحد الأقصى لأحجام الكتل المختلفة (8 كيلوبايت، 4 كيلوبايت، 0,5 كيلوبايت) ونسب القراءة/الكتابة (100/0، 65/35، 0/100) عند الحد الأدنى لعمق قائمة الانتظار (1) موضوع مع QD = 1). ومع ذلك، قرر محررو Truesystems تعديله بشكل جدي للحصول على قيم أكثر واقعية:
- الكتلة المستبعدة 0,5 كيلو بايت؛
- بدلاً من تحميل خيط واحد مع قوائم الانتظار 1 و32، يختلف الحمل في عدد الخيوط (1، 2، 4) وعمق قائمة الانتظار (1، 2، 4، 8، 16، 32)؛
- بدلاً من نسبة 65/35، يتم استخدام نسبة 70/30 لأنها أكثر واقعية؛
- لا يتم إعطاء القيم المتوسطة والحد الأقصى فحسب، بل يتم أيضًا تقديم نسب مئوية تبلغ 99%، 99,9%؛
- بالنسبة للقيمة المحددة لعدد الخيوط، يتم رسم الرسوم البيانية لزمن الوصول (99%، 99,9% ومتوسط القيمة) مقابل IOPS لجميع الكتل ونسب القراءة/الكتابة.
تم حساب متوسط البيانات على مدى أربع جولات من أصل 25 تستغرق كل منها 35 ثانية (5 جولات إحماء + تحميل لمدة 30 ثانية). بالنسبة للرسوم البيانية، اختار محررو Truesystems سلسلة من القيم ذات أعماق قائمة الانتظار من 1 إلى 32 مع 1-4 خيوط. تم ذلك من أجل تقييم أداء محركات الأقراص مع مراعاة الكمون، أي المؤشر الأكثر واقعية.
متوسط مقاييس الكمون:
يوضح هذا الرسم البياني بوضوح الفرق بين DC500R وDC500M. تم تصميم Kingston DC500R لعمليات القراءة المكثفة، وبالتالي فإن عدد عمليات الكتابة لا يزيد عمليا مع زيادة الحمل، ويبقى عند 25.
إذا نظرت إلى الحمل المختلط (70% كتابة و30% قراءة)، فإن الفرق بين DC500R وDC500M يظل ملحوظًا أيضًا. إذا أخذنا الحمل المقابل لزمن وصول قدره 400 ميكروثانية، يمكننا أن نرى أن أداء DC500M للأغراض العامة لديه ثلاثة أضعاف الأداء. وهذا أيضًا طبيعي تمامًا وينبع من خصائص محركات الأقراص.
من التفاصيل المثيرة للاهتمام أن DC500M يتفوق على DC500R حتى عند قراءة 100%، مما يوفر زمن وصول أقل لنفس المقدار من IOPS. الفرق صغير، ولكنه مثير للاهتمام للغاية.
نسبة زمن الوصول 99%:
نسبة زمن الوصول 99.9%:
باستخدام هذه الرسوم البيانية، قام خبراء Truesystems بفحص موثوقية الخصائص المعلنة لزمن وصول جودة الخدمة. أشارت المواصفات إلى 0,5 مللي ثانية للقراءة و2 مللي ثانية للكتابة لكتلة بحجم 4 كيلو بايت بعمق قائمة انتظار قدره 1. ونحن فخورون بالإبلاغ عن تأكيد هذه الأرقام بهامش كبير. ومن المثير للاهتمام أن الحد الأدنى لتأخير القراءة (280-290 ميكروثانية لـ DC500R و250-260 ميكروثانية لـ DC500M) لا يتم تحقيقه باستخدام QD = 1، ولكن مع 2-4.
كان زمن الوصول للكتابة عند QD=1 هو 50 ميكروثانية (يتم الحصول على زمن الوصول المنخفض هذا نظرًا لحقيقة أنه عند التحميل المنخفض، يُضمن أن يكون لدى ذاكرة التخزين المؤقت لمحرك الأقراص وقت للتحرير، ونرى دائمًا تأخيرًا عند الكتابة إلى ذاكرة التخزين المؤقت). وهذا الرقم أقل 40 مرة من القيمة المعلنة!
اختبار الأداء المستمر
اختبار واقعي آخر للغاية يفحص تغييرات الأداء (IOPS وزمن الوصول) أثناء العمل المكثف الطويل. سيناريو العمل هو التسجيل العشوائي في كتل بحجم 4 كيلو بايت لمدة 600 دقيقة. الهدف من هذا الاختبار هو أنه في ظل هذا الحمل، يدخل محرك SSD في وضع التشبع، عندما تعمل وحدة التحكم بشكل مستمر في جمع البيانات المهملة لإعداد كتل الذاكرة المجانية للكتابة. أي أن هذا هو الوضع الأكثر إرهاقًا - وهو بالضبط ما تواجهه محركات أقراص SSD من فئة المؤسسات الموجودة في الخوادم الحقيقية.
بناءً على نتائج الاختبار، تلقت Truesystems مؤشرات الأداء التالية:
النتيجة الرئيسية لهذا الجزء من الاختبار: يتجاوز كل من Kingston DC500R و Kingston DC500M في التشغيل الحقيقي قيم المصنع الخاصة بهما. عندما تنفد الكتل المعدة، يبدأ وضع التشبع، ويظل Kingston DC500R عند 22 IOPS (بدلاً من 000 IOPS). يظل Kingston DC20M في نطاق 000-500، على الرغم من أن ملف تعريف محرك الأقراص ينص على 77 IOPS. يوضح هذا الاختبار أيضًا الفرق بين محركات الأقراص بوضوح: إذا كانت عملية تشغيل محرك الأقراص تتضمن نسبة عالية من عمليات الكتابة، فقد تبين أن إنتاجية Kingston DC78M أكثر بثلاث مرات (نتذكر أيضًا أن DC000M أظهر زمن وصول أفضل في عمليات القراءة) ).
يتم رسم فترات الاستجابة أثناء عمليات الكتابة المستمرة في الرسم البياني التالي. المتوسط، 99%، 99,9%، 99,99%.
نرى أن زمن الوصول لكلا المحركين يزداد بما يتناسب مع انخفاض الأداء، دون انخفاضات حادة أو قمم لا يمكن تفسيرها. وهذا أمر جيد جدًا، نظرًا لأن القدرة على التنبؤ هي بالضبط ما هو متوقع من محركات الأقراص المؤسسية. يؤكد خبراء Truesystems أن الاختبار تم في 8 سلاسل مع عمق قائمة انتظار يبلغ 16 لكل خيط، لذلك ليست القيم المطلقة هي المهمة، بل الديناميكيات. عندما قاموا باختبار DC400، كانت هناك تأخيرات شديدة في هذا الاختبار بسبب تشغيل وحدة التحكم، ولكن في هذا الرسم البياني لا يواجه Kingston DC500R وKingston DC500M مثل هذه المشكلات.
توزيع زمن الوصول للتحميل
كمكافأة، قام محررو Truesystems بتشغيل Kingston DC500R وKingston DC500M من خلال الاختبار المبسط رقم 13 لمواصفات SNIA SSS PTS 2.0.1. تمت دراسة توزيع التأخير تحت الحمل في شكل نمط خاص CBW:
أحجام الكتلة:
توزيع الحمل عبر حجم التخزين:
نسبة القراءة والكتابة: 60/40%.
بعد المسح الآمن والتحميل المسبق، أجرى المختبرون 10 جولات مدتها 60 ثانية من الاختبار الرئيسي لعدد خيوط من 1 إلى 4 وعمق قائمة انتظار من 1 إلى 32. وبناءً على النتائج، تم إنشاء رسم بياني لتوزيع القيم من الجولات المقابلة لمتوسط الأداء (IOPS). بالنسبة لكلا محركي الأقراص، تم تحقيق ذلك باستخدام خيط واحد بعمق قائمة انتظار يبلغ 4.
ونتيجة لذلك تم الحصول على القيم التالية:
DC500R: 17949 IOPS عند زمن وصول 594 ميكروثانية
DC500M: 18880 IOPS عند 448 ميكروثانية.
تم تحليل توزيعات الكمون بشكل منفصل للقراءة والكتابة.
اختتام
توصل محررو Truesystems إلى استنتاج مفاده أن أداء اختبار Kingston DC500R و Kingston DC500M تم تفسيره بوضوح على أنه جيد. يتعامل Kingston DC500R بشكل جيد للغاية مع عمليات القراءة، ويمكن التوصية به كمعدات احترافية للمهام المقابلة. بالنسبة للأحمال المختلطة وعند الحاجة إلى المزيد من الطاقة، توصي Truesystems باستخدام Kingston DC500M. يشير المنشور أيضًا إلى الأسعار الجذابة لخط الطراز الكامل لمحركات أقراص Kingston للشركات ويعترف بأن الانتقال إلى TLC 3D-NAND ساعد بالفعل في تقليل السعر دون فقدان الجودة. كما أبدى خبراء Truesystems إعجابهم أيضًا بالمستوى العالي للدعم الفني لشركة Kingston والضمان لمدة خمس سنوات لسلسلة محركات الأقراص DC500
ملحوظة: نذكرك بذلك .
لمزيد من المعلومات حول منتجات Kingston Technology، يرجى الاتصال .
المصدر: www.habr.com