Auf Ihren Wunsch: professioneller Test der SSD-Laufwerke Kingston DC500R und DC500M.

Sie haben darum gebeten, reale Beispiele für die Nutzung unserer Unternehmens-SSD-Laufwerke sowie professionelle Tests zu zeigen. Hiermit präsentieren wir Ihnen eine detaillierte Übersicht unserer SSD-Laufwerke. Kingston DC500R und DC500M von unserem Partner Truesystems. Die Experten von Truesystems haben einen realen Server aufgebaut und völlig reale Aufgaben emuliert, mit denen alle SSDs der Unternehmensklasse konfrontiert sind. Lassen Sie uns lesen, was sie herausgefunden haben!

Das Modellportfolio von Kingston für 2019

Zunächst etwas trockene Theorie. Alle SSDs von Kingston lassen sich in vier große Gruppen unterteilen. Diese Unterteilung ist relativ, da dieselben Laufwerke in mehrere Familien fallen können.

• SSDs für Systemintegratoren: SATA-SSDs in den Formfaktoren 2,5″, M.2 und mSATA Kingston UV500 und zwei Modelle von NVMe-Laufwerken – Kingston A1000 und Kingston KC2000;
• SSDs für Nutzer. Gleiches Modell wie in der vorherigen Gruppe und zusätzlich SATA-SSDs Kingston A400;
• SSDs für Unternehmen: UV500 und KC2000;
• Unternehmens-SSDs. Die Laufwerke der Serie DC500, die das Hauptthema dieser Übersicht sind. Die Reihe DC500 unterteilt sich in DC500R (vorzugsweise Lesen, 0,5 DWPD) und DC500M (gemischte Lasten, 1,3 DWPD).

Im Test bei Truesystems waren Kingston DC500R mit einer Kapazität von 960 GB und Kingston DC500M mit 1920 GB Speicher. Lassen Sie uns ihre Spezifikationen auffrischen:

Kingston DC500R

• Kapazität: 480, 960, 1920, 3840 GB
• Formfaktor: 2,5″, Höhe 7 mm
• Schnittstelle: SATA 3.0, 6 Gb/s
• Angaben zur Leistung (für das Modell mit 960 GB)
• Sequenzieller Zugriff: Lesen – 555 MB/s, Schreiben – 525 MB/s
• Zufälliger Zugriff (Block 4 KB): Lesen – 98.000 IOPS, Schreiben – 20.000 IOPS
• QoS-Latenzen (Block 4 KB, QD=1, Perzentil 99,9%): Lesen – 500 μs, Schreiben – 2 ms
• Emulierte Sektorgröße: 512 Byte (logisch/physisch)
• Haltbarkeit: 0,5 DWPD
• Garantiezeit: 5 Jahre

Kingston DC500M

• Kapazität: 480, 960, 1920, 3840 GB
• Formfaktor: 2,5″, Höhe 7 mm
• Schnittstelle: SATA 3.0, 6 Gb/s
• Angaben zur Leistung (für das Modell mit 1920 GB)
• Sequenzieller Zugriff: Lesen – 555 MB/s, Schreiben – 520 MB/s
• Zufälliger Zugriff (Block 4 KB): Lesen – 98.000 IOPS, Schreiben – 75.000 IOPS
• QoS-Latenzen (Block 4 KB, QD=1, Perzentil 99,9%): Lesen – 500 μs, Schreiben – 2 ms
• Emulierte Sektorgröße: 512 Byte (logisch/physisch)
• Haltbarkeit: 1,3 DWPD
• Garantiezeit: 5 Jahre

Die Experten von Truesystems wiesen darauf hin, dass bei den Kingston-Speichern die QoS-Werte der vollständigen Latenz als maximaler Perzentilwert von 99,9% angegeben sind (99,9% aller Werte werden kleiner als der angegebene Wert sein). Dies ist ein sehr wichtiger Indikator, insbesondere für Serverlaufwerke, da von ihnen Vorhersehbarkeit, Stabilität und das Fehlen unerwarteter Aussetzer in der Nutzung erwartet werden. Wenn Sie wissen, welche QoS-Latenzen in den Spezifikationen des Laufwerks angegeben sind, können Sie seine Leistung vorhersagen, was sehr praktisch ist.

Testparameter

Beide Laufwerke wurden auf einem Teststand getestet, der einen Server simuliert. Seine Spezifikationen sind:

• Intel Xeon E5-2620 V4 Prozessor (8 Kerne, 2,1 GHz, HT aktiviert)
• 32 GB RAM
• Supermicro X10SRi-F Hauptplatine (1x Sockel R3, Intel C612)
• CentOS Linux 7.6.1810
• Zur Lastgenerierung wurde FIO Version 3.14 verwendet

Und noch einmal zu den getesteten SSD-Laufwerken:

• Kingston DC500R 960 GB (SEDC500R960G)
• Firmware: SCEKJ2.3
• Kapazität: 960 197 124 096 Bytes
• Kingston DC500M 1920 GB (SEDC500M1920G)
• Firmware: SCEKJ2.3
• Kapazität: 1 920 383 410 176 Bytes

Testmethodik

Basis ist ein beliebter Testsatz SNIA Solid State Storage Performance Test Specification v2.0.1, jedoch haben die Tester Änderungen vorgenommen, um die Lasten näher an der tatsächlichen Nutzung von Unternehmens-SSDs im Jahr 2019 zu gestalten. In der Beschreibung jedes Tests werden wir anmerken, was konkret geändert wurde und warum.

IOPS-Test

In diesem Test wird die Anzahl der I/O-Operationen pro Sekunde für Blöcke unterschiedlicher Größe (1024 KB, 128 KB, 64 KB, 32 KB, 16 KB, 8 KB, 4 KB, 0,5 KB) und Zufallszugriffe mit unterschiedlichen Lese-/Schreibverhältnissen (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100) gemessen. Die Experten von Truesystems verwendeten für den Test folgende Parameter: 16 Threads mit einer Wartesch vertiefung von 8. Der Block von 0,5 KB (512 Bytes) wurde dabei nicht getestet, da seine Größe zu klein ist, um die Laufwerke ernsthaft zu belasten.

Kingston DC500R im IOPS-Test

Tabellarische Daten:

Kingston DC500M im IOPS-Test

Tabellarische Daten:

Der IOPS-Test sieht keinen Übergang in einen Sättigungsmodus vor, weshalb er relativ einfach besteht. Beide Speicher standen hervorragend da und entsprachen vollständig den angegebenen Fabrikmerkmalen. Die Probanden zeigten eine hervorragende Schreibgeschwindigkeit mit 4-KB-Blöcken: 70 und 88 Tausend IOPS. Das ist großartig, insbesondere für die auf Lesen ausgerichtete Kingston DC500R. Was die direkten Leseoperationen angeht, übertreffen diese SSDs nicht nur ihre eigenen Werkseinstellungen, sondern nähern sich insgesamt auch der maximalen Leistung des SATA-Interfaces.

Durchsatztest

In diesem Test wird der Durchsatz bei sequenziellem Zugriff untersucht. Das heißt, beide SSDs führen sequenzielle Lese- und Schreiboperationen mit Blöcken von 1 MB und 128 KB durch. 8 Threads mit einer Wartetiefe von 16 pro Thread.

Kingston DC500R:

• 128 KB sequenzielles Lesen: 539,81 MB/s
• 128 KB sequenzielle Schreibweise: 416,16 MB/s
• 1 MB sequenzielles Lesen: 539,98 MB/s
• 1 MB sequenzielle Schreibweise: 425,18 MB/s

Kingston DC500M:

• 128 KB sequenzielles Lesen: 539,27 MB/s
• 128 KB sequenzielle Schreibweise: 518,97 MB/s
• 1 MB sequenzielles Lesen: 539,44 MB/s
• 1 MB sequenzielle Schreibweise: 518,48 MB/s

Hier sehen wir ebenfalls, dass die Geschwindigkeit des sequenziellen Lesens der SSDs nahe an die Grenze der Durchsatzrate des SATA 3-Interfaces kommt. Es treten keinerlei Probleme mit dem sequenziellen Lesen bei den Kingston-Speichern auf.

Das sequenzielle Schreiben hinkt etwas hinterher, was besonders beim Kingston DC500R auffällt, der zur Klasse der read-intensive Geräte gehört. Daher erzielte der Kingston DC500R in diesem Test sogar Werte, die unter den angegebenen lagen. Doch die Experten von Truesystems sind der Ansicht, dass für ein Laufwerk, das überhaupt nicht für solche Lasten ausgelegt ist (wir erinnern daran, dass die Lebensdauer des DC500R 0,5 DWPD beträgt), diese über 400 MB/s dennoch als gutes Ergebnis betrachtet werden können.

Latenztest

Wie bereits erwähnt, ist dies der wichtigste Test für Unternehmensspeicher. Denn damit können die Probleme ermittelt werden, die bei langer täglicher Nutzung einer SSD auftreten. Im Rahmen des standardisierten Tests SNIA PTS werden die mittlere und maximale Latenz für verschiedene Blockgrößen (8 KB, 4 KB, 0,5 KB) und Lese-/Schreibverhältnisse (100/0, 65/35, 0/100) bei einer minimalen Warteschieftiefe (1 Thread mit QD=1) gemessen. Allerdings hat die Redaktion von Truesystems beschlossen, ihn erheblich zu überarbeiten, um realistischere Werte zu erhalten:

• Der Block von 0,5 KB wurde ausgeschlossen;
• Statt einer Ein-Thread-Belastung mit Warteschlangen von 1 und 32 variiert die Belastung in der Anzahl der Threads (1, 2, 4) und der Warteschieftiefe (1, 2, 4, 8, 16, 32);
• Anstelle des Verhältnisses 65/35 wird 70/30 verwendet, da es realistischere Werte liefert;
• Es werden nicht nur die mittleren und maximalen Werte, sondern auch die Perzentile 99%, 99,9% angegeben;
• Für den gewählten Wert der Anzahl der Threads werden Diagramme erstellt, die die Abhängigkeit der Latenz (99%, 99,9% und den Durchschnittswert) von IOPS für alle Blockgrößen und Lese-/Schreibverhältnisse zeigen.

Die Daten wurden über vier von 25 Runden mit einer Dauer von 35 Sekunden (5 „Aufwärm“-Runden + 30 Sekunden Belastung) gemittelt. Für die Diagramme wählte die Redaktion von Truesystems eine Reihe von Werten mit Warteschieftiefen von 1 bis 32 bei 1–4 Threads. Dies wurde getan, um die Leistung der Speicher unter Berücksichtigung der Latenz zu bewerten, also den realistischsten Wert.

Die Werte der durchschnittlichen Latenz:

Dieses Diagramm zeigt anschaulich den Unterschied zwischen den Modellen DC500R und DC500M. Der Kingston DC500R wurde für intensive Lesevorgänge entwickelt, weshalb die Anzahl der Schreibvorgänge bei zunehmender Belastung praktisch nicht steigt und bei 25.000 bleibt.
Wenn man die gemischte Belastung (70% Schreiben und 30% Lesen) betrachtet, bleibt der Unterschied zwischen DC500R und DC500M ebenfalls deutlich. Bei einer Belastung, die einer Latenz von 400 Mikrosekunden entspricht, ist zu sehen, dass der universelle DC500M eine drei Mal höhere Leistung hat. Dies ist auch ganz natürlich und ergibt sich aus den Eigenschaften der Speicher.
Eine interessante Einzelheit – DC500M übertrifft DC500R selbst bei 100%-Lesung und bietet eine geringere Latenz bei derselben Anzahl von IOPS. Der Unterschied ist gering, aber sehr interessant.

99%-Perzentil der Latenz:

99.9%-Perzentil der Latenz:

Anhand dieser Grafiken überprüften die Experten von Truesystems die Zuverlässigkeit der angegebenen QoS-Parameter hinsichtlich der Latenz. In den Spezifikationen wurde ein Wert von 0,5 ms für das Lesen und 2 ms für das Schreiben eines 4 KB-Blocks bei einer Wartetiefe von 1 angegeben. Wir sind stolz darauf, mitteilen zu können, dass diese Zahlen nicht nur bestätigt wurden, sondern mit einem deutlichen Puffer. Interessant ist, dass die minimale Leselatenz (280–290 μs für DC500R und 250–260 μs für DC500M) nicht bei QD=1, sondern bei 2–4 erreicht wird.
Die Schreiblatenz bei QD=1 betrug 50 μs (diese niedrige Latenz entsteht dadurch, dass bei niedriger Last der Cache des Speichers garantiert freigegeben wird, sodass wir immer eine Latenz beim Schreiben in den Cache sehen). Dieser Wert liegt 40-mal unter dem angegebenen Wert!

Test der kontinuierlichen Leistung

Ein weiterer extrem realistischer Test, bei dem die Entwicklung der Leistung (IOPS und Latenz) während einer langen intensiven Arbeitslast untersucht wird. Als Arbeitsszenario wurde eine zufällige Schreiblast mit 4 KB-Blöcken über 600 Minuten gewählt. Der Sinn dieses Tests besteht darin, dass der SSD-Speicher bei dieser Last in einen Sättigungsmodus übergeht, in dem der Controller kontinuierlich mit der Müllsammlung beschäftigt ist, um Speicherblöcke für das Schreiben vorzubereiten. Dies ist also der maximal belastende Modus — genau das, womit SSDs der Unternehmensklasse in echten Servern konfrontiert sind.

Nach den Testergebnissen von Truesystems ergaben sich folgende Leistungswerte:

Das Hauptresultat dieses Testteils: sowohl Kingston DC500R als auch Kingston DC500M übertreffen in der Praxis die eigenen Werkseinstellungen. Wenn die vorbereiteten Blöcke aufgebraucht sind, tritt der Sättigungsmodus ein, in dem der Kingston DC500R bei etwa 22.000 IOPS bleibt (statt der 20.000 IOPS). Der Kingston DC500M bewegt sich im Bereich von 77-78.000, obwohl im Laufwerksprofil 75.000 IOPS angegeben sind. Auch an diesem Test wird der Unterschied zwischen den Laufwerken deutlich: Wenn im Arbeitsprozess des Laufwerks ein hoher Anteil an Schreibvorgängen angenommen wird, erweist sich der Kingston DC500M als mehr als dreimal leistungsfähiger (wir denken auch daran, dass auch bei Lesevorgängen der DC500M bei den Latenzen besser abschneidet).

Die Latenzen während kontinuierlicher Schreibvorgänge sind im folgenden Diagramm dargestellt. Medianwert, Perzentile 99 %, 99,9 % und 99,99 %.

Wir sehen, dass die Latenzzeit beider Speicher im Verhältnis zur Leistung gleichmäßig ansteigt, ohne plötzliche Einbrüche oder unerklärliche Spitzen. Das ist sehr positiv, da man genau diese Vorhersehbarkeit von Unternehmensspeichern erwartet. Die Experten von Truesystems betonen, dass die Tests in 8 Streams mit einer Wartesch vertiefe von 16 für jeden Stream durchgeführt wurden, weshalb die Dynamik wichtig ist und nicht die absoluten Werte. Bei der Testung des DC400 gab es bei diesem Test starke Verzögerungen aufgrund der Controller-Arbeit, jedoch gibt es in diesem Diagramm solche Probleme bei Kingston DC500R und Kingston DC500M nicht.

Verteilung der Latenz beim Lasttest

Als Bonus führte die Redaktion von Truesystems Kingston DC500R und Kingston DC500M durch einen vereinfachten Test Nr. 13 der SNIA SSS PTS 2.0.1-Spezifikation. Es wurde die Verteilung der Latenz unter Last in Form eines speziellen CBW-Musters untersucht:

Blockgrößen:

Verteilung der Last über das Speichervolumen:

Verhältnis Lesen/Schreiben: 60/40%.

Nach einem sicheren Löschen und einer Vorbelastung führten die Tester 10 Runden des Haupttests von jeweils 60 Sekunden für die Anzahl der Streams 1–4 und eine Wartesch vertiefe von 1–32 durch. Die Ergebnisse wurden in einem Histogramm dargestellt, das sich auf die Mittelwerte der Leistung (IOPS) bezieht. Für beide Speicher wurde dies bei einem Stream mit einer Wartesch vertiefe von 4 erreicht.

Insgesamt ergaben sich folgende Werte:
DC500R: 17949 IOPS bei einer Latenz von 594 µs
DC500M: 18880 IOPS bei 448 µs.

Die Verteilung der Latenz wurde getrennt für Lesen und Schreiben analysiert.

Fazit

Die Redaktion von Truesystems kam zu dem Schluss, dass die Testergebnisse von Kingston DC500R und Kingston DC500M eindeutig als gut zu werten sind. Kingston DC500R erledigt Leseoperationen sehr gut und kann als professionelle Ausrüstung für entsprechende Aufgaben empfohlen werden. Für gemischte Lasten und bei höherem Ressourcenbedarf empfiehlt Truesystems Kingston DC500M. Zudem wird auf die attraktiven Preise der gesamten Produktpalette der Unternehmensspeicher von Kingston hingewiesen, und es wird anerkannt, dass der Übergang zu TLC 3D-NAND tatsächlich dazu beigetragen hat, den Preis zu senken, ohne an Qualität zu verlieren. Auch die Experten von Truesystems lobten den hohen Standard des technischen Supports von Kingston und die fünfjährige Garantie auf die DC500-Serie.

P.S. Wir erinnern daran, dass die Originalbewertung auf der Website von Truesystems gelesen werden kann..

Für weitere Informationen zu Produkten von Kingston Technology besuchen Sie bitte die Website des Unternehmens.

Quelle: habr.com