Solicitó mostrar ejemplos reales del uso de nuestras unidades SSD empresariales y pruebas profesionales. Le proporcionamos una descripción detallada de nuestras unidades SSD de nuestro socio Truesystems. Los expertos de Truesystems montaron un servidor real y emularon problemas absolutamente reales a los que se enfrentan todos los SSD de clase empresarial. ¡Veamos qué se les ocurrió!
Alineación de Kingston 2019
Primero, una pequeña teoría seca. Todos los SSD de Kingston se pueden dividir en cuatro grandes grupos. Esta división es condicional, ya que los mismos impulsos pertenecen a varias familias a la vez.
- SSD SATA en factores de forma de 2,5″, M.2 y mSATA Kingston UV500 y dos modelos de unidades con interfaz NVMe: Kingston A1000 y Kingston KC2000;
- . Los mismos modelos que en el grupo anterior y, además, SSD SATA Kingston A400;
- : UV500 y KC2000;
- . Unidades de la serie DC500, que se convirtieron en las protagonistas de esta revisión. La línea DC500 se divide en DC500R (lectura primaria, 0,5 DWPD) y DC500M (carga mixta, 1,3 DWPD).
En la prueba, Truesystems tenía un Kingston DC500R con una capacidad de 960 GB y un Kingston DC500M con 1920 GB de memoria. Refresquemos la memoria sobre sus características:
Kingston DC500R
- Volumen: 480, 960, 1920, 3840 GB
- Factor de forma: 2,5″, altura 7 mm
- Interfaz: SATA 3.0, 6 Gbit/s
- Rendimiento reclamado (modelo de 960 GB)
- Acceso secuencial: lectura - 555 MB/s, escritura - 525 MB/s
- Acceso aleatorio (bloque de 4 KB): lectura - 98 000 IOPS, escritura - 20 000 IOPS
- Latencia de QoS (bloque de 4 KB, QD=1, percentil 99,9): lectura - 500 µs, escritura - 2 ms
- Tamaño del sector emulado: 512 bytes (lógico/físico)
- Recurso: 0,5 DWPD
- Período de garantía: 5 años
Kingston DC500M
- Volumen: 480, 960, 1920, 3840 GB
- Factor de forma: 2,5″, altura 7 mm
- Interfaz: SATA 3.0, 6 Gbit/s
- Rendimiento reclamado (modelo de 1920 GB)
- Acceso secuencial: lectura - 555 MB/s, escritura - 520 MB/s
- Acceso aleatorio (bloque de 4 KB): lectura - 98 000 IOPS, escritura - 75 000 IOPS
- Latencia de QoS (bloque de 4 KB, QD=1, percentil 99,9): lectura - 500 µs, escritura - 2 ms
- Tamaño del sector emulado: 512 bytes (lógico/físico)
- Recurso: 1,3 DWPD
- Período de garantía: 5 años
Los expertos de Truesystems notaron que las unidades Kingston indican los valores de QoS de latencia total como el valor percentil máximo del 99,9% (el 99,9% de todos los valores serán menores que el valor especificado). Este es un indicador muy importante, especialmente para las unidades de servidor, ya que su funcionamiento requiere previsibilidad, estabilidad y la ausencia de congelaciones inesperadas. Si sabe qué retrasos de QoS se especifican en la especificación de la unidad, puede predecir su funcionamiento, lo cual es muy conveniente.
Parámetros de prueba
Ambas unidades se probaron en un banco de pruebas que simulaba un servidor. Sus características:
- Procesador Intel Xeon E5-2620 V4 (8 núcleos, 2,1 GHz, habilitado para HT)
- 32 GB de memoria
- Placa base Supermicro X10SRi-F (1x zócalo R3, Intel C612)
- CentOS Linux 7.6.1810
- Para generar la carga se utilizó FIO versión 3.14
Y una vez más sobre qué unidades SSD se probaron:
- Kingston DC500R 960 GB (SEDC500R960G)
- Firmware: SCEKJ2.3
- Volumen: 960 bytes
- Kingston DC500M 1920 GB (SEDC500M1920G)
- Firmware: SCEKJ2.3
- Объём: 1 920 383 410 176 байт
Metodología de prueba
Basado en un conjunto popular de pruebas. Sin embargo, los evaluadores le hicieron ajustes para acercar las cargas al uso real de los SSD corporativos en 2019. En la descripción de cada prueba, anotaremos qué se cambió exactamente y por qué.
Prueba de operaciones de entrada/salida (IOPS)
Esta prueba mide IOPS para diferentes tamaños de bloque (1024 KB, 128 KB, 64 KB, 32 KB, 16 KB, 8 KB, 4 KB, 0,5 KB) y accesos aleatorios con diferentes proporciones lectura/lectura. , 100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95). Los expertos de Truesystems utilizaron los siguientes parámetros de prueba: 0 subprocesos con una profundidad de cola de 100. Al mismo tiempo, un bloque de 16 KB (8 bytes) no se ejecutó en absoluto, ya que su tamaño es demasiado pequeño para cargar seriamente las unidades.
Kingston DC500R en prueba de IOPS
Datos de la tabla:
Kingston DC500M en prueba de IOPS
Datos de la tabla:
La prueba de IOPS no implica llegar al modo de saturación, por lo que es bastante fácil pasarla. Ambas unidades funcionaron de manera excelente y cumplieron plenamente con las especificaciones de fábrica indicadas. Los sujetos de prueba demostraron un excelente rendimiento en escritura en bloques de 4 KB: 70 y 88 mil IOPS. Esto es genial, especialmente para el Kingston DC500R orientado a la lectura. En cuanto a las operaciones de lectura en sí, estas unidades SSD no sólo superan sus valores de fábrica, sino que, en general, también se acercan al techo de rendimiento de la interfaz SATA.
Prueba de ancho de banda
Esta prueba examina el rendimiento secuencial. Es decir, ambas unidades SSD realizan operaciones de lectura y escritura secuenciales en bloques de 1 MB y 128 KB. 8 subprocesos con una profundidad de cola de 16 por subproceso.
Kingston DC500R:
- Lectura secuencial de 128 KB: 539,81 MB/s
- Escritura secuencial de 128 KB: 416,16 MB/s
- Lectura secuencial de 1 MB: 539,98 MB/s
- Escritura secuencial de 1 MB: 425,18 MB/s
KingstonDC500M:
- Lectura secuencial de 128 KB: 539,27 MB/s
- Escritura secuencial de 128 KB: 518,97 MB/s
- Lectura secuencial de 1 MB: 539,44 MB/s
- Escritura secuencial de 1 MB: 518,48 MB/s
Y aquí también vemos que la velocidad de lectura secuencial del SSD se ha acercado al límite de rendimiento de la interfaz SATA 3. En general, las unidades Kingston no muestran ningún problema con la lectura secuencial.
La escritura secuencial se retrasa un poco, lo que es especialmente evidente en el Kingston DC500R, que pertenece a la clase de lectura intensiva, es decir, está diseñado para lectura intensiva. Por lo tanto, Kingston DC500R en esta parte de la prueba produjo valores incluso más bajos de lo indicado. Pero los expertos de Truesystems creen que para una unidad que no está diseñada para tales cargas (recordemos que el DC500R tiene un recurso de 0,5 DWPD), estos más de 400 MB/s aún pueden considerarse un buen resultado.
prueba de latencia
Como ya hemos señalado, esta es la prueba más importante para las unidades empresariales. Después de todo, se puede utilizar para determinar qué problemas surgen durante el uso diario prolongado de una unidad SSD. La prueba estándar SNIA PTS mide la latencia promedio y máxima para varios tamaños de bloque (8 KB, 4 KB, 0,5 KB) y relaciones de lectura/escritura (100/0, 65/35, 0/100) en una profundidad de cola mínima (1 rosca con QD=1). Sin embargo, los editores de Truesystems decidieron modificarlo seriamente para conseguir valores más realistas:
- Bloque excluido 0,5 KB;
- En lugar de una carga de un solo subproceso con las colas 1 y 32, la carga varía en el número de subprocesos (1, 2, 4) y la profundidad de la cola (1, 2, 4, 8, 16, 32);
- En lugar de la proporción 65/35, se utiliza 70/30 porque es más realista;
- No solo se dan valores promedio y máximos, sino también percentiles de 99%, 99,9%;
- para el valor seleccionado del número de subprocesos, se trazan gráficos de latencia (99%, 99,9% y valor promedio) frente a IOPS para todos los bloques y relaciones de lectura/escritura.
Los datos se promediaron en cuatro de 25 rondas que duraron 35 segundos (5 de calentamiento + 30 segundos de carga) cada una. Para los gráficos, los editores de Truesystems eligieron una serie de valores con profundidades de cola de 1 a 32 con 1 a 4 subprocesos. Esto se hizo para evaluar el rendimiento de las unidades teniendo en cuenta la latencia, es decir, el indicador más realista.
Métricas de latencia promedio:
Este gráfico muestra claramente la diferencia entre DC500R y DC500M. Kingston DC500R está diseñado para operaciones de lectura intensivas, por lo que el número de operaciones de escritura prácticamente no aumenta al aumentar la carga, permaneciendo en 25.
Si observa una carga mixta (70% de escritura y 30% de lectura), la diferencia entre el DC500R y el DC500M también sigue siendo notable. Si tomamos la carga correspondiente a una latencia de 400 microsegundos, podemos ver que el DC500M de uso general tiene tres veces más rendimiento. Esto también es bastante natural y se debe a las características de los accionamientos.
Un detalle interesante es que el DC500M supera al DC500R incluso con una lectura del 100 %, ofreciendo una latencia más baja para la misma cantidad de IOPS. La diferencia es pequeña, pero muy interesante.
Percentil de latencia del 99 %:
Percentil de latencia del 99.9 %:
Utilizando estos gráficos, los expertos de Truesystems verificaron la confiabilidad de las características declaradas para la latencia de QoS. Las especificaciones indicaban 0,5 ms de lectura y 2 ms de escritura para un bloque de 4 KB con una profundidad de cola de 1. Estamos orgullosos de informar que estas cifras se confirmaron y con un amplio margen. Curiosamente, el retraso de lectura mínimo (280–290 μs para DC500R y 250–260 μs para DC500M) no se logra con QD=1, sino con 2–4.
La latencia de escritura en QD=1 fue de 50 μs (una latencia tan baja se obtiene debido al hecho de que con una carga baja se garantiza que la memoria caché de la unidad tendrá tiempo para liberarse, y siempre vemos un retraso al escribir en la memoria caché). ¡Esta cifra es 40 veces menor que el valor declarado!
Prueba de rendimiento continuo
Otra prueba extremadamente realista que examina los cambios de rendimiento (IOPS y latencia) durante un trabajo intensivo y prolongado. El escenario de trabajo es una grabación aleatoria en bloques de 4 KB durante 600 minutos. El objetivo de esta prueba es que bajo tal carga, la unidad SSD entra en modo de saturación, cuando el controlador participa continuamente en la recolección de basura para preparar bloques de memoria libres para la escritura. Es decir, este es el modo más agotador: exactamente a lo que se enfrentan los SSD de clase empresarial que se encuentran en servidores reales.
Según los resultados de las pruebas, Truesystems recibió los siguientes indicadores de rendimiento:
El principal resultado de esta parte de la prueba: tanto Kingston DC500R como Kingston DC500M en funcionamiento real superan sus propios valores de fábrica. Cuando se agotan los bloques preparados, comienza el modo de saturación, Kingston DC500R se queda en 22 IOPS (en lugar de 000 IOPS). Kingston DC20M se mantiene en el rango de 000-500 77, aunque el perfil de la unidad indica 78 000 IOPS. Esta prueba también muestra claramente la diferencia entre las unidades: si el proceso operativo de la unidad implica una alta proporción de operaciones de escritura, el Kingston DC75M resulta ser más de tres veces más productivo (recordamos también que el DC000M mostró una mejor latencia en las operaciones de lectura). ).
Las latencias durante las operaciones de escritura persistente se muestran en el siguiente gráfico. Mediana, percentiles 99%, 99,9% y 99,99%.
Vemos que la latencia de ambas unidades aumenta en proporción a la disminución del rendimiento, sin caídas bruscas ni picos inexplicables. Esto es muy bueno, ya que la previsibilidad es exactamente lo que se espera de las unidades empresariales. Los expertos de Truesystems enfatizan que las pruebas se realizaron en 8 subprocesos con una profundidad de cola de 16 por subproceso, por lo que lo importante no son los valores absolutos, sino la dinámica. Cuando probaron el DC400, hubo severos retrasos en esta prueba debido al funcionamiento del controlador, pero en este gráfico el Kingston DC500R y el Kingston DC500M no tienen tales problemas.
Distribución de latencia de carga
Como beneficio adicional, los editores de Truesystems ejecutaron Kingston DC500R y Kingston DC500M a través de la prueba simplificada No. 13 de la especificación SNIA SSS PTS 2.0.1. La distribución del retraso bajo carga se estudió en forma de un patrón CBW especial:
Tamaños de bloque:
Distribución de carga en todo el volumen de almacenamiento:
Relación lectura/escritura: 60/40%.
Después del borrado seguro y la precarga, los evaluadores ejecutaron 10 rondas de 60 segundos de la prueba principal para un número de subprocesos de 1 a 4 y una profundidad de cola de 1 a 32. Con base en los resultados se construyó un histograma de la distribución de valores de las rondas correspondientes al rendimiento promedio (IOPS). Para ambas unidades se logró con un subproceso con una profundidad de cola de 4.
Como resultado se obtuvieron los siguientes valores:
DC500R: 17949 IOPS con latencia de 594 µs
DC500M: 18880 IOPS a 448 µs.
Las distribuciones de latencia se analizaron por separado para lectura y escritura.
Conclusión
Los editores de Truesystems llegaron a la conclusión de que el rendimiento de las pruebas de Kingston DC500R y Kingston DC500M se interpreta claramente como bueno. Kingston DC500R se adapta muy bien a las operaciones de lectura y puede recomendarse como equipo profesional para las tareas correspondientes. Para cargas mixtas y cuando se necesita más energía, Truesystems recomienda el Kingston DC500M. La publicación también destaca los precios atractivos para toda la línea de modelos de unidades corporativas de Kingston y admite que la transición a TLC 3D-NAND realmente ayudó a reducir el precio sin perder calidad. A los expertos de Truesystems también les gustó el alto nivel de soporte técnico de Kingston y la garantía de cinco años para la serie de unidades DC500.
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Fuente: habr.com