À votre demande : un test professionnel des SSD Kingston DC500R et DC500M

Vous avez demandé à voir des exemples concrets d'utilisation de nos disques SSD d'entreprise et des tests professionnels. Nous vous présentons un aperçu détaillé de nos disques SSD. Kingston DC500R et DC500M de notre partenaire Truesystems. Les experts de Truesystems ont construit un véritable serveur et ont émulé des tâches réellement rencontrées par tous les disques à état solide de classe entreprise. Voyons ce qu'ils ont obtenu !

La gamme de modèles Kingston de 2019

Pour commencer, un peu de théorie sèche. Tous les disques SSD Kingston peuvent être divisés en quatre grandes catégories. Cette division est conditionnelle, car certains des mêmes disques peuvent appartenir à plusieurs familles.

• SSD pour les assembleurs de systèmes : SSD SATA dans les formats 2,5″, M.2 et mSATA Kingston UV500 et deux modèles de disques avec interface NVMe — Kingston A1000 et Kingston KC2000 ;
• SSD pour utilisateurs. Modèles identiques à ceux du groupe précédent, avec en plus des SSD SATA Kingston A400 ;
• SSD pour entreprises: UV500 et KC2000 ;
• Disques SSD d'entreprise. Les disques de la série DC500, qui sont devenus les héros de cet aperçu. La gamme DC500 se divise en DC500R (lecture privilégiée, 0,5 DWPD) et DC500M (charges mixtes, 1,3 DWPD).

Les tests de Truesystems ont inclus le Kingston DC500R avec une capacité de 960 Go et le Kingston DC500M avec 1920 Go de mémoire. Voyons leurs caractéristiques :

Kingston DC500R

• Capacité : 480, 960, 1920, 3840 Go
• Format : 2,5″, hauteur 7 mm
• Interface : SATA 3.0, 6 Gb/s
• Performances déclarées (pour le modèle de 960 Go)
• Accès séquentiel : lecture — 555 Mo/s, écriture — 525 Mo/s
• Accès aléatoire (bloc 4 Ko) : lecture — 98 000 IOPS, écriture — 20 000 IOPS
• Retard QoS (bloc 4 Ko, QD=1, percentile 99,9 %) : lecture — 500 µs, écriture — 2 ms
• Taille de secteur émulée : 512 octets (logique/physique)
• Durabilité : 0,5 DWPD
• Garantie : 5 ans

Kingston DC500M

• Capacité : 480, 960, 1920, 3840 Go
• Format : 2,5″, hauteur 7 mm
• Interface : SATA 3.0, 6 Gb/s
• Performances déclarées (pour le modèle de 1920 Go)
• Accès séquentiel : lecture — 555 Mo/s, écriture — 520 Mo/s
• Accès aléatoire (bloc 4 Ko) : lecture — 98 000 IOPS, écriture — 75 000 IOPS
• Retard QoS (bloc 4 Ko, QD=1, percentile 99,9 %) : lecture — 500 µs, écriture — 2 ms
• Taille de secteur émulée : 512 octets (logique/physique)
• Durabilité : 1,3 DWPD
• Garantie : 5 ans

Les experts de Truesystems ont souligné que les valeurs de QoS de latence totale indiquées pour les disques Kingston sont basées sur le percentile maximum de 99,9% (99,9% de toutes les valeurs seront inférieures à celle indiquée). C'est un indicateur très important, surtout pour les disques serveurs, car ils nécessitent prévisibilité, stabilité et absence de ralentissements inattendus. Si vous connaissez les latences QoS spécifiées pour le disque, vous pouvez prévoir ses performances, ce qui est très pratique.

Paramètres de test

Les deux disques ont été testés dans une configuration simulant un serveur. Ses caractéristiques :

• Processeur Intel Xeon E5-2620 V4 (8 cœurs, 2,1 GHz, HT activé)
• 32 Go de mémoire
• Carte mère Supermicro X10SRi-F (1x socket R3, Intel C612)
• CentOS Linux 7.6.1810
• Pour générer la charge, FIO version 3.14 a été utilisé.

Et encore une fois sur les SSD testés :

• Kingston DC500R 960 Go (SEDC500R960G)
• Firmware : SCEKJ2.3
• Capacité : 960 197 124 096 octets
• Kingston DC500M 1920 Go (SEDC500M1920G)
• Firmware : SCEKJ2.3
• Capacité : 1 920 383 410 176 octets

Méthodologie de test

Un ensemble de tests populaires a été utilisé comme base Spécification de Test de Performance de Stockage à État Solide SNIA v2.0.1, cependant, les testeurs ont apporté des modifications pour rendre les charges plus proches d'une utilisation réelle des SSD d'entreprise en 2019. Dans la description de chaque test, nous indiquerons ce qui a été modifié et pourquoi.

Test des opérations d'entrée/sortie (IOPS)

Ce test mesure le nombre d'opérations d'entrée/sortie par seconde pour des blocs de différentes tailles (1024 Ko, 128 Ko, 64 Ko, 32 Ko, 16 Ko, 8 Ko, 4 Ko, 0,5 Ko) et un accès aléatoire avec divers ratios de lecture/écriture (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Les experts de Truesystems ont utilisé les paramètres de test suivants : 16 fils avec une profondeur de file d'attente de 8. Le bloc de 0,5 Ko (512 octets) n'a pas été testé, car sa taille est trop petite pour charger sérieusement les disques.

Kingston DC500R dans le test IOPS

Données tabulaires :

Kingston DC500M dans le test IOPS

Données tabulaires :

Le test IOPS ne vise pas à atteindre un état de saturation, donc il se déroule assez facilement. Les deux disques ont très bien répondu, correspondant pleinement aux spécifications d'usine déclarées. Les sujets ont démontré d'excellentes performances en écriture avec des blocs de 4 Ko : 70 et 88 mille IOPS. C'est excellent, surtout pour le Kingston DC500R orienté lecture. En ce qui concerne les opérations de lecture, ces SSD ne dépassent pas seulement leurs propres valeurs d'usine, mais s'approchent également de la performance maximale de l'interface SATA.

Test de bande passante

Ce test évalue la bande passante en accès séquentiel. Autrement dit, les deux disques SSD effectuent des opérations de lecture et d'écriture séquentielles avec des blocs de 1 Mo et 128 Ko. 8 flux avec une profondeur de file d'attente de 16 pour chaque flux.

Kingston DC500R :

• Lecture séquentielle de 128 Ko : 539,81 Mo/s
• Écriture séquentielle de 128 Ko : 416,16 Mo/s
• Lecture séquentielle de 1 Mo : 539,98 Mo/s
• Écriture séquentielle de 1 Mo : 425,18 Mo/s

Kingston DC500M :

• Lecture séquentielle de 128 Ko : 539,27 Mo/s
• Écriture séquentielle de 128 Ko : 518,97 Mo/s
• Lecture séquentielle de 1 Mo : 539,44 Mo/s
• Écriture séquentielle de 1 Mo : 518,48 Mo/s

Ici aussi, nous voyons que la vitesse de lecture séquentielle des SSD s'est rapprochée de la limite de bande passante de l'interface SATA 3. Aucune difficulté n'a été relevée avec la lecture séquentielle des disques Kingston.

L'écriture séquentielle est légèrement en retard, comme le montre particulièrement le Kingston DC500R, qui appartient à la classe 'read intensive', donc conçu pour une lecture intensive. Par conséquent, le Kingston DC500R a fourni des valeurs même inférieures à celles annoncées dans cette partie du test. Cependant, les experts de Truesystems estiment que pour un disque qui n'est pas du tout destiné à de telles charges (rappelons que la durabilité du DC500R est de 0,5 DWPD), ces 400 Mo/s et plus peuvent tout de même être considérés comme un bon résultat.

Test de latence

Comme nous l'avons déjà mentionné, c'est un test crucial pour les disques durs d'entreprise. En effet, il permet de déterminer les problèmes qui peuvent survenir lors d'une utilisation quotidienne prolongée d'un disque SSD. Au cours du test standard SNIA PTS, la valeur de la latence moyenne et maximale est mesurée pour différentes tailles de blocs (8 Ko, 4 Ko, 0,5 Ko) et des ratios lecture/écriture (100/0, 65/35, 0/100) à une profondeur de file d'attente minimale (1 flux avec QD=1). Cependant, dans l'édition Truesystems, ils ont décidé de le retravailler serieusement pour obtenir des valeurs plus réalistes :

• Le bloc de 0,5 Ko a été exclu ;
• Au lieu d'une charge à un seul flux avec des files d'attente de 1 et 32, la charge varie en fonction du nombre de flux (1, 2, 4) et de la profondeur de la file d'attente (1, 2, 4, 8, 16, 32) ;
• Au lieu du ratio 65/35, un ratio de 70/30 est utilisé, ce qui est plus réaliste ;
• Non seulement les valeurs moyennes et maximales sont fournies, mais aussi les percentiles 99 % et 99,9 % ;
• pour la valeur choisie du nombre de flux, des graphiques montrant la relation entre la latence (99 %, 99,9 % et valeur moyenne) et les IOPS pour tous les blocs et rapports lecture/écriture sont construits.

Les données ont été moyennées sur quatre des 25 tours d'une durée de 35 secondes (5 « tours de chauffe » + charge de 30 secondes) chacun. Pour les graphiques, l'édition Truesystems a choisi une série de valeurs avec des profondeurs de file d'attente allant de 1 à 32 avec 1 à 4 flux. Cela a été fait pour évaluer les performances des disques en tenant compte de la latence, c'est-à-dire un indicateur aussi réaliste que possible.

Les indicateurs de latence moyenne :

Ce graphique illustre clairement la différence entre les modèles DC500R et DC500M. Le Kingston DC500R est conçu pour des opérations de lecture intenses, donc le nombre d'opérations d'écriture n'augmente pratiquement pas avec l'augmentation de la charge, restant à 25 000.
En regardant une charge mixte (70 % d'écriture et 30 % de lecture), la différence entre DC500R et DC500M reste également significative. Avec une charge correspondant à une latence de 400 microsecondes, on constate que le DC500M polyvalent a une performance trois fois supérieure. Cela est tout à fait logique et découle des caractéristiques des disques.
Un détail intéressant : le DC500M dépasse le DC500R même en mode 100 % lecture, offrant une latence inférieure avec le même nombre d'IOPS. La différence est petite, mais très intéressante.

Percentile de latence 99 % :

Percentile de latence 99,9 % :

Selon ces graphiques, les experts de Truesystems ont vérifié la véracité des caractéristiques déclarées concernant la latence QoS. Les spécifications indiquaient un temps de 0,5 ms en lecture et de 2 ms en écriture pour les blocs de 4 Ko avec une profondeur de file d'attente de 1. Nous sommes fiers d'annoncer que ces chiffres ont été confirmés, et même largement dépassés. Il est intéressant de noter que la latence minimale en lecture (280–290 µs pour le DC500R et 250–260 µs pour le DC500M) est atteinte non pas à QD=1, mais à 2–4.
La latence d'écriture à QD=1 a été mesurée à 50 µs (cette latence si basse est due au fait qu'à faible charge, le cache du disque est assurément libéré, et nous observons toujours la latence lors de l'écriture dans le cache). Ce chiffre est 40 fois inférieur à la valeur annoncée !

Test de performance continue

Un autre test extrêmement réaliste, qui examine l'évolution de la performance (IOPS et latence) lors d'un travail intensif prolongé. Pour le scénario de travail, nous avons choisi une écriture aléatoire en blocs de 4 Ko pendant 600 minutes. Le sens de ce test est que sous une telle charge, le SSD entre en saturation, lorsque le contrôleur s'occupe en continu de la collecte des déchets pour préparer des blocs mémoire disponibles pour l'écriture. C'est-à-dire que c'est le mode le plus exigeant — exactement ce que rencontrent les SSD de classe entreprise installés sur de vrais serveurs.

À l'issue du test, Truesystems a obtenu les résultats de performance suivants :

Le principal résultat de cette partie du test : à la fois le Kingston DC500R et le Kingston DC500M surpassent leurs propres valeurs d'usine en conditions réelles. Lorsque les blocs préparés sont épuisés, un mode de saturation commence, le Kingston DC500R maintient un niveau de 22 000 IOPS (au lieu de 20 000 IOPS). Le Kingston DC500M reste dans une fourchette de 77 à 78 000, bien que le profil du disque annonce 75 000 IOPS. Ce test met également en évidence la différence entre les disques : si le processus de travail du disque implique une forte proportion d'opérations d'écriture, le Kingston DC500M s'avère plus de trois fois plus performant (n'oublions pas que dans les opérations de lecture, le DC500M a également montré de meilleures latences).

Les latences pendant les opérations d'écriture continues sont affichées sur le graphique suivant. Valeur médiane, percentiles 99 %, 99,9 % et 99,99 %.

Nous observons que la latence des deux disques augmente proportionnellement à la diminution des performances, sans baisses brusques ni pics inexpliqués. C'est très positif, car c'est précisément ce que l'on attend des disques d'entreprise : la prévisibilité. Les experts de Truesystems soulignent que les tests ont été réalisés sur 8 threads avec une profondeur de file d'attente de 16 pour chaque thread, donc il est important de considérer non pas les valeurs absolues, mais la dynamique. Lorsqu'ils ont testé le DC400, ils ont rencontré des retards importants dus au fonctionnement du contrôleur, mais il n'y a pas eu de tels problèmes sur ce graphique avec le Kingston DC500R et le Kingston DC500M.

Distribution de la latence en charge

En bonus, la rédaction de Truesystems a testé le Kingston DC500R et le Kingston DC500M à travers un test simplifié n°13 de la spécification SNIA SSS PTS 2.0.1. La distribution de la latence en charge a été étudiée sous la forme d'un motif spécial CBW :

Tailles de blocs :

Répartition de la charge par volume de stockage :

Ratio lecture/écriture : 60/40%.

Après un effacement sécurisé et une charge préalable, les testeurs ont exécuté 10 rounds de 60 secondes du test principal pour un nombre de threads de 1 à 4 et une profondeur de file d'attente de 1 à 32. Les résultats ont permis de construire un histogramme de distribution des valeurs des rounds correspondant à la performance moyenne (IOPS). Pour les deux disques, elle était atteinte avec un thread et une profondeur de file d'attente de 4.

Au final, les valeurs suivantes ont été obtenues :
DC500R : 17949 IOPS avec une latence de 594 µs
DC500M : 18880 IOPS avec 448 µs.

La distribution de la latence a été analysée séparément pour la lecture et l'écriture.

Conclusion

La rédaction de Truesystems est arrivée à la conclusion que les résultats des tests du Kingston DC500R et du Kingston DC500M sont indiscutablement interprétés comme bons. Le Kingston DC500R excelle très bien dans les opérations de lecture et peut être recommandé comme équipement professionnel pour des tâches spécifiques. Pour une charge mixte et en cas de besoin de plus de ressources, Truesystems recommande le Kingston DC500M. De plus, la publication souligne les prix attractifs de l'ensemble de la gamme de disques durs d'entreprise Kingston et reconnaît que le passage à la TLC 3D-NAND a effectivement permis de réduire les coûts sans perte de qualité. Les experts de Truesystems ont également apprécié le niveau élevé de support technique de Kingston et la garantie de cinq ans sur la série de disques DC500.

P.S. Nous rappelons que l'original de l'examen peut être lu sur le site de Truesystems..

Pour plus d'informations sur les produits de Kingston Technology, contactez le site de l'entreprise.

Source : habr.com