Você pediu para mostrar exemplos reais de uso de nossos SSDs corporativos e testes profissionais. Apresentamos a você uma visão detalhada de nossos SSDs. do nosso parceiro Truesystems. Os especialistas da Truesystems montaram um servidor real e emularam tarefas absolutamente reais que todos os SSDs de classe empresarial enfrentam. Vamos ver o que eles descobriram!
Linha de modelos Kingston de 2019
Para começar, um pouco de teoria básica. Todos os SSDs da Kingston podem ser divididos em quatro grandes grupos. Essa divisão é condicional, pois os mesmos SSDs podem se enquadrar em várias categorias.
- SSDs SATA nas formas 2,5″, M.2 e mSATA Kingston UV500 e dois modelos de unidades com interface NVMe — Kingston A1000 e Kingston KC2000;
- . Modelos semelhantes aos da categoria anterior e, além disso, SSD SATA Kingston A400;
- : UV500 e KC2000;
- . Unidades da série DC500, que são as protagonistas desta análise. A linha DC500 é dividida em DC500R (leitura preferencial, 0,5 DWPD) e DC500M (cargas mistas, 1,3 DWPD).
No teste da Truesystems estavam o Kingston DC500R com capacidade de 960 GB e o Kingston DC500M com 1920 GB de memória. Vamos revisar suas especificações:
Kingston DC500R
- Capacidade: 480, 960, 1920, 3840 GB
- Fator de forma: 2,5″, altura de 7 mm
- Interface: SATA 3.0, 6 Gbps
- Desempenho declarado (para o modelo de 960 GB)
- Acesso sequencial: leitura — 555 MB/s, gravação — 525 MB/s
- Acesso aleatório (bloco de 4 KB): leitura — 98 000 IOPS, gravação — 20 000 IOPS
- QoS de latência (bloco de 4 KB, QD=1, percentil 99,9%): leitura — 500 µs, gravação — 2 ms
- Tamanho do setor emulado: 512 bytes (lógico/físico)
- Durabilidade: 0,5 DWPD
- Prazo de garantia: 5 anos
Kingston DC500M
- Capacidade: 480, 960, 1920, 3840 GB
- Fator de forma: 2,5″, altura de 7 mm
- Interface: SATA 3.0, 6 Gbps
- Desempenho declarado (para o modelo de 1920 GB)
- Acesso sequencial: leitura — 555 MB/s, gravação — 520 MB/s
- Acesso aleatório (bloco de 4 KB): leitura — 98 000 IOPS, gravação — 75 000 IOPS
- QoS de latência (bloco de 4 KB, QD=1, percentil 99,9%): leitura — 500 µs, gravação — 2 ms
- Tamanho do setor emulado: 512 bytes (lógico/físico)
- Durabilidade: 1,3 DWPD
- Prazo de garantia: 5 anos
Os especialistas da Truesystems notaram que os dispositivos de armazenamento Kingston indicam valores de QoS de latência total como o valor máximo do percentil 99,9% (99,9% de todos os valores serão menores do que o valor especificado). Este é um indicador muito importante, especialmente para unidades de armazenamento de servidores, pois delas se exige previsibilidade, estabilidade e ausência de travamentos inesperados. Se você souber quais latências de QoS estão especificadas na documentação do dispositivo, poderá prever seu desempenho, o que é muito conveniente.
Parâmetros de teste
Ambos os dispositivos foram testados em um ambiente simulado de servidor. Suas características são:
- Processador Intel Xeon E5-2620 V4 (8 núcleos, 2,1 GHz, HT ativado)
- 32 GB de memória
- Placa-mãe Supermicro X10SRi-F (1x soquete R3, Intel C612)
- CentOS Linux 7.6.1810
- Para gerar carga, foi utilizado o FIO versão 3.14
E mais uma vez sobre quais SSDs foram testados:
- Kingston DC500R 960 GB (SEDC500R960G)
- Firmware: SCEKJ2.3
- Capacidade: 960 197 124 096 bytes
- Kingston DC500M 1920 GB (SEDC500M1920G)
- Firmware: SCEKJ2.3
- Capacidade: 1 920 383 410 176 bytes
Metodologia de teste
Foi utilizado um conjunto de testes popular , no entanto, os testadores fizeram ajustes para tornar a carga mais próxima do uso real de SSDs corporativos em 2019. Na descrição de cada teste, indicaremos o que foi especificamente alterado e por quê.
Teste de operações de entrada e saída (IOPS)
Neste teste, é medido o número de operações de entrada e saída por segundo para blocos de diferentes tamanhos (1024 KB, 128 KB, 64 KB, 32 KB, 16 KB, 8 KB, 4 KB, 0,5 KB) e acesso aleatório com diferentes proporções de leitura/gravação (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Os especialistas da Truesystems utilizaram os seguintes parâmetros de teste: 16 threads com profundidade de fila 8. O bloco de 0,5 KB (512 bytes) não foi executado, pois seu tamanho é muito pequeno para carregar significativamente os dispositivos.
Kingston DC500R no teste IOPS
Dados em tabela:
Kingston DC500M no teste IOPS
Dados em tabela:
O teste de IOPS não implica em atingir o modo de saturação, portanto, é realizado de forma bastante tranquila. Ambos os dispositivos se saíram muito bem, correspondendo completamente às especificações de fábrica. Os testados demonstraram excelente desempenho na gravação de blocos de 4 KB: 70 e 88 mil IOPS. Isso é ótimo, especialmente para o Kingston DC500R, que é otimizado para leitura. Quanto às operações de leitura propriamente ditas, esses SSDs não apenas superam seus próprios valores de fábrica, mas também se aproximam do desempenho máximo da interface SATA.
Teste de largura de banda
Neste teste, avalia-se a largura de banda em acesso sequencial. Ou seja, ambos os SSDs realizam operações de leitura e gravação sequencial com blocos de 1 MB e 128 KB, usando 8 streams com profundidade de fila de 16 para cada stream.
Kingston DC500R:
- Leitura sequencial de 128 KB: 539,81 MB/s
- Gravação sequencial de 128 KB: 416,16 MB/s
- Leitura sequencial de 1 MB: 539,98 MB/s
- Gravação sequencial de 1 MB: 425,18 MB/s
Kingston DC500M:
- Leitura sequencial de 128 KB: 539,27 MB/s
- Gravação sequencial de 128 KB: 518,97 MB/s
- Leitura sequencial de 1 MB: 539,44 MB/s
- Gravação sequencial de 1 MB: 518,48 MB/s
Aqui também vemos que a velocidade de leitura sequencial do SSD se aproximou do limite da largura de banda da interface SATA 3. Não foram encontrados problemas de leitura sequencial nos dispositivos Kingston.
A gravação sequencial está um pouco atrás, o que é especialmente evidente no Kingston DC500R, que pertence à classe de leitura intensiva, ou seja, é projetado para cargas intensivas de leitura. Portanto, o Kingston DC500R apresentou valores até abaixo do especificado nesta parte do teste. Mas os especialistas da Truesystems acreditam que, para um dispositivo que não é realmente projetado para esse tipo de carga (vale lembrar que a resistência do DC500R é de 0,5 DWPD), esses mais de 400 MB/s ainda podem ser considerados um bom resultado.
Teste de latência
Como já mencionamos, este é um teste crucial para unidades corporativas. Pois é através dele que se pode identificar quais problemas surgem durante a operação diária prolongada do SSD. Durante o teste padrão SNIA PTS, mede-se o valor da latência média e máxima para diferentes tamanhos de bloco (8 KB, 4 KB, 0,5 KB) e relações de leitura/gravação (100/0, 65/35, 0/100) na menor profundidade de fila (1 thread com QD=1). No entanto, na edição da Truesystems, decidiram aprimorá-lo consideravelmente para obter valores mais realistas:
- O bloco de 0,5 KB foi excluído;
- Em vez da carga de um único thread com filas de 1 e 32, a carga varia conforme o número de threads (1, 2, 4) e profundidade de fila (1, 2, 4, 8, 16, 32);
- Em vez da proporção 65/35, é utilizada 70/30, considerada mais realista;
- São apresentados não apenas os valores médios e máximos, mas também os percentis 99%, 99,9%;
- para o valor de threads selecionado, são construídos gráficos que mostram a dependência da latência (99%, 99,9% e média) em relação a IOPS para todos os blocos e relações de leitura/gravação.
Os dados foram averaged ao longo de quatro dos 25 rounds com duração de 35 segundos (5 'aquecimentos' + carga de 30 segundos) cada. Para os gráficos, a edição da Truesystems escolheu uma série de valores com profundidade de fila de 1 a 32 com 1–4 threads. Isso foi feito para avaliar o desempenho das unidades considerando a latência, ou seja, uma medida o mais realista possível.
Indicadores de latência média:
Este gráfico demonstra claramente a diferença entre os modelos DC500R e DC500M. O Kingston DC500R foi projetado para operações de leitura intensiva, portanto, o número de operações de gravação não aumenta significativamente com a carga, mantendo-se em 25.000.
Observando a carga mista (70% gravação e 30% leitura), a diferença entre DC500R e DC500M também se mantém evidente. Considerando uma carga que corresponde a uma latência de 400 microssegundos, é visível que o versátil DC500M possui desempenho três vezes superior. Isso é bastante natural e decorre das características das unidades.
Um detalhe curioso é que o DC500M supera o DC500R mesmo em 100%-leitura, oferecendo menor latência com o mesmo número de IOPS. A diferença é pequena, mas muito interessante.
Percentil de latência de 99%:
Percentil de latência de 99,9%:
Com base nesses gráficos, os especialistas da Truesystems verificaram a precisão das especificações declaradas para QoS de latência. As especificações indicavam um valor de 0,5 ms para leitura e 2 ms para escrita para blocos de 4 KB com profundidade de fila igual a 1. Temos o prazer de informar que esses números foram confirmados, com uma margem considerável. Curiosamente, a latência mínima de leitura (280–290 µs para o DC500R e 250–260 µs para o DC500M) é alcançada não com QD=1, mas entre 2 e 4.
A latência de escrita com QD=1 foi de 50 µs (essa latência tão baixa é devido ao fato de que, com baixa carga, o cache do dispositivo é garantidamente liberado, e sempre vemos a latência durante a gravação no cache). Esse valor é 40 vezes menor que o declarado!
Teste de desempenho contínuo
Mais um teste extremamente realista, que analisa a variação de desempenho (IOPS e latências) durante um longo período de atividade intensa. O cenário de trabalho escolhido foi gravação aleatória em blocos de 4 KB ao longo de 600 minutos. O objetivo deste teste é que, sob essa carga, o SSD entra em modo de saturação, onde o controlador está constantemente ocupado com a coleta de lixo para preparar blocos de memória livres para gravação. Ou seja, esse é o modo mais extenuante — exatamente o que os SSDs corporativos enfrentam em servidores reais.
Ao final do teste, a Truesystems obteve os seguintes resultados de desempenho:
O principal resultado desta parte do teste: tanto o Kingston DC500R quanto o Kingston DC500M superam suas próprias especificações de fábrica em uso real. Quando os blocos preparados se esgotam, inicia-se o modo de saturação, com o Kingston DC500R mantendo 22.000 IOPS (em vez de 20.000 IOPS). O Kingston DC500M fica na faixa de 77-78.000, embora o perfil do dispositivo declare 75.000 IOPS. Além disso, neste teste, a diferença entre os dispositivos é bastante clara: se no processo de trabalho do dispositivo houver uma alta proporção de operações de gravação, o Kingston DC500M se mostra mais de três vezes mais eficiente (lembrando também que nas operações de leitura, o DC500M demonstrou melhor desempenho em latências).
As latências durante operações de gravação contínuas são apresentadas no gráfico a seguir. Mediana, percentis 99%, 99,9% e 99,99%.
Observamos que a latência em ambos os dispositivos de armazenamento aumenta proporcionalmente com a queda no desempenho, sem quedas abruptas ou picos inexplicáveis. Isso é muito bom, pois é exatamente a previsibilidade que se espera de dispositivos de armazenamento corporativos. Especialistas da Truesystems destacam que os testes foram realizados em 8 threads com profundidade de fila de 16 para cada thread, portanto, o que importa não são os valores absolutos, mas a dinâmica. Quando testaram o DC400, ocorreram atrasos significativos nesse teste devido ao controlador, mas neste gráfico, não há problemas assim com o Kingston DC500R e o Kingston DC500M.
Distribuição de latência sob carga
Como complemento, a edição da Truesystems testou o Kingston DC500R e o Kingston DC500M através de um teste simplificado nº 13 da especificação SNIA SSS PTS 2.0.1. Foi analisada a distribuição de latência sob carga em um padrão específico CBW:
Tamanhos dos blocos:
Distribuição de carga pelo volume do dispositivo:
Relação leitura/gravação: 60/40%.
Após a exclusão segura e a carga prévia, os testadores realizaram 10 rodadas de 60 segundos do teste principal para 1 a 4 threads e profundidades de fila de 1 a 32. No final, foi construído um histograma de distribuição dos valores das rodadas, correspondentes ao desempenho médio (IOPS). Para ambos os dispositivos de armazenamento, isso foi alcançado com uma thread e profundidade de fila de 4.
Como resultado, obtivemos os seguintes valores:
DC500R: 17949 IOPS com latência de 594 μs
DC500M: 18880 IOPS com 448 μs.
A distribuição de latência foi analisada separadamente para leitura e gravação.
Conclusão
A edição da Truesystems concluiu que os resultados dos testes do Kingston DC500R e do Kingston DC500M são claramente interpretados como bons. O Kingston DC500R lida muito bem com operações de leitura e pode ser recomendado como equipamento profissional para tarefas correspondentes. Para carga mista e se houver necessidade de mais recursos, a Truesystems recomenda o Kingston DC500M. A publicação também observa os preços atrativos de toda a linha de dispositivos de armazenamento corporativos da Kingston e reconhece que a transição para TLC 3D-NAND realmente ajudou a reduzir o preço sem perda de qualidade. Além disso, os especialistas da Truesystems apreciaram o alto nível de suporte técnico da Kingston e a garantia de cinco anos da série de dispositivos DC500.
P.S. Lembramos que .
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Fonte: habr.com
