På era förfrågningar: professionell test av SSD-enheterna Kingston DC500R och DC500M

Ni bad om att få se verkliga exempel på användning av våra företags-SSD-enheter och professionella tester. Här presenterar vi en detaljerad översikt av våra SSD-enheter Kingston DC500R och DC500M från vår partner Truesystems. Experterna på Truesystems har byggt en verklig server och emulerat helt verkliga uppgifter som alla företagsklass SSD-enheter står inför. Låt oss läsa vad de kommit fram till!

Modellutbudet från Kingston 2019

Först lite torrteori. Alla Kingston SSD-enheter kan delas in i fyra stora grupper. Denna indelning är ungefärlig, eftersom samma enheter kan tillhöra flera familjer.

• SSD för systembyggare: SATA SSD i formfaktorerna 2,5″, M.2 och mSATA Kingston UV500 samt två modeller av NVMe-enheter – Kingston A1000 och Kingston KC2000;
• SSD för användare. Samma modeller som i föregående grupp samt SATA SSD Kingston A400;
• SSD för företag: UV500 och KC2000;
• Företags-SSD. Enheterna i serien DC500, som blivit stjärnan i denna översikt. Serien DC500 delas in i DC500R (föredraget för läsning, 0,5 DWPD) och DC500M (blandade belastningar, 1,3 DWPD).

Under testen hos Truesystems fanns Kingston DC500R med en kapacitet på 960 GB och Kingston DC500M med 1920 GB minne. Låt oss friska upp minnet av deras specifikationer:

Kingston DC500R

• Kapacitet: 480, 960, 1920, 3840 GB
• Formfaktor: 2,5″, höjd 7 mm
• Gränssnitt: SATA 3.0, 6 Gbit/s
• Uppgiven prestanda (för modellen 960 GB)
• Sekventiell åtkomst: läsning – 555 MB/s, skrivning – 525 MB/s
• Slumptalsåtkomst (block 4 KB): läsning – 98 000 IOPS, skrivning – 20 000 IOPS
• QoS-latens (block 4 KB, QD=1, percentil 99,9%): läsning – 500 μs, skrivning – 2 ms
• Emulerad sektorstorlek: 512 byte (logisk/fysisk)
• Resurs: 0,5 DWPD
• Garanti: 5 år

Kingston DC500M

• Kapacitet: 480, 960, 1920, 3840 GB
• Formfaktor: 2,5″, höjd 7 mm
• Gränssnitt: SATA 3.0, 6 Gbit/s
• Uppgiven prestanda (för modellen 1920 GB)
• Sekventiell åtkomst: läsning – 555 MB/s, skrivning – 520 MB/s
• Slumptalsåtkomst (block 4 KB): läsning – 98 000 IOPS, skrivning – 75 000 IOPS
• QoS-latens (block 4 KB, QD=1, percentil 99,9%): läsning – 500 μs, skrivning – 2 ms
• Emulerad sektorstorlek: 512 byte (logisk/fysisk)
• Resurs: 1,3 DWPD
• Garanti: 5 år

Truesystems-experterna har observerat att på Kingston-lagringarna anges QoS-värdet för total latens som det maximala värdet av percentil 99,9% (99,9% av alla värden kommer att vara mindre än det angivna värdet). Detta är en mycket viktig indikator, särskilt för serverlagring, eftersom dessa kräver förutsägbarhet, stabilitet och avsaknad av oväntade hängningar. Om du vet vilka QoS-latensvärden som anges i lagringens specifikation kan du förutse dess prestanda, vilket är mycket bekvämt.

Testparametrar

Båda lagringarna testades i en testbänk som imiterar en server. Dess specifikationer är:

• Intel Xeon E5-2620 V4-processor (8 kärnor, 2,1 GHz, HT aktiverat)
• 32 GB RAM
• Supermicro X10SRi-F moderkort (1x socket R3, Intel C612)
• CentOS Linux 7.6.1810
• För att generera belastning användes FIO version 3.14

Och återigen om vilka SSD-lagringar som testades:

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

Testmetodik

En populär testuppsättning användes som grund SNIA Solid State Storage Performance Test Specification v2.0.1, men testarna gjorde justeringar för att göra belastningarna mer liknande verklig användning av företags-SSD:er under 2019. I beskrivningen av varje test kommer vi att notera exakt vad som ändrats och varför.

Test av I/O-operationer (IOPS)

I detta test mäts antalet I/O-operationer per sekund för block av olika storlekar (1024 KB, 128 KB, 64 KB, 32 KB, 16 KB, 8 KB, 4 KB, 0,5 KB) och slumpmässig åtkomst med olika läs/skriv-förhållanden (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Truesystems-experterna använde följande testparametrar: 16 trådar med en ködjup på 8. Blocket på 0,5 KB (512 byte) kördes inte alls, eftersom dess storlek är för liten för att verkligen belasta lagringarna.

Kingston DC500R i IOPS-testet

Tabelldata:

Kingston DC500M i IOPS-testet

Tabelldata:

IOPS-testet går inte in i mättnadsläge, så det genomförs ganska lätt. Båda lagringsenheterna klarade sig utmärkt och uppfyllde helt de angivna fabriks specifikationerna. Testobjekten visade en utmärkt prestanda vid skrivning av block på 4 KB: 70 och 88 tusen IOPS. Det är fantastiskt, särskilt för den läsintensiva Kingston DC500R. När det gäller själva läsoperationerna överträffar dessa SSD-enheter inte bara sina egna fabriks värden, utan närmar sig också den maximala prestandan för SATA-gränssnittet generellt.

Genomströmningstest

Detta test undersöker genomströmningen vid sekventiell åtkomst. Båda SSD-enheterna utför sekventiella läs- och skrivoperationer med block på 1 MB och 128 KB. 8 strömmar med en ködjup på 16 för varje ström.

Kingston DC500R:

• 128 KB sekventiell läsning: 539,81 MB/s
• 128 KB sekventiell skrivning: 416,16 MB/s
• 1 MB sekventiell läsning: 539,98 MB/s
• 1 MB sekventiell skrivning: 425,18 MB/s

Kingston DC500M:

• 128 KB sekventiell läsning: 539,27 MB/s
• 128 KB sekventiell skrivning: 518,97 MB/s
• 1 MB sekventiell läsning: 539,44 MB/s
• 1 MB sekventiell skrivning: 518,48 MB/s

Här ser vi också att hastigheten för sekventiell läsning hos SSD-enheterna ligger nära gränsen för SATA 3:s genomströmning. Det finns inga problem med sekventiell läsning hos Kingston-enheterna.

Sekventiell skrivning ligger något efter, vilket är särskilt tydligt med Kingston DC500R, som är avsedd för intensiv läsning. Därför presterade Kingston DC500R i detta test något lägre än de angivna värdena. Men experter från Truesystems anser att för en lagringsenhet som inte alls är avsedd för sådana belastningar (kom ihåg att livslängden för DC500R är 0,5 DWPD) kan dessa 400 plus MB/s fortfarande betraktas som ett bra resultat.

Fördröjningstest

Som vi redan har påpekat är detta det viktigaste testet för företagslagringsenheter. Det går nämligen att avgöra vilka problem som uppstår vid långvarig daglig användning av SSD-diskar. Under det standardiserade SNIA PTS-testet mäts det genomsnittliga och maximala fördröjningsvärdet för olika blockstorlekar (8 KB, 4 KB, 0,5 KB) och läs-/skrivförhållanden (100/0, 65/35, 0/100) vid minimal ködjup (1 tråd med QD=1). Dock har redaktionen på Truesystems beslutat att göra betydande förbättringar för att få mer realistiska värden:

• Blocket 0,5 KB har exkluderats;
• Istället för entrådig belastning med köer om 1 och 32 varierar belastningen efter antal trådar (1, 2, 4) och ködjup (1, 2, 4, 8, 16, 32);
• Istället för förhållandet 65/35 används 70/30, vilket är mer realistiskt;
• Inte bara genomsnittliga och maximala värden anges, utan även percentiler 99%, 99,9%;
• För det valda antalet trådar byggs grafer som visar sambandet mellan fördröjning (99%, 99,9% och genomsnittligt värde) och IOPS för alla block och läs-/skrivförhållanden.

Data har genomsnittats över fyra av 25 rundor med en varaktighet på 35 sekunder (5 "uppvärmnings" + 30 sekunders belastning) vardera. För graferna valde redaktionen på Truesystems en serie värden med ködjup från 1 till 32 vid 1–4 trådar. Detta gjordes för att bedöma lagringsenheternas prestanda med hänsyn till fördröjning, alltså den mest realistiska indikatorn.

Mätvärden för genomsnittlig fördröjning:

Denna graf visar tydligt skillnaden mellan modellerna DC500R och DC500M. Kingston DC500R är designad för intensiv läsning, varför antalet skrivoperationer knappt ökar med ökad belastning, och förblir på nivån 25 000.
När man ser på den blandade belastningen (70% skrivning och 30% läsning) är skillnaden mellan DC500R och DC500M också märkbar. Vid belastningen motsvarande en fördröjning på 400 mikrosekunder är den universella DC500M tre gånger mer effektiv. Detta är också helt naturligt och följer av enheternas egenskaper.
En intressant detalj är att DC500M även överträffar DC500R vid 100%-läsning, vilket ger en lägre fördröjning vid samma antal IOPS. Skillnaden är liten, men mycket intressant.

99%-percentil fördröjning:

99.9%-percentil fördröjning:

Enligt dessa diagram har experter på Truesystems verifierat riktigheten av de angivna QoS-latenserna. I specifikationerna angavs ett värde på 0,5 ms för läsning och 2 ms för skrivning för 4 KB block vid en ködjup på 1. Vi är stolta över att meddela att dessa siffror har bekräftats, dessutom med god marginal. Intressant nog uppnås den minimala latenstiden för läsning (280–290 μs för DC500R och 250–260 μs för DC500M) inte vid QD=1, utan vid 2–4.
Skrivlatenstiden vid QD=1 uppgick till 50 μs (denna låga latens uppstår eftersom cacheminnet garanterat hinner frigöras vid låg belastning, och vi ser alltid latensen vid skrivning i cachen). Detta värde är 40 gånger lägre än det angivna värdet!

Test av kontinuerlig prestanda

Ännu en extremt realistisk test där vi studerar förändringen av prestanda (IOPS och latenser) under långvarig intensiv drift. Som arbetsbelastning valdes slumpmässig skrivning i 4 KB block under 600 minuter. Syftet med detta test är att vid sådan belastning går SSD-enheten in i ett mättnadsläge, där kontrolleraren kontinuerligt hanterar skräpsamling för att förbereda fria minnesblock för skrivning. Det vill säga, detta är det mest utmattande läget – precis vad SSD-enheter av företagsklass möter i verkliga servrar.

Efter testet fick Truesystems följande prestandavärden:

Huvudresultatet av denna del av testet: både Kingston DC500R och Kingston DC500M överträffade sina egenfabriks-värden i verklig drift. När de förberedda blocken tar slut, går enheten in i mättnadsläge, där Kingston DC500R håller sig på nivåerna 22 000 IOPS (istället för 20 000 IOPS). Kingston DC500M ligger i intervallet 77–78 000, även om det i enhetens profil anges 75 000 IOPS. Dessutom blir skillnaden mellan enheterna tydlig i detta test: om arbetsprocessen hos enheten förutsätter en hög andel skrivoperationer, visar sig Kingston DC500M över tre gånger mer presterande (vi minns också att DC500M presterade bättre vid läsoperationer med avseende på latenser).

Latenserna under kontinuerliga skrivoperationer visas i följande diagram. Medianvärde, percentiler 99%, 99,9% och 99,99%.

Vi ser att fördröjningen för båda lagringsenheterna ökar proportionellt med minskad prestanda, utan plötsliga dippar och oförklarliga spikar. Detta är mycket bra, eftersom förutsägbarhet är vad som förväntas av företagslagringslösningar. Truesystems experter understryker att testen utfördes med 8 trådar med en ködjup på 16 för varje tråd, så vikten ligger på dynamiken snarare än absoluta värden. När de testade DC400 uppstod det kraftiga fördröjningar under testen på grund av kontrollerarens arbete, men på detta diagram finns det inga sådana problem med Kingston DC500R och Kingston DC500M.

Fördelning av fördröjning under belastning

Som en bonus körde Truesystems-redaktionen Kingston DC500R och Kingston DC500M genom ett förenklat test nr 13 enligt SNIA SSS PTS 2.0.1 specifikationen. Fördelningen av fördröjning under belastning undersöktes med ett speciellt mönster av CBW:

Blockstorlekar:

Belastningsfördelning över lagringsvolymen:

Förhållande läsning/skrift: 60/40%.

Efter secure erase och preliminär belastning körde testarna 10 rundor av 60 sekunder vardera för antalet trådar 1–4 och ködjup 1–32. Resultatet blev ett histogram över fördelningen baserat på värden från rundorna, motsvarande genomsnittlig prestanda (IOPS). För båda lagringsenheterna uppnåddes detta med en tråd och en ködjup av 4.

Till slut fick vi följande värden:
DC500R: 17949 IOPS med en fördröjning på 594 µs
DC500M: 18880 IOPS med 448 µs.

Fördelningen av fördröjning analyserades separat för läsning och skrivning.

Slutsats

Truesystems-redaktionen kom fram till att testresultaten för Kingston DC500R och Kingston DC500M entydigt tolkas som goda. Kingston DC500R hanterar läsningsoperationer mycket bra och kan rekommenderas som professionell utrustning för motsvarande uppgifter. För blandad belastning och vid behov av mer resurser rekommenderar Truesystems Kingston DC500M. Redaktionen noterar också de attraktiva priserna på hela modellserien av företagslagringslösningar från Kingston och erkänner att övergången till TLC 3D-NAND verkligen har bidragit till att sänka priset utan att tappa i kvalitet. Truesystems-experterna uppskattade också den höga nivån av teknisk support från Kingston och fem års garanti för serien DC500.

P.S. Vi påminner om att originalrecensionen kan läsas på Truesystems webbplats..

För mer information om produkter från Kingston Technology, vänligen kontakta företagets webbplats.

Källa: habr.com