Ви просили показати реальні приклади використання наших корпоративних SSD-накопичувачів та професійні тести. Надаємо вашій увазі докладний огляд наших SSD-накопичувачів від нашого партнера Truesystems. Експерти Truesystems зібрали реальний сервер та емулювали абсолютно реальні завдання, з якими стикаються всі твердотільні накопичувачі корпоративного класу. Давайте шануємо, що в них вийшло!
Модельна лінійка Kingston 2019 року
Спочатку трохи сухої теорії. Всі твердотільні накопичувачі Kingston можна розділити на чотири великі групи. Поділ це умовне, оскільки одні й самі накопичувачі потрапляють відразу у кілька сімейств.
- SATA SSD у форм-факторах 2,5″, M.2 та mSATA Kingston UV500 та дві моделі накопичувачів з інтерфейсом NVMe – Kingston A1000 та Kingston KC2000;
- . Такі ж моделі, що й у попередній групі та, до того ж, SATA SSD Kingston A400;
- : UV500 та KC2000;
- . Накопичувачі серії DC500, які стали героєм цього огляду. Лінійка DC500 ділиться на DC500R (переважне читання, 0,5 DWPD) та DC500M (змішані навантаження, 1,3 DWPD).
На тесті у Truesystems були Kingston DC500R з ємністю 960 ГБ та Kingston DC500M з 1920 ГБ пам'яті. Давайте освіжимо в пам'яті їх властивості:
Kingston DC500R
- Об'єм: 480, 960, 1920, 3840 ГБ
- Форм-фактор: 2,5″, висота 7 мм
- Інтерфейс: SATA 3.0, 6 Гбіт/с
- Заявлена продуктивність (для моделі 960 ГБ)
- Послідовний доступ: читання – 555 МБ/с, запис – 525 МБ/с
- Випадковий доступ (блок 4 КБ): читання – 98 000 IOPS, запис – 20 000 IOPS
- QoS затримки (блок 4 КБ, QD=1, перцентиль 99,9%): читання – 500 мкс, запис – 2 мс
- Емульований розмір сектора: 512 байт (логічний/фізичний)
- Ресурс: 0,5 DWPD
- Гарантійний термін: 5 років
Кінгстон DC500M
- Об'єм: 480, 960, 1920, 3840 ГБ
- Форм-фактор: 2,5″, висота 7 мм
- Інтерфейс: SATA 3.0, 6 Гбіт/с
- Заявлена продуктивність (для моделі 1920 ГБ)
- Послідовний доступ: читання – 555 МБ/с, запис – 520 МБ/с
- Випадковий доступ (блок 4 КБ): читання – 98 000 IOPS, запис – 75 000 IOPS
- QoS затримки (блок 4 КБ, QD=1, перцентиль 99,9%): читання – 500 мкс, запис – 2 мс
- Емульований розмір сектора: 512 байт (логічний/фізичний)
- Ресурс: 1,3 DWPD
- Гарантійний термін: 5 років
Експерти Truesystems звернули увагу, що в накопичувачах Kingston вказуються QoS значення повної затримки як максимальне значення перцентилю 99,9% (99,9% всіх значень будуть меншими за вказану величину). Це дуже важливий показник особливо для серверних накопичувачів, тому що від них у роботі потрібна передбачуваність, стабільність та відсутність несподіваних зависань. Якщо ви знаєте, які затримки QoS вказані в специфікації накопичувача, то можете прогнозувати його роботу, що дуже зручно.
Параметри тестування
Обидва накопичувачі тестувалися в тестовому стенді, що імітує сервер. Його характеристики:
- Процесор Intel Xeon E5-2620 V4 (8 ядер, 2,1 ГГц, HT включений)
- 32 ГБ пам'яті
- Системна плата Supermicro X10SRi-F (1x socket R3, Intel C612)
- CentOS Linux 7.6.1810
- Для створення навантаження застосовувався FIO версії 3.14
І ще раз про те, які SSD-накопичувачі тестувалися:
- Kingston DC500R 960 ГБ (SEDC500R960G)
- Прошивка: SCEKJ2.3
- Об'єм: 960 197 124 096 байт
- Kingston DC500M 1920 ГБ (SEDC500M1920G)
- Прошивка: SCEKJ2.3
- Объём: 1 920 383 410 176 байт
Методика тестування
За основу було взято популярний набір тестів Проте тестувальники внесли до нього корективи, щоб зробити навантаження більш наближеними до реального використання корпоративних SSD у 2019 році. В описі кожного тесту ми зазначимо, що було змінено і чому.
Тест операцій введення-виведення (IOPS)
У цьому тесті вимірюється кількість операцій введення-виведення в секунду для блоків різного розміру (1024 КБ, 128 КБ, 64 КБ, 32 КБ, 16 КБ, 8 КБ, 4 КБ, 0,5 КБ) та випадкового доступу з різним співвідношенням читання/ запис (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Експерти Truesystems використовували наступні параметри тесту: 16 потоків із глибиною черги 8. При цьому блок 0,5 КБ (512 байт) взагалі не проганявся, тому що його розмір занадто малий, щоб серйозно завантажити накопичувачі.
Kingston DC500R у тесті IOPS
Табличні дані:
Kingston DC500M у тесті IOPS
Табличні дані:
Тест IOPS передбачає вихід у режим насичення, тому проходить досить легко. Обидва накопичувачі впоралися чудово, повністю відповідаючи заявленим заводським характеристикам. Піддослідні продемонстрували відмінну продуктивність запису блоками по 4 КБ: 70 і 88 тисяч IOPS. Це чудово, особливо для орієнтованого на читання Kingston DC500R. Що ж до безпосередньо операцій читання, ці SSD-накопичувачі не тільки перевершують свої заводські значення, але і в цілому наближаються до стельової продуктивності SATA-інтерфейсу.
Тест пропускної спроможності
У цьому вся тесті досліджується пропускну здатність при послідовному доступі. Тобто, обидва SSD-накопичувачі виконують операції послідовного читання та запису блоками 1 МБ та 128 КБ. 8 потоків із глибиною черги 16 на кожен потік.
Kingston DC500R:
- 128 КБ послідовне читання: 539,81 МБ/с
- 128 КБ послідовний запис: 416,16 МБ/с
- 1 МБ послідовне читання: 539,98 МБ/с
- 1 МБ послідовний запис: 425,18 МБ/с
Kingston DC500M:
- 128 КБ послідовне читання: 539,27 МБ/с
- 128 КБ послідовний запис: 518,97 МБ/с
- 1 МБ послідовне читання: 539,44 МБ/с
- 1 МБ послідовний запис: 518,48 МБ/с
І тут ми теж бачимо, що швидкість послідовного читання у SSD підібралася до межі пропускної спроможності інтерфейсу SATA 3. Взагалі жодних проблем із послідовним читанням у накопичувачів Kingston не виявляється.
Послідовний запис трохи відстає, що особливо добре видно Kingston DC500R, який відноситься до класу read intensive, тобто, розрахований на інтенсивне читання. Тому Kingston DC500R у цій частині тесту видав значення навіть нижче за заявлені. Але експерти Truesystems вважають, що для накопичувача, який взагалі не призначений для таких навантажень (нагадаємо, що ресурс у DC500R становить 0,5 DWPD), ці 400 з гаком МБ/с все ж таки можна вважати хорошим результатом.
Тест затримки
Як ми зазначали, це найважливіший тест для корпоративних накопичувачів. Адже по ньому можна визначити, які проблеми виникають за тривалої щоденної експлуатації SSD-диска. У ході стандартного тесту SNIA PTS вимірюється значення середньої та максимальної затримки для різних розмірів блоку (8 КБ, 4 КБ, 0,5 КБ) та співвідношень читання/запис (100/0, 65/35, 0/100) при мінімальній глибині черги (1 потік QD=1). Однак у редакції Truesystems вирішили серйозно доопрацювати його, щоб отримати більш реалістичні значення:
- Виключили блок 0,5 КБ;
- Замість однопотокового навантаження з чергами 1 і 32 навантаження варіюється за кількістю потоків (1, 2, 4) та глибиною черги (1, 2, 4, 8, 16, 32);
- Замість співвідношення 65/35 використовується 70/30 як більш реалістичне;
- Наводяться як середні і максимальні значення, а й перцентили 99%, 99,9%;
- для вибраного значення кількості потоків будуються графіки залежності затримки (99%, 99,9% та середнього значення) від IOPS для всіх блоків та співвідношень читання/запис.
Дані усереднювалися по чотирьох з 25-ти раундів тривалістю 35 секунд (5 «прогрівальних» + 30-секундне навантаження) кожен. Для графіків редакція Truesystems обрала серію значень із глибиною черги від 1 до 32 при 1–4 потоках. Це було зроблено для того, щоб оцінити продуктивність накопичувачів з урахуванням затримки, тобто максимально реалістичний показник.
Показники середньої затримки:
Цей графік наочно демонструє різницю між моделями DC500R та DC500M. Kingston DC500R розроблений для інтенсивних операцій читання, тому кількість операцій на запис практично не зростає зі збільшенням навантаження, залишаючись на рівні 25.
Якщо подивитися на змішане навантаження (70% запису та 30% читання) різниця між DC500R та DC500M також залишається помітною. Якщо взяти навантаження, що відповідає затримці 400 мікросекунд, видно, що універсальний DC500M має продуктивність в три рази вище. Це теж цілком природно і випливає з показників накопичувачів.
Цікава деталь - DC500M випереджає DC500R навіть при 100%-читанні, забезпечуючи меншу затримку за тієї ж кількості IOPS. Різниця невелика, але дуже цікава.
99%-перцентиль затримки:
99.9%-перцентиль затримки:
За цими графіками експерти Truesystems перевіряли достовірність заявлених характеристик щодо QoS затримки. У специфікаціях вказувався показник 0,5 мс на читання та 2 мс на запис для блоку 4 КБ при глибині черги, що дорівнює 1. Горді повідомити, що ці цифри підтвердилися, ще й з великим запасом. Цікаво, що мінімальна затримка на читання (280–290 мкс для DC500R та 250–260 мкс для DC500M) досягається не за QD=1, а за 2–4.
Затримка на запис при QD=1 склала 50 мкс (така низька затримка виходить за рахунок того, що при низькому навантаженні гарантовано встигає звільнятися кеш накопичувача і ми завжди бачимо затримку при записі в кеш). Цей показник у 40 разів нижчий від заявленого значення!
Тест безперервної продуктивності
Ще одна вкрай реалістична перевірка, в якій вивчається зміна продуктивності (IOPS та затримки) під час тривалої інтенсивної роботи. Як робочий сценарій обрано випадковий запис блоками 4 КБ протягом 600 хвилин. Сенс цього тесту в тому, що при такому навантаженні SSD-накопичувач входить у режим насичення, коли контролер безперервно займається складанням сміття для підготовки вільних для запису блоків пам'яті. Тобто це максимально виснажливий режим — саме те, з чим стикаються SSD корпоративного класу, що стоять у реальних серверах.
За підсумками тесту Truesystems отримали такі показники продуктивності:
Головний результат цієї частини тесту: Kingston DC500R і Kingston DC500M у реальній роботі перевищують власні заводські значення. Коли підготовлені блоки закінчуються, починається режим насичення, Kingston DC500R тримається на рівні 22 000 IOPS (замість 20 000 IOPS). Kingston DC500M тримається в діапазоні 77-78 000, хоча у профілі накопичувача заявлено 75 000 IOPS. Також по цьому тесту наочна видна різниця між накопичувачами: якщо в робочому процесі накопичувача передбачається висока частка операцій запису, Kingston DC500M виявляється більш ніж утричі продуктивнішим (також пам'ятаємо, що і в операціях читання DC500M показав себе краще за затримками).
Затримки під час постійних операцій запису виведено на наступному графіку. Медіанне значення, перцентили 99%, 99,9% та 99,99%.
Ми бачимо, що затримка в обох накопичувачів зростає пропорційно до зниження продуктивності, без різких провалів і незрозумілих піків. Це дуже добре, оскільки саме передбачуваності й очікують від корпоративних накопичувачів. Експерти Truesystems підкреслюють, що тестування проходило у 8 потоків із глибиною черги 16 на кожен потік, тому важливі не абсолютні значення, а динаміка. Коли вони тестували DC400, на цьому тесті траплялися сильні затримки через роботу контролера, але на цьому графіку таких проблем у Kingston DC500R і Kingston DC500M немає.
Розподіл затримки під навантаженням
Бонусом редакція Truesystems прогнала Kingston DC500R та Kingston DC500M через спрощений тест №13 специфікації SNIA SSS PTS 2.0.1. Досліджувався розподіл затримки під навантаженням у вигляді спеціального патерну CBW:
Розміри блоків:
Розподіл навантаження за обсягом накопичувача:
Співвідношення читання/запис: 60/40%.
Після secure erase та попереднього навантаження тестувальники запускали по 10 60-секундних раундів основного тесту для кількості потоків 1–4 та глибини черги 1–32. За підсумками було побудовано гістограму розподілу за значеннями з раундів, що відповідають середній продуктивності (IOPS). Для обох накопичувачах вона досягалася при одному потоці з глибиною черги 4.
У результаті, вийшли такі значення:
DC500R: 17949 IOPS при затримці 594 мкс
DC500M: 18880 IOPS при 448 мкс.
Розподіл затримки аналізувався окремо для читання та запису.
Висновок
Редакція Truesystems дійшла висновку, що показники тестів Kingston DC500R та Kingston DC500M однозначно трактуються як добрі. Kingston DC500R дуже добре справляється з операціями на читання, і може бути рекомендований як професійне обладнання під відповідні завдання. Для змішаного навантаження і при потребі у більшому ресурсі Truesystems рекомендує Kingston DC500M. Також видання відзначає привабливі ціни на всю модельну лінійку корпоративних накопичувачів Kingston і визнає, що перехід на TLC 3D-NAND справді допоміг знизити ціну, не втративши якість. Ще експертам Truesystems сподобався високий рівень технічної підтримки Kingston та п'ятирічна гарантія на серію накопичувачів DC500
PS Нагадуємо, що .
Для отримання додаткової інформації про продукти Kingston Technology звертайтесь .
Джерело: habr.com