KIOXIA CD6 PCIe 4.0 SSD-Test

Die NVMe-Schnittstelle, insbesondere PCIe 3.0 NVMe 1.3, ist seit einiger Zeit die bevorzugte SSD-Schnittstelle für praktisch jeden Anwendungsfall. Diese Schnittstelle wird immer wieder verwendet, da die Leistung der Anbieter mit jeder neuen Generation weiter verbessert wird. PCIe ist jetzt in 4.0 angekommen und bringt massive Zuwächse bei der sequentiellen und zufälligen Leistung mit sich. Die KIOXIA CD6 ist die neueste SSD auf dem Markt (und eine der ersten PCIe 4.0 für Unternehmen) und konzentriert sich auf konsistente Leistung in anspruchsvollen 24×7-Umgebungen. Dies macht es ideal für Rechenzentren mit gemischter Nutzung und leseintensiven Ausdaueranforderungen. Die KIOXIA CD6 SSDs sind außerdem SFF-TA-1001-konform, was die Konnektivität mit SAS-, SATA- und NVMe-Laufwerken auf derselben Backplane (sowie Tri-Mode-Controllern) ermöglicht. Die KIOXIA-Reihe verfügt über Kapazitäten von 800 GB bis 15.36 TB und ist in verschiedenen Sicherheits- und Ausdaueroptionen erhältlich.

Die NVMe-Schnittstelle, insbesondere PCIe 3.0 NVMe 1.3, ist seit einiger Zeit die bevorzugte SSD-Schnittstelle für praktisch jeden Anwendungsfall. Diese Schnittstelle wird immer wieder verwendet, da die Leistung der Anbieter mit jeder neuen Generation weiter verbessert wird. PCIe ist jetzt in 4.0 angekommen und bringt massive Zuwächse bei der sequentiellen und zufälligen Leistung mit sich. Die KIOXIA CD6 ist die neueste SSD auf dem Markt (und eine der ersten PCIe 4.0 für Unternehmen) und konzentriert sich auf konsistente Leistung in anspruchsvollen 24×7-Umgebungen. Dies macht es ideal für Rechenzentren mit gemischter Nutzung und leseintensiven Ausdaueranforderungen. Die KIOXIA CD6 SSDs sind außerdem SFF-TA-1001-konform, was die Konnektivität mit SAS-, SATA- und NVMe-Laufwerken auf derselben Backplane (sowie Tri-Mode-Controllern) ermöglicht. Die KIOXIA-Reihe verfügt über Kapazitäten von 800 GB bis 15.36 TB und ist in verschiedenen Sicherheits- und Ausdaueroptionen erhältlich. Der CD6 ist auch im 2.5-Zoll-Formfaktor mit Z-Höhe von 15 mm erhältlich und wird von KIOXIAs proprietärem Controller, Firmware und BiCS FLASH 96-Layer-3D-TLC-Speicher angetrieben. Es verwendet ein Single-Port-Design (dh es gibt einen Datenpfad vom Host zur SSD).

UPDATE 4 – Wir haben das noch einmal überprüft Kioxia CD6 mit ausgereifterer Firmware

Die Leistung von PCIe 4.0 hat das Potenzial, unglaubliche Werte zu erreichen, und der KIOXIA CD6 ist sicherlich keine Ausnahme. KIOXIA gibt an, dass die neue Laufwerksreihe eine sequentielle Leistung von bis zu 6.2 GB/s bzw. 4.0 GB/s beim Lesen und Schreiben liefert, während die zufällige Leistung das Potenzial hat, bis zu einer Million IOPS beim Lesen und 250,000 IOPS beim Schreiben zu erreichen. Das sind gelinde gesagt beeindruckende Zahlen.

Es verfügt außerdem über eine Reihe integrierter Zuverlässigkeitsfunktionen, darunter die Wiederherstellung nach Laufwerksausfällen der 6. Generation, doppelten Paritätsschutz sowie Power Loss Protection (PLP) und eine durchgängige Datenkorrektur für zusätzliche Zuverlässigkeit. Das KIOXIA CD6 ist NVMe 1.4-kompatibel, was dem Laufwerk einige wichtige Funktionen verleiht. Dazu gehören dauerhafte Ereignisprotokolle, Verbesserungen bei der Bereinigung sowie Namespace-Granularität und Namespace-Schreibschutz.

KIOXIA CD6-Spezifikationen

KIOXIA CD6 Leistung

Testbed

Unsere neuen PCIe Gen4 Enterprise SSD-Testberichte nutzen a Lenovo Think System SR635 für Anwendungstests und synthetische Benchmarks. Das ThinkSystem SR635 ist eine gut ausgestattete Single-CPU-AMD-Plattform, die eine CPU-Leistung bietet, die weit über das hinausgeht, was zur Belastung von leistungsstarkem lokalem Speicher erforderlich ist. Es ist auch die einzige Plattform in unserem Labor (und derzeit eine der wenigen auf dem Markt) mit PCIe Gen4 U.2-Schächten. Synthetische Tests erfordern nicht viele CPU-Ressourcen, nutzen aber dennoch dieselbe Lenovo-Plattform. In beiden Fällen besteht die Absicht darin, den lokalen Speicher im bestmöglichen Licht zu präsentieren, das mit den maximalen Laufwerksspezifikationen des Speicheranbieters übereinstimmt.

PCIe Gen4 Synthese- und Anwendungsplattform (Lenovo ThinkSystem SR635)

• 1 x AMD 7452 (2.35 GHz x 32 Kerne)
• 8 x 64 GB DDR4-3200 MHz ECC-DRAM
• CentOS 7.7 1908
• ESXi 6.7u3

PCIe Gen3-Anwendungsplattform (Lenovo Think System SR850)

• 4 x Intel Platinum 8160 CPU (2.1 GHz x 24 Kerne)
• 16 x 32 GB DDR4-2666 MHz ECC-DRAM
• 2 x RAID 930-8i 12 Gbit/s RAID-Karten
• 8 NVMe-Schächte
• VMware ESXI 6.7u3

Synthetische PCIe Gen3-Plattform (Dell PowerEdge R740xd)

• 2 x Intel Gold 6130 CPU (2.1 GHz x 16 Kerne)
• 4 x 16 GB DDR4-2666 MHz ECC-DRAM
• 1x PERC 730 2GB 12Gb/s RAID-Karte
• Add-in-NVMe-Adapter
• Ubuntu-16.04.3-desktop-amd64

Da es sich um die erste Reihe von Rezensionen auf einer neuen Plattform handelt, haben wir frühere Fahrergebnisse einbezogen, die nahe beieinander liegen, aber nicht zu 100 % vergleichbar sind, da sie auf einer älteren Plattform getestet wurden. Unsere synthetischen Testunterschiede werden keine großen Abweichungen in den Ergebnissen hervorrufen, aber die Anwendungs-Workloads, die auf der Single-CPU-Plattform von AMD und der Quad-CPU-Intel-Plattform ausgeführt werden, können bis zu einem gewissen Grad variieren. In unseren MySQL-Tests lag zwar eines der neuen KIOXIA-Produkte der 4. Generation an der Spitze, aber beim SQL-Server war die Latenz durchschnittlich. Mit nur zwei Gen4-Laufwerken, die wir veröffentlichen konnten, verfügen wir nicht über eine nennenswerte Menge vergleichbarer Daten, aber es ist etwas, das man bei der Betrachtung dieser Ergebnisse zur Kenntnis nehmen sollte. Wir haben auch unsere synthetischen Tests intensiviert, um die Vorteile der schnelleren SSDs zu nutzen, und zeigen nun Testergebnisse mit höheren Spitzen-Thread-Anzahlen.

Hintergrund und Vergleiche testen

Die StorageReview Enterprise Test Lab bietet eine flexible Architektur für die Durchführung von Benchmarks für Unternehmensspeichergeräte in einer Umgebung, die mit der Umgebung vergleichbar ist, die Administratoren in realen Bereitstellungen vorfinden. Das Enterprise Test Lab umfasst eine Vielzahl von Servern, Netzwerken, Stromkonditionierungs- und anderen Netzwerkinfrastrukturen, die es unseren Mitarbeitern ermöglichen, reale Bedingungen zu schaffen, um die Leistung während unserer Überprüfungen genau zu messen.

Wir integrieren diese Details zur Laborumgebung und zu den Protokollen in Überprüfungen, damit IT-Experten und diejenigen, die für die Speicherbeschaffung verantwortlich sind, die Bedingungen verstehen können, unter denen wir die folgenden Ergebnisse erzielt haben. Keine unserer Bewertungen wird vom Hersteller der von uns getesteten Geräte bezahlt oder überwacht. Weitere Details zum StorageReview Enterprise Test Lab und einen Überblick über seine Netzwerkfähigkeiten finden Sie auf den jeweiligen Seiten.

Analyse der Anwendungsauslastung

Um die Leistungsmerkmale von Unternehmensspeichergeräten zu verstehen, ist es wichtig, die Infrastruktur und die Anwendungs-Workloads in Live-Produktionsumgebungen zu modellieren. Unsere Benchmarks für den Kioxia CD6 sind daher die MySQL OLTP-Leistung über SysBench und Microsoft SQL Server OLTP-Leistung mit einer simulierten TCP-C-Arbeitslast. Für unsere Anwendungs-Workloads werden auf jedem Laufwerk vier identisch konfigurierte VMs ausgeführt.

SQL Server-Leistung

Jede SQL Server-VM ist mit zwei vDisks konfiguriert: einem 100-GB-Volume für den Start und einem 500-GB-Volume für die Datenbank und Protokolldateien. Aus Sicht der Systemressourcen haben wir jede VM mit 8 vCPUs und 64 GB DRAM konfiguriert und den LSI Logic SAS SCSI-Controller genutzt. Während unsere zuvor getesteten Sysbench-Workloads die Plattform sowohl in Bezug auf Speicher-I/O als auch in Bezug auf die Kapazität ausgelastet haben, wird beim SQL-Test nach der Latenzleistung gesucht.

Dieser Test verwendet SQL Server 2014, das auf Windows Server 2012 R2-Gast-VMs ausgeführt wird, und wird durch Quests Benchmark Factory für Datenbanken belastet. StorageReviews Microsoft SQL Server OLTP-Testprotokoll verwendet den aktuellen Entwurf des Benchmark C (TPC-C) des Transaction Processing Performance Council, einen Online-Transaktionsverarbeitungs-Benchmark, der die Aktivitäten in komplexen Anwendungsumgebungen simuliert. Der TPC-C-Benchmark kommt der Messung der Leistungsstärken und Engpässe der Speicherinfrastruktur in Datenbankumgebungen näher als synthetische Leistungsbenchmarks. Jede Instanz unserer SQL Server-VM für diese Überprüfung verwendet eine SQL Server-Datenbank mit 333 GB (Maßstab 1,500) und misst die Transaktionsleistung und Latenz unter einer Last von 15,000 virtuellen Benutzern.

SQL Server-Testkonfiguration (pro VM)

• Windows Server 2012 R2
• Speicherbedarf: 600 GB zugewiesen, 500 GB genutzt
• SQL Server 2014

• • Datenbankgröße: Maßstab 1,500
  • Virtuelle Client-Auslastung: 15,000
  • RAM-Puffer: 48 GB
• Testdauer: 3 Stunden
  • 2.5 Stunden Vorkonditionierung
  • 30-minütiger Probezeitraum

Für unseren SQL Server-Transaktions-Benchmark erreichte der KIOXIA CD6 einen Wert von 12,633.7 TPS bei 4 VMs.

Die durchschnittliche Latenz betrug beim KIOXIA CD6 5.5 ms bei 4 VMs (das gleiche wie beim CD6), womit es leicht hinter den Laufwerken von Huawei und Memblaze liegt.

Sysbench-Leistung

Der nächste Anwendungsbenchmark besteht aus a Percona MySQL OLTP-Datenbank gemessen über SysBench. Dieser Test misst die durchschnittliche TPS (Transaktionen pro Sekunde), die durchschnittliche Latenz und auch die durchschnittliche 99. Perzentil-Latenz.

. Systembankben Die VM ist mit drei vDisks konfiguriert: eine für den Start (~92 GB), eine mit der vorgefertigten Datenbank (~447 GB) und die dritte für die zu testende Datenbank (270 GB). Aus Sicht der Systemressourcen haben wir jede VM mit 8 vCPUs und 60 GB DRAM konfiguriert und den LSI Logic SAS SCSI-Controller genutzt.

Sysbench-Testkonfiguration (pro VM)

• CentOS 6.3 64-Bit
• Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1

• • Datenbanktabellen: 100
  • Datenbankgröße: 10,000,000
  • Datenbankthreads: 32
  • RAM-Puffer: 24 GB
• Testdauer: 3 Stunden
  • 2 Stunden Vorkonditionierung von 32 Threads
  • 1 Stunde 32 Threads

Beim Sysbench-Transaktions-Benchmark erzielte KIOXIA einen Spitzenwert von 9,333 TPS bei 4 VMs.

Bei der durchschnittlichen Latenz von Sysbench sahen wir, dass der CD6 mit einer Latenz von nur 13.71 ms bei 4 VMs erneut die Nase vorn hatte.

In unserem Worst-Case-Szenario erreichte die Latenz (99. Perzentil) des CD6 27.48 ms bei 4 VMs und lag dieses Mal um Haaresbreite hinter dem Huawei (27.22 ms).

VDBench-Workload-Analyse

Wenn es um das Benchmarking von Speichergeräten geht, sind Anwendungstests am besten und synthetische Tests stehen an zweiter Stelle. Obwohl sie keine perfekte Darstellung der tatsächlichen Arbeitslasten darstellen, helfen synthetische Tests dabei, Speichergeräte mit einem Wiederholbarkeitsfaktor zu vergleichen, der es einfach macht, Konkurrenzlösungen direkt miteinander zu vergleichen. Diese Workloads bieten eine Reihe unterschiedlicher Testprofile, die von „Vier-Ecken“-Tests über allgemeine Tests der Datenbankübertragungsgröße bis hin zu Trace-Erfassungen aus verschiedenen VDI-Umgebungen reichen. Alle diese Tests nutzen den gemeinsamen vdBench-Workload-Generator mit einer Skript-Engine, um Ergebnisse über einen großen Computing-Testcluster zu automatisieren und zu erfassen. Dadurch können wir dieselben Arbeitslasten auf einer Vielzahl von Speichergeräten wiederholen, einschließlich Flash-Arrays und einzelnen Speichergeräten. Unser Testprozess für diese Benchmarks füllt die gesamte Laufwerksoberfläche mit Daten und partitioniert dann einen Laufwerksabschnitt, der 25 % der Laufwerkskapazität entspricht, um zu simulieren, wie das Laufwerk auf Anwendungsauslastungen reagieren könnte. Dies unterscheidet sich von vollständigen Entropietests, bei denen 100 % des Antriebs genutzt und in einen stabilen Zustand versetzt werden. Infolgedessen spiegeln diese Zahlen höhere Dauerschreibgeschwindigkeiten wider.

Profile:

• 4K Random Read: 100 % Read, 128 Threads, 0-120 % Iorate
• 4K Random Write: 100 % Schreiben, 128 Threads, 0-120 % Iorate
• 4K Random Read (hohe Last): 100 % Read, 512 Threads, 0-120 % Iorate
• 4K Random Write (hohe Last): 100 % Schreiben, 512 Threads, 0-120 % Iorate
• 64K sequentielles Lesen: 100 % Lesen, 32 Threads, 0-120 % Leserate
• 64K Sequentielles Schreiben: 100 % Schreiben, 16 Threads, 0-120 % Iorate
• 64K sequentielles Lesen (hohe Last): 100 % Lesen, 64 Threads, 0–120 % Leserate
• 64K sequentielles Schreiben (hohe Last): 100 % Schreiben, 64 Threads, 0-120 % Iorate
• Synthetische Datenbank: SQL und Oracle
• VDI-Vollklon- und Linked-Clone-Traces

Vergleichbares:

• Memblaze PBlaze5 C926
• Intel P4610
• Huawei ES3000 v5
• Toshiba PX04
• Samsung PM1725a

In unserer ersten VDBench-Workload-Analyse, Random 4K Read, erreichte der KIOXIA CD6 einen Spitzenwert von 760,160 IOPS mit einer Latenz von 165.5 µsWährend einer hohen Last in Random 4K Read sahen wir, wie der KIOXIA CD6 etwas langsamer wurde, als er sich der 1-Millionen-IOPS-Marke näherte und bei 1,067,840 µs einen Spitzenwert von 472 IOPS erreichte.

Beim 4K-Zufallsschreiben war der CD6 der Spitzenreiter mit einem Spitzenwert von 579,919 IOPS bei einer Latenz von 211.1 µs.

Bei hoher Schreiblast zeigte der KIOXIA CD6 einen beeindruckenden Spitzenwert von 709,547 IOPS mit einer Latenz von 713.3 µs.

Bei der Umstellung auf sequentielle Arbeitslasten zeigte das CD6 solide Ergebnisse mit einem Spitzenwert von 68,413 IOPS (oder 4.28 GB/s) bei 465.6 µs (das andere KIOXIA war erwartungsgemäß das beste Laufwerk bei Lesevorgängen). Bei hoher Auslastung bei sequenziellen Lesevorgängen erreichte der CD6 einen Spitzenwert von 75,598 IOPS (4.72 GB/s), bevor er sich verlangsamte und eine Latenz von bis zu 843.5 ms erreichte.

Beim sequentiellen 64K-Schreibvorgang zeigte der KIOXIA CD6 erneut, dass er ein Kraftpaket beim Schreiben ist, und erzielte einen Spitzenwert von 53,402 IOPS (oder 3.33 GB/s) bei einer Latenz von 291.6 ms, bevor er am Ende etwas abfiel.

Bei hoher Schreiblast erreichte der KIOXIA CD6 einen Spitzenwert von 42,299 IOPS (oder 2.58 GB/s) bei einer Latenz von nur 65.1 ms.

Unsere nächste Testreihe sind unsere SQL-Workloads: SQL, SQL 90-10 und SQL 80-20. Beginnend mit SQL hatte der KIOXIA CD6 einen soliden Spitzenwert von 241,700 IOPS und eine Latenz von 131.1 ms.  In SQL 90-10 hatte das CD6 nahezu die gleiche Leistung wie das Memblaze-Laufwerk und erreichte einen Spitzenwert von 243,292 IOPS und 129.9 ms Latenz.Im SQL 80-20 erzielten die Hochleistungslaufwerke eine ziemlich ähnliche Leistung, wobei das CD6 einen Spitzenwert von 244,857 IOPS bei einer Latenz von 128.3 ms erreichte.

Als nächstes folgen unsere Oracle-Workloads: Oracle, Oracle 90-10 und Oracle 80-20. Beginnend mit Oracle erreichte der KIOXIA CD6 mit soliden 253,635 IOPS und einer Latenz von 137.5 µs den dritten Platz. 

Oracle 90-10 zeigte uns mehr davon: Der CD6 erreichte einen Spitzenwert von 168,000 IOPS mit einer Latenz von 116.8 µs.Bei Oracle 80-20 zeigten die Top-4-Laufwerke eine sehr ähnliche Leistung, da das CD6 einen Spitzenwert von 192,663 mit einer Latenz von 112.3 ms erreichte.Als nächstes wechselten wir zu unserem VDI-Klontest „Full and Linked“. Beim VDI Full Clone (FC) Boot erreichte der KIOXIA CD6 einen Spitzenwert von 196,584 IOPS bei einer Latenz von 172.3 µs und belegte damit den dritten Platz.  Beim ersten VDI FC-Login erzielte der KIOXIA CD6 die beste Leistung mit einem Spitzenwert von 169,412 IOPS bei 172.6 ms.

VDI FC Monday Login zeigte der CD6 erneut Spitzenleistung mit einem Spitzenwert von 109,488 IOPS bei 142.7 ms.

Beim VDI Linked Clone (LC) Boot zeigte der CD6 beeindruckende 100,678 IOPS bei 157 ms Latenz und lag damit knapp hinter dem KIOXIA CM6.  Die erste Anmeldung bei VDI LC zeigte während des ersten Anmeldeprofils ungleichmäßige Zahlen und erreichte einen Spitzenwert von 25,235 IOPS und 313.8 ms Latenz, bevor es zu einem starken Leistungseinbruch kam.Schließlich beendete der KIOXIA CD6 unsere Tests mit VDI LC Monday Login mit einer weiteren guten Leistung, nämlich 84,903 IOPS bei 184.3 ms.

Fazit

Die KIOXIA CD6 ist die neueste Hochleistungs-SSD für Rechenzentren auf dem Markt und nutzt die neue PCIe 4.0-Schnittstelle. Es wurde speziell für anspruchsvolle Umgebungen rund um die Uhr entwickelt, insbesondere für solche mit gemischter Nutzung und intensivem Lesebedarf. Das neue KIOXIA-Laufwerk ist im 24-Zoll-7-mm-Z-Höhe-Formfaktor erhältlich, verfügt über KIOXIA BiCS FLASH 2.5-Layer 15D TLC und ist in einer breiten Palette von Kapazitäten von 96 GB bis 3 TB erhältlich. Es verfügt außerdem über eine Reihe von Sicherheitsoptionen.

Hinsichtlich der Leistung haben wir die CD6 mit anderen ähnlich klassifizierten SSDs verglichen, darunter der KIOXIA CM6. Bei der Anwendungs-Workload-Analyse haben wir festgestellt, dass das CD6 in SQL Server 12,633.7 TPS mit einer durchschnittlichen Latenz von 5.5 ms erreichte und damit knapp unter den Memblaze- und Huawei-Laufwerken liegt. Für Sysbench erreichte das Laufwerk 9,333 TPS, eine durchschnittliche Latenz von 13.71 ms und eine Latenz im Worst-Case-Szenario von 27.48 m.

Unser VDbench-Test zeigte eine solidere Leistung des KIOXIA. In den meisten Fällen folgte es jedoch dem CM6-Antrieb. Zu den Highlights gehören: 760,160 IOPS beim 4K-Lesen (1,067,840 IOPS hohe Last), 579,919 IOPS beim 4K-Schreiben (709,547 IOPS hohe Last), 4.28 GB/s beim 64K-Lesen (4.72 GB/s hohe Last) und 3.33 GB/s bei 64K Schreiben (2.58 GB/s hohe Last). Bei SQL-Workloads wurden 242 IOPS, 243 IOPS für SQL 90–10 und 245 IOPS für SQL 80–20 erreicht. In Oracle schnitten die leistungsstärksten Laufwerke sehr ähnlich ab (darunter das CD6) und verzeichneten Arbeitslasten mit 254 IOPS, 168 IOPS in Oracle 90-10 und 192 IOPS in Oracle 80-20. In unserem VDI-Klontest zeigte der CD6 auf ganzer Linie eine beeindruckende Leistung, was durch seine Spitzenleistung in unseren VDI FC Monday Login- und VDI FC Initial Login-Tests unterstrichen wurde.

Der Schwerpunkt dieses Tests liegt auf der Leistung des CD6, die eine beeindruckende Bilanz liefert. Die vielleicht größere Geschichte ist jedoch die Zukunft von PCIe Gen4. Lenovo bringt als Erster einen Server auf den Markt, der PCIe Gen4 von vorne bis hinten unterstützt. Die meisten anderen Server unterstützen Gen4 nur auf der Rückseite, was eine grundlegende Designentscheidung darstellt. Es war einfacher und schneller, die vorderen Buchten zu überspringen. Lenovo ging den umfassenderen Weg und entwickelte seine Rome-Server so, dass sie alle Vorteile von AMD nutzen können. Das Endergebnis ist, dass Lenovo von neuen Technologien wie dem CD6 von KIOXIA profitieren kann, wo die meisten anderen dies nicht können. Dies bringt KIOXIA in ein Henne-Ei-Szenario, zumindest bis Intel seine Server-CPUs der nächsten Generation auf den Markt bringt. Man könnte sagen, dass es in diesem Fall in Ordnung ist, der IT-Kurve einen Schritt voraus zu sein, aber der CD6 funktioniert gut mit älteren Plattformen und ist bereit, mehr zu leisten, wenn PCIe-Gen4-Systeme verfügbar sind. Erwarten Sie vorerst zahlreiche Benchmarks, die die Vorteile von AMD-Servern hervorheben, insbesondere wenn die Dual-CPU-Systeme von Lenovo auf den Markt kommen.

UPDATE 4 – Wir haben das noch einmal überprüft Kioxia CD6 mit ausgereifterer Firmware

KIOXIA-SSDs

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