Samsung 983 ZET Testbericht

Mit der neuen SSD 983 ZET ist Samsung in den Markt eingestiegen, der die Lücke zwischen Systemspeicher und Massenspeicher schließen will. Bisher haben wir in diesem Bereich nicht unbedingt die leistungsstärksten Laufwerke gesehen, dafür aber Laufwerke mit sehr geringer Latenz. Die 983 ZET ist eine NVMe-SSD, die speziell für niedrige Latenzzeiten entwickelt wurde (mit angeblichen Quality of Service (QoS)-Lese-/Schreibvorgängen von bis zu 0.03 ms bei einer minimalen Latenz von 20 μs) für Hochleistungs-Computing-Anwendungen sowie neue Technologien, die immer mehr werden gängige Technologien wie KI und IoT. 

Mit der neuen SSD 983 ZET ist Samsung in den Markt eingestiegen, der die Lücke zwischen Systemspeicher und Massenspeicher schließen will. Bisher haben wir in diesem Bereich nicht unbedingt die leistungsstärksten Laufwerke gesehen, dafür aber Laufwerke mit sehr geringer Latenz. Die 983 ZET ist eine NVMe-SSD, die speziell für niedrige Latenzzeiten entwickelt wurde (mit angeblichen Quality of Service (QoS)-Lese-/Schreibvorgängen von bis zu 0.03 ms bei einer minimalen Latenz von 20 μs) für Hochleistungs-Computing-Anwendungen sowie neue Technologien, die immer mehr werden gängige Technologien wie KI und IoT. 

Das Samsung 983 ZET nutzt einen Formfaktor halber Höhe und halber Länge (HHHL) mit PCIe Gen3 x4, NVMe 1.2-Schnittstelle. Etwas überraschend ist hier, dass das Laufwerk auf Samsungs V-NAND basiert (trotz anfänglicher Z-NAND-Vermarktung) und nicht auf einer neuen NAND-Technologie. V-NAND ist in puncto Leistung kein Problem; Tatsächlich liegt es in den von uns durchgeführten Tests tendenziell an der Spitze. V-NAND hat sich auch hinsichtlich Leistung, Zuverlässigkeit und Gesamtqualität bestens bewährt. Auf der Leistungsseite wird angegeben, dass der 983 ZET bis zu 3.4 GB/s bzw. 3 GB/s sequentielle Lese-/Schreibgeschwindigkeit sowie bis zu 750 IOPS bzw. 60 IOPS zufällige Lese-/Schreibvorgänge bietet. 

Für unseren Test des Samsung 983 ZET werden wir sowohl die 480-GB- als auch die 960-GB-Kapazität testen. Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels sind dies die einzigen beiden Kapazitäten, die angeboten werden, und spiegeln erneut den Trend bei der Kluft zwischen Arbeitsspeicher und Datenspeicher wider, den wir bisher gesehen haben. 

Samsung 983 ZET-Spezifikationen

 

Designen und Bauen

Die Samsung 983 ZET SSDs verfügen über den Formfaktor „Half-Height-Half-Length-Add-In-Card“ (HHHL AIC). Die Oberseite des Laufwerks ist belüftet, um die internen Komponenten vor Überhitzung zu schützen.

Auf der Unterseite des Laufwerks finden Sie den Aufkleber, auf dem die Laufwerksinformationen wie Name, Modellnummer usw. angezeigt werden. Das Laufwerk verwendet eine PCI Express Gen3 x4, NVMe 1.2-Schnittstelle und passt sowohl in Full-Height- als auch in Full-Height-Modelle halbhohe PCIe-Steckplätze.

Kennzahlen

Testbed

Unsere Enterprise-SSD-Testberichte nutzen ein Lenovo ThinkSystem SR850 für Anwendungstests und a Dell PowerEdge R740xd für synthetische Benchmarks. Das ThinkSystem SR850 ist eine gut ausgestattete Quad-CPU-Plattform, die eine CPU-Leistung bietet, die weit über das hinausgeht, was zur Belastung des leistungsstarken lokalen Speichers erforderlich ist. Synthetische Tests, die nicht viele CPU-Ressourcen erfordern, verwenden den traditionelleren Dual-Prozessor-Server. In beiden Fällen besteht die Absicht darin, den lokalen Speicher im bestmöglichen Licht zu präsentieren, das mit den maximalen Laufwerksspezifikationen des Speicheranbieters übereinstimmt.

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 6.5

Dell PowerEdge R740xd

• 2 x Intel Gold 6130 CPU (2.1 GHz x 16 Kerne)
• 16 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

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.

Hauptvergleichswerte für diesen Testbericht:

• Intel Optane P4800X
• Intel Optane 900P-Serie

Houdini von SideFX

Der Houdini-Test wurde speziell zur Bewertung der Speicherleistung im Zusammenhang mit der CGI-Wiedergabe entwickelt. Der Prüfstand für diese Anwendung ist eine Variante des Kerns Dell PowerEdge R740xd Servertyp, den wir im Labor verwenden, mit zwei Intel 6130-CPUs und 64 GB DRAM. In diesem Fall haben wir Ubuntu Desktop (ubuntu-16.04.3-desktop-amd64) mit Bare-Metal installiert. Die Ausgabe des Benchmarks wird in Sekunden bis zum Abschluss gemessen, wobei weniger besser ist.

Die Maelstrom-Demo stellt einen Abschnitt der Rendering-Pipeline dar, der die Leistungsfähigkeiten des Speichers hervorhebt, indem er seine Fähigkeit demonstriert, die Auslagerungsdatei effektiv als eine Form von Erweiterungsspeicher zu nutzen. Der Test schreibt die Ergebnisdaten nicht aus und verarbeitet die Punkte nicht, um den Wandzeiteffekt der Latenzauswirkungen auf die zugrunde liegende Speicherkomponente zu isolieren. Der Test selbst besteht aus fünf Phasen, von denen wir drei im Rahmen des Benchmarks durchführen:

1. Lädt gepackte Punkte von der Festplatte. Dies ist die Zeit zum Lesen von der Festplatte. Hierbei handelt es sich um Single-Threaded, was den Gesamtdurchsatz einschränken kann.
2. Entpackt die Punkte in ein einzelnes flaches Array, damit sie verarbeitet werden können. Wenn die Punkte nicht von anderen Punkten abhängig sind, kann der Arbeitssatz so angepasst werden, dass er im Kern bleibt. Dieser Schritt ist multithreaded.
3. (Nicht ausführen) Verarbeiten Sie die Punkte.
4. Packt sie in Bucket-Blöcke um, die für die Speicherung auf der Festplatte geeignet sind. Dieser Schritt ist multithreaded.
5. (Nicht ausgeführt) Schreiben Sie die in Buckets unterteilten Blöcke zurück auf die Festplatte.

Die Samsung 983 ZET-Familie durchbrach in unserem Houdini-Benchmark die gesamte Dominanz von Intel Optane und übertraf das 900P 280 GB sowie beide Laufwerke der 800P-Klasse. Obwohl es das P4800X und das 900P 480 GB nicht übertraf, ist es schön, ein Laufwerk zu sehen, das der Optane-Familie Konkurrenz macht.

Insgesamt schnitt das Samsung 983 ZET mit 480 GB und 960 GB außerordentlich gut ab und belegte mit dem 960 GB mit 1,618.9 Sekunden und dem 480 GB mit 1,666.4 Sekunden den dritten und vierten Platz.

VDBench-Workload-Analyse

Beim Benchmarking von Speichergeräten 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, 64 Threads, 0-120 % Iorate
• 64K sequentielles Lesen: 100 % Lesen, 16 Threads, 0-120 % Leserate
• 64K Sequentielles Schreiben: 100 % Schreiben, 8 Threads, 0-120 % Iorate
• Synthetische Datenbank: SQL und Oracle
• VDI-Vollklon- und Linked-Clone-Traces

In unserer ersten VDBench-Workload-Analyse haben wir die zufällige 4K-Leseleistung untersucht. Hier erzielten die Modelle Samsung 983 ZET mit 960 GB und 480 GB praktisch identische Ergebnisse mit 794,946.8 IOPS und 795,418.3 IOPS und übertrafen damit erfolgreich die Optane-Laufwerke der Konkurrenz. Betrachtet man die Latenz, so starteten beide Laufwerke bei etwa 21.5 μs bei 159 IOPS und blieben unter 50 μs, bis sie 700 IOPS durchbrachen.

Beim zufälligen 4K-Schreiben schlugen die Samsung-Laufwerke jedoch einen ganz anderen Ton an und fielen deutlich hinter die Optane-Laufwerke zurück, wobei das 960-GB-Modell einen Spitzenwert von 215,560.8 IOPS und das 480-GB-Modell einen Spitzenwert von 189,288 IOPS erreichte. Hier sahen wir, dass die Latenz für die 480 GB bei 22.8 μs bei 18,690 IOPS begann und bis etwa 100 IOPS unter 160 μs blieb. Die 960 GB starteten mit einer Latenz von 20.2 μs für 25,299 IOPS und blieben unter 100 μs, bis knapp über 200 IOPS erreicht wurden. Das ist weniger als die Hälfte der Leistung der Optane-Laufwerke bei ähnlicher Latenz. 

Als wir zur sequenziellen Leistung übergingen, schauten wir uns unsere 64K-Benchmarks an. Bei den Lesevorgängen übernahmen die Samsung ZETs erneut die Führung, wobei die 960 GB einen Spitzenwert von 49,935.59 IOPS (3,120.975 MB/s) und die 480 GB einen Spitzenwert von 50,171.39 IOPS (3,135.712 MB/s) erreichten. Hier begannen die 480 GB mit einer Latenz von 66.7 μs bei 5,094 IOPS oder 318 MB/s, das Laufwerk blieb unter 100 μs, bis es etwa 35 IOPS oder 2.2 GB/s erreichte. Die 960 GB starteten mit 5,003 IOPS oder 312 MB/s bei einer Latenz von 66.8 μs und blieben unter 100 μs, bis etwa 35,000 IOPS oder 2.2 GB/s erreicht waren. Während beide Laufwerkstypen die 100μs-Schwelle ungefähr zur gleichen Zeit überschritten, starteten die Optane-Laufwerke mit einer geringeren Latenz (ca. 47 μs) und blieben niedriger als die Samsung. 

Beim sequentiellen 64K-Schreiben fielen die 480-GB- und 960-GB-ZETs wieder auf den letzten Stand und zeigten 13,503.27 IOPS (843.95 MB/s) bzw. 15,921.94 IOPS (995.12 MB/s) für die 480-GB- bzw. 960-GB-ZETs. Die 480 GB starteten mit einer Latenz von 66.3 μs bei 1,296 IOPS oder 162 MB/s; es blieb unter 100 μs, bis etwa 12 IOPS oder 750 MB/s erreicht waren. Die 960 GB begannen mit einer Latenz von 65.1 μs bei 1,506 IOPS oder 180 MB/s und blieben unter 100 μs, bis etwa 14.6 IOPS oder 830 MB/s erreicht wurden. 

Als nächstes schauen wir uns unsere SQL-Arbeitslast an. Aus Sicht des Durchsatzes sind die ZET-Laufwerke hier in der Lage, die vergleichbaren Optane-Laufwerke bei der Spitzenleistung leicht zu übertreffen, weisen jedoch insgesamt eine höhere Latenz auf. Während das ZET eine beeindruckende Latenz von 28 μs und 32.2 K IOPS auf Anhieb bot, lagen die Werte der Optane-Laufwerke unter 15 μs. Diese Lücke vergrößerte sich mit zunehmender Belastung. Obwohl das ZET also zweifellos schneller ist als herkömmliche NVMe-SSDs, hat es Probleme, mit der niedrigen Latenz von Optane mitzuhalten. Die 480 GB endeten mit 320,007 IOPS mit einer Latenz von 99.6 μs und die 960 GB mit 330,432 IOPS mit einer Latenz von 96.4 μs.

Beim Übergang zu SQL 90-10 begannen die Samsungs mit einer Latenz von weniger als 30 μs und 22.6 IOPS und erreichten ihren Höhepunkt bei 230,838 IOPS für die 480-GB-Version (100 μs bei etwa 200 IOPS) und 254,952 IOPS für die 960 GB (100 μs bei etwa 240 IOPS). . Sowohl bei der Spitzenleistung als auch bei der Gesamtlatenz blieben die ZET-Laufwerke hinter den Optane-Laufwerken zurück, die bis zu etwa 20 IOPS unter 225 μs blieben.

Betrachtet man SQL 80-20, so betrug die Latenz des ZET zu Beginn etwa 31 μs und 17 IOPS, fiel aber erneut weit zurück, wobei die 480 GB einen Höchstwert von 170,899 IOPS und die 960 GB einen Spitzenwert von 200,970 IOPS erreichten. Die Samsung-Laufwerke liefen weit vor dem Optane über 100 μs (der den Lauf fast mit unter 100 μs beendete). Der 480 erreichte über 100 μs bei etwa 120 IOPS und der 960 GB erreichte etwa 181 IOPS.

Bei unseren Oracle-Tests starteten die ZET-Laufwerke mit einer Latenz von etwa 30 μs und 15 IOPS, blieben aber erneut das Schlusslicht mit einem weiteren großen Abstand hinter Intel. Hier erreichte das 480-GB-Laufwerk einen Spitzenwert von 143,233 IOPS und das 960-GB-Laufwerk erreichte 171,327 IOPS. Die 480 GB schafften über 100 μs bei etwa 86.5 IOPS und die 9860 durchbrach 100 μs bei etwa 136 IOPS.

Bei Oracle 90-10 starteten die ZET-Laufwerke mit weniger als 30 μs und 22.5 IOPS. Die 480 GB und 960 GB endeten mit 226,739 IOPS bei einer Latenz von 96.3 μs bzw. 253,593.5 IOPS bei einer Latenz von 85.1 μs.

Beim Oracle 80-20-Test starteten die ZET-Laufwerke mit 29.6 μs bei 17,498 IOPS für die 480 GB und die 960 GB hatten eine Latenz von 27.9 μs bei 20,095 IOPS. Die 480 GB erreichten einen Spitzenwert von 173,989 IOPS und die 960 GB erreichten etwa 200 IOPS. Beide Samsung-Laufwerke waren nahe an ihrem Höhepunkt, bevor sie 100 μs durchbrachen, wobei das 480-GB-Laufwerk etwa 158 IOPS und das 960-GB-Laufwerk etwa 197 IOPS erreichte. Die Optane-Laufwerke hatten während eines Großteils ihrer Laufzeit eine Latenzzeit von weniger als 20 μs. 

Als nächstes wechselten wir zu unserem VDI-Klontest, Full Clone (FC) und Linked Clone (LC). Beim VDI FC Boot schnitten die ZET-Laufwerke hinsichtlich des Durchsatzes etwas besser ab als die Optane-Laufwerke. Aber auch hier sind die ZETs aus Sicht der Latenz einige Mikrosekunden später gestartet (35 μs bis 22.7 μs), und wir sehen, dass sich dieser Abstand mit steigenden IOPS vergrößert. Die ZET-Laufwerke erreichten mit 480 GB 168,652.8 IOPS und mit 960 GB 177,326 IOPS. Die 480 GB liefen unter 100 μs bis etwa 145 IOPS und die 960 GB erreichten etwa 160 IOPS. 

Mit VDI FC Initial Login übertrafen die Intel-Laufwerke die ZET-Laufwerke sowohl beim Durchsatz als auch bei den IOPS deutlich. Die ZETs mit 480 GB und 960 GB beendeten den Test mit 36,907.96 IOPS bzw. 37,170.65 IOPS. Die Samsung-Laufwerke starteten bei knapp 100 μs (84 μs) und erreichten schnell ihre Höchstgeschwindigkeit. 

Für den letzten Full Clone-Test schauen wir uns VDI FC Monday Login an. Hier zeichnen die ZET-Laufwerke ein ähnliches Bild, wobei die Intel-Laufwerke der klare Gewinner waren. Der ZET 480 GB lag weit zurück und kam auf 40,327.82 IOPS und der 960 GB auf 41,044.6 IOPS. Auch hier starteten beide Laufwerke mit knapp 100 μs (75 μs bei 4,095 IOPS) und erreichten schnell ihre Spitzenwerte.

Beim VDI LC Boot lagen die ZET-Laufwerke in puncto Durchsatz erneut an der Spitze, allerdings mit einer durchgehend höheren Latenz während des größten Teils des Tests. Hier erzielte der 480-GB-ZET einen Spitzenwert von 102,590.5 IOPS und der 960-GB-ZET erreichte 105,330.2 IOPS. Aus Sicht der Latenz starteten die Samsung-Laufwerke bei 44.9 μs bei 10.6 K IOPS (im Vergleich zu 31.2 μs bei Intel mit 9.2 K IOPS) und erreichten über 100 μs bei etwa 90 K IOPS für die 480 GB und 98 K IOPS für die 960 GB.

Beim VDI LC Initial Login lagen die ZET-Laufwerke mit großem Abstand auf dem letzten Platz, wobei die 480-GB-Festplatte 24,545.35 IOPS und die 960-GB-Festplatte 25,410.64 IOPS aufwies. Die Laufwerke starteten mit einer Latenz von über 100 μs bei etwa 2,400 IOPS.

Bei unserem letzten Test, VDI LC Monday Login, sehen wir ein ähnliches Bild, wobei die ZET-Laufwerke mit 24,537.45 IOPS und 24,674.78 IOPS für die 480-GB- bzw. 960-GB-Laufwerke den letzten Platz belegten. Wieder starteten die Antriebe über 100μs.

Schlussfolgerung

Der Samsung 983 ZET ist der erste Vorstoß des Unternehmens in einen Markt, der zwischen Speicher und Datenspeicher angesiedelt ist. Wie andere ähnliche Produkte strebt der 983 ZET vor allem eine niedrige Latenz an, bietet aber starke Leistungsansprüche mit einer Bandbreite von 3.4 GB/s und einem Durchsatz von bis zu 750 IOPS. Die SSD nutzt Samsungs bewährtes V-NAND und eine NVMe-Schnittstelle. Der 983 ZET ist für Hochleistungs-Computing-Anwendungen sowie KI und IoT konzipiert. 

Aufgrund der Kapazität der Laufwerke mussten wir mit Ausnahme des Houdini von SideFX auf unsere typischen Tests zur Anwendungs-Workload-Analyse verzichten. Hier konnte das Samsung 983 ZET etwas tun, was wir zuvor noch nicht gesehen hatten, und mehrere der Optane-basierten Laufwerke vom Platz stellen. Die 960-GB-Version konnte mit 1,618.9 Sekunden den dritten Platz erreichen und die 480-GB-Version lag mit 1,666.4 Sekunden direkt dahinter. 

Für unsere VDBech-Workload-Analyse haben wir es mit dem Intel Optane P4800X und 900P verglichen, zwei weiteren Laufwerken, die in diese aufstrebende Kategorie von Hochgeschwindigkeitsspeichern fallen würden. Zu den Höhepunkten der Gesamtleistung gehören 795 IOPS bei 4K-Lesevorgängen für beide Kapazitäten, 3.1 GB/s bei 64 sequentiellen Lesevorgängen für beide Kapazitäten, Spitzenplatz in SQL mit 320 IOPS für 480 GB und 330 IOPS für 960 GB, 231 IOPS und 255 IOPS in SQL 90-10, 227 IOPS und 254 IOPS in Oracle 90-10, Spitzenplatz in unserem VDI FC-Boot mit 169 IOPS und 177 IOPS, und in unserem VDI LC-Boot wurden 102 IOPS und 105 IOPS erreicht. Obwohl dies ziemlich gute Zahlen sind, ist diese Art von Technologie eher auf niedrige Latenzzeiten ausgerichtet. Hier hatte der 983 ZET mehrere glänzende Momente, unter anderem blieb er beim 50K-Lesen unter 4 μs, bis er über 700 IOPS erreichte, blieb beim 4K-Schreiben bis etwa 190 IOPS gleichauf mit dem Optane und blieb beim 100K-Lesen bis zu 64 ​​GB/s bei unter 2.3 μs und läuft zusammen mit dem Optane in 64K Schreibgeschwindigkeit bis etwa 843MB/s. In unseren Oracle- und SQL-Tests war die Latenz weniger beeindruckend, begann jedoch tendenziell bei oder unter 30 μs und erreichte ihren Höhepunkt zwischen 96.3 μs und 243 μs. Während das Laufwerk in den meisten Tests hinter dem Optane zurückblieb, übertrifft es ein „normales“ NVMe-Laufwerk in puncto Latenz deutlich. 

Insgesamt zeigt das 983 ZET das Engagement von Samsung, gemeinsam mit Intel ein Speicherprodukt anzubieten, das in Bezug auf die Latenz zwischen Systemspeicher und herkömmlichen SSDs liegt. Während V-NAND mit niedriger Latenz Optane in diesen Tests mit gemischter Schreiblast nicht vom Platz stellt, sehen wir durchaus Vorteile in Bereichen wie der Leseleistung. Die 983 ZET-Laufwerke bieten einen Vorsprung beim Spitzenlesedurchsatz, sowohl bei kleinen als auch bei großen Blöcken, allerdings bei einer insgesamt höheren Reaktionszeit. Es besteht kein Zweifel, dass die 983 ZET eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen NVMe-SSDs bietet, was den Druck auf Preise und Kapazitätsanforderungen erhöht.

Samsung 983 ZET

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