SK hynix desarrolla una cartera de SSD para empresas PCIe Gen4

SK hynix no solo es la tercera compañía de semiconductores más grande del mundo y el segundo fabricante de chips de memoria más grande, sino que también utiliza su perspicacia tecnológica para fabricar una línea bien considerada de dispositivos de almacenamiento flash SATA y NVMe. En este artículo, brindaremos una descripción general de PE8010, la última unidad PCIe Gen4 Non-Volatile Memory express (NVMe) de SK hynix, y destacaremos su impresionante rendimiento. Primero proporcionaremos algunos antecedentes y explicaremos por qué las unidades que usan la interfaz PCIe Gen4 son un cambio de juego tan grande para el centro de datos.

SK hynix no solo es la tercera compañía de semiconductores más grande del mundo y el segundo fabricante de chips de memoria más grande, sino que también utiliza su perspicacia tecnológica para fabricar una línea bien considerada de dispositivos de almacenamiento flash SATA y NVMe. En este artículo, brindaremos una descripción general de PE8010, la última unidad PCIe Gen4 Non-Volatile Memory express (NVMe) de SK hynix, y destacaremos su impresionante rendimiento. Primero proporcionaremos algunos antecedentes y explicaremos por qué las unidades que usan la interfaz PCIe Gen4 son un cambio de juego tan grande para el centro de datos.

En junio de 2019, SK hynix anunció el lanzamiento de PE6011, su último SSD empresarial NVMe que nosotros revisamos. El PE6011 es un dispositivo NVMe de baja potencia con flash TLC 72D NAND de 3 capas y un controlador SK hynix NVMe diseñado para el mercado empresarial. Si bien no es el mejor desempeño de las unidades comparables, el PE6011 dio buenos números en general y descubrimos que logró un buen equilibrio entre el consumo de energía, el rendimiento y el costo.

Unidades SK hynix PE8000 NVMe

En abril de 2020, SK hynix anunció la disponibilidad de su serie PE8000 de unidades SSD NVMe. Cada uno tiene una capacidad máxima de 8 TB y utiliza el flash 96D NAND de celda de triple nivel (TLC) de 4 capas de la empresa, así como un controlador desarrollado internamente. Actualmente hay dos unidades en esta serie: la PE8010, que fue diseñada para cargas de trabajo de lectura intensiva, y la PE8030, que fue diseñada para cargas de trabajo de uso mixto. El aspecto más interesante de estas dos unidades es que ambas tienen una interfaz PCIe Gen4 y son compatibles con los factores de forma U.2 y U.3 más nuevos.

La innovación es el núcleo de SK hynix, han sido durante mucho tiempo una organización centrada en la ingeniería. Tienen planes para satisfacer continuamente las demandas cambiantes de la industria mediante la adopción de nuevas tecnologías NAND. En la hoja de ruta hay varios productos, como el PE8110, que es una familia de SSD que aprovechará NAND de 128 capas y 512 Gb. Además, SK hynix también está trabajando en unidades M.2 y E1.S (EDSFF cortas) con esta tecnología NAND.

Además de la nueva NAND, hay nuevos factores de forma para explorar. SK hynix pronto ofrecerá el PE8111, que utiliza el factor de forma emergente E1.L (EDSFF Long), comúnmente conocido como "regla". Este factor de forma se está volviendo cada vez más popular entre los hiperescaladores y también está comenzando a introducirse en los diseños de servidores convencionales.

El PE8111 utiliza NAND TLC de 128 Tb de 1 capas, una novedad en la industria. SK hynix ha comenzado recientemente a probar la unidad para los clientes, pero esto destaca la amplitud cada vez más flexible de sus ofertas flash. Una versión de 16 TB de capacidad de la unidad es el enfoque actual, pero se nos dice que una unidad de 32 TB de capacidad también está en la hoja de ruta.

Especificaciones de SK hynix PE8010 (PCIe Gen4x4)

TLC es una memoria flash NAND que almacena tres bits de información por celda, en lugar de un bit de memoria o dos bits en la memoria flash de celda de un solo nivel (SLC) y celda de varios niveles (MLC). La tecnología SK hynix 4D es básicamente tecnología Periphery Under Cell (PUC) con tecnología 3D NAND convencional apilada encima.

Mediante el uso de flash TLC 96D NAND de 512 capas y 4 Gb (Gigabit), el PE8010 tiene un precio competitivo con la última generación de unidades de menor capacidad.

La otra característica interesante de esta unidad es que es compatible con los factores de forma U.2 más antiguos y U.3 más nuevos. El U.2 (FKA SFF-8639) es una interfaz de computadora para conectar unidades SAS y SATA a una computadora y puede usar hasta cuatro carriles PCIe. El U.3 está construido sobre la especificación U.2 y usa un conector U.2; sin embargo, admite unidades NVMe, SAS y SATA, así como el intercambio en caliente entre estos tres tipos de unidades diferentes si el firmware lo admite. Las unidades U.3 son compatibles con versiones anteriores de U.2, pero las unidades U.2 no son compatibles con hosts U.3 puros.

Sin embargo, la mayor característica y ventaja de la unidad SK hynix PE8010 es su compatibilidad con el estándar de bus PCIe Gen4. El bus Gen4 duplica el ancho de banda del bus PCIe Gen3 mientras mantiene la compatibilidad hacia atrás y hacia adelante tanto en el soporte de software como en la interfaz mecánica con el bus Gen3. Esto permite que el dispositivo Gen4 tenga hasta 16 GT/s (gigatransferencias/segundo) frente a los 8 GT/s de los dispositivos Gen3. Esto equivale a velocidades de transferencia de datos de hasta 2 GB/s (gigabytes/segundo) frente a 1 GB/s por carril.

Dado que PCIe Gen4 es la última tecnología de bus, los servidores actuales que la admiten todavía están trabajando en su proceso. Advanced Micro Devices (AMD) ha sido más agresivo en su soporte, y esperamos ver pronto sistemas Intel con soporte PCIe Gen4.

Para nuestras pruebas, utilizamos un solo procesador Lenovo SR635 con una CPU AMD 7742. Hicimos un reportaje y un video sobre el Lenovo SR635 (ubicado aquí y aquí) a principios de este año, pero aquí hay un breve resumen. El SR635 es un servidor de un solo socket de 1U que admite 2^nd gen CPU AMD EPYC y hasta 2 TB de 3200 MHz de DRAM. Además, y lo más importante para nuestras pruebas, es compatible con PCIe 4.0 de extremo a extremo, según el backplane instalado.

Para nuestra prueba inicial en CentOS 7 con diez PE6011 frente a diez PE8010 NVMe SSD, analizamos las pruebas tradicionales de rendimiento y ancho de banda de "cuatro esquinas" con cargas de trabajo aleatorias de 4K y secuenciales de 64K.

A continuación, cambiamos nuestro entorno de software a VMware ESXi 6.7u3 y comparamos el rendimiento de un grupo SSD más pequeño. Para SQL Server usamos 4 SSD NVMe, 8 VM en total, con nuestra instancia de SQL Server 2014 ejecutando nuestro perfil de carga de trabajo TPC-C de escala 1,500.

Por último, concentramos nuestra carga de trabajo de MySQL Sysbench en 2 SSD de cada grupo, con 8 VM ubicadas uniformemente en el par de SSD. Esto nos da una huella de carga de trabajo de 4 VM por SSD, centrándonos en el impacto de almacenamiento del medio ambiente.

El PE8010 tiene el mejor rendimiento de todos los dispositivos NVMe que hemos probado hasta la fecha. Puede ofrecer velocidades de lectura secuencial de hasta 35.8 GB/s y velocidades de escritura secuencial de hasta 17.5 GB/s, con lecturas y escrituras aleatorias de hasta 8.1 millones y 3.97 millones de operaciones de entrada/salida por segundo (IOPS), respectivamente. . En comparación con PE6011, la solución Gen3 basada en PCIe anterior de la empresa, PE8010 ofrece una mejora sustancial del rendimiento del 133 % para lecturas secuenciales y del 192 % para escrituras aleatorias.

Los principales beneficios de PCIe Gen4 que se muestran a lo largo de las pruebas son que las empresas pueden utilizar mejor los recursos de CPU y RAM del sistema, al mantener el cuello de botella fuera de la capa de almacenamiento.

En cargas de trabajo de aplicaciones como SQL Server o MySQL, el rendimiento de la carga de trabajo vio la latencia reducida a la mitad. En la carga de trabajo MySQL Sysbench con uso intensivo de CPU, que centró la E/S en dos SSD, el PE8010 ofreció un aumento del 69 % en el rendimiento de la carga de trabajo.

Dado que los servidores ofrecen procesadores con más núcleos o admiten capacidades de DRAM ampliadas, es fundamental contar con un dispositivo de almacenamiento que pueda mantenerse al día con los componentes de próxima generación. En nuestras pruebas, encontramos que el PE8010 es capaz de llevar nuestro sistema de banco de pruebas al límite. Es evidente que las aplicaciones modernas se beneficiarán enormemente de estas últimas tecnologías.

Conclusión

Muchas veces, las nuevas tecnologías no cumplen con las expectativas de rendimiento, pero en este caso, quedamos muy impresionados con el rendimiento real del PE8010. Dado el hecho de que se espera que el PE8010 tenga una pequeña prima en comparación con los dispositivos PCIe Gen3, esperamos que sea un ganador para SK hynix. También esperamos que las unidades Gen4 lleven el rendimiento general del servidor a nuevos niveles, y SK hynix está fuera de la puerta temprano al enviar dispositivos Gen4 y ser un claro líder en esta tecnología.

Sin duda, debido a su presencia con proveedores de la nube donde cada vatio utilizado afecta el resultado final, el PE8010 ha sido optimizado para el uso de energía y tiene el mejor IOPS/vatio de su clase, lo que resulta en una reducción del TCO y OPEX.

Tenemos algunas advertencias con respecto al uso de estas unidades que vale la pena mencionar. Debido a su excelente rendimiento, un servidor lleno de dispositivos PCIe Gen4 abrumará a una CPU; como tal, deberá ser inteligente en la forma en que diseña los sistemas. La mejor manera de usar estos dispositivos hasta que los servidores estén completamente diseñados para usar unidades Gen4 es con una combinación adecuada de Gen4 de gama alta con almacenamiento NVMe más tradicional o incluso SATA para el nivel de flash de costo optimizado.

Es importante tener en cuenta que el precio del PE8010 es competitivo con los dispositivos PCIe NVMe Gen3, por lo que si está planeando una actualización del servidor, puede considerar comprarlos para sus servidores existentes si es necesario, incluso si solo tienen soporte Gen3. Debido a que las unidades Gen4 son compatibles con versiones anteriores, se pueden usar con sistemas más antiguos por ahora y luego pasar a un sistema más nuevo más tarde. Por supuesto, los dispositivos Gen4 seguirán teniendo las limitaciones de ancho de banda Gen3 hasta que se adquieran nuevos sistemas compatibles con Gen4.

Con el continuo crecimiento de flash en todo, desde cargas de trabajo de nivel 0 hasta almacenamiento de clase de archivo, la adopción de SSD no muestra signos de desaceleración en la empresa. Con los nuevos productos Gen4 y todo el resto del desarrollo de SSD en proceso, SK hynix es claramente una fuerza impulsora para un futuro all-flash.

Lanzamiento de SK hynix Gen4

Infografía de SSD empresarial SK hynix PCIe Gen4

Este informe está patrocinado por SK hynix. Todos los puntos de vista y opiniones expresados ​​en este informe se basan en nuestra visión imparcial de los productos bajo consideración.