Recensione dell'SSD NVMe Memblaze PBlaze4 da 2.5"

La piattaforma SSD aziendale PBlaze4 è una nuova generazione di storage flash PCIe di Memblaze, realizzata con controller Flashtec NVMe di PMC e Toshiba MLC NAND. Questo profilo hardware alimenta le tecnologie di ottimizzazione MemSpeed e MemSolid SSD di Memblaze come soluzione SSD conforme a NVMe con specifiche di prestazioni e resistenza orientate ai data center iperscalabili e ad altre applicazioni aziendali. Come PBlaze3, questa famiglia di unità è in grado di scaricare molti dei processi gestiti dalle CPU host con altre architetture SSD.

Le unità PBlaze4 sono disponibili con capacità da 800 GB a 3.2 TB sia in formato da 2.5 pollici che con scheda aggiuntiva (AIC). Un AIC da 6.4 TB (capacità grezza 8 TB) è l'unità PBlaze4 più grande disponibile. La nostra recensione si concentrerà su una NVMe PBlaze2.5 da 4 pollici e su una variante della scheda edge NVMe. Il fattore di forma PBlaze4 da 2.5 pollici è compatibile con hot plug, rimozione a caldo e hot swap. La serie PBlaze4 incorpora anche un condensatore di perdita di potenza per preservare i dati in transizione, con una garanzia di integrità dei dati per i dati su supporti NAND non volatili e per eventuali scritture memorizzate nella cache.

PBlaze4 è compatibile con Non-Volatile Memory Express (NMVe) 1.1b e PCIe Gen3 e fornisce supporto driver nativo su molti sistemi operativi comuni, comprese le versioni recenti di Windows, Linux e VMware. Le schede madri UEFI possono anche avviarsi dalle unità PBlaze4. PBlaze4 utilizza una modalità di gestione della memoria Pseudo-SLC (pSLC) che è stata progettata per consentire a MLC di emulare la velocità e la durata di SLC. Le unità PBlaze4 designano le porzioni di memoria utilizzate per i metadati come pSLC per una maggiore protezione e affidabilità dei metadati. Altri due sistemi tecnici chiave offerti da PBlaze4 sono MemSpeed e MemSolid, progettati per migliorare le prestazioni, l'affidabilità e la QoS dell'SSD PCIe.

Specifiche di Memblaze PBlaze4

Capacità utente: 800 GB, 1.2 TB, 1.6 TB, 2.4 TB, 3.2 TB, 6.4 TB
Lettura sequenziale (128kb): 2.2 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 2.8 GB/s, 3.4 GB/s
Scrittura sequenziale (128kb): 700 MB/s, 1.4 GB/s, 1.4 GB/s, 2.2 GB/s, 2.2 GB/s, 2.5 GB/s
Lettura casuale sostenuta (4kb) IOPS: 600k, 740k, 750k, 730k, 740k, 800k
Scrittura casuale sostenuta (94kb) IOPS (intervallo 100%): 60k, 240k, 150k, 320k, 200k, 250k
Durata a vita (salviette al giorno): 3, 4, 3, 4, 3, 3
Latenza di lettura/scrittura: 90us/20us
Tasso di errore bit non correggibile: < 1 settore per 10 ^ 17 bit letti
Tempo medio tra i guasti: 2 milioni di ore
Fattore di forma: 2.5" HHHL (FHHL per la versione da 6.4 TB)
Interfaccia: PCIe 3.0 x 4 (PCIe 3.0 x 8 per la versione da 6.4 TB)
Protocollo: NVME
Memoria flash NAND: MLC
Sistema operativo: RHEL, SLES, CentOS, Ubuntu, Windows Server, VMware ESXi
Consumo energetico: <25 W (<35 W per la versione da 6.4 TB)
Temperatura di esercizio:
- AIC: temperatura ambiente da 0 a 55 ℃ con flusso d'aria suggerito
- 2.5’’: temperatura ambiente 0–35℃ con flusso d’aria consigliato, temperatura del case 0-70℃
Flusso d'aria (LFM): 300 a 25 ℃ (450 a 25 ℃ per la versione da 6.4 TB)
Supporto software: strumento di gestione CLI, driver incluso nel sistema operativo

Progetta e costruisci

Memblaze PBlaze4 è un SSD NVMe con un fattore di forma da 2.5" con un'altezza Z di 15 mm. È più spesso di altri SSD ma si adatta comunque alla maggior parte degli array poiché molti sono progettati per ospitare HDD da 3.5" così come HDD da 2.5" più spessi. L'alloggiamento esterno è in metallo spazzolato con un adesivo sulla parte superiore con marchio. L'unità presenta inoltre diverse scanalature in linea con l'adesivo per migliorare la dissipazione del calore. Ci sono quattro viti sulla parte superiore che tengono insieme la custodia.

Lungo il lato dell'unità sono presenti i fori di montaggio (2 su ciascun lato) e un adesivo con il numero di modello/serie.

La parte inferiore dell'unità presenta scanalature che attraversano l'intera superficie per la dissipazione del calore. Sono presenti 4 fori per il montaggio. In basso si può anche vedere l'interfaccia PCIe che, sebbene assomigli a un'interfaccia SAS, consente prestazioni molto più elevate.

Aprendo l'unità è possibile vedere il doppio PCB collegato con un cavo a nastro. All'interno possiamo vedere che PBlaze4 utilizza un controller PMC Flashtec NVMe e una NAND MLC.

Test di background e comparabili

Le Laboratorio di test aziendale di StorageReview fornisce un'architettura flessibile per condurre benchmark dei dispositivi di storage aziendali in un ambiente paragonabile a quello che gli amministratori incontrano nelle distribuzioni reali. L'Enterprise Test Lab incorpora una varietà di server, reti, condizionatori di alimentazione e altre infrastrutture di rete che consentono al nostro personale di stabilire condizioni reali per valutare con precisione le prestazioni durante le nostre revisioni.

Incorporiamo questi dettagli sull'ambiente e sui protocolli del laboratorio nelle revisioni in modo che i professionisti IT e i responsabili dell'acquisizione dello spazio di archiviazione possano comprendere le condizioni in cui abbiamo ottenuto i seguenti risultati. Nessuna delle nostre revisioni è pagata o supervisionata dal produttore delle apparecchiature che stiamo testando. Ulteriori dettagli su Laboratorio di test aziendale di StorageReview che a una panoramica delle sue capacità di rete sono disponibili nelle rispettive pagine.

Abbiamo testato Memblaze confrontandolo con i seguenti altri SSD NVMe:

SSD NVMe aziendale XS1715 di Samsung
SSD Intel DC P3700

Analisi del carico di lavoro dell'applicazione

Per comprendere le caratteristiche prestazionali dei dispositivi di storage aziendali, è essenziale modellare l'infrastruttura e i carichi di lavoro applicativi presenti negli ambienti di produzione live. I nostri primi benchmark per Memblaze PBlaze4 sono quindi i Prestazioni MySQL OLTP tramite SysBench che a Prestazioni OLTP di Microsoft SQL Server con un carico di lavoro TCP-C simulato. Per i nostri carichi di lavoro applicativi, ciascuna unità eseguirà 2-4 VM configurate in modo identico.

StorageReview Protocollo di test OLTP di Microsoft SQL Server utilizza l'attuale bozza del Benchmark C (TPC-C) del Transaction Processing Performance Council, un benchmark per l'elaborazione delle transazioni online che simula le attività presenti in ambienti applicativi complessi. Il benchmark TPC-C si avvicina di più rispetto ai benchmark sintetici delle prestazioni per valutare i punti di forza e i colli di bottiglia delle prestazioni dell'infrastruttura di storage negli ambienti di database. Ogni istanza della nostra VM SQL Server per questa recensione utilizza un database SQL Server da 333 GB (scala 1,500) e misura le prestazioni transazionali e la latenza con un carico di 15,000 utenti virtuali.

Analizzando l'output di SQL Server, l'unità Memblaze ha registrato un TPS massimo di 3,157.235 con un totale di 3,157.112 TPS. Il migliore in questo caso è stato l'Intel DC SSD P3700, che ha registrato un totale di 3,157.341 TPS.

Osservando i risultati di latenza media durante il benchmark SQL Server da 15 utenti, l'unità Memblaze è stata leggermente indietro rispetto agli SSD Samsung e Intel (entrambi con 7.0 ms) con un totale di 7.5 ms.

Il prossimo benchmark applicativo è costituito da un database Percona MySQL OLTP misurato tramite SysBench. Questo test misura il TPS medio (transazioni al secondo), la latenza media e la latenza media del 99° percentile. Percona e MariaDB utilizzano le API dell'applicazione Fusion-io flash-aware nelle versioni più recenti dei loro database, anche se ai fini di questo confronto testiamo ciascun dispositivo nelle modalità di archiviazione a blocchi "legacy".

Nel benchmark delle transazioni medie al secondo, il Memblaze è stato leggermente superato dall'Intel SSD DC P3700. La prestazione massima di Memblaze di una singola VM è stata di 5,717.2 TPS, sebbene il suo aggregato fosse 1,429.8, mentre l'Intel SSD DC P3700 ha mostrato i migliori risultati con 5,779.7 TPS aggregati.

Osservando i risultati della latenza media, il Memblaze era di nuovo dietro all'Intel, con singole VM che funzionavano tra 22.34 ms e 22.42 ms e una latenza aggregata di 22.38 ms. L'unità Intel si è classificata in cima alla classifica con 22.15 ms complessivi.

In termini del nostro scenario di latenza MySQL peggiore (latenza del 99° percentile), Memblaze ha mostrato VM in esecuzione tra 58.03 ms e 58.00 ms mentre l'unità Intel con le prestazioni migliori vantava un impressionante aggregato di soli 45.97 ms.

Analisi sintetica del carico di lavoro aziendale

Le prestazioni flash variano man mano che l'unità viene condizionata dal carico di lavoro, il che significa che la memoria flash deve essere precondizionata prima di ciascuno di essi benchmark fio sintetici al fine di garantire che i parametri di riferimento siano accurati. Ciascuna delle unità comparabili viene cancellata in modo sicuro utilizzando gli strumenti del fornitore e precondizionata allo stato stazionario con un carico pesante di 16 thread e una coda in sospeso di 16 per thread.

Prove di precondizionamento e di stato stazionario primario:
Throughput (aggregato IOPS di lettura+scrittura)
Latenza media (latenza di lettura+scrittura mediata insieme)
Latenza massima (latenza di picco in lettura o scrittura)
Deviazione standard della latenza (deviazione standard di lettura e scrittura mediata insieme)

Una volta completato il precondizionamento, ciascun dispositivo viene quindi testato a intervalli su più profili di profondità thread/coda per mostrare le prestazioni in condizioni di utilizzo leggero e intenso. La nostra analisi sintetica del carico di lavoro per Memblaze PBlaze4 utilizza due profili, ampiamente utilizzati nelle specifiche e nei benchmark del produttore. È importante tenere in considerazione che i carichi di lavoro sintetici non rappresenteranno mai al 100% l'attività osservata nei carichi di lavoro di produzione e, in qualche modo, rappresenteranno in modo impreciso un'unità in scenari che non si verificherebbero nel mondo reale.

4k
- 100% lettura e 100% scrittura
8k
- 70% lettura/30% scrittura

Nel nostro test di precondizionamento in scrittura 4k di throughput, Memblaze è stata senza dubbio l'unità più coerente, partendo da circa 160,000 IOPS e raggiungendo uno stato stazionario all'incirca alla stessa velocità. Sia i drive Samsung che quelli Intel hanno mostrato picchi importanti verso l'inizio del test.

Successivamente esamineremo la latenza media. Ancora una volta, il Memblaze è stata la spinta più coerente; tuttavia, è comunque finito dietro l'unità Intel quando ha raggiunto lo stato stazionario.

Misurando la latenza massima, il Memblaze ha mostrato picchi importanti durante l'intero test. L'SSD Intel è stata l'unità più stabile con un margine notevole, attestandosi intorno al limite di latenza di 25 ms durante tutto il test e senza picchi di rilievo.

I calcoli della deviazione standard sono progettati per semplificare la visualizzazione della coerenza dei risultati delle prestazioni di latenza dell'SSD. In questo scenario, l'unità Intel è partita bene, anche se ha mostrato un picco significativo di latenza intorno ai 22 minuti. Successivamente è rimasto abbastanza stabile, conquistando il primo posto e poco meno di 1.5 ms alla fine.

Durante il benchmark sintetico primario 4K, l'unità Memblaze è stata di gran lunga la migliore nella colonna di lettura con ben 717,172 IOPS (raggiungendo 148,111 IOPS in scrittura) mentre l'unità Intel ha mostrato le migliori prestazioni di scrittura con 172,672 IOPS.

I risultati sono stati più o meno gli stessi se si considera la latenza media, con il Memblzae che vantava un impressionante 0.36 ms in lettura e 1.73 ms in scrittura. Il drive Intel si posiziona subito dietro al Memblaze con 0.56ms in lettura e 1.48ms in scrittura.

Nella latenza massima, l'unità Memblaze è arrivata subito dietro al Samsung in lettura con soli 6.9 ms, mentre la sua latenza massima in scrittura è stata molto più alta con 128.2 ms, prendendo l'ultimo posto con un margine significativo.

Guardando la deviazione standard si vedono le stesse classifiche, con l'unità Memblaze che registra una latenza di scrittura media di 2.848 e una latenza di lettura media di 0.195 ms. Il migliore in questo caso è stato il drive Samsung con 0.08ms di lettura.

Il nostro prossimo carico di lavoro utilizza trasferimenti da 8k con un rapporto del 70% di operazioni di lettura e del 30% di operazioni di scrittura. Anche in questo caso inizieremo con i risultati del precondizionamento prima di passare ai test principali. In termini di throughput, l'unità Memblaze ha mostrato prestazioni medie all'inizio del test, terminando con uno stato stazionario di oltre 176,000 IOPS per il primo tra i comparabili.

La latenza media ha raccontato una storia simile, con il Memblaze che mostrava 0.8 ms all'inizio del test e raggiungeva uno stato stazionario intorno a 1.5 ms per il primo posto in classifica. L'unità Intel non era molto indietro, con 1.6 ms.

Analizzando la latenza massima, l'unità Memblaze è stata di gran lunga quella meno coerente, mostrando enormi picchi di latenza ovunque, simili a quelli dei nostri risultati di precondizionamento 4K. L'unità più coerente qui è stata l'Intel P3700.

La deviazione standard ha mostrato risultati piuttosto incoerenti su tutta la linea durante la prima parte del test. Ancora una volta, l'Intel P3700 ha mostrato i migliori risultati, raggiungendo il picco oltre 1.2 ms solo in una manciata di occasioni, mentre il Memblaze si è comportato abbastanza vicino (ma un po' meglio) all'unità Samsung durante la maggior parte del test.

Dopo aver precondizionato completamente l'unità Intel P3700, l'abbiamo sottoposta al nostro test principale 8k 70/30. In termini di throughput, l'unità Intel ha mostrato il miglior throughput per la maggior parte del test, per poi restare indietro rispetto a Memblaze all'ultimo sorpasso della profondità della coda, che ha superato 166,250 IOPS.

La latenza media rispecchiava i risultati di throughput, con le unità Intel e Memblaze che si comportavano testa a testa fino alla parità, dove Memblaze si allontanava di nuovo nel terminale per prendere il comando.

L'esame della latenza massima ha mostrato che Memblaze ha la latenza più lenta, con un picco di oltre 70 ms nelle profondità della coda del terminale. L'unità Intel ha ottenuto i migliori risultati complessivi, poiché ha superato la soglia dei 20 ms solo in poche occasioni. Il Samsung XS1715, tuttavia, vantava i risultati più costanti con il minor numero di picchi di latenza.

La deviazione standard ha dimostrato prestazioni quasi identiche tra le unità Intel e Memblaze, fino alla fine del test; tuttavia, l'unità Intel si è allontanata intorno al livello 16T8Q, registrando i migliori risultati complessivi.

Conclusione

Il nome PBlaze è noto come veicolo per Memblaze per iniziare con controller di terze parti e NAND al fine di concentrare i propri sforzi ingegneristici su prestazioni proprietarie, affidabilità e tecnologie di offload della CPU host. In questo caso, i controller PMC Flashtec e la NAND Toshiba MLC forniscono l'interfaccia NVMe di base e i componenti di archiviazione per PBlaze4. Con la funzionalità hot swap (per la variante da 2.5 pollici) e una solida protezione contro le perdite di potenza su tutta la linea, PBlaze4 offre il tipo di protezione dei dati che i data center e i clienti aziendali si aspettano. La limitazione termica e la nuova funzionalità di gestione fuori banda di Memblaze aumentano anche la varietà di applicazioni possibili su larga scala.

Il Memblaze PBlaze4 ha sicuramente avuto buoni risultati per la maggior parte durante i nostri carichi di lavoro testati quando lo abbiamo confrontato con gli SSD Samsung XS1715 1.6TB e Intel SSD DC P3700 NVMe. Nel nostro test SQL Server, l'unità Memblaze ha vantato 3,157.235 TPS e un totale di 3,157.112 TPS mentre ha mostrato l'unità Memblaze appena dietro agli SSD Samsung e Intel (entrambi con 7.0 ms) con un totale di 7.5 ms. Nei nostri test Sysbench, abbiamo riscontrato prestazioni impressionanti con un TPS massimo di 5,717.2 TPS, una latenza media aggregata di 22.38 ms e VM nel caso peggiore (99° percentile) in esecuzione tra 58.03 ms e 58.00 ms.

Durante i nostri principali benchmark sintetici, l'unità Memblaze ha registrato un impressionante throughput 4K di 717,172 IOPS (raggiungendo 148,111 IOPS in scrittura). Guardando alla latenza media, il Memblzae vantava un impressionante 0.36 ms in lettura e 1.73 ms in scrittura, mentre vantava prestazioni di lettura di latenza massima/deviazione standard rispettivamente di 6.9 ms in lettura e 0.195 ms. Le prestazioni sono rimaste molto buone durante i nostri carichi di lavoro 8K 70/30, poiché vantavano un throughput di picco che ha superato 166,250 IOPS nonché la migliore latenza media delle unità testate; tuttavia, ha funzionato male nelle letture della latenza massima.

Vantaggi