Lo storage flash NVMe ha preso d'assalto il settore, affermandosi come lo standard di fatto quando è richiesto uno storage ad alte prestazioni e a bassa latenza. Ci sono momenti, tuttavia, in cui NVMe può essere eccessivo o casi in cui un approccio flash ibrido ha più senso. Molte soluzioni software-based basate su server che sfruttano la tecnologia flash possono farlo con funzionalità multilivello. VMware vSAN e Microsoft Azure Stack HCI sono forse i più conosciuti in questo senso; entrambi possono sfruttare un piccolo pool flash ad alte prestazioni per il tiering e SSD meno costosi per la capacità. L'offerta di SSD SATA a basso costo con un numero ridotto di NVMe offre un'eccellente combinazione di prestazioni, capacità e costi.
Lo storage flash NVMe ha preso d'assalto il settore, affermandosi come lo standard di fatto quando è richiesto uno storage ad alte prestazioni e a bassa latenza. Ci sono momenti, tuttavia, in cui NVMe può essere eccessivo o casi in cui un approccio flash ibrido ha più senso. Molte soluzioni software-based basate su server che sfruttano la tecnologia flash possono farlo con funzionalità multilivello. VMware vSAN e Microsoft Azure Stack HCI sono forse i più conosciuti in questo senso; entrambi possono sfruttare un piccolo pool flash ad alte prestazioni per il tiering e SSD meno costosi per la capacità. L'offerta di SSD SATA a basso costo con un numero ridotto di NVMe offre un'eccellente combinazione di prestazioni, capacità e costi.
Un altro fattore da considerare quando si considera l'implementazione della tecnologia flash è il server stesso. Sebbene esistano numerosi server interamente NVMe di fornitori grandi e piccoli, spesso è poco pratico o non necessario seguire questa strada. Dato che il costo delle unità NVMe è superiore a quello SATA, la maggior parte dei server venduti oggi offrirà un paio di alloggiamenti NVMe, abbinati a SATA/SAS per il resto. Uno di questi server venduto in questo modo è il Dell PowerEdge R640 EMC.
Dell EMC PowerEdge R640 è un server 1U a 2 socket progettato per attività in cui la densità di elaborazione è equivalente. Nel nostro laboratorio abbiamo un R640 configurato con 10 alloggiamenti per unità da 2.5", inclusi 4 alloggiamenti combinati NVMe/SAS/SATA e 6 alloggiamenti SAS/SATA, sebbene Dell offra un'ampia varietà di configurazioni. Questo tipo di configurazione di archiviazione ci consente di sfruttare fino a quattro SSD NVMe molto veloci, oltre a sfruttare gli SSD SATA a costi ottimizzati. Gli alloggiamenti combinati consentono inoltre ai clienti di utilizzare più SSD NVMe poiché le esigenze di I/O crescono o si limitano a più SATA o SAS a seconda dei requisiti specifici della build.
SSD SK hynix PE6011
Per illustrare ulteriormente questo concetto, abbiamo lavorato con SK Hynix per testare un gruppo di SSD NVMe PE6011 e un gruppo di SSD SATA SE4011. Questi test vengono eseguiti per mostrare come ciascuna unità può integrarsi con l'altra, con NVMe che offre maggiore larghezza di banda e potenziale I/O e SATA che offre i requisiti di capacità senza un calo significativo di latenza o prestazioni. I test articolano chiaramente dove si trovano le fasce di prestazioni, in modo che l'azienda abbia un quadro completo per aiutare nel processo decisionale, soprattutto quando si progettano soluzioni definite dal software come un archivio di oggetti (SUSE Enterprise Storage) o un'appliance di storage virtuale più tradizionale (StoreONE) .
SSD SATA e NVMe: banco di prova Dell EMC PowerEdge R640
Nella nostra configurazione di test, abbiamo sfruttato un Dell PowerEdge R640 dotato di doppie CPU Intel Xeon scalabili 2 di seconda generazione con una velocità di clock di 8280 GHz e 2.7 core ciascuna. Abbinati a queste CPU c'erano dodici moduli DDR28 da 32 GB a 2933 MHz, che danno al sistema un ingombro di memoria combinato di 4 GB. Per la connettività SATA, l'R384 includeva una scheda RAID PERC H640P e unità configurate in modalità pass-through HBA. Per la connettività NVMe, tutti e quattro gli SSD comunicano con la seconda CPU con corsie PCIe dirette, senza l'uso di uno switch PCIe all'interno dell'R740. Questo metodo bypassava l'impatto della cache del controller e si concentrava invece sulle prestazioni delle unità stesse nel loro insieme o individualmente in VMware.
Dell PowerEdge R640 EMC
La nostra configurazione di test consisteva in due configurazioni di archiviazione. Il primo era composto da quattro SSD NVMe PE6011, che equipaggiavano completamente i quattro alloggiamenti NVMe all'interno del PowerEdge R640, lasciando aperti i sei alloggiamenti SATA/SAS rimanenti. Il secondo era composto da otto SSD SATA SE4011, che utilizzavano completamente tutti gli alloggiamenti SATA/SAS dedicati, lasciando disponibili due alloggiamenti combinati NVMe.
Per i benchmark bare metal abbiamo utilizzato CentOS 7.2 (1908) minimal, con OpenJava installato insieme a vdbench. Abbiamo misurato ciascun gruppo di unità in modo aggregato, mostrando le prestazioni di picco di quattro SSD NVMe PE6011 e successivamente con otto SSD SATA SE4011. Nel nostro ambiente di test virtualizzato abbiamo installato VMware ESXi 6.7u3, formattato singoli SSD con Datastore e inserito su di essi database SQL Server o MySQL. Per i test Sysbench, sfruttiamo 8 VM, due posizionate su ciascun SSD nel caso dei test NVMe, una per SSD nel caso dei test SATA. Per SQL Server con il test composto da sole 4 VM, posizioniamo ciascuna sul proprio SSD, ottenendo quattro SSD NVMe o quattro SSD SATA da testare.
Test VDbench/numero di thread
Tutti questi test sfruttano il comune generatore di carichi di lavoro vdBench, con un motore di scripting per automatizzare e acquisire risultati su un ampio cluster di test di calcolo. Ciò ci consente di ripetere gli stessi carichi di lavoro su un'ampia gamma di dispositivi di storage, inclusi array flash e singoli dispositivi di storage.
Profili:
- Lettura casuale 4K: 100% di lettura, 128 thread, 0-120% irate
- Scrittura casuale 4K: scrittura al 100%, 128 thread, 0-120% irate
- Lettura sequenziale 64K: lettura al 100%, 32 thread, 0-120% irate
- Scrittura sequenziale 64K: scrittura al 100%, 16 thread, 0-120% irate
Configurazione SQL Server (4VM)
Il protocollo di test OLTP di Microsoft SQL Server di StorageReview utilizza l'attuale bozza del Benchmark C (TPC-C) del Transaction Processing Performance Council, un benchmark di 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 VM SQL Server è configurata con due vDisk: volume da 100 GB per l'avvio e volume da 500 GB per il database e i file di log. Dal punto di vista delle risorse di sistema, abbiamo configurato ciascuna VM con 16 vCPU, 64 GB di DRAM e abbiamo sfruttato il controller SCSI SAS LSI Logic. Sebbene i nostri carichi di lavoro Sysbench testati in precedenza saturassero la piattaforma sia in termini di I/O di storage che di capacità, il test SQL cerca le prestazioni di latenza.
Questo test utilizza SQL Server 2014 in esecuzione su VM guest Windows Server 2012 R2 ed è sottoposto a stress da Dell Benchmark Factory for Databases. Mentre il nostro utilizzo tradizionale di questo benchmark è stato quello di testare grandi database su scala 3,000 su storage locale o condiviso, in questa iterazione ci concentriamo sulla distribuzione uniforme di quattro database su scala 1,500 sui nostri server.
Configurazione di test di SQL Server (per VM)
- Di Windows Server 2012 R2
- Impronta di archiviazione: 600 GB allocati, 500 GB utilizzati
- SQL Server 2014
- Dimensioni del database: scala 1,500
- Carico del client virtuale: 15,000
- Memoria RAM: 48 GB
- Durata della prova: 3 ore
- 2.5 ore di precondizionamento
- Periodo di campionamento di 30 minuti
Configurazione MySQL Sysbench (8VM)
Il nostro database Percona MySQL OLTP misura le prestazioni transazionali tramite SysBench. Questo test misura il TPS medio (transazioni al secondo), la latenza media e anche la latenza media del 99° percentile.
Ogni VM Sysbench è configurata con tre vDisk: uno per l'avvio (~92 GB), uno con il database precostruito (~447 GB) e il terzo per il database in fase di test (270 GB). Dal punto di vista delle risorse di sistema, abbiamo configurato ciascuna VM con 16 vCPU, 60 GB di DRAM e abbiamo sfruttato il controller SCSI SAS LSI Logic.
Configurazione test Sysbench (per VM)
- CentOS 6.3 a 64 bit
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- Tabelle del database: 100
- Dimensione del database: 10,000,000
- Discussioni del database: 32
- Memoria RAM: 24 GB
- Durata della prova: 3 ore
- 2 ore di precondizionamento di 32 thread
- 1 ora 32 thread
Risultati delle prestazioni degli SSD SK hynix SATA e NVMe
Per caratterizzare le prestazioni sia dell'SSD SK hynix PE6011 NVMe che dell'SSD SE4011 SATA, abbiamo eseguito su di essi un carico di lavoro sintetico "a quattro angoli". Questo ha confrontato le prestazioni grezze di quattro SSD NVMe con otto SSD SATA, tutti indirizzati direttamente per un'immagine I/O totale senza impatto RAID sulle prestazioni.
Il nostro primo carico di lavoro ha misurato la larghezza di banda di lettura di picco da ciascun gruppo di unità con un carico di lavoro sequenziale di 64K. In questo carico di lavoro abbiamo misurato una larghezza di banda di picco di 3.97 GB/s con una latenza di 4 ms dal gruppo SATA a otto unità. Il gruppo NVMe a quattro unità ha misurato una larghezza di banda di picco di 10.76 GB/s a 0.734 ms.
Successivamente abbiamo esaminato la larghezza di banda di scrittura sequenziale con lo stesso carico di lavoro sequenziale di 64K. In questa impostazione il gruppo SSD SATA ha misurato 3.06 GB/s al massimo, prima di ridursi a 2.8 GB/s con una latenza di 2.8 ms in un punto di sovrasaturazione. Il gruppo SSD NVMe è però riuscito a scalare fino a 3.6 GB/s con una latenza di 1.1 ms.
Passando all'attenzione ai nostri test di throughput di picco che misurano le prestazioni casuali 4K, diamo prima un'occhiata al nostro carico di lavoro di lettura. In questa impostazione il gruppo di otto SSD SATA ha raggiunto il picco di 542k IOPS con una latenza di 1.9 ms. In confronto, i quattro SSD NVMe sono riusciti a superarli di gran lunga con un throughput di picco di 2.46 milioni di IOPS con una latenza di 0.205 ms.
L'ultimo componente del nostro carico di lavoro sintetico "quattro angoli" ha misurato le prestazioni di scrittura casuale 4K di ciascun gruppo di unità. Gli otto SSD SATA sono stati in grado di offrire un picco di 500 IOPS con una latenza di 1.99 ms, mentre i quattro SSD NVMe hanno offerto 835 IOPS con una latenza di 0.572 ms.
Nell'ultima fase dei nostri test sintetici, abbiamo esaminato due casi d'uso VDI, il primo è stato VDI Full Clone Boot. In questo carico di lavoro i quattro SSD NVMe PE6011 hanno offerto una larghezza di banda di picco di 384k IOPS o 5.3 GB/s con una latenza di 0.33 ms, mentre gli otto SSD SATA SE4011 SATA hanno raggiunto un picco con una larghezza di banda di 202 k IOPS o 2.8 GB/s con una latenza di 1.2 ms.
Misurando le prestazioni degli SSD NVMe PE6011 abbiamo riscontrato un picco di larghezza di banda da parte di quel gruppo che ha raggiunto un picco di 186k IOPS o 3.5 GB/s a 0.55 ms. Il gruppo SATA a otto unità ha misurato oltre 109k IOPS o 2.1 GB/s con una latenza di 1.9 ms.
Osservando le prestazioni di ciascun gruppo di unità nei nostri carichi di lavoro Four Corner e VDI, vediamo che un rapporto 2:1 tra SATA e NVME offriva un buon equilibrio tra prestazioni di lettura e scrittura. Gli SSD PE6011 sono stati in grado di offrire un throughput di lettura e una larghezza di banda molto elevati a bassa latenza rispetto alle loro controparti SATA. Considerando il throughput di scrittura e la larghezza di banda, gli SSD SE4011 sono stati in grado di assorbire carichi di lavoro non troppo indietro rispetto alle loro controparti NVMe, il che è importante quando si combinano diverse classi di unità in una soluzione di archiviazione in cui i dati devono spostarsi tra livelli abbastanza velocemente senza rallentare i carichi di lavoro in entrata. .
I nostri ultimi due carichi di lavoro esaminano le prestazioni di Microsoft SQL Server TPC-C e MySQL Sysbench in esecuzione su più VM all'interno di un ambiente virtualizzato VMWare ESXi 6.7u3. Entrambi questi test sono progettati per mostrare le prestazioni nel mondo reale con il nostro carico di lavoro SQL Server incentrato sulla latenza e il nostro test MySQL incentrato sulle massime prestazioni transazionali.
Nel nostro carico di lavoro di SQL Server per questo progetto consisteva nel testare 4 VM, ciascuna inserita in un singolo datastore VMFS 5. Questo carico di lavoro ha sfruttato quattro SSD SK hynix PE6011 NVMe e quattro SSD SATA SE4011. Utilizzando Quest Benchmark Factory, a ciascuna VM vengono applicati 15 utenti virtuali e viene misurata la reattività del database.
Sui quattro SSD SK hynix PE6011 NVMe, abbiamo misurato una latenza media di 2 ms sulle quattro VM. Spostando lo stesso carico di lavoro sui quattro SSD SATA SE4011, la latenza è aumentata fino a una media di 16 ms.
Nel carico di lavoro del database finale abbiamo esaminato le prestazioni di 8 VM. Con 8 VM, ne posizioniamo due su ciascuno dei 4 SSD NVMe e una su ciascuno degli 8 SSD SATA. In questo carico di lavoro misuriamo le prestazioni transazionali individuali di ciascuna VM e le aggreghiamo insieme per ottenere un punteggio totale.
Sui quattro SSD SK hynix PE6011 NVMe abbiamo misurato un totale di 18,525 TPS con una latenza media di 13.81 ms. Spostando quel carico di lavoro sugli otto SSD NVMe SK hynix SE4011, l'aggregato ha misurato 13,032 TPS con una latenza media di 19.64 ms.
SSD SATA vs. NVMe – Finale Pensieri
Quando si prende in considerazione qualsiasi forma di storage, è fondamentale comprendere le caratteristiche di prestazioni, costi e capacità del sistema in questione. In questo caso stiamo esaminando un portafoglio diversificato di SSD di SK hynix, in grado di soddisfare una fornitura quasi infinita di casi d'uso. Poiché SK hynix offre SSD SATA e NVMe, le unità possono essere sfruttate in vari modi. Sebbene gli SSD NVMe siano chiaramente veloci, hanno un prezzo superiore rispetto a SATA. D'altro canto, gli SSD SATA rinunciano alla velocità offerta da NVMe, ma sono più economici e sfruttano comunque il vantaggio di tutti i vantaggi in termini di TCO offerti dalla flash rispetto ai dischi rigidi. Pertanto, la maggior parte delle aziende può trarre vantaggio da un approccio flash ibrido, che combina le prestazioni di NVMe con i vantaggi economici di SATA.
In nessun altro ambito questa opportunità è più chiara che nel mercato dello storage definito dal software e nel mercato dell’iperconvergenza. La maggior parte delle distribuzioni SDS e HCI sono progettate per sfruttare diverse classi di storage; StoreONE, Microsoft Azure Stack HCI e VMware vSAN ne sono tutti ottimi esempi. In alcuni casi gli SSD NVMe possono fungere da cache o tier davanti alle unità SATA, che fungono da capacità per il sistema. In altri casi è possibile creare pool distinti, in questo caso un pool di prestazioni di NVMe e un pool SATA per carichi di lavoro applicativi meno critici.
Per illustrare i vantaggi di entrambi i tipi di SSD, abbiamo testato un gruppo di SSD NVMe PE6011 insieme a SSD SATA SE4011 in un Dell EMC PowerEdge R640. I nostri risultati principali mostrano che gli SSD NVMe PE6011 sono in grado di fornire prestazioni elevate e a bassa latenza nei nostri carichi di lavoro sintetici e applicativi, fornendo oltre 10.7 GB/s di larghezza di banda in lettura. Inoltre, i nostri risultati mostrano che gli SSD SATA SE4011 completano gli SSD NVMe, offrendo un livello di capacità stabile in tutti i nostri carichi di lavoro, che è una considerazione importante negli scenari di tiering o caching in cui i dati possono riposare su uno dei pool di archiviazione. Le prestazioni di scrittura sul gruppo SATA SE4011 hanno resistito molto bene, misurando 2.8 GB/s su otto unità, contro 3.6 GB/s di quattro SSD NVMe PE6011. Man mano che i carichi di lavoro vengono sottoposti a destage o devono funzionare bene prima di passare alla cache o al tiering, le elevate prestazioni di scrittura consentono loro di offrire un'esperienza utente coerente per una soluzione di storage ben bilanciata.
SK hynix ha raddoppiato i propri sforzi nel settore flash aziendale nell'ultimo anno e mezzo, arrivando rapidamente sul mercato con un portafoglio diversificato e integrato verticalmente. Questa gamma di prodotti offre ai clienti la possibilità di scegliere, per garantire che le loro implementazioni funzionino come previsto. Sia che le unità vengano inserite in una soluzione SDS, in un cluster HCI o semplicemente servano come storage server, SK hynix è pronta a supportare i propri clienti in questo percorso.
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Questo rapporto è sponsorizzato da SK hynix. Tutti i pareri e le opinioni espressi in questo rapporto si basano sulla nostra visione imparziale dei prodotti in esame.
