インテルが発売したのは、 P5510 NVMe SSD は、昨年 144 月に 9 層 TLC NAND を搭載して市場に投入された最初のエンタープライズ SSD です。それ以来、私たちはこのドライブを研究室で広く目にしてきましたが、その優れた価格性能比により非常に人気があります。ほぼ同時に、サムスンは PM3A1 SSD を発売しました。 PM9A3 は、透明性の低い 2xx 層 NAND をベースにしており、Intel と同様に主力の垂直統合型 SSD ソリューションです。両社が 7.68 TB 容量の人気の U.XNUMX フォームファクターを広く出荷しているため、私たちはこれらの巨大企業と直接対決して、エンタープライズ SSD 戦争でどちらが優位に立つかを確認することにしました。
インテルが発売したのは、 P5510 NVMe SSD は、昨年 144 月に 9 層 TLC NAND を搭載して市場に投入された最初のエンタープライズ SSD です。それ以来、私たちはこのドライブを研究室で広く目にしてきましたが、その優れた価格性能比により非常に人気があります。ほぼ同時に、サムスンは PM3A1 SSD を発売しました。 PM9A3 は、透明性の低い 2xx 層 NAND をベースにしており、Intel と同様に主力の垂直統合型 SSD ソリューションです。両社が 7.68 TB 容量の人気の U.XNUMX フォームファクターを広く出荷しているため、私たちはこれらの巨大企業と直接対決して、エンタープライズ SSD 戦争でどちらが優位に立つかを確認することにしました。
インテル P5510
SSD を比較する際の問題は、ベンダーが必ずしも現実世界のシナリオを反映していない仕様を強調していることです。たとえば、ほぼすべてのスペック シートは、非常に良好な動作条件での単一ドライブに対して作成されています。
この場合、PM900,000A6,500 からの 9 ランダム読み取り IOPS や最大 3 MB/秒のシーケンシャル読み取りなどの高レベルの統計が表示されます。 Intel に目を向けると、P5510 は 930,000 IOPS と 7000MB/s の帯域幅を主張します。これらの数字は派手ではありますが、全体像を示しているわけではありません。
サムスン PM9A3
パフォーマンスをより深く調べるために私たちが行ったことは、それぞれから 8 台の SSD を取り出し、業界をリードするサーバーに配置して、より詳細な分析を行うことです。エンタープライズ SSD が単一のワークロードに集中することはほとんどないため、私たちのテストは混合ワークロードに重点を置いています。また、複数の名前空間を使用したノイズの多い近隣シナリオも評価し、最後に、深刻な書き込み圧力下でドライブがどのように動作するかを調べました。
ただし、本題に入る前に、これらのドライブがどこに配置されているかについて状況を設定しましょう。どちらも主流の U.2 フォーム ファクターで提供されます。 Samsung は、PM9A3 を E1.S、E1.L、および U.3 としてさらに提供しています。 PM9A3 には M.2 フォーム ファクタもありますが、M.2 フォーム ファクタの電力エンベロープは大幅に低いため、パフォーマンス プロファイルは大幅に低下します。 Intel はショート ルーラー フォーム ファクターで P4510 を提供していますが、P5510 もそのように提供するのは当然です。
容量を見ると、Intel は主流の 3.84 TB と 7.68 TB の容量を採用しています。 Samsung は、960 GB、1.92 TB、および 15.36 TB の容量を追加することで、より広範なアプローチを採用していますが、これらすべてがすべてのフォーム ファクターで利用できるわけではありません。
考慮すべき最後の主要な要素は耐久性です。P5510 と PM9A3 はどちらも 1 日あたり XNUMX ドライブの書き込みと評価されており、主流となっている混合ワークロード カテゴリに分類されます。保証に関しては、Intel は XNUMX 年間の保証を提供しますが、Samsung は XNUMX 年間の保証を提供します。これは、インテルが XNUMXDWPD をさらに XNUMX 年間にわたって提供するため、実効耐久性がより高いことを意味するため、実際には非常に重要です。
Intel P5510 と Samsung PM9A3 のパフォーマンス
この比較では、 デル PowerEdge R750、この構成では 8 つの NVMe SSD をサポートします。 SSD の両方のバッチは、同じサーバー上で同じ方法でテストされました。
高レベルの仕様には次のものが含まれます。
- 2 x インテル スケーラブル Gen3 8380
- 32×32GB DDR4 3200MHz
- Ubuntu 20.04.2 ライブサーバー (合成ワークロード)
- VMware ESXi 7.0u2 (アプリケーション ワークロード)
- 8 x PCI Gen4 U.2 NVMe ベイ
ベンチマークは、合成ベンチマークには VDbench と FIO、SQL Server には Percona Sysbench と Benchmark Factory を使用して実行されました。
VDベンチ: 8 台の NVMe SSD の各グループが安全に消去され、ディスク表面全体が 64K 書き込み操作で書き込まれ、続いて 64 時間の 25K 連続プレコンディショニング ワークロードが実行されます。それが完了すると、各ドライブにディスク表面の 2% のパーティションが割り当てられます (8TB SSD の場合は XNUMXTB パーティション)。
次に、ランダムな読み取りおよび書き込みワークロード、および一般的な混合ワークロードで構成される、一般的なワークロード プロファイルのグループに焦点を当てました。また、SQL、Oracle、VDI ワークロードを複製するように設計された I/O パターンも使用しました。ランダム I/O パターンを開始する前に、さらに 1 時間の 4K ランダム書き込みアクティビティを実行しました。
ワークロードプロファイル
- 4K ランダム読み取りおよび書き込み
- 4K ランダム 70/30
- 8K ランダム 70/30
- 16K ランダム 70/30
- 合成データベース: SQL および Oracle
- VDI フル クローンおよびリンク クローン トレース
4K ランダム読み取りワークロードから始めて、5510 台の Intel P669 SSD のグループのパフォーマンスを、レイテンシー 70 マイクロ秒での 6.67K IOPS から、151 マイクロ秒でのピークの 9M IOPS までの範囲で測定しました。比較すると、Samsung PM3A581 は開始時に 75 マイクロ秒で 5.76 IOPS を測定し、その後 173 マイクロ秒で XNUMX IOPS のピークに達しました。
ランダム書き込み 4K ワークロードでは、Samsung PM9A3 が書き込みパフォーマンスで優位に立ち、404 マイクロ秒の遅延で 16K IOPS を測定し、4.03 マイクロ秒で 239M IOPS のピークに達しました。 Intel P5510 は、最初は 362 マイクロ秒で 18K IOPS でしたが、ワークロードが増加するにつれて 3.5 マイクロ秒のレイテンシーで 235 万 IOPS までスケールアップされました。
通常、純粋な読み取りまたは書き込みワークロードでは SSD の全体像が表示されません。この場合、ワークロードを混合すると、より現実的な条件下でより適切な全体像を表示できます。読み取り比率が 4% のこの 70K ワークロードでは、Intel P5510 のパフォーマンスは、開始時に 392 マイクロ秒で 57K IOPS から増加し、その後 4 マイクロ秒で 116M IOPS に達しました。 Samsung PM9A3 は、393 マイクロ秒で 60 IOPS で開始され、3.91 マイクロ秒で 129 IOPS までスケールアップされました。
同じ 8% の読み取り混合でブロックサイズを 70K に増やすと、Intel P5510 は Samsung PM9A3 よりも大きな広がりを示しました。ここで、Intel P5510 は、開始時に 247 マイクロ秒で 70 IOPS を測定し、2.57 マイクロ秒で 188 IOPS までスケールアップしました。 Samsung PM9A3 は、215 マイクロ秒で 68 IOPS で開始され、2.18 マイクロ秒で 216 IOPS まで上昇しました。
さらに大規模な 16K ランダム 70% 読み取りワークロードに移行すると、Intel ドライブと Samsung ドライブの間の広がりは拡大し続けました。 Intel は 142 マイクロ秒で 87 IOPS という非常に高いレイテンシからスタートし、その後 1.49 マイクロ秒で 312 IOPS まで上昇しました。これに対し、Samsung PM9A3 は 115 マイクロ秒で 76 IOPS で始まり、1.17 マイクロ秒で 359 IOPS で最高に達しました。
SQL 合成ワークロードでは、再び混合データ プロファイルに移行します。 Intel P5510 は、225K IOPS (79 マイクロ秒) から 2.30M IOPS (110 マイクロ秒) まで拡張しました。 Samsung PM9A3 は、230 マイクロ秒で 80 IOPS から 2.25 マイクロ秒で 109 IOPS までの範囲でした。
80% 読み取りプロファイルの SQL ワークロードでは、Intel P5510 の範囲は 214 マイクロ秒で 69 IOPS から、ピーク時には 2.14 マイクロ秒で 117 IOPS までの範囲でした。 Samsung PM9A3 は、207 マイクロ秒で 71 IOPS で開始され、2.04 マイクロ秒で 117 IOPS まで上昇しました。
最後の SQL ワークロードは、書き込みアクティビティが少ない 90% 読み取りプロファイルに移行します。ここで、Intel P5510 は 220 マイクロ秒で 74K IOPS で開始し、2.27 マイクロ秒で 111M IOPS までスケールアップしました。 Samsung PM9A3 は、226 マイクロ秒で 76 IOPS の範囲に達し、最高は 2.20 マイクロ秒で 109 万 IOPS で、Intel SSD にわずか及ばずでした。
Oracle 合成ワークロードでは、Intel P5510 が依然として Samsung PM9A3 をわずかに上回っています。ここでは、Intel P5510 が 210 マイクロ秒で 69K IOPS で開始し、2.08 マイクロ秒で 120M IOPS で最高に達することがわかりました。比較すると、Samsung PM9A3 は 191 マイクロ秒で 71 IOPS の範囲で、1.91 マイクロ秒で 121 IOPS まで上昇しました。
Oracle 合成データベース プロファイルでは書き込みが 80% 混合され、読み取りが混合されているため、5510 つの SSD モデル間で別のクロスオーバーが見られました。 Intel P175 は、67 マイクロ秒で 1.76 IOPS から 98 マイクロ秒で 9 IOPS まで拡張しました。 Samsung PM3A179 は、70 マイクロ秒で 1.76 IOPS で開始され、96 マイクロ秒で XNUMX IOPS まで上昇しました。
最後の Oracle 合成データベース プロファイルは、90% の読み取り混合に移行しました。ここで、Intel P5510 は 180 マイクロ秒で 72K IOPS で開始し、1.81 マイクロ秒で 96M IOPS までスケールアップします。 Intel の追い風となった Samsung PM9A3 は、183 マイクロ秒で 75 IOPS で始まり、1.80 マイクロ秒で 95 IOPS で最高に達しました。
Vdbench ワークロードの終わりに向けて、最後の 6 つのプロファイルは、フル クローン シナリオとリンク クローン シナリオの両方のブート、初期ログイン、月曜日のログインをカバーする VDI プロファイルを中心に展開します。
フル クローン ブート プロファイルでは、Intel P5510 は 169 マイクロ秒で 85K IOPS から 1.72 マイクロ秒で 147M IOPS まで拡張しました。 Samsung PM9A3 は、163 マイクロ秒で 82 IOPS で開始され、1.62 マイクロ秒で 143 IOPS まで上昇しました。
次の完全クローン プロファイルでは、初期ログインのユースケースをカバーします。ここで、Intel P5510 は、90 マイクロ秒での 50K IOPS から 900 マイクロ秒での 176K IOPS までスケールしました。比較すると、Samsung PM9A3 は 88 マイクロ秒で 47 IOPS で開始し、879 マイクロ秒で 208 IOPS でピークに達しました。
最後の完全クローン VDI プロファイルは、月曜日のログイン シナリオをカバーしています。ここで、Intel P5510 は、66 マイクロ秒で 77 IOPS という Samsung よりも高い遅延で始まり、677 マイクロ秒で 147 IOPS で最高に達しました。 Samsung PM9A3 は、59 マイクロ秒での 65 IOPS から 597 マイクロ秒での 161 IOPS までの範囲でした。
リンク クローン VDI プロファイルに切り替えると、最初はブートです。このテストでは、Samsung PM9A3 に明らかな利点があり、78 マイクロ秒で 102 IOPS から拡張し、757 マイクロ秒で 137 IOPS に達しました。 Intel P5510 は、59 マイクロ秒で 147K IOPS から 584 マイクロ秒で 181K IOPS までの範囲でした。
リンク クローンの初期ログイン ワークロードでは、9 つの SSD 間のギャップが縮小しました。 Samsung PM3A36 は、74 マイクロ秒で 362 IOPS で始まり、129 マイクロ秒で 5510 IOPS で最高に達しました。 Intel P36 は、87 マイクロ秒で 339 IOPS で開始され、139 マイクロ秒で XNUMX IOPS までスケールアップされました。
最後の Vdbench ワークロード プロファイルは、リンク クローン VDI Monday Login プロファイルをカバーしています。 Intel P5510 は、50.4 マイクロ秒で 91K IOPS で開始し、506 マイクロ秒で 194K IOPS でピークに達しました。 Samsung PM9A3 は、44.4 マイクロ秒で 76K IOPS で始まり、464 マイクロ秒で 208K IOPS に達しました。
FIO 書き込み圧力テスト
SSD がピーク使用率レベルでの同時読み取り/書き込みリクエストに対応し続けるため、ストレージのワークロードはより複雑になっています。同時書き込み圧力下で IO を処理できる機能は、書き込みがない場合に読み取りを実行するよりも興味深いものになります。ベンダーは、バックグラウンド アクティビティを十分に低く抑えて、アンロード状態で読み取り応答などの「ベンチマーク」を示すことができます。しかし、現実世界の IO はそうではありません。
このワークロードは、SSD がそのコア ファームウェアと NAND コンポーネント レベルでどのように書き込みを一時停止またはステージングし、読み取りを優先するかを示しています。読み取り優先度は、特定のアプリケーション製品の SLA 要件を推進できます。したがって、書き込み圧力テストの動機は、同時 IO と SSD 製品の復元力と QoS の両方をテストする必要性によって決まります。
書き込み圧力テストでは、Intel P5510 および Samsung PM9A3 テスト グループの XNUMX つのドライブにわたってワークロードを実行しました。フラッシュ デバイスをテストする場合、個々のドライブのテストが、よりアクティブなシステムでドライブがどのように反応するかを必ずしも反映するとは限らないことが多くの場合で見られました。パフォーマンスがどのように反映されるかを示すために、各グループの XNUMX つのドライブから結果を抽出しました。この場合、これは各テスト グループのドライブ XNUMX と XNUMX に対応します。
このケースで確認する最初の指標は、5510MB/秒から 9MB/秒のレベルで書き込み圧力ワークロードが適用された場合の、Intel P3 と Samsung PM10A700 の平均完了レイテンシーをどのように比較するかです。 78 つの Intel SSD サンプルは、211 マイクロ秒の完了遅延 (CLAT) で開始され、700MB/秒のレベルでは 9 マイクロ秒まで増加しました。これに対し、Samsung PM3A82 は 251 マイクロ秒で開始し、700MB/秒で 800 マイクロ秒まで上昇しました。 5510MB/s では、P108 は PM9A3 を XNUMX マイクロ秒リードしていました。
次の焦点は 99 パーセンタイル レイテンシーに移ります。これにより、応答時間の上限の全体像がより明確になります。 Intel P5510 の応答時間はわずかに高く、388MB/s で 10 マイクロ秒から始まりますが、Samsung PM9A3 の 110MB/s を下回り、要求されたデータ レート 709MB/s で最大 700 マイクロ秒を継続します。 Samsung PM9A3 は、151MB/s で 10 マイクロ秒で開始し、要求された 930MB/s で 700 マイクロ秒までスケールアップします。 P800 は 5510MB/s で、PM196A9 よりも 3 マイクロ秒の向上を実現しました。
FIO ノイジーネイバーテスト
従来、さまざまな同時ワークロードの下で SSD がどのように動作するかを確認するには、読み取りおよび書き込みワークロードを同時にデバイスに適用します。これらのワークロードには、さまざまなブロック サイズやその他の要素が含まれる場合もあります。 NVMe SSD は、共通のパーティショニングではなく、マルチテナントの名前空間プロビジョニングを提供できる新しい概念をミックスにもたらしました。
複数のテナントがすべて、異なるワークロードでプロビジョニングされた名前空間を使用している状況では、各テナントに対してストレージが応答しなくなるほど遅延が増加しないことが重要です。ノイジー ネイバー テストでは、プロビジョニングされた 6 つの名前空間のうち 3 つに混合書き込みワークロードを適用し、残りの 3 つの名前空間からの読み取り遅延を追跡して、各ドライブが同時書き込みおよび読み取りアクティビティをどのように処理するかを確認します。
Intel P5510 と Samsung PM9A3 を比較すると、平均完了から 4 9 のレイテンシ応答時間までのレイテンシの点で、Intel SSD が Samsung SSD よりも優れていることがわかります。読み取りワークロード NS4、NS5、および NS6 ワークロードの完了レイテンシーを比較すると、Intel P5510 の測定値はそれぞれ 132、141、および 162 マイクロ秒であることがわかります。これは、それぞれの名前空間ワークロードで 9、3、および 136 マイクロ秒を測定した Samsung PM145A168 とは対照的です。
99 位に移動すると、NS5510、NS469、NS482 では Intel P502 が 4、5、6 マイクロ秒であるのに対し、Samsung PM9A3 は 523、545、594 マイクロ秒でした。 99.9 位では、Intel P5510 の測定値は 652、660、および 685 マイクロ秒で、これに対して Samsung PM9A3 の測定値は 816、832、および 881 マイクロ秒です。 99.99 位では、Intel が 816、832、および 848 マイクロ秒で、Samsung PM9A3 の 1020、1037、および 1090 マイクロ秒に対して依然として強力なリードを保っています。
SQLサーバーのパフォーマンス
StorageReview の Microsoft SQL Server OLTP テスト プロトコルは、複雑なアプリケーション環境で見られるアクティビティをシミュレートするオンライン トランザクション処理ベンチマークである、トランザクション処理パフォーマンス評議会のベンチマーク C (TPC-C) の現在のドラフトを採用しています。 TPC-C ベンチマークは、データベース環境におけるストレージ インフラストラクチャのパフォーマンスの強みとボトルネックを測定するのに、合成パフォーマンス ベンチマークよりも近くなります。
各 SQL Server VM は、ブート用の 100 GB ボリュームとデータベースおよびログ ファイル用の 500 GB ボリュームの 16 つの vDisk で構成されています。システム リソースの観点から、各 VM に 64 個の vCPU、XNUMX GB の DRAM を構成し、LSI Logic SAS SCSI コントローラーを活用しました。以前にテストした Sysbench ワークロードはストレージ I/O と容量の両方でプラットフォームを飽和させましたが、SQL テストではレイテンシーのパフォーマンスを調べます。
SQL Server テスト構成 (VM ごと)
- Windows Serverの2012 R2
- ストレージ フットプリント: 600GB 割り当て、500GB 使用
- SQL Serverの2014
- データベースのサイズ: 1,500 スケール
- 仮想クライアント負荷: 15,000
- RAMバッファ: 48GB
- テスト時間: 3 時間
- 2.5時間のプレコンディショニング
- 30 分のサンプル期間
8VM 負荷 (SSD あたり 1 VM) にわたる SQL Server TPC-C ワークロードの平均読み取りレイテンシに注目すると、Intel P5510 と Samsung PM9A3 の両方が 1.0 ミリ秒の応答時間でワークロードを最大にしました。
Sysbench MySQL のパフォーマンス
私たちの Sysbench テストでは、Percona を利用して MySQL OLTP データベースへの I/O を駆動します。このテストでは、平均 TPS (99 秒あたりのトランザクション数)、平均レイテンシ、平均 XNUMX パーセンタイル レイテンシも測定します。
各 Sysbench VM は 92 つの vDisk で構成されています。447 つはブート用 (~270 GB)、16 つは事前構築済みデータベース (~60 GB)、XNUMX 番目はテスト対象データベース用 (XNUMX GB) です。システム リソースの観点から、各 VM に XNUMX 個の vCPU、XNUMX GB の DRAM を構成し、LSI Logic SAS SCSI コントローラーを活用しました。
Sysbench テスト構成 (VM ごと)
- CentOS 6.3 64 ビット
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- データベーステーブル: 100
- データベースのサイズ: 10,000,000
- データベーススレッド: 32
- RAMバッファ: 24GB
- テスト時間: 3 時間
- 2 スレッドのプリコンディショニングに 32 時間
- 1時間 32スレッド
16VM 負荷 (SSD あたり 2VM) では、38,838 つの Intel P5510 SSD のグループからは 9 TPS が測定されましたが、Samsung PM3A38,717 グループでは 8 TPS が測定されました。このワークロードにより、テスト プラットフォーム上の CPU も飽和状態になりました。負荷を 1VM または SSD あたり 5510 に下げると、Intel P30,337 グループは 9 TPS を測定し、Samsung PM3A29,438 グループは XNUMX TPS を測定しました。
8 台の NVMe SSD の各グループの平均レイテンシを比較すると、Intel P5510 16VM ワークロードは 13.18 ミリ秒、8VM ワークロードは 8.44 ミリ秒と測定されました。 Samsung PM9A3 グループでは、13.23 VM で 16 ミリ秒、8.69 VM で 8 ミリ秒が測定されました。
Sysbench の 99 パーセンタイル レイテンシに焦点を当てた最終ワークロードでは、Intel P5510 SSD のグループを 25.35 VM で実行した場合は 16 ミリ秒、ワークロードが 14.50 VM の場合は 8 ミリ秒で測定しました。これは、9VM で 3 ミリ秒、26.21VM で 16 ミリ秒を測定した Samsung PM14.74A8 SSD とは対照的でした。
まとめ
この演習はかなり興味深いです。私たちが始めた前提は、単一のエンタープライズ SSD のスペック シートはあまり役に立たないということでした。彼らは多くの場合、非常に小規模で特定のワークロードに対するトップエンドのパフォーマンスに重点を置いています。企業内でも社外でも、 2 つのドライブを実行するブレード、システムは多くの SSD を活用しており、帯域幅も重要ですが、遅延が最も重要です。この長期にわたる、時には非常に集中的なテスト計画を進めていくと、遅延の影響が明らかになります。実際には、これは、ホスト システムがサポートできる VM の数や、エンドユーザーに対するアプリケーションの応答性の違いとなる可能性があります。
実際のパフォーマンスを全体的に見てみると、Intel P5510 と Samsung PM9A3 は興味深い結果を示しています。合成ベンチマークでは、混合データ プロファイルに重点を置いたほとんどのワークロードで Intel P5510 が優位性を示しましたが、ワークロードが書き込みベースに偏るにつれ、その差は拡大しました。また、ブロック サイズが大きくなるにつれて利点もあり、転送サイズが 4K、8K、16K と大きくリードしていることがわかります。
生のパフォーマンスに重点を置くことは別の話ですが、レイテンシもまた別の部分です。ここでは、書き込みプレッシャー テストでのレイテンシーを調べました。ここでは、適用される書き込みワークロードが 5510MB/s ずつ最大 10MB/s まで増加したため、Intel P850 はレイテンシーに関して利点を示しました。このテストの上限である 800MB/s に向けて、Intel P5510 は完了レイテンシで Samsung PM108A9 を 3 マイクロ秒リードし、196.5 パーセンタイル レイテンシでは 99 マイクロ秒リードしました。
前回のテストでは、書き込みワークロード下に 5510 つの名前空間、読み取りワークロード下に 9 つの名前空間を使用して、ノイズの多い近隣ワークロード下で SSD がどのように動作するかを測定しました。 PXNUMX は引き続き低い読み取りレイテンシを維持し、レイテンシの応答性が XNUMX の XNUMX つまで上がるにつれて差が拡大しました。
8 台の Intel P5510 SSD および Samsung PM9A3 SSD のグループにわたるアプリケーション ワークロードに移ると、両方のドライブが SQL Server テストを飽和して合計応答時間 1ms まで下げることができました。ただし、Sysbench では、CPU がフルに活用されている間、P5510 は 9VM と 3VM の両方のワークロードで PM8A16 を上回る優位性を保持していました。
全体として、5510 つのドライブ間の激しい戦いとなっています。スペックシートの数字だけを見ると、ドライブはかなり似ています。しかし、このテストでは、最も要求の厳しい状況においても、インテル ドライブの方が一貫してレイテンシーが優れていることがわかりました。これにさらに XNUMX 年間の保証が加わり、PXNUMX は非常に魅力的なパッケージを提供します。
このレポートはインテル コーポレーションの後援を受けています。このレポートで表明されているすべての見解や意見は、検討中の製品に対する当社の公平な見解に基づいています。
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