NVMe フラッシュ ストレージは業界を席巻し、高性能で低遅延のストレージが要件となる場合の事実上の標準としての地位を確立しました。ただし、NVMe が過剰な場合や、ハイブリッド フラッシュ アプローチの方が合理的である場合もあります。フラッシュを利用するサーバーベースのソフトウェア定義ソリューションの多くは、多層機能でそれを実行できます。この点では、おそらく VMware vSAN と Microsoft Azure Stack HCI が最もよく知られています。どちらも、階層化には小型の高性能フラッシュ プールを利用でき、容量には安価な SSD を利用できます。少数の NVMe を備えた低コストの SATA SSD を使用すると、パフォーマンス、容量、コストの優れた組み合わせが得られます。
NVMe フラッシュ ストレージは業界を席巻し、高性能で低遅延のストレージが要件となる場合の事実上の標準としての地位を確立しました。ただし、NVMe が過剰な場合や、ハイブリッド フラッシュ アプローチの方が合理的である場合もあります。フラッシュを利用するサーバーベースのソフトウェア定義ソリューションの多くは、多層機能でそれを実行できます。この点では、おそらく VMware vSAN と Microsoft Azure Stack HCI が最もよく知られています。どちらも、階層化には小型の高性能フラッシュ プールを利用でき、容量には安価な SSD を利用できます。少数の NVMe を備えた低コストの SATA SSD を使用すると、パフォーマンス、容量、コストの優れた組み合わせが得られます。
フラッシュの導入を検討する際のもう 1 つの要素は、サーバー自体です。大小を問わず、ベンダーからすべて NVMe サーバーが多数提供されていますが、多くの場合、この方法を採用するのは非現実的であるか、不必要です。 NVMe ドライブのコストは SATA よりも高いため、現在販売されているサーバーの大部分は 2 つの NVMe ベイを備え、残りは SATA/SAS と混在しています。この方法で販売されるサーバーの 1 つは、 Dell EMC PowerEdge R640.
Dell EMC PowerEdge R640 は、コンピューティング密度が重要なタスク向けに設計された 1U、2 ソケット サーバーです。私たちのラボでは、640 つの NVMe/SAS/SATA コンボ ベイと 10 つの SAS/SATA ベイを含む 2.5 個の 4 インチ ドライブ ベイで構成された R6 を使用していますが、デルはさまざまな構成を提供しています。このタイプのストレージ構成では、コストが最適化された SATA SSD を活用するだけでなく、最大 XNUMX つの非常に高速な NVMe SSD を活用できます。また、組み合わせベイを使用すると、I/O ニーズの増大に応じて NVMe SSD をさらに使用したり、ビルドの特定の要件に応じて SATA または SAS をさらに使用したりすることもできます。
SKハイニックス PE6011 SSD
この概念をさらに詳しく説明するために、私たちは次のような取り組みを行ってきました。 SKハイニックス ～のグループをテストする PE6011 NVMe SSD SE4011 SATA SSD のグループ。これらのテストは、NVMe がより大きな帯域幅と I/O の可能性を提供し、SATA が遅延やパフォーマンスを大幅に低下させることなく容量要件を提供することで、各ドライブが他のドライブをどのように補完できるかを示すために行われます。テストではパフォーマンス帯域がどこにあるかが明確になるため、企業は、特にオブジェクト ストア (SUSE Enterprise Storage) や従来の仮想ストレージ アプライアンス (StoreONE) などのソフトウェア デファインド ソリューションを設計する場合に、意思決定プロセスに役立つ全体像を把握できます。 。
SATA と NVMe SSD – Dell EMC PowerEdge R640 テストベッド
テスト構成では、クロック速度 640 GHz、それぞれ 2 コアのデュアル Intel Xeon 第 8280 世代スケーラブル 2.7 CPU を搭載した Dell PowerEdge R28 を利用しました。これらの CPU には 32 個の 2933GB 4MHz DDR384 モジュールが組み合わされており、システムの合計メモリ占有面積は 640GB になります。 SATA 接続用に、R740 には PERC H2P RAID カードと HBA パススルー モードで構成されたドライブが含まれています。 NVMe 接続の場合、640 つの SSD はすべて、RXNUMX 内の PCIe スイッチを使用せずに、直接 PCIe レーンを使用して XNUMX 番目の CPU と通信します。この方法では、コントローラ キャッシュの影響を回避し、代わりに VMware 内のドライブ自体の全体的または個別のパフォーマンスに焦点を当てました。
Dell EMC PowerEdge R640
私たちのテスト設定は 6011 つのストレージ構成で構成されていました。 640 つ目は 4011 つの PEXNUMX NVMe SSD で、PowerEdge RXNUMX 内の XNUMX つの NVMe ベイを完全に装備し、残りの XNUMX つの SATA/SAS ベイが開いたままになっています。 XNUMX つ目は XNUMX 台の SEXNUMX SATA SSD で、すべての専用 SATA/SAS ベイを完全に活用し、XNUMX つの NVMe コンボ ベイを利用可能にしました。
ベアメタル ベンチマークには、CentOS 7.2 (1908) を最低限使用し、OpenJava を vdbench と一緒にインストールしました。各ドライブ グループを合計して測定したところ、6011 台の PE4011 NVMe SSD のピーク パフォーマンスが示され、6.7 台の SE3 SATA SSD がそれに続きました。仮想化テスト環境では、VMware ESXi 8u4 をインストールし、個々の SSD をデータストアでフォーマットし、そこに SQL Server または MySQL データベースを配置しました。 Sysbench テストでは、XNUMX つの VM を利用し、NVMe テストの場合は各 SSD に XNUMX つ、SATA テストの場合は SSD ごとに XNUMX つずつ配置します。 XNUMX つの VM のみで構成される SQL Server のテストの場合、それぞれを独自の SSD に配置し、XNUMX つの NVMe SSD または XNUMX つの SATA SSD をテストします。
VDbench テスト / スレッド数
これらのテストはすべて、スクリプト エンジンを備えた共通の vdBench ワークロード ジェネレーターを利用して、大規模なコンピューティング テスト クラスターの結果を自動化して取得します。これにより、フラッシュ アレイや個々のストレージ デバイスを含む幅広いストレージ デバイスにわたって同じワークロードを繰り返すことができます。
プロフィール：
- 4K ランダム読み取り: 100% 読み取り、128 スレッド、0 ～ 120% iorate
- 4K ランダム書き込み: 100% 書き込み、128 スレッド、0 ～ 120% iorate
- 64K シーケンシャル読み取り: 100% 読み取り、32 スレッド、0 ～ 120% の iorate
- 64K シーケンシャル書き込み: 100% 書き込み、16 スレッド、0 ～ 120% iorate
SQL Server 構成 (4VM)
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。
このテストは、Windows Server 2014 R2012 ゲスト VM 上で実行される SQL Server 2 を使用し、Dell の Benchmark Factory for Databases によって強調されます。このベンチマークの従来の使用法は、ローカル ストレージまたは共有ストレージ上の大規模な 3,000 スケールのデータベースをテストすることでしたが、このイテレーションでは、1,500 つの XNUMX スケールのデータベースをサーバー全体に均等に分散することに焦点を当てています。
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
MySQL Sysbench 構成 (8VM)
当社の Percona MySQL OLTP データベースは、SysBench を介してトランザクション パフォーマンスを測定します。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
SK hynix SATA および NVMe SSD のパフォーマンス結果
SK hynix PE6011 NVMe SSD と SE4011 SATA SSD の両方のパフォーマンスを特徴付けるために、それらに対して「XNUMX コーナー」合成ワークロードを実行しました。これは、RAID がパフォーマンスに影響を与えることなく、合計 I/O 状況を把握するために、XNUMX 台の NVMe SSD の生のパフォーマンスを、すべて直接アドレス指定された XNUMX 台の SATA SSD と比較しました。
最初のワークロードでは、64K のシーケンシャル ワークロードで各ドライブ グループからのピーク読み取り帯域幅を測定しました。このワークロードでは、3.97 ドライブ SATA グループから 4ms 遅延で 10.76GB/s のピーク帯域幅を測定しました。 0.734 ドライブ NVMe グループでは、XNUMX ミリ秒で XNUMX GB/秒のピーク帯域幅が測定されました。
次に、同じ 64K シーケンシャル ワークロードでのシーケンシャル書き込み帯域幅を調べました。この設定では、SATA SSD グループはピーク時に 3.06GB/s を測定しましたが、その後、過飽和点で 2.8ms の遅延で 2.8GB/s に戻りました。ただし、NVMe SSD グループは 3.6 ミリ秒の遅延で 1.1 GB/秒までスケールアップされました。
4K ランダム パフォーマンスを測定するピーク スループット テストに焦点を切り替えて、最初に読み取りワークロードを確認します。この設定では、542 台の SATA SSD のグループは 1.9 ミリ秒の遅延で 2.46k IOPS に達しました。比較すると、0.205 つの NVMe SSD は、XNUMX ミリ秒の遅延で XNUMX 万 IOPS のピーク スループットを実現し、それらをはるかに上回ることができました。
「4 コーナー」合成ワークロードの最後のコンポーネントでは、各ドライブ グループのランダム 500K 書き込みパフォーマンスを測定しました。 1.99 台の SATA SSD は 835 ミリ秒の遅延で 0.572k IOPS ピークを提供できましたが、XNUMX 台の NVMe SSD は XNUMXms の遅延で XNUMXk IOPS を提供しました。
総合テストの最終段階では、6011 つの VDI ユースケースを検討しました。384 つ目は VDI フル クローン ブートです。このワークロードでは、5.3 台の PE0.33 NVMe SSD は 4011ms 遅延で 202k IOPS または 2.8GB/s のピーク帯域幅を提供しましたが、1.2 台の SATA SEXNUMX SATA SSD は XNUMXms 遅延で XNUMXk IOPS または XNUMXGB/s のピーク帯域幅を実現しました。
PE6011 NVMe SSD のパフォーマンスを測定すると、そのグループのピーク帯域幅は 186 ミリ秒で 3.5k IOPS、つまり 0.55GB/s に達することがわかりました。 109 ドライブ SATA グループは、2.1 ミリ秒の遅延で 1.9 IOPS または XNUMX GB/秒以上を測定しました。
2 コーナーおよび VDI ワークロードで各ドライブ グループがどのようにパフォーマンスしたかを見ると、SATA と NVME の比率が 1:6011 であると、読み取りと書き込みのパフォーマンスのバランスが取れていることがわかります。 PE4011 SSD は、SATA SSD と比較して、低遅延で非常に強力な読み取りスループットと帯域幅を提供できました。書き込みスループットと帯域幅を見ると、SEXNUMX SSD は NVMe SSD に比べてそれほど遠くないワークロードを吸収できました。これは、受信ワークロードを遅らせることなく層間でデータを十分に高速に移動する必要があるストレージ ソリューションで異なるクラスのドライブを組み合わせる場合に重要です。 。
最後の 6.7 つのワークロードでは、VMWare ESXi 3uXNUMX 仮想化環境内の複数の VM で実行されている Microsoft SQL Server TPC-C と MySQL Sysbench のパフォーマンスを調べます。これらのテストはどちらも、SQL Server ワークロードではレイテンシに重点を置き、MySQL テストではピーク トランザクション パフォーマンスに重点を置き、実際のパフォーマンスを示すように設計されています。
このプロジェクトの SQL Server ワークロードでは、それぞれが単一の VMFS 4 データストア内に配置された 5 つの VM のテストで構成されていました。このワークロードでは、6011 つの SK hynix PE4011 NVMe SSD と 15 つの SEXNUMX SATA SSD を利用しました。 Quest Benchmark Factory を使用して、各 VM に XNUMX の仮想ユーザーが適用され、データベースの応答性が測定されます。
6011 つの SK hynix PE2 NVMe SSD について、4011 つの VM 全体で平均 16 ミリ秒の遅延を測定しました。同じワークロードを XNUMX 台の SEXNUMX SATA SSD に移動すると、遅延は平均 XNUMX ミリ秒まで増加しました。
最終的なデータベース ワークロードでは、8 台の VM のパフォーマンスを調べました。 8 つの VM では、4 つの NVMe SSD に 8 つずつ、XNUMX つの SATA SSD に XNUMX つずつ配置します。このワークロードでは、各 VM の個別のトランザクション パフォーマンスを測定し、それらを合計して合計スコアを算出します。
6011 つの SK hynix PE18,525 NVMe SSD で、平均遅延 13.81 ミリ秒で合計 4011TPS を測定しました。そのワークロードを 13,032 つの SK hynix SE19.64 NVMe SSD に移動すると、合計では XNUMX ミリ秒の平均遅延で XNUMXTPS が測定されました。
SATA と NVMe SSD – 最終 感想
あらゆる形式のストレージを検討する場合、検討中のシステムのパフォーマンス、コスト、容量の特性を理解することが重要です。このケースでは、ほぼ無限のユースケースに対応できる SK hynix の多様な SSD ポートフォリオに注目しています。 SK hynix は SATA および NVMe SSD を提供しているため、ドライブをさまざまな方法で活用できます。 NVMe SSD は明らかに高速ですが、SATA よりも価格が高くなります。一方、SATA SSD は NVMe が提供する速度を放棄しますが、より経済的であり、ハード ドライブに比べてフラッシュが提供するすべての TCO メリットによる追い風を受け続けます。そのため、大多数の企業は、NVMe のパフォーマンスと SATA の有利な経済性を組み合わせたハイブリッド フラッシュ アプローチの恩恵を受けることができます。
ソフトウェア デファインド ストレージとハイパーコンバージェンス市場ほど、この機会が明確な場所はありません。ほとんどの SDS および HCI 導入は、さまざまなクラスのストレージを活用するように設計されています。 StoreONE、Microsoft Azure Stack HCI、VMware vSAN はすべてこの良い例です。場合によっては、NVMe SSD は SATA ドライブの前のキャッシュまたは層として機能し、システムの容量として機能します。他の場合には、個別のプールを作成できます。この場合は、NVMe のパフォーマンス プールと、重要度の低いアプリケーション ワークロード用の SATA プールです。
両方のタイプの SSD の利点を説明するために、Dell EMC PowerEdge R6011 で PE4011 NVMe SSD のグループと SE640 SATA SSD をテストしました。当社の主要な調査結果は、PE6011 NVMe SSD が合成ワークロードおよびアプリケーション ワークロード全体で強力で低遅延のパフォーマンスを提供し、10.7GB/秒を超える読み取り帯域幅を提供できることを示しています。さらに、当社の調査結果では、SE4011 SATA SSD が NVMe SSD を補完し、すべてのワークロードで安定した容量層を提供することが示されています。これは、データがいずれかのストレージ プールに存在する可能性がある階層化またはキャッシュのシナリオにおいて重要な考慮事項です。 SATA SE4011 グループの書き込みパフォーマンスは非常に良好で、2.8 つのドライブで 3.6GB/s を測定しましたが、6011 つの PEXNUMX NVMe SSD では XNUMXGB/s でした。ワークロードがデステージされるとき、またはキャッシュや階層化に移動する前に良好なパフォーマンスが必要なとき、強力な書き込みパフォーマンスにより、バランスのとれたストレージ ソリューションで一貫したユーザー エクスペリエンスを提供できます。
SK ハイニックスは、過去 1 年半にわたってエンタープライズ フラッシュへの取り組みを倍増させ、多様で垂直統合されたポートフォリオを迅速に市場に投入しました。この一連の製品は、導入が期待どおりに実行されることを保証するための選択肢をお客様に提供します。ドライブが SDS ソリューション、HCI クラスター、または単にサーバー ストレージとして機能するかどうかに関係なく、SK hynix はこの取り組みにおいて顧客をサポートする準備ができています。
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このレポートはSKハイニックスが後援しています。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。
