NVMe™ ドライブが最初に登場したとき、パフォーマンスが優れていることはわかっていましたが、コスト的に SATA SSD と同等になるのはいつになるのか疑問でした。 NVMe ドライブは、初期コストの関係で、その高性能特性を活用する必要があるエンタープライズ アプリケーションに使用されていました。 IOPS あたりのドル数の観点から、NVMe ドライブが SATA/SAS SSD よりも安くなるまでに、それほど時間はかかりませんでした。しかし今では、容量ベースでは SATA/SAS SSD よりもそれほど高価ではないという点に達し始めています。この GB 対ドルの比較は、Western Digital Ultrastar® DC SN640 NVMe SSD をパフォーマンス テストのためにラボに受け取ったときにはっきりとわかりました。これは、SATA/SAS SSD に比べて劇的なパフォーマンスの向上をもたらし、主流のエンタープライズ ストレージ市場をターゲットにしています。 NVMe SSD はコストがほぼ同等になり、電力要件が低くなりながらも優れたパフォーマンスを提供するため、主流アプリケーションのデータセンターにおける SATA ドライブの代替品として考えられています。
NVMe™ ドライブが最初に登場したとき、パフォーマンスが優れていることはわかっていましたが、コスト的に SATA SSD と同等になるのはいつになるのか疑問でした。 NVMe ドライブは、初期コストの関係で、その高性能特性を活用する必要があるエンタープライズ アプリケーションに使用されていました。 IOPS あたりのドル数の観点から、NVMe ドライブが SATA/SAS SSD よりも安くなるまでに、それほど時間はかかりませんでした。しかし今では、容量ベースでは SATA/SAS SSD よりもそれほど高価ではないという点に達し始めています。この GB 対ドルの比較は、Western Digital Ultrastar® DC SN640 NVMe SSD をパフォーマンス テストのためにラボに受け取ったときにはっきりとわかりました。これは、SATA/SAS SSD に比べて劇的なパフォーマンスの向上をもたらし、主流のエンタープライズ ストレージ市場をターゲットにしています。 NVMe SSD はコストがほぼ同等になり、電力要件が低くなりながらも優れたパフォーマンスを提供するため、主流アプリケーションのデータセンターにおける SATA ドライブの代替品として考えられています。
Ultrastar SN640 の詳細を掘り下げ、そこで実施したパフォーマンス テストの概要を説明する前に、まず Western Digital のフラッシュ ストレージの背景と現在のラインナップ、およびその背後にあるテクノロジーについて見てみましょう。 SN640 は、SATA/SAS ドライブの魅力的な代替品となります。
1970 年に設立された Western Digital には、半導体の開発と取り組みにおいて豊富な歴史があります。彼らはまず、1970 年代半ばの電気計算機革命の原動力となったチップなどのディスクリート コンポーネントを製造し、次にディスク ドライブ用の制御チップを製造しました。このような背景から、彼らは論理的にハードドライブ全体を生産することに移行しました。 1990 年代から 2000 年代前半にかけて、同社はドライブのパフォーマンスと容量を向上させる多くのイノベーションを生み出しました。
Western Digital は長年にわたりフラッシュ製品でサンディスク® と協力し、2016 年にサンディスクを買収しました。サンディスクはフラッシュ ストレージの初期のイノベーターであり、時間が経つにつれてストレージ市場における真のイノベーターであることが証明されました。 1988年に彼らは導入しました システムフラッシュ コンピュータストレージ用として開発され、1990 年代に Western Digital と協力して最初の商用フラッシュ SSD 製品を作成しました。時間が経つにつれ、サンディスクはストレージ市場における真のイノベーターであることが証明されました。同社は、世界初の商用 NADS MLC 1GB チップを出荷したほか、共同開発した microSD™ カード、64GB X4 (セルあたり 4 ビット) NAND フラッシュ テクノロジを備えたフラッシュ メモリ カード、およびフラッシュをテクノロジーからだけでなく前進させたその他のテクノロジも出荷しました。パフォーマンスの観点だけでなく、コストの観点からも。
この豊かな歴史に基づいて、Western Digital は商業ユーザーと企業ユーザーの両方の特定の要件を満たす一連の製品を開発し、独自の製品提供でさまざまな市場のニーズを満たすためにさまざまなブランドを使用してきました。たとえば、サンディスク ブランドはモバイル ストレージ製品に重点を置いており、G-Technology® ブランドはクリエイティブ プロフェッショナル向けに設計されたドライブとストレージ システムに重点を置いています。
Western Digital ブランドの下で、個人および企業向けの HDD およびフラッシュ ドライブ、ストレージ ソリューションを提供しています。ユーザーが自分のニーズに最適なドライブを選択できるように、Western Digital では一部のドライブを色分けした分類に分けています。WD Green ドライブは PC の日常的なコンピューティング ニーズ向け、WD Blue ドライブはデスクトップ用、WD Purple ドライブは PC 用です。監視ストレージである WD Red ドライブはネットワーク接続ストレージ向けであり、WD Black および WD Gold ドライブは高性能のゲーム用およびエンタープライズ用ドライブです。これら最後の 2 つのカラー カテゴリには 5 年間の限定保証が付いており、他のカラー カテゴリーには 3 年間の限定保証が付いています。 Western Digital は、HDD、SATA、SAS、または NVMe デバイスを全カラーで提供しているわけではありませんが、特定のユースケースに最適なストレージ テクノロジーを提供しています。
企業およびデータセンターの顧客向けに、Western Digital は Ultrastar ドライブの製品ラインを用意しています。ドライブの先頭には、デバイスの種類を示す 2 文字のコードが付けられます。 HC HDD デバイスです。 SS は SAS ドライブ、SN は NVMe ドライブ、 SA SA SATA ドライブであり、 ME メモリ拡張ドライブです。
この記事で取り上げるドライブは、Western Digital Ultrastar DC SN640 NVMe SSD です。これは、パフォーマンスが大幅に向上した Ultrastar DC SN630 の後継製品です。どちらのドライブも、独自の NAND とファームウェアを備えた Western Digital 社内の NVMe コントローラーを使用しており、大規模な最適化が実現され、一貫した低レイテンシーと高いパフォーマンスが実現されます。これらのドライブは主流設計向けであり、企業顧客を前世代の SATA/SAS フラッシュ ストレージ テクノロジから現在の NVMe フラッシュ ストレージに移行させるための移行ドライブとして Western Digital が販売しているドライブです。 Western Digital は、Ultrastar SN640 と同じ機能の多くを備えた WD Gold NVMe SSD を流通業者や電子小売業者向けに少量ずつ提供しています。 Western Digital は、ミッションクリティカルなワークロードおよび HPC サーバーを実行する AFA を対象とした Ultrastar DC SN840 NVMe SSD も提供していることは注目に値します。ぜひこの商品を手に取っていただけることを楽しみにしております。
NVMe ドライブの SN640 シリーズは、U.2.5 コネクタを備えたサイズ 7 インチ x 2mm で、800 GB ～ 7.68 TB のストレージ容量を搭載しています。これらのドライブはエンタープライズおよびデータセンターでの使用を目的として設計されているため、2 年間の限定保証が付いており、平均故障間隔 (MTBF) 評価は 0.8 万時間、DWPD は 2.0 または 3.1 で、Secure Erase ( SE) Instant Secure Erase (ISE) または TCG Ruby セキュリティ オプション。パフォーマンスを向上させるために、SN ドライブは Western Digital 独自の PCIe Gen 4 x 1.3 (NVMe 96) コントローラーを使用します。さらに、SATA/SAS SSD ドライブとのコスト競争力を高めるために、Western Digital の 4 層 BiCS3 515D TLC NAND を使用しています。 Western Digital は、これらのドライブを最大 65 IOPs のランダム読み取りで評価し、SATA ドライブよりも XNUMX% 低い IOP/ワットを使用しながら、XNUMX 倍の読み取りパフォーマンスを提供すると主張しています。
Western Digital Ultrastar DC SN640 NVMe SSD 仕様:
- フォームファクタ: 2 2.5インチ、7mm
- 容量：800GB～7,680GB
- NAND: Western Digital BiCS4 3D TLC NAND
- インターフェース：PCIe Gen3 x4（NVMe 1.3c準拠）
- 性能：（TCG Rubyモデル）
- シーケンシャル読み取りパフォーマンス (最大): 3340 MB/秒
- シーケンシャル書き込みパフォーマンス (最大): 2190 MB/秒
- ランダム 4KiB 読み取り (最大): 515K IOPS
- ランダム 4KiB 書き込み (最大): 161K IOPS
- ランダム 70/30 読み取り/書き込み、4KiB (最大): 305K IOPS
- 読み取りレイテンシ (最小): 78 us
- 耐久性と信頼性:
- DW/D: 0.8 (読み取り集中)、2 (混合使用)
- 訂正不可能なビット誤り率 (UBER): 1 ～ 10 分の 17th
- MTBF: 2万時間
- 電力損失保護 (PLP) とエンドツーエンドのデータ パス保護
- 特徴
- 128 NVMe 名前空間のサポート
- 可変セクター サイズのサポート
- NVMe-MI 1.1 (TCG Ruby モデル)
- Secure Erase、Instant Secure Erase、および TCG Ruby
- 環境：
- 動作電力状態 (最大): 12W
- アイドル電力状態 (通常): < 5W
- 動作温度: 推奨エアフローでの周囲温度 0 ～ 70 °C
- 非動作温度: -40° ～ 85°C
- 5年間の製品保証
NVMe ドライブはエンタープライズ市場に登場してしばらく経ちますが、その普及を妨げる最大の要因は従来コストでしたが、現在はそうではありません。容量 640TB の SN7.68 の実勢価格は 1,400 ドルで、同等の SATA SSD は 1,200 ドルです。 SN640 960GB などの低容量ドライブの価格は 300 ドルですが、同等のデータセンター向け SATA SSD ドライブの価格は 260 ドルです。言い換えれば、約 16% の価格上昇で、はるかに高性能なドライブが得られるということです。 NVMe ドライブに切り替えることで、サーバーは高速な応答時間を要求する最新のワークロードを処理できるようになります。 SATA ドライブは、帯域幅が限られており、遅延が非常に長いため、今日のアプリケーションの厳しいストレージ要件を効率的に処理できません。
NVMe ドライブは価格が高いため、最初にリリースされたときはニッチな用途に追いやられていました。しかし現在では、SN640 のような新しい NVMe SSD が、仮想マシン (VM) のバックアップ、ソフトウェア定義ストレージ (SDS) のフラッシュ キャッシュとしての機能、さらにはブート デバイスとしての機能など、主流のワークロード向けのストレージ ソリューションとなっています。現在、NVMe のより広範な採用を妨げていると考えられる XNUMX つの欠点は、サーバーがまだそれに追いつくのに苦労しており、すべてのサーバーがユーザーが搭載したい NVMe ポートの数をサポートできるわけではないことです。これが実際に当てはまる場合、サーバー設計者は、この貴重なリソースを適切に (コストの観点からではなく、パフォーマンスの観点から) 使用し、そのパフォーマンスが可能な限り賢明に使用されるようにする必要があります。
テストデータ
Western Digital Ultrastar DC SN640 NVMe SSD のパフォーマンスを測定するために、NVMe 互換バックプレーンを備えた業界標準の Dell EMC PowerEdge R740xd サーバーを使用しました。このサーバー構成では 12 の NVMe ベイが提供され、そのうち 8 つのスロットを使用しました。
テスト環境：
- Western Digital Ultrastar DC SN8 NVMe SSD 640 台
- Western Digital Ultrastar SA8 SATA SSD x 210
- 740x NVMe スロット (12 個使用) を備えた Dell EMC PowerEdge R8xd サーバー
- CPU インテル® スケーラブル プラチナ 2 × 8280
- DRAM 12 x 32GB DDR4-2933MHz
私たちが焦点を当てたベンチマークは、ドライブに負荷をかけてピーク帯域幅やスループットの数値を示すことを検討する合成ワークロードと、ユーザーが期待できる実際の数値を示すアプリケーション ワークロードです。これら 7 つの領域のうち、当社のアプリケーション ワークロードは、レイテンシー パフォーマンスをより重視するように調整されています。これらのテストでは、合成セクション用に VDBench がインストールされた CentOS 6.7 環境を使用し、SQL Server および MySQL™ Sysbench VM 用に VMware ESXi™ 3uXNUMX を使用します。
これらの NVMe ドライブと SATA SSD の比較をよりよく理解するために、Western Digital Ultrastar DC SA210 1.92TB SATA ドライブでテストを実行し、3.84TB SN640 と比較しました。
以下のグラフは、すべてのカテゴリで Western Digital SN640 が SATA ドライブを大差で上回っていることを示しています。これは、Sysbench の平均レイテンシの 46% 改善から、875K 4/70 ランダム IOPS テスト中の 30% の顕著な改善にまで及びました。
生のパフォーマンス数値は非常に印象的でしたが、これが実際の状況にどのように反映されるかを感じたいと思いました。まず、月曜日の朝の VDI ブート ストームにドライブがどの程度うまく対処できるかを調べました。
SATA ドライブの遅延は、応答に約 3 ミリ秒かかるところまで急速に低下しました。一方、SN640 は、500 IOPS をわずかに超えるところでテストを停止するまで、最大 150,000 マイクロ秒をわずかに超えるまで遅延が徐々に増加していきました。
その後、最初のログイン テストを実行しましたが、再び SATA ドライブがすぐに容量を使い果たしましたが、Western Digital SN640 では、テスト期間中遅延がわずかに増加しただけでした。
最後の実際のテストでは、ドライブ上で 80/20 のランダム読み取り/書き込みテストを実行しました。ここでも SATA ドライブは早い段階でピークに達しましたが、SN640 は幅広い IOPS を通じて優れたパフォーマンスを提供できました。
SN640 は、IOPS の数によって負荷がかかると予想どおりわずかに徐々に遅延が増加するという、傑出した低遅延を示しただけでなく、ドライブはテスト中に一貫したサービス品質も提供しました。
まとめ
Ultrastar DC SN640 でのテストでは、Western Digital が最新の社内コントローラー、96L フラッシュ、ファームウェアを使用して、SATA を完全に置き換えるコスト効率の高いソリューションとして、パフォーマンスと電力のバランスをとった主流の NVMe SSD を提供していることが確認されました。 。 NVMe ドライブは、IOPS あたりのコストで同等のコストをすぐに達成しました。私たちは、将来、容量ベースでコスト競争力が高まる変曲点が訪れると予測しており、現在その時点にいます。カジュアルな価格比較では、GB あたりの価格で SN640 の価格が SATA/SAS SSD よりもわずかに上昇しているだけであることがわかりました。上に示したようにパフォーマンスの観点から見ると、データ ストレージに SATA SSD を使用する理由はまったくありません。
Western Digital は長年にわたりストレージ テクノロジーの革新者であり、その最前線に立ってきました。この成果はフラッシュ ドライブにも及びます。 Western Digital の絶え間ない革新は、SN640 ドライブ シリーズに見られます。そこでは、技術的能力を活用して、デバイスから優れたパフォーマンスを引き出すだけでなく、非常に魅力的な価格帯でそれを実現することができました。
Ultrastar SN640 は、ユーザーを前世代のストレージから NVMe ベースのフラッシュに移行するための優れたゲートウェイ ドライブとして機能します。このデータは、データセンター内のさまざまなワークロードに応答性の高いパフォーマンスを提供する上で、NVMe が前進する道であることを明確に示しています。 NVMe ドライブは、データベースや仮想化ワークロードなどの現在のワークロードのパフォーマンスを向上させるだけでなく、機械学習 (ML) や人工知能 ( AI) には、超低遅延と超高帯域幅のストレージ ソリューションが必要です。
Western Digital ウルトラスター NVMe シリーズ
Western Digital SN640 インフォグラフィック
