SK hynix ontwikkelt PCIe Gen4 Enterprise SSD-portfolio

SK hynix is ​​niet alleen 's werelds op twee na grootste halfgeleiderbedrijf en de op een na grootste fabrikant van geheugenchips, ze gebruiken hun technologische inzicht ook om een ​​hoog aangeschreven lijn van SATA- en NVMe-flashopslagapparaten te maken. In dit artikel geven we een overzicht van de PE8010, SK hynix' nieuwste PCIe Gen4 Non-Volatile Memory Express (NVMe) drive, en belichten we zijn indrukwekkende prestaties. We zullen eerst wat achtergrondinformatie geven en uitleggen waarom schijven die de PCIe Gen4-interface gebruiken zo'n game-changer zijn voor het datacenter.

SK hynix is ​​niet alleen 's werelds op twee na grootste halfgeleiderbedrijf en de op een na grootste fabrikant van geheugenchips, ze gebruiken hun technologische inzicht ook om een ​​hoog aangeschreven lijn van SATA- en NVMe-flashopslagapparaten te maken. In dit artikel geven we een overzicht van de PE8010, SK hynix' nieuwste PCIe Gen4 Non-Volatile Memory Express (NVMe) drive, en belichten we zijn indrukwekkende prestaties. We zullen eerst wat achtergrondinformatie geven en uitleggen waarom schijven die de PCIe Gen4-interface gebruiken zo'n game-changer zijn voor het datacenter.

In juni 2019 kondigde SK hynix de lancering aan van de PE6011, hun nieuwste NVMe enterprise SSD die we hebben beoordeeld. De PE6011 is een NVMe-apparaat met laag vermogen met 72-laags TLC 3D NAND-flash en een SK hynix NVMe-controller die is ontworpen voor de zakelijke markt. Hoewel de PE6011 niet de beste presteerder was van vergelijkbare schijven, gaf hij overal goede cijfers en we ontdekten dat hij een mooie balans vond tussen stroomverbruik, prestaties en kosten.

SK hynix PE8000 NVMe-schijven

In april 2020 kondigde SK hynix de beschikbaarheid aan van zijn PE8000-serie NVMe SSD-schijven. Elk heeft een maximale capaciteit van 8 TB en maakt gebruik van de 96-laags triple-level cell (TLC) 4D NAND-flash van het bedrijf, evenals een controller die in eigen beheer is ontwikkeld. Er zijn momenteel twee schijven in deze serie: de PE8010, die is ontworpen voor leesintensieve workloads, en de PE8030, die is ontworpen voor mixed-use workloads. Het meest interessante aspect van deze twee schijven is dat ze allebei een PCIe Gen4-interface hebben en compatibel zijn met de U.2 en nieuwere U.3-vormfactoren.

Innovatie vormt de kern van SK hynix, ze zijn al lang een op engineering gerichte organisatie. Ze hebben plannen om voortdurend aan de veranderende eisen van de industrie te voldoen door nieuwe NAND-technologieën te omarmen. Op de roadmap staan ​​verschillende producten, zoals de PE8110, een SSD-familie die gebruik zal maken van 128-laags, 512 Gb NAND. Bovendien werkt SK hynix ook aan M.2- en E1.S-schijven (EDSFF Short) met deze NAND-technologie.

Naast nieuwe NAND zijn er nieuwe vormfactoren om te verkennen. SK hynix zal binnenkort de PE8111 aanbieden, die gebruikmaakt van de opkomende E1.L (EDSFF Long)-vormfactor, gewoonlijk "liniaal" genoemd. Deze vormfactor wordt steeds populairder bij hyperscalers en begint ook door te dringen in reguliere serverontwerpen.

De PE8111 maakt gebruik van 128-laags 1Tb TLC NAND, een primeur in de branche. SK hynix is ​​onlangs begonnen met het samplen van de schijf naar klanten, maar dit benadrukt de steeds flexibelere breedte van hun flash-aanbod. Een versie met een capaciteit van 16 TB van de schijf is de huidige focus, maar ons is verteld dat een schijf met een capaciteit van 32 TB ook op de routekaart staat.

SK hynix PE8010 Specificaties (PCIe Gen4x4)

TLC is NAND-flashgeheugen dat drie bits informatie per cel opslaat, in plaats van één bit geheugen of twee bits in single-level cell (SLC) en multi-level cell (MLC) flash-geheugen. SK hynix 4D-technologie is in feite Periphery Under Cell (PUC)-technologie met conventionele 3D NAND-technologie erop gestapeld.

Door gebruik te maken van 96-laags 512Gb (Gigabit) TLC 4D NAND-flash, is de PE8010 concurrerend geprijsd met de laatste generatie schijven met een kleinere capaciteit.

Het andere interessante kenmerk van deze schijf is dat het zowel de oudere U.2- als de nieuwere U.3-vormfactoren ondersteunt. De U.2 (FKA SFF-8639) is een computerinterface voor het aansluiten van SAS- en SATA-schijven op een computer en kan tot vier PCIe-lanes gebruiken. De U.3 is bovenop de U.2-specificatie gebouwd en gebruikt een U.2-connector; het ondersteunt echter NVMe-, SAS- en SATA-schijven, evenals hot-swapping tussen deze drie verschillende schijftypen als de firmware dit ondersteunt. U.3-schijven zijn achterwaarts compatibel met U.2, maar U.2-schijven zijn niet compatibel met pure U.3-hosts.

Het grootste kenmerk en voordeel van de SK hynix PE8010-drive is echter de ondersteuning van de PCIe Gen4-busstandaard. De Gen4-bus verdubbelt de bandbreedte van de PCIe Gen3-bus terwijl achterwaartse en voorwaartse compatibiliteit behouden blijft in zowel softwareondersteuning als mechanische interface met de Gen3-bus. Hierdoor kan het Gen4-apparaat tot 16 GT/s (gigatransfers/seconde) hebben versus de 8 GT/s voor Gen3-apparaten. Dit komt overeen met gegevensoverdrachtssnelheden tot 2 GB/s (gigabytes/seconde) versus 1 GB/s per rijstrook.

Aangezien PCIe Gen4 de nieuwste bustechnologie is, werken de huidige servers die dit ondersteunen zich nog een weg door de pijplijn. Advanced Micro Devices (AMD) is agressiever in hun ondersteuning en we verwachten binnenkort Intel-systemen met PCIe Gen4-ondersteuning.

Voor onze tests hebben we een enkele proc Lenovo SR635 met een AMD 7742 CPU gebruikt. We hebben een artikel geschreven en een video gemaakt over de Lenovo SR635 (geplaatst hier en hier) eerder dit jaar, maar hier is een korte samenvatting. De SR635 is een 1U, single-socket server die 2^nd generatie AMD EPYC CPU's en tot 2 TB aan 3200 MHz DRAM. Bovendien, en vooral voor onze tests, ondersteunt het PCIe 4.0 van end-to-end, afhankelijk van de geïnstalleerde backplane.

Voor onze eerste tests in CentOS 7 met tien PE6011 versus tien PE8010 NVMe SSD's, kijken we naar traditionele "vierhoeken" doorvoer- en bandbreedtetests met 4K willekeurige en 64K sequentiële workloads.

Vervolgens veranderen we onze softwareomgeving naar VMware ESXi 6.7u3 en vergelijken we de prestaties van een kleinere SSD-groepsgrootte. Voor SQL Server gebruiken we 4 NVMe SSD's, 8 VM's in totaal, waarbij onze SQL Server 2014-instantie ons TPC-C-workloadprofiel op schaal 1,500 draait.

Ten slotte concentreren we onze MySQL Sysbench-workload op 2 SSD's van elke groep, met 8 VM's gelijkmatig verdeeld over het paar SSD's. Dit geeft ons een workload-voetafdruk van 4 VM's per SSD, met de nadruk op de storage-impact van de omgeving.

De PE8010 heeft de sterkste prestaties van alle NVMe-apparaten die we tot nu toe hebben getest. Het kan sequentiële leessnelheden tot 35.8 GB/s en sequentiële schrijfsnelheden tot 17.5 GB/s leveren, met willekeurige lees- en schrijfsnelheden tot respectievelijk 8.1 miljoen en 3.97 miljoen invoer-/uitvoerbewerkingen per seconde (IOPS) . Vergeleken met de PE6011, de vorige op PCIe gebaseerde Gen3-oplossing van het bedrijf, biedt de PE8010 een aanzienlijke prestatieverbetering van 133% voor sequentiële leesbewerkingen en 192% voor willekeurige schrijfbewerkingen.

De belangrijkste voordelen van PCIe Gen4 die tijdens de tests naar voren komen, zijn dat bedrijven de CPU- en RAM-bronnen van het systeem beter kunnen benutten door het knelpunt weg te houden van de opslaglaag.

In applicatieworkloads zoals SQL Server of MySQL zagen de werklastprestaties de latentie halveren. In de CPU-intensieve MySQL Sysbench-workload, die de I/O op twee SSD's concentreerde, bood de PE8010 een toename van 69% in workload-prestaties.

Aangezien servers processors met meer kernen bieden of uitgebreide DRAM-capaciteiten ondersteunen, is het van het grootste belang om een ​​opslagapparaat te hebben dat de volgende generatie componenten kan bijhouden. Tijdens onze tests ontdekten we dat de PE8010 in staat was om ons testbed-systeem tot het uiterste te drijven. Moderne toepassingen hebben duidelijk veel baat bij deze nieuwste technologieën.

Conclusie

Vaak voldoen nieuwe technologieën niet aan hun prestatieverwachtingen, maar in dit geval waren we erg onder de indruk van de daadwerkelijke prestaties van de PE8010. Gezien het feit dat de PE8010 naar verwachting een kleine premie zal dragen in vergelijking met PCIe Gen3-apparaten, verwachten we dat het een winnaar zal zijn voor SK hynix. We verwachten ook dat Gen4-schijven de algehele serverprestaties naar een nieuw niveau zullen tillen, en SK hynix is ​​al vroeg uit de startblokken door al Gen4-apparaten te leveren en een duidelijke leider te zijn in deze technologie.

Ongetwijfeld is de PE8010, vanwege zijn aanwezigheid bij cloudproviders waar elke gebruikte watt van invloed is op het bedrijfsresultaat, geoptimaliseerd voor stroomverbruik en heeft hij de beste IOPS/Watt in zijn klasse, wat resulteert in TCO- en OPEX-reductie.

We hebben enkele kanttekeningen bij het gebruik van deze schijven die het vermelden waard zijn. Vanwege hun uitstekende prestaties zal een server vol met PCIe Gen4-apparaten een CPU overweldigen; als zodanig moet u slim zijn in de manier waarop u systemen ontwerpt. De beste manier om deze apparaten te gebruiken totdat servers volledig zijn ontworpen om Gen4-schijven te gebruiken, is met een geschikte mix van high-end Gen4 met meer traditionele NVMe-opslag of zelfs SATA voor de kostengeoptimaliseerde flash-laag.

Het is belangrijk om in gedachten te houden dat de PE8010 prijsconcurrerend is met PCIe NVMe Gen3-apparaten, dus als u een serververnieuwing plant, kunt u overwegen om ze indien nodig aan te schaffen voor uw bestaande servers, zelfs als ze alleen Gen3-ondersteuning hebben. Omdat Gen4-schijven achterwaarts compatibel zijn, kunnen ze voorlopig met oudere systemen worden gebruikt en later naar een nieuwer systeem worden verplaatst. Natuurlijk hebben de Gen4-apparaten nog steeds de Gen3-bandbreedtebeperkingen totdat er nieuwere Gen4-compatibele systemen worden aangeschaft.

Met de voortdurende groei van flash in alles, van tier-0-workloads tot opslag op archiefniveau, vertoont de acceptatie van SSD geen tekenen van vertraging in de onderneming. Met de nieuwe Gen4-producten en alle andere SSD-ontwikkelingen die gaande zijn, is SK hynix duidelijk een drijvende kracht voor een all-flash toekomst.

SK hynix Gen4 lancering

SK hynix PCIe Gen4 Enterprise SSD-infographic

Dit rapport is gesponsord door SK hynix. Alle standpunten en meningen in dit rapport zijn gebaseerd op onze onbevooroordeelde kijk op het (de) product(en) in kwestie.