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Revisão do Fusion ioMemory PX600

by Laboratório StorageReview Enterprise

O Fusion ioMemory PX600 é um acelerador de aplicativos PCIe de terceira geração com ênfase em resistência e preço por desempenho. O PX600 e seu irmão SX300 orientado para o valor compreendem a nova "Série Atomic" da Fusion, que é essencialmente uma plataforma de hardware com dois esquemas diferentes de superprovisionamento de NAND que resultam em diferentes perfis de desempenho e resistência para as duas unidades. Portanto, publicaremos análises das duas unidades em conjunto.


O Fusion ioMemory PX600 é um acelerador de aplicativos PCIe de terceira geração com ênfase em resistência e preço por desempenho. O PX600 e seu irmão SX300 orientado para o valor compreendem a nova "Série Atomic" da Fusion, que é essencialmente uma plataforma de hardware com dois esquemas diferentes de superprovisionamento de NAND que resultam em diferentes perfis de desempenho e resistência para as duas unidades. Portanto, publicaremos análises das duas unidades em conjunto.

A Atomic Series adota uma abordagem simplificada para flash no host; embora as gerações anteriores dos aceleradores de aplicativos Fusion tenham sido oferecidas em uma variedade de sabores MLC e SLC NAND, bem como controladores únicos ou múltiplos, essas ofertas agilizam o processo de tomada de decisão com duas ramificações que são somente MLC e cada uma utiliza um único controlador. Em outras palavras, como o PX600 e o SX300 estão usando a mesma plataforma de controlador e o mesmo NAND bruto, o provisionamento da mesma quantidade de armazenamento bruto da mesma forma resultaria em desempenhos semelhantes ou idênticos entre as duas unidades.

O Fusion ioMemory PX600 é o novo burro de carga, destinado a fornecer a mais alta taxa de transação para aplicativos de alto desempenho que se inclinam para cargas de trabalho mistas de leitura/gravação. O PX600 vem com capacidades de 1 TB, 1.3 TB e 2.6 TB em fatores de forma HHHL e uma opção de 5.2 TB em fator de forma FHHL, todos com interface PCIe 2.0 x8.

Embora a linha geral de produtos tenha sido simplificada, a arquitetura principal do Fusion não foi. Ambos os designs apresentam um FPGA programável, oferecendo maior flexibilidade de longo prazo e suporte de atualização em comparação com um design ASIC. Enquanto todas as unidades da nova família Atomic usam MLC, o Fusion-io migrou para uma litografia menor de 20 nm desta vez. No entanto, dados NAND menores são uma faca de dois gumes; a redução permite ganhos de capacidade (até 5.2 TB no PX600), mas também apresenta novos desafios de engenharia.

O PX600 pode aproveitar as vantagens das tecnologias proprietárias da Fusion, incluindo o Adaptive Flashback, que aumenta as tolerâncias a falhas de matriz NAND, mantendo a unidade on-line e seus dados seguros no caso de várias falhas NAND. Nesse caso, o ioMemory PX600 pode remapear e recuperar sem ficar offline. A unidade se integra ao sistema operacional host por meio do software VSL (camada de armazenamento virtual) do Fusion-io, fornecendo acesso nativo aos dados armazenados no PX600.

O Fusion-io ioMemory PX600 vem com uma garantia de cinco anos até a resistência máxima usada para cada cartão. Nossa unidade de análise é o cartão com capacidade de 2.6 TB.

Especificações do Fusion ioMemroy PX600

  • Capacidade
    • 1 TB (PX600-1000)
      • Largura de banda de leitura: 2.7 GB/s
      • Largura de banda de gravação: 1.5 GB/s
      • IOPS de leitura aleatória 4K: 196,000
      • IOPS de gravação aleatória 4K: 320,000
      • Latência de acesso de leitura: 92µs
      • Latência de acesso de gravação: 15µs
      • Resistência: 12PBW
    • 1.3 TB (PX600-1300)
    • 2.6 TB (PX600-2600)
    • 5.2 TB (PX600-5200)
  • NAND MLC de 20nm
  • Interface PCIe 2.0 x8
  • Peso: 5.2 onças (5.2 TB 7.25 onças)
  • Garantia: 5 anos (ou Max Endurance Usado)
  • Requisitos de energia: 25W
  • Temperature
    • Operacional: 0°C - 55°C
    • Não operacional: -40°C - 70°C
  • Fluxo de ar: 300 (LFM)2
  • Umidade: Sem condensação 5 - 95%
  • Altitude
    • Operacional: -1,000 pés a 10,000 pés
    • Não operacional: -1,000 pés a 30,000 pés
  • Sistemas operacionais
    • Microsoft: Windows Server 2012 R2, 2012, 2008 R2 SP1
    • Linux: RHEL 5/6, SLES 11, OEL 5/6, CentOS 5/6, Debian Squeeze, Ubuntu 12/13
    • Unix: Solaris 11.1/11 x64, Solaris 10 U11 x64
    • Hipervisores: VMware ESXi 5.0/5.1/5.5, Windows Server 2012 Hyper-V, 2012 R2 Hyper-V

Design e Construção

O Fusion-io Atomic Series PX600 é um acelerador de aplicativo PCIe de controlador único que vem em fatores de forma HHHL e FHHL. Para versões de 1 a 2.6 TB, a placa possui o fator de forma HHHL menor, que oferece um ajuste quase universal em servidores do mercado. O modelo de maior capacidade de 5.2 TB (FHHL) precisa de uma altura maior para o NAND adicional, embora ainda caiba na maioria dos servidores do mercado, mas não em todos os slots.

As novas placas Atomic Series PX600 são semelhantes aos aceleradores de aplicativos anteriores da Fusion-io, aproveitando um controlador FPGA, que é capaz de aproveitar os recursos do host. O Fusion-io afirma que isso oferece menor desempenho de latência estando mais próximo da CPU. Uma pequena diferença em comparação com a série ioDrive2 é que nenhum dos modelos mais novos usa dois controladores (que foram encontrados nos produtos Duo SLC e MLC antes). Isso ajuda a economizar no consumo de energia, sem mencionar que apresenta ao usuário um único pool de armazenamento, em vez de dois que ele precisaria agrupar.

O Fusion-io também eliminou qualquer conectividade de energia externa nas placas PX600, que era vista nos modelos de primeira e segunda geração. A razão para isso é que os modelos mais antigos podem consumir mais energia em modos de desempenho mais alto e alguns servidores não podem funcionar com segurança acima das especificações mínimas de energia PCIe. No entanto, a safra atual de servidores no mercado oferece suporte a demandas de energia muito maiores, então o Fusion-io incluiu a capacidade de habilitar modos de energia mais altos por meio do próprio slot.

Histórico de testes e comparáveis

O Fusion-io ioMemory PX600 um único controlador FPGA e Intel MLC NAND com uma interface PCIe 2.0 x8.

Comparáveis ​​para esta revisão:

Todos os aceleradores de aplicativos PCIe são comparados em nossa plataforma de teste empresarial de segunda geração com base em um Lenovo ThinkServer RD630. Para benchmarks sintéticos, utilizamos FIO versão 2.0.10 para Linux e versão 2.0.12.2 para Windows. Em nosso ambiente de teste sintético, usamos uma configuração de servidor convencional com uma velocidade de clock de 2.0 GHz, embora as configurações de servidor com processadores mais potentes possam render um desempenho ainda maior.

  • 2x Intel Xeon E5-2620 (2.0 GHz, 15 MB de cache, 6 núcleos)
  • Chipset Intel C602
  • Memória – 16GB (2x 8GB) 1333Mhz DDR3 RDIMMs registrados
  • Windows Server 2008 R2 SP1 64 bits ou CentOS 6.3 64 bits
  • HBA LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0 GB/s (para SSDs de inicialização)
  • LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0GB/s HBA (para benchmarking de SSDs ou HDDs)

Análise de desempenho de aplicativos

Para entender as características de desempenho dos dispositivos de armazenamento corporativo, é essencial modelar a infraestrutura e as cargas de trabalho de aplicativos encontradas em ambientes de produção ao vivo. Nossos três primeiros benchmarks do ioMemory SX300 são, portanto, os Benchmark de Armazenamento de Banco de Dados NoSQL MarkLogicDesempenho OLTP do MySQL via SysBench e Desempenho OLTP do Microsoft SQL Server com uma carga de trabalho TCP-C simulada.

Nosso ambiente de banco de dados MarkLogic NoSQL requer grupos de quatro SSDs com capacidade utilizável de pelo menos 200 GB, pois o banco de dados NoSQL requer aproximadamente 650 GB de espaço para seus quatro nós de banco de dados. Nosso protocolo usa um host SCST e apresenta cada SSD em JBOD, com um alocado por nó de banco de dados. O teste se repete em 24 intervalos, exigindo 30-36h no total. O MarkLogic registra a latência média total, bem como a latência de intervalo para cada SSD.

O ioMemory PX600 obteve uma latência média de 1.527ms quando superprovisionado para melhor desempenho durante o benchmark NoSQL. Os resultados foram muito semelhantes quando comparados ao SX300, com ambas as unidades apresentando números entre os melhores aceleradores neste grande conjunto de dados.

Durante o benchmark NoSQL, o PX600 manteve transações de latência muito baixa, com apenas alguns picos acima de 10 ms. 

Nossa Teste de banco de dados Percona MySQL via SysBench mede o desempenho da atividade OLTP. Nesta configuração de teste, usamos um grupo de Lenovo ThinkServer RD630s e carregue um ambiente de banco de dados em uma única unidade SATA, SAS ou PCIe. Este teste mede o TPS médio (transações por segundo), a latência média, bem como a latência média do 99º percentil em um intervalo de 2 a 32 threads. Percona e MariaDB podem usar APIs de aceleração de aplicativos com reconhecimento de flash Fusion-io em versões recentes de seus bancos de dados, embora, para fins de comparação, testemos cada dispositivo em um modo de armazenamento em bloco "legado". O Fusion-io PX600 ficou bem no topo com o SX300, com a escala média de TPS do ioDrive2 de cerca de 435TPS em 2 threads para mais de 3,250TPS em 32 threads.

A latência média do Fusion-io PX600 no SysBench contou uma história semelhante, que escalou de pouco mais de 5ms em 2 threads para aproximadamente 10ms em 32 threads.

Ao comparar a latência do 99º percentil em nosso teste SysBench, o Fusion-io PX600 mais uma vez superou a concorrência (junto com seus irmãos SX300, que pontuaram um pouco melhor), ficando um pouco abaixo de 18 ms em 32 threads.

Protocolo de teste OLTP do Microsoft SQL Server da StorageReview emprega o rascunho atual do Benchmark C (TPC-C) do Transaction Processing Performance Council, um benchmark de processamento de transações on-line que simula as atividades encontradas em ambientes de aplicativos complexos. O benchmark TPC-C chega mais perto do que os benchmarks sintéticos de desempenho para medir os pontos fortes de desempenho e os gargalos da infraestrutura de armazenamento em ambientes de banco de dados. Nosso protocolo SQL Server usa um banco de dados SQL Server de 685 GB (escala 3,000) e mede o desempenho transacional e a latência sob uma carga de 30,000 usuários virtuais.

O PX600 foi capaz de acompanhar o resto do pacote com 6320.5TPS, mas o ioDrive2 Duo MLC manteve o melhor desempenho com 6322.8TPS.

Para nossa classificação geral de latência média em nosso benchmark de banco de dados MarkLogic NoSQL, o Fusion PX600 apresentou excelente desempenho com um tempo de resposta de 3.0 ms, empatado com o desempenho de outras soluções Fusion-io.

Análise de Carga de Trabalho Sintética Corporativa

O desempenho do flash varia durante a fase de pré-condicionamento de cada dispositivo de armazenamento. Nosso processo de referência de armazenamento corporativo sintético começa com uma análise do desempenho da unidade durante uma fase de pré-condicionamento completa. Cada uma das unidades comparáveis ​​é apagada com segurança usando as ferramentas do fornecedor, pré-condicionadas em estado estacionário com a mesma carga de trabalho com a qual o dispositivo será testado sob uma carga pesada de 16 threads com uma fila pendente de 16 por thread e, em seguida, testado em intervalos definidos em vários perfis de profundidade de encadeamento/fila para mostrar o desempenho sob uso leve e pesado.

  • Testes de pré-condicionamento e estado estacionário primário:
  • Rendimento (Agregado de IOPS de Leitura+Gravação)
  • Latência média (latência de leitura+gravação calculada em conjunto)
  • Latência máxima (latência máxima de leitura ou gravação)
  • Desvio padrão de latência (desvio padrão de leitura + gravação calculado em conjunto)

Nossa Enterprise Synthetic Workload Analysis inclui dois perfis baseados em tarefas do mundo real. Esses perfis foram desenvolvidos para facilitar a comparação com nossos benchmarks anteriores, bem como valores amplamente publicados, como velocidade máxima de leitura e gravação de 4k e 8k 70/30, que é comumente usado para hardware corporativo.

  • 4k
    • 100% de leitura ou 100% de gravação
    • 100% 4K
  • 8k 70/30
    • 70% de leitura, 30% de gravação
    • 100% 8K

Nosso primeiro teste mede 100% de desempenho de gravação aleatória de 4k com uma carga de 16T/16Q. Nesse cenário, o Fusion-io PX600 foi a solução registrada mais lenta no Stock Linux, enquanto o ambiente HP Linux mostrou um pouco de melhoria e superou o ioDrive2 MLC Stock Linux.

Ao usar o Windows na mesma configuração, os resultados foram bastante semelhantes quando a poeira baixou, com o PX600 no HP Windows ocupando o quarto lugar. O ioDrive2 no HP Windows foi novamente o melhor Solução Fusion-io.

Em nossos testes gerais de latência com uma carga pesada de 16T/16Q, o Fusion-io PX600 apresentou a maior latência média. No HP Linux, o desempenho foi muito melhor, apresentando resultados em torno de 1.8ms no final. O Huawei ES3000 apresentou a latência média mais baixa, embora tenha sido o menos estável da tabela de classificação.

Em um cenário Windows com o mesmo benchmark, o PX600 usando HP Windows ficou em terceiro lugar, superando o ioDrive2 Duo em Stock Windows. Além disso, o Huawei ES3000 passou de menos instável (no Linux) para o mais estável (no Windows).

O PX600 teve tempos de resposta máximos muito semelhantes nos ambientes Stock e HP Linux. Além disso, foi de longe uma das soluções mais estáveis ​​na tabela de classificação, especialmente em comparação com seus irmãos Fusion-io de última geração, que tiveram picos enormes por toda parte.

Em um ambiente Windows com o mesmo benchmark, o PX600 mostrou muito mais inconsistência nas configurações Stock e HP, embora ainda fosse muito melhor do que as soluções Fusion-io da geração anterior.

Passando para nosso benchmark de desvio padrão, que analisa mais de perto a consistência de latência em nossa carga de trabalho de gravação aleatória de 4k, nossa configuração HP Linux mostrou os melhores resultados para o PX600. Embora as configurações de estoque e HP tenham mostrado picos significativos na marca de 80 minutos, eles se estabilizaram no restante do teste.

Os testes do ambiente Windows contaram uma história semelhante, com os resultados do PX600 mostrando um comportamento muito mais consistente do que a solução ioDrive2.

Após 12h de pré-condicionamento, o Fusion-io PX600 ofereceu bons desempenhos de leitura aleatória de 4k de 313,051IOPS e 311,728IOPS (HP e Stock, respectivamente), com velocidade de gravação de 180,146IOPS e 146,004IOPS (HP e Stock, respectivamente). O Micron P420m apresentou a melhor taxa de transferência de leitura.

Em um ambiente Windows, o PX600 desacelerou um pouco, mostrando throughputs de leitura e gravação do Stock de 283,139IOPS e 136,379IOPS, respectivamente. Na HP, ele registrou um desempenho de leitura de 292,520IOPS e um desempenho de gravação de 283,139IOPS. Esses números foram menores do que o ioDrive2 Duo.

Passando para a latência geral em um ambiente Linux, o PX600 HP mostrou latência média decente nas funções de leitura (0.81ms), embora tenha sido uma das melhores soluções na coluna de gravação (1.75ms). No Stock Linux, o PX600 apresentou latência um pouco maior com 0.82ms de leitura e 1.75ms de gravação.

Ao usar o Windows para testar a latência média, os resultados mostraram 0.9 ms de leitura e 1.29 ms de gravação em HP e 0.9 ms de leitura e 1.87 ms de gravação em HP.

O PX600 Stock Linux registrou uma latência máxima impressionante de apenas 12.11 ms de leitura e 13.07 ms de gravação, enquanto mostrava 12.30 ms de leitura e 13.90 ms de gravação no HP Linux. Esses resultados foram um pouco melhores do que o ioDrive2 Duo da última geração (particularmente na gravação).

Quando testado no Windows, os resultados foram muito superiores com 277.97ms de leitura e 207.16ms de gravação (Stock) e 383.24ms de leitura e 209.74ms de gravação (HP).

Ao observar seu desvio padrão no Linux, o PX600 registrou 0.317ms de leitura e 1.099ms de gravação (HP) e 0.317ms de leitura e 1.631ms de gravação (Stock). Isso foi bom o suficiente para colocá-lo no meio do pelotão, mas ainda ficou atrás do ioDrive2 Duo. 

Em um ambiente Windows, registramos o desvio padrão do PX600 com 0.516ms de leitura e 2.096ms de gravação (Stock) e 0.542ms de leitura e 1.461ms de gravação (HP), colocando-o próximo ao fundo da embalagem e atrás do ioDrive2 Duo no ler coluna.

Em nossa próxima carga de trabalho, veremos um perfil de 8k com uma proporção mista de leitura/gravação de 70/30. Nesse cenário, o Fusion-io PX600 (Estoque) começou com uma explosão de 340,000+IOPS, que diminuiu para uma velocidade de cerca de 137,000IOPS. Os desempenhos do HP Linux virtualmente espelharam o Stock durante a maior parte do benchmark, mas acabaram com uma taxa de transferência mais alta no final. As leituras Stock e HP Linux foram melhores do que as leituras do ioDrive2 Duo.

Em um ambiente Windows do mesmo teste, os resultados foram virtualmente idênticos (embora um pouco mais lentos), com o Huawei ES3000 assumindo o primeiro lugar novamente.

A latência média do Fusion-io PX600 em ambos os modos medidos abaixo de 1.0 ms no início de nosso teste de pré-condicionamento 8K 70/30 e ambos oscilaram em torno de 1.7 ms em seu pico. O ioDrive2 Duo (Stock Linux) teve a maior latência geral.

Os resultados gerais de latência foram bastante semelhantes em um ambiente Windows, com o PX600 HP ficando em segundo lugar com pouco menos de 1.8 ms no final de nossos testes. O ioDrive2 Duo em estoque foi o cartão mais lento aqui.

Durante nosso teste de 8k 70/30, o Micron P420m Linux ofereceu os melhores tempos de resposta de pico. Mais uma vez, a unidade PX600 (tanto Stock quanto HP) mostrou um desempenho de latência de pico muito bom, enquanto o ioDrive2 Duo apresentou picos razoavelmente altos.

No entanto, em nosso ambiente Windows, a solução PX600 apresentou a maior latência de pico, enquanto o ioDrive2 Duo apresentou um dos resultados mais consistentes, exceto por vários picos no final.

O Fusion-io PX600 HP/Stock Linux teve melhor consistência de latência do que o modelo da geração anterior (sem grandes picos), pairando em torno de 1.0ms no final de nossos testes.

Em um ambiente Windows, as configurações do PX600 novamente apresentaram bons números, enquanto o ioDrive2 Duo apresentou latência inconsistente.

Em comparação com a carga de trabalho fixa de 16 encadeamentos e 16 filas que executamos no teste de gravação 100% 4k, nossos perfis de carga de trabalho mistos dimensionam o desempenho em uma ampla variedade de combinações de encadeamento/fila. Nesses testes, estendemos a intensidade da carga de trabalho de 2 threads e 2 filas até 16 threads e 16 filas. No teste expandido de 8k 70/30, o Fusion-io PX600 HP Linux apresentou ótimos números, chegando ao topo da tabela de classificação em torno de 170,000IOPS com o estoque muito próximo (embora ainda bem atrás do impressionante Huawei ES3000). O ioDrive2 teve um desempenho próximo ao final do pacote.

Nosso ambiente Windows contou uma história semelhante com o Fusion-io PX600 (HP) ocupando o segundo lugar entre os comparáveis.

Os resultados foram basicamente espelhados ao testar a latência média, com o PX600 HP Linux ficando em segundo lugar (o desempenho no Stock Linux ficou bem atrás). A Huawei foi mais uma vez o melhor desempenho.

A latência média para o Fusion-io PX600 no Windows foi novamente impressionante, com o ambiente HP chegando a pouco menos de 1.8 ms. O PX600 usando Stock Windows oscilou em torno de 2.0ms ao final dos testes.

Nenhuma das configurações do Fusion-io PX600 apresentou picos importantes de latência máxima, e ambos os picos permaneceram abaixo de 19ms durante o teste.

A latência máxima em um ambiente Windows foi consideravelmente menos consistente para o PX600, com alguns picos importantes em todo o benchmark.

O desvio padrão do Fusion-io PX600 HP Linux foi muito impressionante (com Stock logo atrás) tanto em geral quanto quando comparado aos resultados do ioDrive2 Duo.

Os resultados gerais do desvio padrão foram virtualmente idênticos em um ambiente Windows (o PX600 teve um desempenho excepcionalmente bom), embora houvesse alguns picos mais altos de algumas das soluções perto do final.

Conclusão

O Fusion-io Atomic Series PX600 é o acelerador de aplicativos PCIe de terceira geração da Fusion-io (SanDisk). Ele foi projetado para melhorar significativamente os aplicativos de missão crítica, oferecendo latências incrivelmente baixas e muita resistência. O PX600 oferece uma interface PCIe 2.0 x8 e está disponível em capacidades de 1 TB, 1.3 TB, 2.6 TB (todos HHHL) e 5.2 TB (FHHL). O PX600 segue os passos dos modelos Fusion-io anteriores, com uma matriz de portas programável em campo (FPGA) para gerenciar seu NAND. Como resultado, o PX600 é muito adaptável e o Fusio-io pode fazer (e melhorar) muitas coisas diferentes por meio de atualizações de software (incluindo a capacidade de corrigir bugs por meio de reprogramação, reduzindo custos de engenharia não recorrentes).

Uma das principais mudanças das placas Gen2 anteriores é a mudança para um pacote NAND menor. Essa migração pode ser problemática, pois a NAND de litografia menor tende a ser mais difícil de trabalhar, afetando o desempenho. No entanto, o aumento da densidade produz cartões de maior capacidade. Quando olhamos para o desempenho da PX600, a placa cedeu um pouco nos testes sintéticos, mas o valor desses testes é menor. Nos testes de aplicativos, que são mais importantes no front corporativo, o cartão se saiu bem.

Em nosso teste TPC-T do Microsoft SQL Server, a latência média foi quase idêntica à da versão anterior, apenas um pouco abaixo dos resultados principais. Em nosso benchmark MarkLogic NoSQL, a latência média geral melhorou além do que o ioDrive2 Duo era capaz. Também observamos o desempenho de armazenamento em nosso teste MySQL Sysbench, onde o PX600 deu um salto com o acelerador de aplicativo Memblaze de controlador duplo, embora o PX600 usasse um design de controlador único. A principal área em que o PX600 mostrou fraqueza foi em nossa linha de teste sintético, que está se mostrando menos relevante à medida que cada produto de geração mais recente é lançado. Estamos vendo mais dispositivos que mostram pontos fracos em nossos testes tradicionais de 4k ou 8k 70/30, mas se mostram muito competitivos em nossos testes de aplicativos.

Vantagens

  • O desempenho está no mesmo nível da geração anterior, apesar dos desafios de encolhimento do molde NAND
  • Excelente software de gerenciamento de unidade
  • Ajustado para desempenho e resistência do aplicativo

Desvantagens

  • Ainda alguns problemas de latência de pico no Windows vs. Linux

ponto de partida

O Fusion ioMemory PX600 oferece até 5.2 TB de armazenamento PCIe ajustado para aplicativos corporativos sensíveis à latência. O PX600 oferece latência de SQL Server líder da classe, ao mesmo tempo em que fornece grande resistência para empresas que desejam uma combinação de desempenho, capacidade e longevidade sem concessões. 

Página do produto Fusion ioMemory PX600

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