Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT (NVMe) 評測

此處評測的 Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 由 2 個 Intel 1.2TB P3600 NVMe 驅動器和 8 個 SSD800MM 400GB 固態硬盤 在其他 SAS3 托架中； 其中兩個是用於操作系統的 RAID1，而其他六個配置為用於存儲的 RAID1。 

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 規格

• SYS-1027R-WC1NRT    
• SuperServer 1027R-WC1NRT (黑色)
• 主板：超級X9DRW-CTF31
• 處理器/緩存
• 中央處理器    
  • 雙插座 R (LGA 2011)
  • 英特爾至強處理器 E5-2600 和 E5-2600 v2 系列（高達 130W TDP）
• 緩存：高達 30MB
• 系統總線：QPI 高達 8GT/s
• 系統內存
• 內存容量： 
  • 16 個 240 針 DDR3 DIMM 插槽
  • 高達 1TB DDR3 ECC LRDIMM
  • 高達 512GB DDR3 ECC 寄存內存 (RDIMM)
  • 高達 128GB DDR3 ECC 和非 ECC UDIMM
• 內存類型：1866/1600/1333/1066/800MHz ECC DDR3 SDRAM 72 位，240 針鍍金 DIMM
• DIMM 尺寸：64GB (LRDIMM)、32GB、16GB、8GB、4GB、2GB、1GB
• 內存電壓：1.5V、1.35V
• 錯誤檢測：    
  • 糾正單位錯誤
  • 檢測雙位錯誤（使用 ECC 內存）
• 車載設備
  • 芯片組：Intel C602J 芯片組
  • SATA：SATA3 (6Gbps) 帶 RAID0、1
  • SAS： 
    • SAS3 (12Gb/s) 通過 LSI 3108
    • RAID0、1、5、6、10、50、60 支持
    • 2GB DDR3 緩存
  • IPMI：    
    • 支持智能平台管理界面 v.2.0
    • IPMI 2.0，支持 LAN 上的虛擬媒體和 KVM-over-LAN 支持
    • 新唐WPCM450 BMC
  • 1 個 SSD-DM016-PHI（SATADOM）
  • 1x AOM-TFM-3108（用於超級電容的 TFM）
  • 1x AOM-TPM-9655V (TPM)
• 網絡控制器：    
  • 英特爾 x540 雙端口 10GBase-T
  • 虛擬機設備隊列減少 I/O 開銷
  • 支持 10GBASE-T、100BASE-TX 和 1000BASE-T，RJ45 輸出
  • 1x Realtek RTL8211E PHY（專用 IPMI）
• 顯卡：G200（Nuvoton WPCM450 BMC）
• 輸入/輸出
  • 串行 ATA / NVMe PCIe SSD：2 個 SATA3 (6Gb/s) / NVMe PCIe SSD 端口
  • SAS：8 個 SAS3 (12Gb/s) 端口
  • 局域網：
    • 2 個 RJ45 10GBase-T 端口
    • 1x RJ45 專用 IPMI LAN 端口
  • USB：總共 6 個 USB 2.0 端口（4 個後部，2 個前部）
  • VGA：1 個 VGA 端口
  • 串行端口/接頭：1x 快速 UART 16550 接頭
• 管理：
  • 軟體    
    • 超級醫生III
    • 看門狗
    • 國家情報局
    • SMCBU 和 SMM
    • 智能管理接口2.0
    • 英特爾節點管理器
• 電源配置：    
  • ACPI / APM 電源管理
  • 用於交流電源恢復的開機模式
• 外形：1U 機架式
• 型號：CSE-116AC2-R700WB
• 尺寸
  • 寬度：17.2“（437mm）
  • 高度：1.7“（43mm）
  • 深度：23.5“（597mm）
  • 毛重：46 磅（20.9 千克）
• 前面板
  • 按鈕：    
    • 電源開/關按鈕
    • UID按鈕
  • LED指示燈：    
    • 電源狀態LED
    • 硬盤活動指示燈
    • 2 個網絡活動 LED
    • 通用信息 (UID) LED
• 擴展插槽：
  • PCI-Express：1個PCI-E 3.0 x16全高半長插槽（需要CPU2）
• 驅動器托架：
  • 熱插拔：10 個熱插拔 2.5" 驅動器托架（8 個 SAS3 和 2 個 NVMe PCIe SSD/SATA3）
  • 背板：SAS/SATA/NVMe PCIe SSD
• 系統冷卻
  • 風扇：5x 40mm x 56mm 反向旋轉 PWM 風扇
• 電源：700W/750W 冗餘 AC-DC 高效電源，帶 PMBus 和 I2C
• 交流電壓：    
  • 700W：100 – 140V，50-60Hz，8.5-6A
  • 750W：180 – 240V，60-50Hz，5-3.8A
• 直流輸出+5V待機：3A
• 直流輸出+12V：    
  • 700W：58A @ 100-140V
  • 750W：62A @ 180-240V
• 使用配電盤：    
  • +5V：25A
  • +3.3V：12A
  • -12V：0.6A
• 環境規格：    
  • 工作溫度：10°C 至 35°C（50°F 至 95°F）
  • 非工作溫度：-40°C 至 60°C（-40°F 至 140°F）
  • 工作相對濕度：8% 至 90%（非冷凝）
  • 非工作相對濕度：5% 至 95%（非冷凝）

設計和建造

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 是 1U 外形規格，當然可以充分利用其纖薄的構造，帶有 10 個可熱插拔的 2.5" SAS/SATA 驅動器托架。 

SC116AC2-R700WB 上的控制面板提供重要的系統監視和控制信息。 LED 指示電源打開、網絡活動和磁盤活動（還有一個通用信息 LED）。 還存在一個主電源按鈕和一個 UID 按鈕。

1027R-WC1NRT 的 I/O 背板包括一個 VGA 端口、四個 USB 2.0 端口、兩個千兆以太網端口、一個專用 IPMI 端口、一個 UID 按鈕和 LED（均位於 PCI-E 插槽旁邊）。 後部還裝有 700W 電源，它由兩個獨立的電源模塊組成，以提供電源冗餘。 這使用戶無需關閉服務器即可更換出現故障的電源模塊。

鬆開機箱蓋背面的一顆螺絲，即可輕鬆打開服務器，機箱蓋完全滑落。 內部佈局非常有條理，每個組件都可以快速訪問。 主板的最右側包括各種 SATA 端口，部分被機箱該側的 NVMe 佈線所阻擋。

Supermicro 在此構建中包含的一個隱藏的寶石是他們的 SATADOM 模塊，這是一個小型化的 SATA 設備。 它們提供 16、32 和 64GB 容量，並提供高達 530MB/s 的讀取速度（類似於標準 SSD 啟動驅動器）。 這些可用於許多嵌入式應用程序，例如引導驅動器替代品、用於恢復的備份軟件位置或許多其他需要獨特存儲設備的選項。

SuperServer 在引擎蓋下智能佈局和緊湊； X9DRW-CTF31 服務器主板有 16 個 DIMM 插槽，可支持高達 1024GB 的 ECC LRDIMM、高達 512GB 的 ECC RDIMM 或高達 128GB 的​​ ECC/非 ECC UDIMM DDR3-1866/1600/1333/1066/800 SDRAM。

LSI 3108 SAS 控制器位於夾層卡上，提供八個 SAS 3.0 端口，支持 RAID 級別 0、1、5、6、10、50 和 60。此外，芯片組中集成了一個 SATA 控制器，提供兩個 SATA 3.0 (6Gb/s) 端口以及兩個 SATA 2.0 (3Gb/s) 端口，支持 RAID0、1、5 和 10。 還可以看到 TPM 模塊。

Supermicro 還在該服務器中包含了他們的 SuperCap，它取代了風扇模塊並用於 LSI MegaRAID 適配器的電源備份。 這使其處於方便冷卻和維修的位置。

企業綜合工作負載分析

在測試此服務器時，操作系統位於 HGST SSD1MM SSD 的 RAID800 組上。 其餘6塊SSD800MM固態硬盤在RAID10中進行測試。 英特爾 P3600 NVMe SSD 正在單驅動器和雙驅動器配置中進行測試。 在雙驅動器得分中，兩個驅動器的結果被匯總以提供總性能。

在啟動每個 fio 綜合基準測試之前，我們的實驗室在 16 個線程的重負載下將設備預先調節到穩定狀態，每個線程有 16 個未完成隊列。 然後使用多個線程/隊列深度配置文件以設定的時間間隔測試存儲，以顯示輕度和重度使用情況下的性能。

預處理和初級穩態測試：

• 吞吐量（讀+寫 IOPS 聚合）
• 平均延遲（讀+寫延遲一起平均）
• 最大延遲（峰值讀取或寫入延遲）
• 延遲標準偏差（讀+寫標準偏差一起平均）

該綜合分析包含四種配置文件，這些配置文件廣泛用於製造商規範和基準測試：

• 4k – 100% 讀取和 100% 寫入
• 8k – 100% 讀取和 100% 寫入
• 8k – 70% 讀取/30% 寫入
• 128k – 100% 讀取和 100% 寫入

我們的第一個基準測試是我們的 4k（100% 讀取和 100% 寫入）傳輸測試。 1x Intel P3600 NVMe 驅動器發布了 449,432IOPS 讀取和 57,218IOPS 寫入。 但是，當我們使用雙驅動器配置時，吞吐量基本上翻了一番，讀取速度達到了驚人的 876,660IOPS，寫入速度達到了 114,359IOPS。 RAID6（直寫）中的 LSI RAID 800x SSD10MM 提供 441,281IOPS 讀取和 96,665IOPS 寫入。

在我們對相同文件大小的平均延遲測試中，2x Intel P3600 NVMe 驅動器配置表現最佳，寫入時間為 2.23 毫秒，讀取時間僅為 0.29 毫秒。 這擊敗了 6 個 SSD800MM 驅動器設置，儘管與單個英特爾驅動器相比它的平均寫入延遲要好得多。

我們的最大延遲在 1 個英特爾 P3600 NVMe 驅動器（寫入 47.57 毫秒，讀取 14.82 毫秒）和 2 個英特爾 P3600（寫入 46.19 毫秒，讀取 15.94 毫秒）之間發布了非常相似的結果。 配置為RAID6的LSI RAID 800x SSD10MM擁有最好的寫入性能，僅為17.99ms。

在我們的標準偏差基準測試中，有助於識別延遲範圍大於平均水平的配置，在 RAID6 中配置的 LSI RAID 800x SSD10MM 再次獲得最佳寫入性能，僅為 0.792 毫秒。 2x Intel P3600 驅動器配置顯示最佳讀取結果 (0.17ms)。

接下來，我們重新調整服務器以進行順序 8k 傳輸，以測量 Intel P3600 NVMe 驅動器（以及 SSD800MM 驅動器的直寫和回寫緩存技術）的性能，負載為 16 個線程，隊列深度為 16對於 100% 讀取和 100% 寫入操作。 在此基準測試中，表現最好的顯然是 2x Intel P3600 NVMe 配置，具有 726,866IOPS 的大量讀取和 260,385IOPS 的寫入，兩者都遠高於主板的其餘部分。

我們的下一個測試由 70% 的隨機讀取操作和 30% 的寫入操作組成，工作負載為 8k，跨一系列線程和隊列計數。 對於吞吐量，2x NVMe 驅動器配置通過 134,867T16Q 達到 16IOPS，這仍然遠遠落後於 RAID6 中的 800x SSD10MM。

在平均延遲方面，2x NVMe Intel 驅動器配置再次落後於 SSD800MM 驅動器，16T16Q 延遲為 1.89ms。 在相同的 QT 下，單一英特爾驅動器配置的延遲大約翻了一番。

最大延遲基準測試講述了類似的故事，六個 SSD800MM 驅動器設置位居榜首。 也就是說，2x Intel 驅動器配置與 SSD800MM 驅動器保持相對同步（有時它的一些延遲甚至更低）直到 8T/8Q 標記。

在記錄 8k 70/30 基準測試的標準偏差計算時，與 SSD3600MM 相比，單驅動器和雙驅動器 Intel P800 配置都難以處理高線程數和隊列深度。

我們最終的綜合基準測試基於具有 128% 讀取和 100% 寫入操作的順序 100k 傳輸。 在這裡，英特爾 P3600 NVMe 2x 配置實現了比其 1x 配置高得多的吞吐量，寫操作達到 2,336,358KB/s，讀操作達到令人難以置信的 5,879,600KB/s。 我們還在回寫和直寫操作中測量了 LSI RAID 6x SSD800MM。 前者的寫入速度高達 6,427,400KB/s（遠高於任何其他配置），讀取速度為 5,865,600KB/s，而後者的寫入速度為 1,662,156KB/s，讀取速度為 2,702,029KB/s。

結論

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 是一款企業級存儲服務器，配備 10 個熱插拔 2.5" 驅動器托架，纖薄的 1U 機架式外形由兩個主要子系統組成：SC116AC2-R700WB 1U 機箱和 X9DRW-CTF31 雙處理器服務器主板。SuperServer 1027R-WC1NRT 支持 SAS3 12Gb/s 和 NVMe 驅動器，因此提供了極大的靈活性，前者使用 2.5" 外形規格的 PCIe 接口。 NVMe 驅動器是獨一無二的，因為它們提供前端可維護性，同時提供類似 PCIe 卡的性能，這比相同外形規格的 SAS/SATA 產品快得多。 大多數服務器只支持幾個 NVMe 兼容托架（在這個 Supermicro SuperServer 的情況下是兩個），因為機箱內部需要額外的硬件來處理與前端的連接。 然而，這些驅動器的最終結果是驚人的，英特爾 NVMe 固態硬盤在這個系統中真正閃耀。 

為了測試其性能，我們為 SuperServer 配備了最佳配置，以充分利用所有 10 個托架，並為每個托架提供最佳選項。 我們分別測試了 Intel P3600 1.2TB NVMe 驅動器和兩個驅動器的總和，以及連接到用於 RAID800 和 RAID400 配置的 LSI RAID 控制器卡的六個 HGST Ultrastar SSD1MM 10GB SSD（直寫和回寫操作）。 正如預期的那樣，兩個英特爾 NVMe 驅動器的組合使 SuperServer 擁有巨大的吞吐量和低延遲。 這在我們的 100% 讀取和 100% 寫入 4k、8k 和 128k 傳輸基準測試中最為明顯，它始終提供其他配置兩倍的讀取吞吐量。 

最終結果是 Supermicro 提供了一個密集的平台，由於其一對 NVMe 驅動器插槽，該平台可以驅動巨大的吞吐量。 不過，其餘的 SAS3 托架也不是完全無精打采，尤其是與我們使用的 HGST 驅動器等一流的 SSD 配對時。 在為對延遲敏感的應用程序分段數據，或在分層配置中使用閃存和 HDD 或低成本 SSD 的某種組合時，總共 10 個托架提供了很多選擇。 該平台的主要缺點是它只有兩個 NVMe 托架，儘管 Supermicro 確實提供了支持四個高速驅動器的更大的 2U 系統。 也就是說，考慮到業界在 NVMe 支持方面有些缺乏選擇，在 1U 系統中擁有兩個驅動器是新興技術的一個很好的起點，而 Supermicro 正在評估採用情況以及下一步的創新方向。

優點

• NVMe 兼容性
• 提供大量的靈活性
• 緊湊的 1U 外形
• SATADOM、SuperCap 等附加組件增加了“隱藏”價值

缺點

• 限於 2 個 NVMe 托架

底線

Supermicro SuperServer 1027R-WC1NRT 是一款高端存儲系統，由於與 SAS3 12Gb/s 和 NVMe 驅動器兼容，可為企業提供顯著的多功能性，前者可為繁重的應用程序工作負載帶來巨大的性能提升。

美超微 SuperServer 1027R-WC1NRT

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