Вы просили показать реальные примеры использования наших корпоративных SSD-накопителей и профессиональные тесты. Предоставляем вашему вниманию подробный обзор наших SSD-накопителей Kingston DC500R и DC500M ^[1] от нашего партнера Truesystems. Эксперты Truesystems собрали реальный сервер и эмулировали абсолютно реальные задачи, с которыми сталкиваются все твердотельные накопители корпоративного класса. Давайте почитаем, что у них получилось!

Модельная линейка Kingston 2019 года

Для начала немного сухой теории. Все твердотельные накопители Kingston можно поделить на четыре больших группы. Деление это условное, так как одни и те же накопители попадают сразу в несколько семейств.

• SSD для сборщиков систем: ^[2] SATA SSD в форм-факторах 2,5", M.2 и mSATA Kingston UV500 и две модели накопителей с интерфейсом NVMe — Kingston A1000 и Kingston KC2000;
• SSD для пользователей ^[3]. Такие же модели, что и в предыдущей группе и, вдобавок, SATA SSD Kingston A400;
• SSD для компаний ^[4]: UV500 и KC2000;
• Корпоративные SSD ^[5]. Накопители серии DC500, которые и стали героем этого обзора. Линейка DC500 делится на DC500R (преимущественное чтение, 0,5 DWPD) и DC500M (смешанные нагрузки, 1,3 DWPD).

На тесте у Truesystems были Kingston DC500R с емкостью 960 ГБ и Kingston DC500M с 1920 ГБ памяти. Давайте освежим в памяти их характеристики:

Kingston DC500R

• Объём: 480, 960, 1920, 3840 ГБ
• Форм-фактор: 2,5", высота 7 мм
• Интерфейс: SATA 3.0, 6 Гбит/с
• Заявленная производительность (для модели 960 ГБ)
• Последовательный доступ: чтение — 555 МБ/с, запись — 525 МБ/с
• Случайный доступ (блок 4 КБ): чтение — 98 000 IOPS, запись — 20 000 IOPS
• QoS задержки (блок 4 КБ, QD=1, перцентиль 99,9%): чтение — 500 мкс, запись — 2 мс
• Эмулируемый размер сектора: 512 байт (логический/физический)
• Ресурс: 0,5 DWPD
• Гарантийный срок: 5 лет

Kingston DC500M

• Объём: 480, 960, 1920, 3840 ГБ
• Форм-фактор: 2,5", высота 7 мм
• Интерфейс: SATA 3.0, 6 Гбит/с
• Заявленная производительность (для модели 1920 ГБ)
• Последовательный доступ: чтение — 555 МБ/с, запись — 520 МБ/с
• Случайный доступ (блок 4 КБ): чтение — 98 000 IOPS, запись — 75 000 IOPS
• QoS задержки (блок 4 КБ, QD=1, перцентиль 99,9%): чтение — 500 мкс, запись — 2 мс
• Эмулируемый размер сектора: 512 байт (логический/физический)
• Ресурс: 1,3 DWPD
• Гарантийный срок: 5 лет

Эксперты Truesystems обратили внимание, что в накопителях Kingston указываются QoS значения полной задержки как максимальное значение перцентиля 99,9% (99,9% всех значений будут меньше указанной величины). Это очень важный показатель особенно для серверных накопителей, так как от них в работе требуется предсказуемость, стабильность и отсутствие неожиданных зависаний. Если вы знаете, какие QoS задержки указаны в спецификации накопителя, то можете прогнозировать его работу, что очень удобно.

Параметры тестирования

Оба накопителя тестировались в тестовом стенде, имитирующем сервер. Его характеристики:

• Процессор Intel Xeon E5-2620 V4 (8 ядер, 2,1 ГГц, HT включен)
• 32 ГБ памяти
• Системная плата Supermicro X10SRi-F (1x socket R3, Intel C612)
• CentOS Linux 7.6.1810
• Для генерации нагрузки применялся FIO версии 3.14

И еще раз о том, какие SSD-накопители тестировались:

• Kingston DC500R 960 ГБ (SEDC500R960G)
• Прошивка: SCEKJ2.3
• Объём: 960 197 124 096 байт
• Kingston DC500M 1920 ГБ (SEDC500M1920G)
• Прошивка: SCEKJ2.3
• Объём: 1 920 383 410 176 байт

Методика тестирования

За основу был взят популярный набор тестов SNIA Solid State Storage Performance Test Specification v2.0.1 ^[6], однако тестировщики внесли в него коррективы, чтобы сделать нагрузки более приближёнными к реальному использованию корпоративных SSD в 2019 году. В описании каждого теста мы отметим, что конкретно было изменено и почему.

Тест операций ввода-вывода (IOPS)

В этом тесте измеряется количество операций ввода-вывода в секунду для блоков различного размера (1024 КБ, 128 КБ, 64 КБ, 32 КБ, 16 КБ, 8 КБ, 4 КБ, 0,5 КБ) и случайного доступа с различным соотношением чтение/запись (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Эксперты Truesystems использовали следующие параметры теста: 16 потоков с глубиной очереди 8. При этом блок 0,5 КБ (512 байт) вообще не прогонялся, так как его размер слишком мал, чтобы серьезно загрузить накопители.

Kingston DC500R в тесте IOPS

Табличные данные:

Kingston DC500M в тесте IOPS

Табличные данные:

Тест IOPS не предполагает выход в режим насыщения, поэтому проходится довольно легко. Оба накопителя справились прекрасно, полностью соответствуя заявленным заводским характеристикам. Подопытные продемонстрировали отличную производительность в записи блоками по 4 КБ: 70 и 88 тысяч IOPS. Это здорово, особенно для ориентированного на чтение Kingston DC500R. Что же до непосредственно операций чтения, эти SSD-накопители не только превосходят свои же заводские значения, но и в целом приближаются к потолочной производительности SATA-интерфейса.

Тест пропускной способности

В этом тесте исследуется пропускная способность при последовательном доступе. То есть, оба SSD-накопителя выполняют операции последовательного чтения и записи блоками 1 МБ и 128 КБ. 8 потоков с глубиной очереди 16 на каждый поток.

Kingston DC500R:

• 128 КБ последовательное чтение: 539,81 МБ/с
• 128 КБ последовательная запись: 416,16 МБ/с
• 1 МБ последовательное чтение: 539,98 МБ/с
• 1 МБ последовательная запись: 425,18 МБ/с

Kingston DC500M:

• 128 КБ последовательное чтение: 539,27 МБ/с
• 128 КБ последовательная запись: 518,97 МБ/с
• 1 МБ последовательное чтение: 539,44 МБ/с
• 1 МБ последовательная запись: 518,48 МБ/с

И здесь мы тоже видим, что скорость последовательного чтения у SSD подобралась к пределу пропускной способности интерфейса SATA 3. Вообще никаких проблем с последовательным чтением у накопителей Kingston не выявляется.

Последовательная запись немного отстаёт, что особенно хорошо видно по Kingston DC500R, который относится к классу read intensive, то есть, рассчитан на интенсивное чтение. Поэтому Kingston DC500R в этой части теста выдал значения даже ниже заявленных. Но эксперты Truesystems полагают, что для накопителя, который вообще не предназначен для таких нагрузок (напомним, что ресурс у DC500R составляет 0,5 DWPD), эти 400 с лишним МБ/с все же можно считать хорошим результатом.

Тест задержки

Как мы уже отмечали, это важнейший тест для корпоративных накопителей. Ведь по нему можно определить, какие проблемы возникают при долгой ежедневной эксплуатации SSD-диска. В ходе стандартного теста SNIA PTS замеряется значение средней и максимальной задержки для различных размеров блока (8 КБ, 4 КБ, 0,5 КБ) и соотношений чтение/запись (100/0, 65/35, 0/100) при минимальной глубине очереди (1 поток с QD=1). Однако в редакции Truesystems решили серьезно доработать его, чтобы получить более реалистические значения:

• Исключили блок 0,5 КБ;
• Вместо однопоточной нагрузки с очередями 1 и 32 нагрузка варьируется по количеству потоков (1, 2, 4) и глубине очереди (1, 2, 4, 8, 16, 32);
• Вместо соотношения 65/35 используется 70/30, как более реалистичное;
• Приводятся не только средние и максимальные значения, но и перцентили 99%, 99,9%;
• для выбранного значения количества потоков строятся графики зависимости задержки (99%, 99,9% и среднего значения) от IOPS для всех блоков и соотношений чтение/запись.

Данные усреднялись по четырём из 25-ти раундов длительностью 35 секунд (5 «прогревочных» + 30-секундная нагрузка) каждый. Для графиков редакция Truesystems выбрала серию значений с глубиной очереди от 1 до 32 при 1–4 потоках. Это было сделано для того, чтобы оценить производительность накопителей с учётом задержки, то есть, максимально реалистичный показатель.

Показатели средней задержки:

Этот график наглядно демонстрирует разницу между моделями DC500R и DC500M. Kingston DC500R разработан для интенсивных операций чтения, поэтому количество операций на запись практически не растёт с увеличением нагрузки, оставаясь на уровне 25 000.
Если посмотреть на смешанную нагрузку (70% записи и 30% чтения) различие между DC500R и DC500M также остаётся заметным. Если взять нагрузку, соответствующую задержке в 400 микросекунд, видно, что универсальный DC500M имеет производительность в три раза выше. Это тоже вполне естественно и проистекает из характеристик накопителей.
Любопытная деталь — DC500M опережает DC500R даже при 100%-чтении, обеспечивая меньшую задержку при том же количестве IOPS. Разница небольшая, но очень интересная.

99%-перцентиль задержки:

99.9%-перцентиль задержки:

По этим графикам эксперты Truesystems проверяли достоверность заявленных характеристик по QoS задержки. В спецификациях указывался показатель 0,5 мс на чтение и 2 мс на запись для блока 4 КБ при глубине очереди равной 1. Горды сообщить, что эти цифры подтвердились, еще и с большим запасом. Интересно, что минимальная задержка на чтение (280–290 мкс для DC500R и 250–260 мкс для DC500M) достигается не при QD=1, а при 2–4.
Задержка на запись при QD=1 составила 50 мкс (такая низкая задержка получается за счёт того, что при низкой нагрузке гарантированно успевает освобождаться кэш накопителя, и мы всегда видим задержку при записи в кэш). Этот показатель в 40 раз ниже заявленного значения!

Тест непрерывной производительности

Еще одна крайне реалистичная проверка, в которой изучается изменение производительности (IOPS и задержки) во время долгой интенсивной работы. В качестве рабочего сценария выбрана случайная запись блоками 4 КБ на протяжении 600 минут. Смысл этого теста в том, что при такой нагрузке SSD-накопитель входит в режим насыщения, когда контроллер непрерывно занимается сборкой мусора для подготовки свободных для записи блоков памяти. То есть, это максимально изматывающий режим — именно то, с чем сталкиваются SSD корпоративного класса, стоящие в реальных серверах.

По итогам теста Truesystems получили следующие показатели производительности:

Главный результат этой части теста: и Kingston DC500R и Kingston DC500M в реальной работе превышают собственные заводские значения. Когда подготовленные блоки заканчиваются, т начинается режим насыщения, Kingston DC500R держится на уровне 22 000 IOPS (вместо 20 000 IOPS). Kingston DC500M держится в диапазоне 77-78 000, хотя в профиле накопителя заявлено 75 000 IOPS. Также по этому тесту наглядна видна разница между накопителями: если в рабочем процессе накопителя предполагается высокая доля операций записи, Kingston DC500M оказывается более чем в три раза более производительным (также помним, что и в операциях чтения DC500M показал себя лучше по задержкам).

Задержки во время постоянных операций записи выведены на следующем графике. Медианное значение, перцентили 99%, 99,9% и 99,99%.

Мы видим, что задержка у обоих накопителей растет пропорционально снижению производительности, без резких провалов и необъяснимых пиков. Это очень хорошо, так как именно предсказуемости и ожидают от корпоративных накопителей. Эксперты Truesystems подчеркивают, что тестирование проходило в 8 потоков с глубиной очереди 16 на каждый поток, поэтому важны не абсолютные значения, а динамика. Когда они же тестировали DC400, на этом тесте случались сильные задержки из-за работы контроллера, но на этом графике таких проблем у Kingston DC500R и Kingston DC500M нет.

Распределение задержки под нагрузкой

Бонусом редакция Truesystems прогнала Kingston DC500R и Kingston DC500M через упрощенный тест №13 спецификации SNIA SSS PTS 2.0.1. Исследовалось распределение задержки под нагрузкой в виде специального паттерна CBW:

Размеры блоков:

Распределение нагрузки по объёму накопителя:

Соотношение чтение/запись: 60/40%.

После secure erase и предварительной нагрузки тестировщики запускали по 10 60-секундных раундов основного теста для количества потоков 1–4 и глубины очереди 1–32. По итогам была построена гистограмма распределения по значениям из раундов, соответствующих средней производительности (IOPS). Для обоих накопителях она достигалась при одном потоке с глубиной очереди 4.

В итоге, получились следующие значения:
DC500R: 17949 IOPS при задержке 594 мкс
DC500M: 18880 IOPS при 448 мкс.

Распределение задержки анализировалось отдельно для чтения и записи.

Заключение

Редакция Truesystems пришла к выводу, что показатели тестов Kingston DC500R и Kingston DC500M однозначно трактуются как хорошие. Kingston DC500R очень хорошо справляется с операциями на чтение, и может быть рекомендован в качестве профессионального оборудования под соответствующие задачи. Для смешанной нагрузки и при необходимости в больше ресурсе Truesystems рекомендует Kingston DC500M. Также издание отмечает привлекательные цены на всю модельную линейку корпоративных накопителей Kingston и признает, что переход на TLC 3D-NAND действительно помог снизить цену, не потеряв в качестве. Еще экспертам Truesystems понравился высокий уровень технической поддержки Kingston и пятилетняя гарантия на серию накопителей DC500

P.S. Напоминаем, что оригинал обзора можно прочитать на сайте Truesystems ^[7].

Для получения дополнительной информации о продуктах Kingston Technology обращайтесь на сайт компании ^[8].

Автор: Kingston_Technology

Источник ^[9]