Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD

Представлений нещодавно виробником твердотільний накопичувач DC3000ME є одним із перших в індустріальному сегменті, оснащених інтерфейсом PCIe 5.0 NVMe. Тим цікавіше було дослідити його можливості.

Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD

Три роки тому попит на серверне обладнання пригальмувався. Через зниження закупівель з боку дата-центрів виробники SSD зіткнулися з перенасиченням складів. Це призвело до значного падіння цін на NVMe SSD у 2022–2023 роках. Поки ринок лихоманило, компанія Kingston зосереджувалася на масовому ринку — в неї була така можливість, відклавши розробку нових продуктів корпоративного призначення до кращих часів. І вони настали — завдяки розповсюдженню штучного інтелекту, високопродуктивних обчислень і новій хвилі розмноження центрів обробки даних та постачальників хмарних послуг.

Так Kingston презентувала індустріальні накопичувачі DC3000ME з інтерфейсом PCIe 5.0 NVMe на флешпам’яті 3D eTLC. Нове сімейство доступне у варіантах місткістю 3,84, 7,68 та 15,36 ТБ. Воно обернено сумісне з PCIe 4.0 серверами та бекплейнами, має вбудований захист від втрати живлення, що забезпечує збереження даних у разі раптового відключення живлення, а також шифрування AES 256-bit для максимальної безпеки даних.

Тестуємо власноруч

Дослідження проходили з використанням трьох 7,68 ТБ U.2 SSD Kingston DC3000ME. Це дало можливість провести повноцінні перегони у популярних в серверах сценаріях, окрім перевірки паспортних параметрів.

Kingston заявляє такі технічні характеристики:

Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD

Ресурс 1 DWPD наразі є типовим для серверних NVMe SSD. Опитування дата-центрів виявляють, що більшість дисків використовують менше 0.5 DWPD. До того ж власник завжди може збільшити ресурс (і продуктивність) NVMe SSD за допомогою просторів імен.

Перейдемо до практичних змагань.

Тестовий іподром

Трійцю SSD було встановлено у платформу ASUS RS720E11-RS12U. В усіх 12 відсіках її переднього дискового кошика підтримуються NVMe PCIe 5.0.

Конфігурація стенда:
ASUS RS720-E11-RS12U / 2хCPU Intel Xeon Gold 5515+ / 4x32 ГБ DDR5-4800 RDIMM Kingston / 480GB M.2 NVMe SSD Kingston DC2000M / 3 x 7,68 ТБ U.2 Kingston DC3000ME / Windows Server Standard 2022.

Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD

Учасники змагалися у кількох дисциплінах, з трьома варіантами NVMe RAID:
• Microsoft Storage Spaces
• Програмний процесорний RAID Intel VROC, активований ключем VROCPREMMOD
• Апаратний прискорювач GRAID-1000 SupremeRAID T1000.

А судді хто? Ліричний відступ із застереженнями

Тестова утиліта FIO (Flexible I/O Tester) – потужний та універсальний інструмент для перевірки NVMe-накопичувачів завдяки своїй гнучкості та широкому набору функцій. Він підтримує широкий спектр I/O шаблонів, включаючи випадкове та послідовне читання/запис, що дозволяє моделювати різні робочі навантаження. FIO надає докладні звіти з ключовими метриками, такими як IOPS, латентність та пропускна здатність, що допомагає точно оцінити продуктивність NVMe-дисків. Також інструмент легко конфігурується за допомогою текстових файлів, що дозволяє створювати сценарії під індивідуальні вимоги. FIO підтримує тестування у багатопотоковому режимі, що особливо важливо для оцінки швидкості сучасних NVMe- накопичувачів, які оптимізовані для паралельної обробки даних. Всі ці особливості роблять FIO доречним вибором для тестування та аналізу продуктивності NVMe- накопичувачів.

Слід зазначити, що FIO, як і будь-який інший синтетичний тест, не відтворює реальні навантаження. По-перше, у синтетичних тестах надходження запитів зазвичай моделюється з використанням випадкових процесів, де розподіл вже заздалегідь визначений, наприклад, рівномірний або пуассонівський. Це дозволяє створити контрольоване та передбачуване середовище для аналізу та оцінки продуктивності систем. Однак така спрощена модель не завжди відповідає реальності.

У реальних умовах надходження запитів має характер самоподібного процесу. Це означає, що в потоках запитів спостерігаються так звані "довгі хвости" — часті та значні відхилення від середньої інтенсивності надходження запитів. Такі викиди виникають незалежно від тимчасового масштабу, чи це короткі, чи довгі інтервали спостереження. Це пов'язане з внутрішньою складністю поведінки користувача та неоднорідністю трафіку, що суттєво ускладнює моделювання та вимагає інших підходів до тестування та оптимізації систем.

По-друге, у синтетичних тестах «робочий об'єм» (data footprint) — означає область або діапазон даних, з яким працює тест або застосунок. Він задається заздалегідь і може охоплювати, наприклад, весь доступний об'єм диска/сховища або певний відсоток. Таким чином, тест може читати або записувати дані тільки в межах цієї області, що дає змогу моделювати різні сценарії використання.

У реальному житті робочий об'єм визначається робочими навантаженнями та патернами доступу. Він може бути більш концентрованим, коли система працює з даними, що часто використовуються (локальність посилань), або ширшим, якщо дані розподілені більш рівномірно. Наприклад, база даних, в якій одні записи запитуються частіше за інших, створює вузький робочий об'єм з високим ступенем локалізації.

Для оцінки продуктивності послідовного читання/запису використовувалася утиліта CrystalDiskMark 8.0.4 x64. CrystalDiskMark тестує швидкість роботи з великими файлами, записуючи та зчитуючи дані блоками фіксованого розміру – 1 МБ.

Що і як тестували

Вимірювалися показники IOPS та МБ/с для масивів із такими конфігураціями:
• Windows Storage Spaces: mirror та parity
• VROC: RAID 1 та RAID 5
• GRAID: RAID 1 та RAID 5
Для тестування продуктивності при довільному доступі використовувався патерн FIO з такими параметрами.
Тест довільного читання (4K random reads):
fio --name=4krandomreads --filename=\\.\PhysicalDrive$ --thread --rw=randread --direct=1 \
--ioengine=windowsaio --bs=4k --numjobs=16 --iodepth=128 --size=8G --group_reporting >> 4krandomread.txt
Тест довільного запису (4K random writes):
fio --name=4krandomwrites --filename=\\.\PhysicalDrive$ --thread --rw=randwrite --direct=1 \
--ioengine=windowsaio --bs=4k --numjobs=16 --iodepth=128 --size=8G --group_reporting >> 4krandomwrite.txt

Швидкість послідовного запису/читання вимірювалася за допомогою CrystalDiskMark із такими параметрами:
• Розмір тестового файлу: 8 ГБ
• Кількість проходів тесту: 5
• Черга запитів (Queue Depth): 8
• Кількість потоків (Threads): 1

Рахунок на табло

Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD

Насамперед відзначимо, що новинки підтвердили свої паспортні характеристики в частині їх продуктивності. Так при заявлених для досліджуваної нами моделі швидкостей послідовного читання/запису — 14000/10000 МБ/с у тесті були досягнуті показники 14137/10196 МБ/с. А для операцій з довільним доступом вони були навіть помітно вищими. Так зафіксована нами швидкість читання блоками 4K досягла 2324000 IOPS, що лише трохи не дотягнуло до заявлених 2800000 IOPS. Зате в операціях запису була отримана продуктивність 901000 IOPS, яка значно перевищує паспортний показник 500000 IOPS.

Зверніть увагу, що на діаграмах результати наведені окремо для RAID 1 та RAID 5, поряд з показниками одиничного NVMe.

Зауважимо, продуктивність послідовного читання-запису вимірювалася за допомогою CrystalDiskMark.

Підсумки

Kingston повертається в сервери з гідним продуктом. Хоча, на відміну від власників масових ПК, корпоративний ринок не шаленіє від рекордної продуктивності PCIe Gen5 NVMe, сервери останніх поколінь AMD EPYC та Intel Xeon цей стандарт підтримують. Пропозиція Kingston знайде відгук серед тих, хто захоче (і зможе) вичавити максимум з нового обладнання, що купується.

Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD