Según sus requisitos: prueba profesional de los SSD DC500R y DC500M de Kingston

Solicitó ejemplos de la vida real de nuestros SSD corporativos y pruebas profesionales. Le proporcionamos una descripción detallada de nuestros SSD DC500R y DC500M de Kingston de nuestro socio True System. Los expertos de True System ensamblaron un servidor real y emularon tareas absolutamente reales que enfrentan todos los SSD de clase empresarial. ¡Leamos lo que hicieron!

Alineación Kingston 2019

Para empezar, una pequeña teoría seca. Todos los SSD de Kingston se pueden dividir en cuatro grandes grupos. Esta división es condicional, ya que las mismas unidades pertenecen a varias familias a la vez.

• SSD para creadores de sistemas: SSD SATA de 2.5 ", M.2 y mSATA Kingston UV500 y dos modelos de almacenamiento NVMe: Kingston A1000 y Kingston KC2000;
• SSD para usuarios . Los mismos modelos que en el grupo anterior y, además, SSD SATA Kingston A400;
• SSD para empresas : UV500 y KC2000;
• SSD corporativo . Conduce la serie DC500, que se convirtió en el héroe de esta revisión. La línea DC500 se divide en DC500R (lectura primaria, 0.5 DWPD) y DC500M (cargas mixtas, 1.3 DWPD).

En la prueba, el True System tenía Kingston DC500R con una capacidad de 960 GB y Kingston DC500M con 1920 GB de memoria. Actualicemos sus características:

Kingston DC500R

• Volumen: 480, 960, 1920, 3840 GB
• Factor de forma: 2.5 ", altura 7 mm
• Interfaz: SATA 3.0, 6 Gb / s
• Rendimiento declarado (para el modelo 960 GB)
• Acceso en serie: lectura - 555 MB / s, escritura - 525 MB / s
• Acceso aleatorio (bloque de 4 KB): lectura - 98,000 IOPS, escritura - 20,000 IOPS
• Retrasos de QoS (bloque de 4 KB, QD = 1, percentil 99.9%): lectura - 500 μs, escritura - 2 ms
• Tamaño del sector emulado: 512 bytes (lógico / físico)
• Recurso: 0.5 DWPD
• Período de garantía: 5 años

Kingston DC500M

• Volumen: 480, 960, 1920, 3840 GB
• Factor de forma: 2.5 ", altura 7 mm
• Interfaz: SATA 3.0, 6 Gb / s
• Rendimiento declarado (para el modelo de 1920 GB)
• Acceso en serie: lectura - 555 MB / s, escritura - 520 MB / s
• Acceso aleatorio (bloque de 4 KB): lectura - 98,000 IOPS, escritura - 75,000 IOPS
• Retrasos de QoS (bloque de 4 KB, QD = 1, percentil 99.9%): lectura - 500 μs, escritura - 2 ms
• Tamaño del sector emulado: 512 bytes (lógico / físico)
• Recurso: 1.3 DWPD
• Período de garantía: 5 años

Los expertos de True System notaron que en las unidades Kingston los valores de QoS del retraso total se indican como el valor de percentil máximo del 99,9% (el 99,9% de todos los valores será menor que el valor especificado). Este es un indicador muy importante especialmente para las unidades de servidor, ya que requieren previsibilidad, estabilidad y la ausencia de congelaciones inesperadas en su trabajo. Si sabe qué demoras de QoS se indican en la especificación de la unidad, puede predecir su funcionamiento, lo cual es muy conveniente.

Parámetros de prueba

Ambas unidades se probaron en un banco de pruebas que simula un servidor. Sus características:

• Procesador Intel Xeon E5-2620 V4 (8 núcleos, 2.1 GHz, HT activado)
• 32 GB de memoria
• Placa base Supermicro X10SRi-F (1x socket R3, Intel C612)
• CentOS Linux 7.6.1810
• Para generar la carga, se utilizó la versión 3.14 de FIO

Y de nuevo sobre qué SSD se probaron:

• Kingston DC500R 960GB (SEDC500R960G)
• Firmware: SCEKJ2.3
• Volumen: 960 197124096 bytes
• Kingston DC500M 1920 GB (SEDC500M1920G)
• Firmware: SCEKJ2.3
• Volumen: 1 920 383 410 176 bytes

Metodología de prueba

La base fue la popular suite de pruebas de la especificación de rendimiento de almacenamiento de estado sólido SNIA v2.0.1 , pero los evaluadores hicieron ajustes para acercar las cargas de trabajo al uso real de los SSD corporativos en 2019. En la descripción de cada prueba, observamos qué se cambió exactamente y por qué.

Prueba de operaciones de E / S (IOPS)

Esta prueba mide el número de operaciones de E / S por segundo para bloques de varios tamaños (1024 KB, 128 KB, 64 KB, 32 KB, 16 KB, 8 KB, 4 KB, 0.5 KB) y acceso aleatorio con diferentes relaciones de lectura / escritura registro (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Los expertos de True System utilizaron los siguientes parámetros de prueba: 16 subprocesos con una profundidad de cola de 8. Al mismo tiempo, un bloque de 0.5 KB (512 bytes) no se ejecutó en absoluto, ya que su tamaño era demasiado pequeño para cargar seriamente las unidades.

Kingston DC500R en prueba IOPS



Datos tabulares:



Kingston DC500M en prueba IOPS



Datos tabulares:



La prueba IOPS no implica ingresar al modo de saturación, por lo que es bastante fácil. Ambas unidades se adaptaron perfectamente, cumpliendo plenamente las características de fábrica declaradas. Los sujetos mostraron un excelente rendimiento en la escritura de bloques de 4 KB: 70 y 88 mil IOPS. Esto es genial, especialmente para el Kingston DC500R orientado a la lectura. En cuanto a las operaciones de lectura, estos SSD no solo exceden sus valores de fábrica, sino que también se acercan al rendimiento máximo de la interfaz SATA.

Prueba de ancho de banda

Esta prueba examina el rendimiento de acceso secuencial. Es decir, ambos SSD realizan operaciones de lectura y escritura secuenciales con bloques de 1 MB y 128 KB. 8 hilos con una profundidad de cola de 16 por hilo.

Kingston DC500R:

• Lectura secuencial de 128 KB: 539.81 MB / s
• Escritura secuencial de 128 KB: 416.16 MB / s
• Lectura secuencial de 1 MB: 539.98 MB / s
• Escritura secuencial de 1 MB: 425,18 MB / s

Kingston DC500M:

• Lectura secuencial de 128 KB: 539.27 MB / s
• Escritura secuencial de 128 KB: 518.97 MB / s
• Lectura secuencial de 1 MB: 539.44 MB / s
• Escritura secuencial de 1 MB: 518.48 MB / s

Y aquí también vemos que la velocidad de lectura secuencial del SSD se ha acercado al límite de ancho de banda de la interfaz SATA 3. En general, las unidades Kingston no tienen problemas con la lectura secuencial.

La grabación secuencial está ligeramente atrasada, lo cual es especialmente evidente en Kingston DC500R, que pertenece a la clase de lectura intensiva, es decir, está diseñado para lectura intensiva. Por lo tanto, Kingston DC500R en esta parte de la prueba dio valores aún más bajos. Pero los expertos de True System creen que para una unidad que no está diseñada para tales cargas (recuerde que el DC500R tiene un recurso de 0.5 DWPD), estos más de 400 MB / s aún pueden considerarse un buen resultado.

Prueba de retraso

Como ya hemos señalado, esta es la prueba más importante para las unidades corporativas. Después de todo, se puede usar para determinar qué problemas surgen durante el largo funcionamiento diario de una unidad SSD. La prueba estándar SNIA PTS mide la latencia media y máxima para varios tamaños de bloque (8 KB, 4 KB, 0.5 KB) y relaciones de lectura / escritura (100/0, 65/35, 0/100) con una profundidad mínima de la cola (1 secuencia con QD = 1). Sin embargo, los editores de True System decidieron modificarlo seriamente para obtener valores más realistas:

• Excluido el bloque de 0.5 KB;
• En lugar de una carga de un solo subproceso con las colas 1 y 32, la carga varía en el número de flujos (1, 2, 4) y la profundidad de la cola (1, 2, 4, 8, 16, 32);
• En lugar de la relación 65/35, 70/30 se usa como una más realista;
• No solo se dan valores medios y máximos, sino también percentiles 99%, 99.9%;
• para el valor seleccionado del número de flujos, se construyen gráficos de la dependencia del retraso (99%, 99,9% y valor promedio) en IOPS para todos los bloques y relaciones de lectura / escritura.

Los datos se promediaron en cuatro de 25 rondas con una duración de 35 segundos (5 "calentamientos" + carga de 30 segundos) cada uno. Para los gráficos, los editores de True System eligieron una serie de valores con profundidades de cola de 1 a 32 para 1–4 hilos. Esto se realizó para evaluar el rendimiento de las unidades teniendo en cuenta el retraso, es decir, el indicador más realista.

Indicadores de retraso promedio:



Este gráfico ilustra la diferencia entre el DC500R y el DC500M. Kingston DC500R está diseñado para operaciones de lectura intensiva, por lo que el número de operaciones de escritura no aumenta con el aumento de la carga, quedando en 25,000.
Si observa la carga mixta (70% de escritura y 30% de lectura), la diferencia entre DC500R y DC500M también sigue siendo notable. Si tomamos la carga correspondiente a un retraso de 400 microsegundos, vemos que el DC500M universal tiene un rendimiento tres veces mayor. Esto también es bastante natural y se deriva de las características de las unidades.
Un detalle curioso: el DC500M está por delante del DC500R incluso al 100% de lectura, proporcionando menos latencia con la misma cantidad de IOPS. La diferencia es pequeña, pero muy interesante.

99% de retraso percentil:



99.9% de percentil de retraso:



Según estos gráficos, los expertos de True System verificaron la confiabilidad de las características declaradas para el retraso de QoS. Las especificaciones indicaron un indicador de 0.5 ms para lectura y 2 ms para escritura para un bloque de 4 KB con una profundidad de cola igual a 1. Estamos orgullosos de anunciar que estos números fueron confirmados, también con un gran margen. Curiosamente, el retraso de lectura mínimo (280–290 μs para DC500R y 250–260 μs para DC500M) no se alcanza en QD = 1, sino en 2–4.
El retraso de escritura en QD = 1 fue de 50 μs (se obtiene un retraso tan bajo debido al hecho de que con poca carga se garantiza la liberación de la memoria caché de la unidad, y siempre vemos un retraso al escribir en la memoria caché). ¡Este indicador es 40 veces más bajo que el valor declarado!

Prueba de rendimiento continuo

Otra prueba extremadamente realista, que estudia el cambio en el rendimiento (IOPS y latencia) durante un trabajo largo e intensivo. Como escenario de trabajo, se seleccionó la grabación aleatoria en bloques de 4 KB durante 600 minutos. El significado de esta prueba es que con tal carga, la unidad SSD entra en modo de saturación cuando el controlador está recolectando basura continuamente para preparar bloques de memoria libres para la escritura. Es decir, este es el modo más agotador: exactamente a lo que se enfrentan los SSD de clase empresarial que enfrentan los servidores reales.

Según los resultados de la prueba True System, recibimos los siguientes indicadores de rendimiento:



El resultado principal de esta parte de la prueba: tanto Kingston DC500R como Kingston DC500M en operación real exceden sus propios valores de fábrica. Cuando finalizan los bloques preparados, t comienza el modo de saturación, Kingston DC500R se mantiene a 22,000 IOPS (en lugar de 20,000 IOPS). Kingston DC500M está en el rango de 77-78,000, aunque se declaran 75,000 IOPS en el perfil de la unidad. La diferencia entre unidades también es claramente visible en esta prueba: si se espera una alta proporción de operaciones de escritura en el flujo de trabajo de la unidad, Kingston DC500M resulta ser más de tres veces más productivo (también recordamos que DC500M también mostró una mejor latencia en las operaciones de lectura).

Los retrasos durante las operaciones de escritura continua se muestran en el siguiente gráfico. Valor medio, percentiles 99%, 99.9% y 99.99%.



Vemos que la latencia de ambas unidades aumenta en proporción a la disminución del rendimiento, sin fallas agudas y picos inexplicables. Esto es muy bueno, ya que es precisamente la previsibilidad que se espera de las unidades corporativas. Los expertos de True System enfatizan que la prueba se realizó en 8 hilos con una profundidad de cola de 16 para cada hilo, por lo tanto, no son valores absolutos, pero la dinámica es importante. Cuando probaron el DC400, hubo retrasos severos en esta prueba debido al controlador, pero en este gráfico los Kingston DC500R y Kingston DC500M no tienen tales problemas.

Distribución de retraso de carga

Como beneficio adicional, los editores de True System manejaron Kingston DC500R y Kingston DC500M a través de la prueba simplificada No. 13 de la especificación SNIA SSS PTS 2.0.1. La distribución del retraso bajo carga se estudió en forma de un patrón CBW especial:

Tamaños de bloque:



Distribución de carga por volumen de unidad:



Relación lectura / escritura: 60/40%.

Después de borrar y precargar de forma segura, los evaluadores realizaron 10 rondas de 60 segundos de la prueba principal para el número de subprocesos 1–4 y la profundidad de la cola 1–32. Con base en los resultados, se construyó un histograma de la distribución por valores de rondas correspondientes a la productividad promedio (IOPS). Para ambas unidades, se logró con una sola secuencia con una profundidad de cola de 4.

Como resultado, se obtuvieron los siguientes valores:
DC500R: 17949 IOPS a 594 μs de retraso
DC500M: 18880 IOPS a 448 μs.

La distribución del retraso se analizó por separado para lectura y escritura.

Conclusión

Los editores de True System concluyeron que los puntos de referencia Kingston DC500R y Kingston DC500M se tratan claramente como buenos. Kingston DC500R hace un muy buen trabajo de lectura y puede recomendarse como equipo profesional para las tareas respectivas. Para cargas mixtas y, si es necesario, más recursos, True System recomienda Kingston DC500M. La publicación también señala precios atractivos para toda la línea de modelos de unidades corporativas de Kingston y reconoce que la transición a TLC 3D-NAND realmente ayudó a bajar el precio sin perder calidad. A los expertos de True System también les gustó el alto nivel de soporte técnico de Kingston y una garantía de cinco años en la serie de unidades DC500.

PD: Le recordamos que la revisión original se puede leer en el sitio web de True System .

Para obtener más información sobre los productos de Kingston Technology, visite el sitio web de la compañía .