As estações de trabalho da Dell são ferramentas poderosas para criar conteúdo profissional de todos os tipos. Todos os dispositivos da linha são unidos por uma coisa: são totalmente compatíveis com software especializado, têm alto desempenho e são muito confiáveis.
Para alcançar este último, um dos papéis principais é desempenhado pela escolha correta da unidade para armazenar dados. E temos uma abordagem muito especial para esta tarefa. Hoje, apresentaremos os métodos que usamos para classificar os dispositivos de armazenamento nas estações de trabalho Dell Precision. Essas informações serão úteis para quem deseja entender os parâmetros de desempenho das próprias estações de trabalho e dos subsistemas de armazenamento.
Por que o desempenho da unidade é importante?
As estações de trabalho são equipadas com os componentes mais rápidos disponíveis para os sistemas clientes. Quando se trata de armazenamento, é importante que os aplicativos profissionais não passem a maior parte do tempo aguardando o subsistema de armazenamento concluir sua operação. Esse tempo de inatividade reduz significativamente o desempenho geral da estação de trabalho.
Classificação de armazenamento e níveis de desempenho
Mesmo que os dispositivos de armazenamento tenham a mesma capacidade, eles podem diferir no fator de forma, na conexão elétrica física, no protocolo de acesso e, é claro, no nível de desempenho - especificações que determinam a velocidade de tais dispositivos. Isso é especialmente importante para unidades de estado sólido (SSDs), cujas características podem ser fundamentalmente diferentes, dependendo da arquitetura interna e da memória flash aplicada.
Antes do SSD se tornar a principal tecnologia, o desempenho do disco rígido era frequentemente determinado pelas chamadas especificações traseiras. O usuário pode simplesmente virar o inversor e observar as características: velocidade de rotação, capacidade de cache, tempo médio de pesquisa, assim como valores de taxa de transferência e o número de placas dentro do inversor. Essas especificações nem sempre estão diretamente relacionadas ao desempenho de aplicativos individuais, mas fornecem alguma base para comparar discos diferentes no ecossistema de HDD.
Quanto ao SSD, será muito difícil comparar o desempenho de vários modelos sem usar certos métodos sistemáticos. As unidades de estado sólido podem fornecer algumas informações descritivas nas especificações, mas não é muito racional comparar interfaces SSD, tipos de memória flash e modelos de um controlador de memória flash com o desempenho do aplicativo.
Os SSDs têm vantagens significativas sobre os discos rígidos tradicionais, mas sem qualquer avaliação sistemática de desempenho, pode ser difícil comparar diferentes modelos de discos de estado sólido. Ao classificar os dispositivos de armazenamento com base em medições de desempenho, a Dell melhora a eficiência das estações de trabalho profissionais.
SSD M.2 no laptop Dell XPS 13 9365Métodos de medição
São necessárias medições de desempenho para diferenciar unidades de estado sólido. Mas o que precisa ser medido? Logicamente, a leitura e a escrita são aleatórias e seqüenciais. Se você for guiado por alguns dos testes mais populares para clientes, poderá concluir que apenas o desempenho máximo deve ser medido - a taxa de transferência máxima possível ou as operações de E / S por segundo (IOPS).
Referência para classificar unidades por desempenho
Os valores de pico e os métodos usados para medi-los podem ou não corresponder a uma aplicação profissional. Isso é especialmente verdadeiro para testes que medem o desempenho máximo sob condições ideais - por exemplo, uma profundidade significativa da fila de E / S aguardando para ser executada no pipeline de armazenamento.
Para corresponder a uma ampla variedade de aplicativos de estação de trabalho e padrões de uso, nossos métodos de classificação de armazenamento incluem vários tipos diferentes de medidas. Eles refletem as características aplicadas e sintéticas.
Análise de cluster
As medições de desempenho de vários SSDs são usadas na análise de cluster. Nesse caso, vários algoritmos de cluster são aplicados, incluindo os centróides e os baseados em densidade, seguidos por uma comparação dos resultados.
Provavelmente devido às vantagens do barramento PCI Express, os SSDs NVMe formam um grupo claro que é diferente dos SSDs SATA. Isso confirmou nossas suposições anteriores e começamos a alocar clusters em cada uma dessas interfaces.
Os SSDs SATA formaram dois clusters: o principal, nos módulos de memória flash do TLC, e o de alto desempenho, na memória do MLC. Isso mostra que os SSDs baseados em MLC são superiores aos SSDs baseados em TLC. No entanto, ao executar algumas medições, as unidades básicas em um cluster de alto desempenho podem ter as mesmas características (ou um pouco piores) que uma unidade superior em outro cluster.
Os SSDs NVMe também mostraram uma separação em dois clusters, o que também é muito mais distinto do que seus análogos SATA de fatores de forma de 2,5 ”e M.2. O cluster "principal" foi formado por SSDs baseados em TLC, enquanto o "cluster de alto desempenho" incluía MLCs e até vários SSDs baseados em SLC (placas adicionais de alto desempenho, complementos).
Como resultado, selecionamos o algoritmo de cluster baseado em centróide para classificar dispositivos de armazenamento individuais. Apesar de isso criar uma ligeira sobreposição entre as unidades SSD SLC com memória flash MLC e as unidades SSD NVMe com memória flash TLC, essa abordagem nos permitiu simplificar o sistema de classificação e obter indicadores mínimos de desempenho das classes de alto desempenho.
Sistema de classificação simplificado
Para definir requisitos claros para os fornecedores de SSD, era importante definir diretrizes mínimas para "clusters de alto desempenho". Foi nesse ponto que as classes de armazenamento foram criadas.
As unidades da classe 20 são SSDs SATA regulares que podem ser encontradas em muitas plataformas de clientes. Eles são adequados para usuários de estações de trabalho que precisam de soluções de armazenamento silenciosas, rápidas e confiáveis.
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As unidades classe 30 são os SSDs SATA de mais alto desempenho. Quando introduzimos o sistema de classificação, havia muitos desses modelos no mercado. Hoje, devido a vários fatores, incluindo o crescimento do desempenho de unidades baseadas em TLC, está sendo lançado um número limitado de SSDs da Classe 30. Se os usuários de estações de trabalho precisarem de mais recursos do que os dispositivos da Classe 20 podem fornecer, preste atenção às unidades NVMe.
A classe 40 inclui principalmente SSDs NVMe massivos com memória flash TLC. Um número significativo de modelos com uma ampla variedade de desempenho é apresentado aqui, à medida que as novas gerações substituem as antigas.
As unidades da classe 50 são SSDs de alto desempenho que fornecem melhorias significativas de desempenho em relação à classe 40. Muitas delas são baseadas no MLC, mas alguns modelos suportam tecnologias flash mais novas e mais rápidas, como o 3D Xpoint. São essas unidades que instalamos nas estações de trabalho Precision.
Desempenho da classe 30
Para ser considerado um SSD SATA de alto desempenho, a unidade deve ter uma certa capacidade e atender a pelo menos 8 dos 11 requisitos listados na tabela:
Desempenho da classe 50
Pode-se considerar o modelo SSD de mais alto desempenho que também atende a pelo menos oito dos requisitos abaixo. O tipo de conexão neste caso não importa.
Atualização de classificação
A tecnologia de armazenamento continua a evoluir, e o sistema de classificação é útil apenas quando aprimorado com a tecnologia. A cada seis meses, revisamos e analisamos a diferença entre as classes. Mover os centros de cluster para cima pode afetar o desempenho mínimo exigido: é por isso que o número e a variedade de modelos da Classe 30 são reduzidos e a Classe 40 continua a crescer.
Conclusões
Os SSDs oferecem vantagens significativas sobre a rotação de discos rígidos. Mas a questão é como distinguir os SSDs de alto desempenho dos seus equivalentes menos produtivos. A Dell resolve esse problema por meio de seu sistema de classificação: permite determinar os requisitos mínimos para unidades que serão classificadas como de alto desempenho.