Dois em um: Intel Optane Memory H10 (parte 2)

Parte 1 >> Parte 2

AnandTech Drive Test - O destruidor

O Destroyer é um teste extremamente longo que replica os padrões de acesso ao aplicativo com grandes quantidades de E / S. Como quando usadas em condições reais, as unidades às vezes têm uma pequena pausa, o que permite o uso de coleta de lixo em segundo plano e limpeza de cache, mas esses períodos de inatividade são limitados a 25 ms, portanto, não é necessário passar uma semana inteira para realizar um teste. Os testes do AnandTech Storage Bench (ATSB) não incluem o lançamento de aplicativos reais que geraram cargas de trabalho; portanto, as estimativas não são muito sensíveis às alterações no desempenho da CPU e RAM do nosso novo banco de testes, mas a transição para uma versão mais recente do Windows e drivers novos pode ter um efeito perceptível.



Avaliamos os resultados desse teste relatando a taxa de transferência média do disco, a latência média de E / S e a energia total consumida pela unidade durante o teste.



A Intel Optane Memory H10 realmente tem um desempenho melhor no The Destroyer com o cache desativado, com o Optane totalmente inativo. Esse teste não deixa muito tempo para a otimização em segundo plano do posicionamento dos dados, e a quantidade total de dados movidos é muito maior que o cache do Optane de 32 GB. 512 GB de QLC NAND carecem de desempenho para uma limpeza oportuna do cache.





O lado QLC do Optane Memory H10 em si tem escores médios de latência ruins do percentil 99, e a falta de memória cache apenas agrava a situação. Até o disco rígido de 7200RPM teve um desempenho melhor.





As latências médias de leitura para o Optane Memory H10 são piores que todas as unidades baseadas em TLC, mas muito melhores que os HDDs com ou sem o cache do Optane à sua frente. No caso de uma gravação QLC H10, o SSD é enviado para o último local quando o cache do SLC termina.





O cache do Optane tem um efeito positivo no percentil 99 da latência de leitura H10, aproximando a unidade do SSD Crucial MX500 e superando significativamente o modelo maior de 1LC 660p QLC. A latência de gravação no percentil 99 é terrível, mas mesmo com um estouro de cache causando gravações redundantes, o H10 não é tão ruim quanto o Toshiba RC100 sem DRAM.

Teste de tração AnandTech - pesado

Nosso teste para cargas pesadas "Heavy" fornece uma carga de gravação proporcionalmente maior que o "Destroyer", mas leva muito menos tempo. A quantidade total de dados gravados no teste Pesado não é suficiente para encher o disco; portanto, o desempenho nunca cai para uma condição de trabalho estável. Este teste é muito mais aplicável aos indicadores de consumo diário de energia e seu desempenho máximo é afetado significativamente pelo desempenho máximo do inversor. Dados detalhados sobre o teste pesado podem ser encontrados no artigo correspondente da AnandTech. Este teste é executado duas vezes, uma vez em um disco totalmente apagado e uma vez após o preenchimento do disco com gravação contínua.



No teste Heavy, o armazenamento em cache acelera inequivocamente o Intel Optane Memory H10, elevando sua taxa de dados média à faixa de bons SSDs NVMe baseados em TLC, se o teste for realizado em um disco vazio. O desempenho da tração nas quatro rodas ainda é melhor com um cache do que sem ele, mas, em última análise, o comportamento do QLC NAND após o preenchimento do SLC não pode ser oculto pelo Optane. Nenhuma das unidades baseadas em TLC diminui quando está cheia, tanto quanto as unidades QLC.





A latência média e 99% do H10 é aproximadamente a mesma de outras unidades TLC, apenas quando o teste está sendo executado em um disco vazio. Quando o Heavy Test é executado em uma unidade completa, com um cache SLC completo e um cache Optane inativo, a latência é ainda pior que um disco rígido de cache Optane. O atraso médio do H10 no caso de tração nas quatro rodas ainda é significativamente melhor do que quando se usa apenas parte do QLC, mas o cache do Optane não melhora o percentil 99 do atraso.





A latência média de leitura do H10 é significativamente pior quando o teste Heavy é executado em uma unidade completa, mas ainda é um pouco melhor que o SSD SATA. O atraso médio de gravação é onde o QLC parece particularmente ruim, com um número inteiro H10 pior que o do HDD e com o cache do Optane desativado, o atraso de gravação é dez vezes maior que o do SSD do TLC.





O percentil de latência de 99 leituras para o H10 sem o cache do Optane é um problema sério durante o teste completo do disco, mas o uso do cache do Optane leva a QoS de leitura a um intervalo decente para SSDs. 99 - O percentil do atraso da gravação parece ruim sem o cache do Optane e ainda pior com ele.

Teste de tração AnandTech - Light

Nosso teste de unidade Light tem sessões relativamente mais consecutivas e menos profundidade da fila do que o teste The Destroyer ou Heavy, e esse é de longe o teste mais curto no geral. Ele se baseia principalmente em aplicativos que não dependem muito do desempenho da unidade, portanto, os resultados do teste mostram mais o tempo de inicialização dos aplicativos e downloads de arquivos. Esse teste pode ser considerado como a soma de todos os pequenos atrasos no uso diário, mas se o tempo de inatividade for reduzido para 25 ms, leva menos de meia hora para ser concluído. Informações detalhadas sobre o teste Light podem ser encontradas no artigo correspondente da AnandTech. Como no caso do teste ATSB Heavy, esse teste é executado duas vezes: em uma unidade que foi completamente limpa e depois de encher o disco com gravação seqüencial.



A Intel Optane Memory H10 concorre com as unidades low-end NVMe quando o teste Light é executado em uma unidade em branco. Embora o desempenho mais alto de uma única parte do QLC em si indique que a avaliação de todo o H10 provavelmente está subestimada. O desempenho total do disco é pior que todos os SSDs baseados em TLC, mas ainda supera significativamente um HDD sem o cache Optane.





A latência média e 99% da Optane Memory H10 é competitiva em comparação com a TLC NAND, quando o teste é realizado em um disco vazio e, mesmo com um disco cheio, os indicadores de latência permanecem melhores que um disco rígido mecânico.





O atraso médio de gravação com uma unidade completa é a única coisa que isola e identifica o H10 como uma unidade NVMe acima do nível de entrada. Um Toshiba RC100 sem DRAM baseado em TAM acabou sendo pior neste cenário.





Ao contrário dos atrasos médios, os atrasos de 99% da leitura e gravação no Optane H10 mostram que ele experimenta dificuldades significativas ao preencher. O cache do Optane não é suficiente para compensar a falta de cache do SLC.

Desempenho de leitura aleatória

O primeiro teste de desempenho de leitura aleatória usa lotes muito curtos de operações que são executadas uma de cada vez e sem uma fila. Os discos têm tempo de inatividade suficiente entre os pacotes, para que o ciclo de trabalho geral seja de 20%, portanto, a regulação térmica não é possível. Cada pacote consiste em 32 MB de leituras aleatórias de 4 KB, de 16 GB de dados em disco. A quantidade total de dados lidos é de 1 GB.



Ao testar a leitura aleatória de pacotes curtos, os dados são facilmente colocados no cache Optane na Optane Memory H10, superando todas as unidades de estado sólido baseadas em flash, mas muito mais lentas que os dispositivos de armazenamento com Optane puro.

Desempenho de leitura aleatória longo

O teste de desempenho da leitura aleatória contínua é semelhante ao teste do nosso conjunto de testes de 2015: as profundidades da fila de 1 a 32 são verificadas e a produtividade média e a eficiência energética de QD1, QD2 e QD4 são indicadas como os principais indicadores. Cada profundidade da fila é verificada por um minuto ou 32 GB de dados transferidos, o que é mais rápido. Após verificar a profundidade de cada fila, a unidade recebe um minuto para esfriar, portanto é improvável que o acúmulo de calor afete as profundidades mais altas da fila. As operações de leitura separadas ainda têm 4 KB e ocupam 64 GB de disco.



Com um longo teste de leitura aleatória que abrange uma faixa maior de disco do que o cache do Optane pode suportar, o desempenho do H10 está em pé de igualdade com os SSDs baseados em TLC.


O cache do Optane oferece uma pequena vantagem em comparação com um armazenamento QLC limpo em profundidades baixas da fila, mas em profundidades mais altas, o H10 com cache ativado começa a tirar uma vantagem real sobre a parte do QLC. Infelizmente, o desempenho ainda é bastante baixo e os SSDs flash excederam a legibilidade aleatória do H10.

Desempenho de gravação aleatória

O primeiro teste de desempenho para gravação aleatória de pacotes curtos é estruturado de maneira semelhante ao teste de leitura, mas cada pacote ocupa apenas 4 MB e o comprimento total do teste é 128 MB. Operações de gravação aleatória de 4 KB são distribuídas em um disco de 16 GB e são executadas uma de cada vez, sem uma fila.



O desempenho da gravação aleatória de pacotes H10 curtos com armazenamento em cache ativado é maior do que qualquer metade do disco pode suportar individualmente, mas muito menos que a soma de suas duas partes. O cache SLC adequado em uma unidade TLC ainda é melhor do que um cache Optane em cima do QLC.

Assim como no teste de leitura aleatória contínua, nosso teste de gravação aleatória estável de 4 KB executa até um minuto ou até 32 GB por profundidade da fila, abrangendo 64 GB de disco e concedendo ao disco até 1 minuto de tempo de inatividade entre as profundidades da fila para garantir a limpeza do cache. e resfriando o disco.



Com um longo teste de gravação aleatória que abrange uma faixa muito maior do que o cache do Optane pode suportar, o Optane Memory H10 fica atrás de todos os concorrentes com base na memória flash. O software de armazenamento em cache cria, finalmente, uma carga adicional que oferece desempenho muito menor que a parte do QLC, usando apenas o cache do SLC.


O desempenho de gravação aleatória na Optane Memory H10 é instável, mas tende a diminuir com o aumento da profundidade da fila. Duas camadas de armazenamento em cache, cruzadas entre si, não são a melhor receita para uma operação estável.

Desempenho de leitura sequencial

O primeiro teste de desempenho de leitura seqüencial usa pacotes de dados curtos de 128 MB emitidos por operações fora de turno de 128 KB. O teste calcula a média do desempenho em oito pacotes, para um total de 1 GB de dados transferidos de um disco contendo 16 GB de dados. Entre cada pacote, o inversor recebe um tempo de inatividade suficiente para manter um ciclo de trabalho geral de 20%.



O desempenho de leitura seqüencial do Optane Memory H10 é muito menor que o das unidades baseadas em TLC de alto desempenho, mas comparável às unidades NVMe de baixo nível limitadas ao PCIe3 x2. O cache de memória do Optane fornece apenas um aumento de velocidade de cerca de 10% sobre a velocidade pura da QLC, portanto, obviamente não é o caso quando os drivers de cache podem compartilhar efetivamente o acesso entre o Optane e o NAND.

O segundo teste - leitura seqüencial contínua - usa profundidades da fila de 1 a 32, enquanto o desempenho e a potência são calculados como a média de QD1, QD2 e QD4. Cada profundidade da fila é testada por um minuto ou até 32 GB de dados recebidos de um disco contendo 64 GB de dados. Esse teste é executado duas vezes: uma vez a partir da unidade preparada pela gravação sequencial dos dados do teste, e novamente após o teste de gravação aleatória misturar tudo, o que levou à fragmentação dentro do SSD que é invisível para o sistema operacional. Essas duas estimativas representam os dois extremos do uso real do disco, onde a distribuição do desgaste e a modificação dos dados existentes criarão alguma fragmentação interna que afetará negativamente o desempenho, mas geralmente não na medida extrema mostrada aqui.



Em um teste de leitura seqüencial mais longo, o cache do Optane ainda não combina efetivamente o desempenho das peças do Optane e do NAND H10. No entanto, ao ler dados que não foram gravados sequencialmente, o cache do Optane é de grande ajuda.


Nesse teste, o cache do Optane é um incômodo para leituras seqüenciais em profundidades de fila rasas. Mas no nível do QD8 e acima, ele oferece algumas vantagens em comparação ao uso apenas do QLC.

Desempenho de gravação sequencial

Os pacotes de dados para o primeiro teste de gravação seqüencial são estruturados de forma idêntica ao teste de leitura sequencial, com exceção da direção da transferência de dados. Cada pacote grava 128 MB como operações de 128 KB executadas no QD1. Um total de 1 GB de dados é gravado em um disco contendo 16 GB de dados.



A velocidade de gravação seqüencial de pacotes curtos na parte Optane em si é muito baixa; portanto, este é o caso quando o lado QLC NAND ajuda muito o Optane H10. Portanto, o QLC H10 concorre com as unidades baseadas em TLC, mas quando o software de armazenamento em cache interfere no H10, o desempenho no nível SATA é obtido.

O teste de gravação seqüencial contínuo é estruturado de forma idêntica ao mesmo teste de leitura, exceto para a direção da transferência de dados. A profundidade da fila varia de 1 a 32, e cada profundidade da fila é verificada por um minuto ou até 32 GB de dados transferidos e, em seguida, até um minuto de tempo de inatividade quando o disco é resfriado e coleta lixo. O teste é limitado por uma capacidade de disco de 64 GB.



A situação é geralmente semelhante ao teste anterior, embora aqui alguns NVMe de baixo nível tenham caído tão baixo que a pontuação no Optane Memory H10 não parece mais tão terrível. No entanto, a parte QLC em si mesma ainda é melhor na gravação seqüencial contínua do que na configuração em cache.


Não há uma tendência clara no desempenho do H10 durante o teste de gravação seqüencial contínuo. Funciona principalmente entre as camadas QLC e Optane, o que significa que o software de armazenamento em cache interfere e não permite que as duas metades trabalhem juntas e forneçam melhor desempenho do que cada uma delas individualmente. É possível que, ao permitir mais tempo para limpar os caches Optane e SLC, tenhamos um comportamento completamente diferente.

Desempenho de carga aleatória mista

O teste aleatório misto de leitura e gravação inclui misturas que variam da leitura pura à escrita pura em incrementos de 10%. Cada mix é testado por 1 minuto ou 32 GB de dados transferidos. O teste é realizado com uma profundidade de fila de 4 e é limitado por uma capacidade de disco de 64 GB. No intervalo entre cada mistura, o inversor recebe um tempo ocioso de até um minuto, de modo que o ciclo de trabalho total é de 50%.



O desempenho da Optane Memory H10 no teste de E / S aleatória mista é pior que o de qualquer metade da unidade. O teste cobre uma faixa mais ampla do que o cache Optane de 32 GB pode suportar, portanto, as tentativas de cache do software serão prejudiciais.


O Q10 H10 em si funciona de maneira semelhante à configuração do cache Optane durante a metade do teste carregada de leitura, embora o cache torne o desempenho inconsistente. Durante o carregamento de gravação, a configuração do QLC puro tem uma velocidade significativa em comparação com o dispositivo H10 completo, até que o cache do SLC esteja esgotado no final.

Desempenho de carga sequencial mista

O teste seqüencial misto de leitura e gravação difere do teste misto, executando acesso sequencial de 128 KB em vez de 4 KB em locais aleatórios. Também é realizado um teste seqüencial na profundidade da linha 1. O intervalo de misturas testadas é o mesmo, o tempo e as restrições na transferência de dados também são os mesmos descritos acima.



No teste de E / S mista, o Optane Memory H10 é, em média, um pouco melhor que os SSDs SATA, mas ainda existe uma lacuna significativa entre o H10 e os drives TLC de alto desempenho. Esse é outro cenário no qual o software de armazenamento em cache do Optane não pode ajudar o tempo todo e o desempenho geral do H10 é um pouco menor do que um QLC NAND puro com seu próprio cache SLC.


O software de armazenamento em cache leva ao desempenho instável do Optane Memory H10. Mas a tendência geral é diminuir o desempenho quando a carga de trabalho se torna cada vez mais trabalhosa durante a gravação. QLC , .

Conclusão

A ideia por trás do Optane Memory H10 é bastante intrigante. O QLC NAND precisa de melhorias de desempenho para ser competitivo com os SSDs baseados em TLC, e a memória Intel 3D XPoint ainda é o sistema de armazenamento não volátil mais rápido do mercado. Infelizmente, muitos fatores reduzem o potencial do H10. Estes são dois SSDs separados na mesma placa; portanto, no lado NAND da unidade, ainda é necessária uma certa quantidade de RAM, o que aumenta o custo. O armazenamento em cache é totalmente controlado por software; portanto, o controlador SSD NAND e o controlador Optane não podem ser compatíveis, e o software de armazenamento em cache da Intel às vezes se esforça para usar as duas partes do disco ao mesmo tempo.

Alguns desses problemas são agravados por condições de teste; Nossa suíte de testes foi projetada com o cache de gravação SLC em mente, mas não com um cache de dois níveis, que às vezes funciona mais como o RAID-0. Nenhum de nossos testes sintéticos conseguiu executar a agregação de taxa de transferência entre as peças Optane e NAND H10. A Intel avisa que eles apenas otimizaram seus algoritmos de cache para padrões reais de armazenamento, e é fácil ver como alguns de nossos testes mostram diferenças que podem ser muito significativas. (Em particular, muitos de nossos testes dão ao sistema a capacidade de usar apenas o cache no nível de bloco, mas o software Intel também pode executar o cache no nível do arquivo.) Mas isso enfatiza apenas que o Optane Memory H10 não é uma solução universal para todos os sistemas de armazenamento.

Para as cargas de trabalho mais pesadas e mais intensas, colocar o pequeno cache Optane na frente do QLC NAND apenas evita a queda inevitável no desempenho. Em alguns casos, tentar armazenar os dados corretos no cache causa mais problemas de desempenho do que benefícios. No entanto, é improvável que aplicativos reais que geram um número tão grande de operações de E / S funcionem bem em um processador de laptop de 15 watts. A adição do cache do Optane não poderia magicamente transformar uma unidade de estado sólido de baixo nível em um campeão, e o Optane Memory H10 provavelmente nunca é uma boa escolha para PCs de mesa que podem acomodar facilmente uma ampla variedade de opções de armazenamento do que um ultrabook fino.

Em cargas mais baixas, mais típicas para um ultrabook, o Optane Memory H10, por regra, compete com outro NVMe econômico e em boas condições pode ser mais responsivo do que qualquer unidade flash NAND. Para o uso diário, o H10 é certamente preferível a um drive apenas de QLC, mas, comparado aos drives baseados em TLC, parece bastante fraco. Não tivemos a oportunidade de fazer medições detalhadas do consumo de energia do Optane Memory H10, mas é improvável que ele seja capaz de proporcionar uma vida útil da bateria melhor do que as unidades de estado sólido topo de linha baseadas no TLC.

Se a Intel levar a sério a idéia de armazenar em cache o QLC + Optane e desejar fornecer um concorrente sério às unidades TLC, elas terão que fazer algo melhor que o Optane Memory H10. Os SSDs de TLC quase sempre terão um perfil de desempenho mais estável do que um dispositivo em camadas. O cache do Optane no H10 não é eficiente o suficiente para um bom desempenho em cargas de trabalho pesadas e, com cargas baixas, não pode aumentar o desempenho o suficiente para dar ao H10 uma vantagem notável sobre os melhores drives TLC. Sob condições ideais, o desempenho máximo de QLCs puros parece muito rápido devido ao armazenamento em cache do SLC. E, obviamente, a Intel deve se concentrar em melhorar o desempenho no pior cenário, em vez de otimizar os casos de uso que parecem quase instantâneos.

O Optane obteve grande sucesso em alguns segmentos do mercado de data warehouse, mas no mercado consumidor ainda está procurando um nicho adequado. O QLC NAND também é relativamente jovem e incompreensível, embora recentemente a promessa de uma redução significativa de preços tenha finalmente começado a ser implementada. A combinação de QLC e Optane ainda poderá criar um produto de consumo impressionante, mas a Intel precisará de mais trabalho que esse SSD, que parece feito às pressas.

Obrigado por ficar conosco. Você gosta dos nossos artigos? Deseja ver materiais mais interessantes? Ajude-nos fazendo um pedido ou recomendando a seus amigos, um desconto de 30% para os usuários da Habr em um análogo exclusivo de servidores básicos que inventamos para você: Toda a verdade sobre o VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 núcleos) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps de US $ 20 ou como dividir o servidor? (as opções estão disponíveis com RAID1 e RAID10, até 24 núcleos e até 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 núcleos) 10GB DDR4 240GB SSD de 1Gbps até o verão de graça quando pagar por um período de seis meses, você pode fazer o pedido aqui .

Dell R730xd 2 vezes mais barato? Somente temos 2 TVs Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV a partir de US $ 199 na Holanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - a partir de US $ 99! Leia sobre Como criar um prédio de infraestrutura. classe usando servidores Dell R730xd E5-2650 v4 custando 9.000 euros por um centavo?