Обзор и тестирование SSD накопителя Kingston DC500M

В марте этого года Kingston выпустила SSD накопитель c подключением SATA, для предприятий, использующий новейшую память 3D TLC NAND.

Для обеспечения предсказуемой производительности в операциях произвольного ввода-вывода, а также предсказуемых задержек в широком диапазоне нагрузок чтения-записи, Kingston реализует строгие требования QoS (качества обслуживания).

В наименовании модели DC500R (R означает интенсивное чтение), имеет тенденцию отставать от увеличения активности записи, DC500M создан для того, чтобы преуспеть в этих типах рабочих нагрузок.

Накопитель таким образом создан чтобы безотказно работать в таких средах, как серверы корпоративного уровня, серверы ЦОД, и поставщики облачных услуг, которым требуется недорогое и производительное хранилище данных.

Он также оснащен встроенной защитой от потери мощности (PLP) с конденсаторами питания, которая находу записывает данные в NAND, чтобы снизить вероятность повреждения информации во время таких событий, как внезапная потеря питания.

С точки зрения производительности DC500M рассчитан на последовательное чтение и запись со скоростью до 555 МБ/с и 520 МБ/с соответственно, в то же время обеспечивая стабильное чтение и запись 4 Кбайт при 98000 IOPS и 75000 IOPS (только в двух дисках наибольшего объема).

Накопитель Kingston DC500M доступен с емкостями 480 ГБ, 960 ГБ, 1,92 ТБ и 3,84 ТБ. В этом обзоре речь пойдет о накопителе с емкостью 3,84 ТБ.

Технические характеристики накопителей

 

Производительность Kingston DC500M

В обзоре SSD накопителя для предприятий используется оборудование Lenovo ThinkSystem SR850 для тестирования приложений и Dell PowerEdge R740xd для синтетических тестов. ThinkSystem SR850 - это хорошо оборудованная четырехъядерная платформа, обеспечивающая процессорную мощность, значительно превышающую такую, которая что необходима для работы высокопроизводительного локального хранилища. Синтетические тесты, которые не требуют больших ресурсов процессора, используют более традиционный двухпроцессорный сервер. В обоих случаях цель состоит в том, чтобы продемонстрировать локальное хранилище в лучшем свете, который соответствует максимальным характеристикам накопителя поставщика хранилища.

Lenovo ThinkSystem SR850
• 4 процессора Intel Platinum 8160 (2,1 ГГц x 24 ядра)
• 16 x 32 ГБ DDR4-2666 МГц ECC DRAM
• 2 RAID-карты RAID 930-8i 12 Гбит / с
• 8 отсеков NVMe
• VMware ESXI 6.5

Dell PowerEdge R740xd
• 2 процессора Intel Gold 6130 (2,1 ГГц x 16 ядер)
• 4 x 16 ГБ DDR4-2666 МГц ECC DRAM
• 1 карта PERC 730 2 ГБ 12 Гбит / с RAID
• Дополнительный адаптер NVMe
• Ubuntu-16.04.3-рабочий стол-amd64

Анализ рабочей нагрузки приложений

Чтобы понять характеристики производительности устройств хранения данных предприятия, важно смоделировать инфраструктуру и рабочие нагрузки приложений, обнаруживаемые в реальных производственных средах.

Поэтому критериями для тестирования Kingston DC500M являются производительность MySQL OLTP через SysBench и производительность Microsoft SQL Server OLTP с моделируемой рабочей нагрузкой TCP-C. 

Для наших рабочих нагрузок приложения каждый диск будет работать с 2-4 настроенными виртуальными машинами.

Производительность SQL Server

Каждая виртуальная машина SQL Server настроена с двумя виртуальными дисками: том объемом 100 ГБ для загрузки и том объемом 500 ГБ для базы данных и файлов журнала. 

С точки зрения системных ресурсов, каждая виртуальная машина настроена с 16 виртуальными ЦП, 64 ГБ памяти DRAM и использовали контроллер SCSI LSI Logic SAS. 

Рабочие нагрузки Sysbench, тестируют нагрузку системы ввода-вывода, и емкости, в свое время тест SQL предназначен для тестирования производительности с задержкой.

В этом тесте используется SQL Server 2014, работающий на гостевых виртуальных машинах Windows Server 2012 R2, и он отмечен тестовой фабрикой Quest для баз данных. 

В протоколе тестирования SQL Server OLTP используется текущий проект эталонного теста C (TPC-C) Совета по производительности обработки транзакций, интерактивного эталона обработки транзакций, который имитирует действия, обнаруживаемые в сложных прикладных средах.

Тест TPC-C приближается к синтетическим тестам производительности ближе к оценке производительности и узких мест инфраструктуры хранения в средах баз данных. Каждый экземпляр нашей виртуальной машины SQL Server для этого обзора использует базу данных SQL Server 333 ГБ (масштаб 1500) и измеряет производительность транзакций и задержку при нагрузке 15 000 виртуальных пользователей.

Конфигурация тестирования SQL Server (для каждой виртуальной машины)

Что касается нашего транзакционного теста SQL Server, то Kingston DC500M показал хорошие результаты и немного отстал от DC500R с общим количеством в 6288,0 ТРС (Транзакций в секунду).

Лучшим показателем производительности SQL Server является задержка по сравнению с ТРС. Здесь мы видим, что Kingston DC500M немного отстает от лидеров с 28.0ms.

Sysbench Performance

Следующий тест приложения состоит из базы данных Percona MySQL OLTP, измеренной с помощью SysBench. Этот тест также измеряет среднее количество ТРС (транзакций в секунду), среднюю задержку и среднюю задержку 99-го процентиля.

Каждая виртуальная машина Sysbench настроена на три виртуальных диска: один для загрузки (~92 ГБ), один с предварительно созданной базой данных (~447 ГБ) и третий для тестируемой базы данных (270 ГБ). С точки зрения системных ресурсов, мы настроили каждую виртуальную машину с 16 vCPU, 60 ГБ DRAM и использовали контроллер SCSI LSI Logic SAS.

Конфигурация тестирования Sysbench (для виртуальной машины)

 С транзакционным тестом Sysbench DC500M занял второе место (и превзошло DC500R) с твердыми 2052,3

 В средней задержке Sysbench DC500M также показал результаты второго места с 62,4 мс.

 Для нашего времени ожидания в худшем случае (99thpercentile) DC500M снова продемонстрировал впечатляющую производительность sysbench на втором месте с задержкой 110.7ms.

 Анализ рабочей нагрузки VDBench

Когда дело доходит до тестирования устройств хранения данных, тестирование в приложениях является приоритетным, а синтетическое тестирование занимает второе место. Несмотря на то, что синтетические тесты не являются идеальным представлением фактических рабочих нагрузок, они помогают определить базовые устройства хранения данных с коэффициентом повторяемости, который облегчает сравнение между конкурирующими решениями. 

Эти рабочие нагрузки предлагают ряд различных профилей тестирования, начиная с «четырехугольных» тестов, тестов с общим размером передачи базы данных и заканчивая отслеживанием перехватов из разных сред VDI.

Все эти тесты используют общий генератор рабочей нагрузки vdBench с механизмом сценариев для автоматизации и сбора результатов в большом кластере вычислительных тестов.  Это позволяет нам повторять одни и те же рабочие нагрузки для широкого спектра устройств хранения, включая флэш-массивы и отдельные устройства хранения.

Наш процесс тестирования для этих тестов заполняет всю поверхность диска данными, а затем разделяет раздел диска, равный 25% емкости диска, чтобы имитировать, как диск может реагировать на рабочие нагрузки приложения.  Это отличается от полных энтропийных тестов, которые используют 100% привода и переводят их в устойчивое состояние. В результате эти цифры будут отражать более высокие скорости записи.

 Профили:

 • 4K произвольное чтение: 100% чтение, 128 потоков, скорость ввода/вывода 0-120% 

 • 4K случайной записи: 100% записи, 64 потока, ввода/вывода 0-120% 

 • 64K последовательное чтение: 100% чтение, 16 потоков, ввода/вывода 0-120% 

 • 64K последовательной записи: 100% записи, 8 потоков, ввода/вывода 0-120%

 • Синтетическая база данных: SQL и Oracle

 • Полные клоны VDI и связанные следы клонов

В нашем первом анализе рабочей нагрузки VDBench, Random 4K Read, Kingston DC500M продемонстрировал впечатляющие показатели производительности, оставаясь с задержкой 1 мс до почти 77000 операций ввода-вывода в секунду. Он также показал пиковую производительность в 79891 IOPS (1,6 мс), что было на порядок ниже 80209 IOPS DC500R.

При случайной записи 4K все протестированные диски имели почти идентичные результаты, отправив чуть более 63000 операций ввода-вывода в секунду с задержкой 2 мс.

Переходя к последовательным рабочим нагрузкам, мы сначала посмотрим на наш тест чтения 64K.  В этом сценарии Kingston DC500M имел задержку менее миллисекунды до чуть более 5000 IOPS или 360 МБ/с. Для максимальной производительности накопитель Kingston занял второе место со скоростью 6948 IOPS или 434,3 МБ/с с задержкой 2,3 мс, прямо рядом с Samsung 860 DCT

Что касается последовательной записи, то накопитель Kingston показал лучшую общую лучшую производительность, сохраняя задержку менее миллисекунды примерно до 6200 IOPS или 380 МБ/с и достигая пика в 6662 IOPS или 416 МБ/с с задержкой 2,38 мс.

Затем мы переходим к нашим рабочим нагрузкам SQL, где во всех трех тестах Kingston DC500M имел задержку менее миллисекунды (DC500R был единственным дисководом, который этого не делал). Здесь DC500M имел пиковую производительность 42178 IOPS и задержку 0,76 мс прямо рядом с Samsung 860 DCT.

 

В SQL 90-10 диск Kingston остался позади других дисков с пиковой производительностью 41476 операций ввода-вывода в секунду и задержкой 0,77 мс.

В SQL 80-20 эта тенденция продолжается. Здесь DC500M имел максимальную производительность 40453 IOPS и задержку 0,79 мс.

Переходя к рабочим нагрузкам Oracle, DC500M оказался на 2-м месте и поддерживал задержку менее миллисекунды. В первом тесте диск Kingston имел максимальную производительность 38164 IOPS с задержкой 912 мкс.

В тесте Oracle 90-10 пиковая производительность DC500M составила 37824 IOPS с задержкой 580 мкс. 

В тесте Oracle 80-20 был накопитель DC500M со скоростью 37611 операций ввода-вывода в секунду с задержкой 581 мкс, что было шея с приводами Seagate Nytro и IronWolf.

Затем мы переключились на наш тест клонирования VDI, Full и Linked. Что касается полной клонированной загрузки VDI, DC500M снова повторил производительность Samsung 860 DCT, сократив задержку до миллисекунды около 20 000 операций ввода-вывода в секунду и достигнув пика в 25 069 операций ввода-вывода в секунду с задержкой в 1,39 мс.

При первоначальном входе в систему VDI FC DC500M поддерживал задержку менее миллисекунды вплоть до 13000 операций ввода-вывода в секунду и достиг пика около 15000 операций ввода-вывода в секунду с задержкой 1,99 мс.

DC500M был на втором месте со значительным отрывом в VDI FC Monday Login.  Здесь максимальная производительность накопителя Kingston составила 13 800 IOPS с задержкой 1,15 мс.

Переключившись на Linked Clone (LC), DC500M занял 3-е место во время теста загрузки, преодолев задержку менее миллисекунды около 9000 IOPS.  Пиковая производительность накопителя Kingston составила 13 831 IOPS, а время ожидания - 1,15 мс.

При первоначальном входе в систему VDI LC накопитель Kingston занял второе место с задержкой менее миллисекунды на протяжении всего теста.  На пике диск показал 9385 операций ввода-вывода в секунду с задержкой 0,847 мс.

Для нашего финального теста мы смотрим на VDI LC Monday Monday Login. Здесь привод снова работал хорошо с пиковой производительностью 10434 IOPS и задержкой 1,52 мс. DC500M имел задержку менее миллисекунды до примерно 8000 операций ввода-вывода в секунду.

Заключение

DC500R — это новейший твердотельный накопитель компании Kingston, предназначенный для корпоративных пользователей. DC500R выпускается в форм-факторе 2,5 дюйма. Доступны варианты емкости в диапазоне от 480 ГБ до 3,84 ТБ. Накопитель создан на базе технологии флеш-памяти 3D TLC NAND и сочетает в себе большой ресурс и высокий уровень производительности. Для диска емкостью 3,84 ТБ заявлены скорости последовательного чтения и записи 555 и 520 МБ/с соответственно, скорости чтения и записи при постоянных нагрузках 98000 и 28000 IOPS соответственно, а также объем ресурса на уровне 3504 TBW.

Для оценки производительности устройства Kingston DC500R мы сравнили его с другими популярными твердотельными накопителями SATA, в том числе дисками Samsung 860 DCT и 883 DCT, а также накопителем Seagate Nytro 3530. Kington DC500R смог удержаться на уровне конкурентов, а в некоторых случаях — даже превзойти их. При тестировании рабочих нагрузок приложений Kingston DC500R неплохо показал себя при обработке задач SQL, заняв общее второе место по числу транзакций в секунду (6291,8 TPS) и времени задержки (26,5 мс). В тестировании Sysbench с более интенсивными нагрузками в отношении записи DC500R оказался в конце списка с показателями производительности в 1680,5 TPS при средней задержке в 76,2 мс и задержке при наименее благоприятном сценарии на уровне 134,9 мс.

В рамках тестирования произвольных чтения и записи блоков по 4 КБ Kingston DC500R продемонстрировал скорость 80209 IOPS и задержку в 1,59 мс при чтении, а также скорость 63000 IOPS и задержку в 2 мс при записи. В рамках тестирования чтения и записи блоков по 64 КБ DC500R достиг скоростей в 7183 IOPS (449 МБ/с) при задержке в 2,22 мс и 6291 IOPS (395 МБ/с) при задержке в 2,51 мс соответственно. В условиях синтетических тестов с использованием баз данных SQL и Oracle и повышенными требованиями к скорости записи производительность DC500R оставляла желать лучшего. Что касается рабочих нагрузок SQL, Kingston DC500R занял последнее место во всех трех тестах и оказался единственным накопителем, уровень задержки которого вышел за пределы миллисекунды. Впрочем, в тестировании Oracle картина оказалась значительно лучше. В двух тестах из трех накопитель поддерживал задержку ниже 1 мс, благодаря чему занял второе место. Kingston DC500R показал достойный уровень производительности при тестировании с использованием копий VDI — как полноценных, так и связанных.

В целом твердотельный накопитель Kingston DC500R — качественное устройство в своем классе, который заслуживает более пристального внимания. Как бы нам не нравились высокопроизводительные технологии (NVMe и аналоги), именно SATA-накопители остаются наиболее предпочтительным решением для обработки задач, где надежность играет критически важную роль, — например, загрузки сервера или контроллера хранилища. Такие накопители также являются экономичным решением для хранения данных сервера в ситуациях, когда большое значение имеет соотношение цены и качества. Кроме того, они предлагают все те преимущества в области совокупной стоимости владения, которые выделяют твердотельные накопители на фоне жестких дисков (HDD). Показатели DC500R позволяют устройству занимать верхние строчки по итогам множества проводимых нами испытаний в сравнении с другими достойными рассмотрения дисками. DC500R — отличный накопитель с интерфейсом SATA для сценариев, требующих надежных и производительных дисков с большим объемом ресурса и широким выбором емкостей.