Kingston возвращается в «высшую лигу» серверных NVMe

Три года назад спрос на серверное оборудование притормозился. Из-за снижения закупок дата-центрами производители SSD столкнулись с перенасыщением складов. Это привело к значительному падению цен на NVMe SSD в 2022-2023 годах. Пока рынок лихорадило, компания Kingston сосредотачивалась на массовом рынке – у нее была такая возможность, отложив разработку новых продуктов корпоративного назначения до лучших времен.

Они наступили – благодаря распространению искусственного интеллекта, высокопроизводительных вычислений и новой волне размножения центров обработки данных и поставщиков облачных услуг.

Kingston представляет индустриальные накопители DC3000M с интерфейсом PCIe 5.0 NVMe на флэш-памяти 3D eTLC. Новое семейство доступно в вариантах емкостью 3.84, 7.68 и 15.36 ТБ, обратно совместимое с PCIe 4.0-серверами и бэкплейнами, имеет встроенную защиту от потери питания, обеспечивающую сохранность данных при внезапном отключении питания, а также шифрование AES 256-bit для максимальной безопасности.

Тестируем собственноручно

Мы благодарны компании Kingston, которая предоставила нам для опытов три 7.68ТВ U.2 Kingston DC3000M. Это дало возможность провести полноценную гонку в востребованных в серверах сценариях, вместо формальной проверки паспортных параметров.

Kingston заявляет следующие технические характеристики:

Реcурс 1 DWPD является типичным для серверных NVMe SSD. Опросы дата-центров показывают, что в большинстве случаев достаточно менее 0.5 DWPD. К тому же владелец всегда может увеличить ресурс (и производительность) NVMe SSD с помощью пространств имен .

Перейдем к перегонам.

Тестовый ипподром

Нашу троицу рабочих лошадок мы запрягли в платформу ASUS RS720E11-RS12U . Во всех 12 отсеках ее передней дисковой корзины поддерживаются NVMe PCIe 5.0.

Конфигурация стенда:

ASUS RS720-E11-RS12U/2х CPU Intel Xeon Gold 5515+/4 x 32ГБ DDR5-4800 RDIMM Kingston/480GB M.2 NVMe SSD Kingston DC2000M/3x7.68ТБ U3

Участники соревновались в нескольких дисциплинах, с тремя вариантами NVMe RAID:

• Microsoft Storage Spaces
• Программный процессорный RAID Intel VROC, активированный ключом VROCPREMMOD
• Аппаратный ускоритель GRAID-1000 SupremeRAID T1000.

А судьи кто? Лирическое отступление с оговорками

Тестовая утилита FIO (Flexible I/O Tester) – мощный и универсальный инструмент для проверки NVMe-дисков с широким набором функций. Она поддерживает различные I/O-шаблоны , включая случайное и последовательное чтение/запись , позволяющее моделировать различные рабочие нагрузки.

FIO предоставляет подробные отчеты с ключевыми метриками, такими как IOPS, латентность и пропускная способность . Инструмент легко конфигурируется с помощью текстовых файлов , позволяющих создавать сценарии под индивидуальные требования. Кроме того, FIO поддерживает многопоточное тестирование , что особенно важно для оценки скорости современных NVMe-накопителей , оптимизированных для параллельной обработки данных .

В то же время следует отметить, что FIO , как и любой другой синтетический тест, не воспроизводит реальные рабочие нагрузки.

1. Характер распределения запросов.
   В синтетических тестах поступление запросов моделируется заранее определенными распределениями, например, равномерным или пуассоновским . Это создает контролируемую и предполагаемую среду для анализа производительности систем.

Однако в реальных условиях потоки запросов имеют самообразную структуру : наблюдаются так называемые "длинные хвосты" - существенные отклонения от средней интенсивности запросов. Такие аномалии возникают независимо от временного масштаба (короткие или долгие периоды наблюдения) и обусловлены сложностью пользовательского поведения и неравномерностью трафика . Это существенно усложняет моделирование реальных нагрузок и требует других подходов к тестированию и оптимизации систем.

2. "Пятно данных" (Data Footprint).
   В синтетических тестах область считывания или записи задается заранее и может охватывать как весь объем диска , так и определенный процент. Таким образом, можно моделировать разные сценарии использования.

В реальной жизни "пятно данных" определяется пользовательскими рабочими нагрузками . Она может быть компактной (когда система часто обращается к одним и тем же данным, эффект локальности ссылок ) или расширенной (если запросы равномерно распределены по всему хранилищу).

Например, в базе данных одни записи запрашиваются чаще других , создавая узкое "пятно данных" с высокой концентрацией доступа.

Для оценки производительности последовательного чтения/записи использовалась утилита CrystalDiskMark 8.0.4x64 . Она тестирует скорость работы с большими файлами , считывая и записывая данные блоками фиксированного размера 1 МБ .

Что и как тестировали

Измерялись показатели IOPS и МБ/с для массивов со следующими конфигурациями:

• Windows Storage Spaces : mirror и parity
• VROC : RAID 1 и RAID 5
• GRAID : RAID 1 и RAID 5

Для тестирования производительности при произвольном доступе использовался паттерн FIO со следующими параметрами:

Тест произвольного чтения (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 произвольной записи (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

Скорость последовательной записи/чтения измерялась с помощью CrystalDiskMark со следующими параметрами:

• Размер тестового файла: 8 ГБ
• Количество проходов теста: 5
• Очередь запросов (Queue Depth): 8
• Количество потоков (Threads): 1

Счет на табло

Результаты приведены отдельно для RAID 1 и RAID 5 наряду с показателями одиночного NVMe.

Рандомное чтение, RAID 1:

Рандомное чтение, RAID 5:

Рандомная запись, RAID 1:

Рандомная запись, RAID 5:

Производительность последовательного чтения-записи измерялась с помощью CrystalDiskMark. На диаграммах приведены результаты отдельно для RAID 1 и RAID 5 наряду с показателями одиночного NVMe.

Последовательное чтение, RAID 1:

Последовательное чтение, RAID 5:

Последовательная запись, RAID 1:

Последовательная запись, RAID 5:

Итоги

Kingston возвращается в серверы с достойным продуктом. Хотя, в отличие от владельцев массовых ПК, корпоративный рынок не бешен от рекордной производительности Gen5 NVMe, серверы последних поколений AMD EPYC и Intel Xeon этот стандарт поддерживают. Предложение Kingston найдет отзыв среди тех, кто захочет (и сможет) выжать максимум из нового покупаемого оборудования.