Como SSDs redefinem o desempenho de armazenamento?

helldanger1 · Nov 18, 2010

por Schmid e Patrick Roos Achim

Leva apenas um ou dois SSDs modernas para superar classe de arrays RAID-negócio com quatro ou oito unidades de disco rígido. Estamos executando uma comparação completa e olhando para as implicações para os sistemas de alto desempenho quando você faz a transição para a tecnologia baseada em flash.

Dificilmente passa uma semana sem alguma nova versão SSD produto, eo mercado permanece em um estado bastante volátil, tanto apesar e por causa deste crescimento contínuo. Os drives de estado sólido vêm e vão, mas há uns poucos, como a Intel, que merecidamente ficar por aqui.

Da mesma forma, os vendedores do controlador, incluindo JMicron, Indilinx e SandForce, têm vindo a fazer progressos impressionantes.

fabricantes de disco rígido da Toshiba e SSDs oferecem Western Digital, apesar de estes ainda falta um pouco de ponche.

Um dos mais recentes produtos da Samsung é de 470-series, a primeira alternar o modo drive SSD DDR baseada flash. Ele aumenta o desempenho através da dupla dados da tecnologia de memória mesmo ritmo que muitos de vocês estão familiarizados com o da memória principal do PC. Isso nos atingiu como razão suficiente para pegar dois desses SSDs e colocá-los contra um array RAID séria com 15 000 unidades da empresa RPM disco rígido.

Quão rápido é SSDs?

Que os SSDs podem dar uma surra nos discos rígidos não é exatamente notícia anymore. entusiastas da tecnologia e pessoal de TI também compreendem o valor de 200 + MB desempenho / s, baixo consumo de energia, e robustez física, juntamente com os potenciais perigos de sistemas operacionais mais antigos. Real viciados em tecnologia vão para o âmago da questão, de desempenho de I / O, eficiência energética, e detalhes arquitetônicos em cache, nivelamento de desgaste, acabamento e suporte a RAID. Esses detalhes podem fazer uma diferença significativa no lado desempenho do armazenamento.

novos SSDs da Samsung 470-series servir como candidatas ideais para um tiroteio entre os SSDs e disco rígido RAID arrays grave porque as unidades representam o mais recente tecnologia em produtos de armazenamento flash PC. Você não vai encontrar comparações de desempenho com outros SSDs neste artigo, para isso, vá para nossa recente SSD mais Roundup .

Neste artigo, vamos comparar dois SSDs Samsung 256 GB contra quatro e oito Fujitsu MBA3147RC 15 000 unidades da empresa RPM disco rígido usando uma classe empresarial controlador RAID SAS. Todas as configurações utilizar RAID 0 para maximizar o desempenho.

helldanger1 · Nov 18, 2010

SSD Evolução

Ao discutir o desempenho do SSD, é importante definir o que realmente significa desempenho. O termo é usado tanto para medir a velocidade ou a olhar para indicadores como o consumo de energia, eficiência ou desempenho por watt. No segmento de armazenamento, a capacidade ou por dólar por watt pode ser métricas-chave, enquanto os sistemas de alto desempenho, particularmente nas empresas, podem se beneficiar de alto I / O desempenho por watt.

Os consumidores vão olhar para os números throughput primeira, que podem variar entre 180 a mais de 300 MB / s para operações de leitura sequencial e de 80 a 300 MB / s para escrita. A maioria dos produtos são limitados pela SATA 3Gb / s interface para menos de 300 MB / s de alta performance, mas mesmo a poucas unidades disponíveis com 6 interfaces Gb / s não são sempre a melhor escolha, já que seu desempenho de I / O não escala, com largura de banda da interface. Toda a potência do mundo não importa se você está preso em um cruzamento.

A maioria dos SSDs são baseados em arquiteturas multi-canal que combinam várias linhas de memória flash para maximizar o desempenho. Devido a isso, aumentar a largura de banda da interface pode não ser sempre necessário. O único item que deixou a melhorar é a memória flash em si.

O que há por trás do crescimento de memória flash?

Como você pode ver a partir de dados da Samsung, os SSDs estão chegando perto para compartilhar cerca de 10% na utilização de memória flash NAND. A projeção mostra SSD tornando-se quase 20% do mercado de memória flash NAND em 2012. O único segmento que outros devem ver o crescimento é ainda maior dispositivos ultraportáteis, como tablets e smartphones.

Desempenho: Próximos Passos

O que isso significa em termos de desempenho? O gráfico acima também é de uma apresentação Samsung, mas é representativa do que a taxa de dados dupla (DDR) de memória flash NAND pode fazer em relação aos produtos convencionais flash SDR. Samsung prevê um aumento de 10% para 35% em I / O desempenho graças a este tweak tecnologia. Tenha em mente que você não vai ver mais rendimento, mas o número de transações individuais poderão aumentar.

helldanger1 · Nov 18, 2010

O SSD da Samsung da série 470 (MZ-SPA256, 256 GB)

família da Samsung série 470 é a primeira a implementar de modo alternar memória flash NAND que as transferências de dados sobre a ascensão e queda da borda de cada sinal de clock, dobrando efetivamente a largura de banda da interface. Como muitos de vocês sabem da história de memória, a introdução de DDR SDRAM fez quase duplicar o desempenho da memória. No entanto, o salto no desempenho teórico traduzidos em benefícios menores da vida real. Esperar algo semelhante aconteça com outros produtos de modo de flash de alternância.

Os novos drives estão disponíveis em 64, 128 e 256 GB, e eles são avaliados em 250 MB / s de desempenho de leitura sequencial e 220 MB / s para gravações seqüenciais. Samsung pontos pelo facto de a altura do dispositivo foi reduzido de 9,5 mm a apenas 7 mm. Em cenários de alta densidade, isto pode resultar em um aumento de armazenamento.

controlador da Samsung é uma unidade multi-core, mas não temos qualquer informação adicional sobre o assunto. A arquitetura é baseada em um buffer DRAM dedicado utilizado para nivelamento de desgaste. A MTBF 1.500.000 horas e uma garantia de três anos são reconfortantes no espaço do consumidor, mas praticamente um requisito mínimo para produtos empresariais.

MSRPs da Samsung é de US $ 699, $ 399 e US $ 199 para os 256, 128 e 64 modelos GB, respectivamente. Nós já vimos os resultados de desempenho e consumo específico de energia em nosso SSD mais recente Roundup .

helldanger1 · Nov 18, 2010

Os HDDs: MBA3147RC Fujitsu (147 GB, 15 000 RPM)

O MBA3147RC pela Toshiba (anteriormente Fujitsu) é um dos últimos 3,5 "15 000 RPM rígido com um 3 Gb / s interface SAS. discos mais recentes estão disponíveis da Hitachi e Seagate, mas que aconteceu ainda tem oito dessas unidades empresariais em nosso laboratório de testes. Desde desempenho de I / O não aumentou muito recentemente, resolvemos essas unidades representam ainda o que será executado em muitos ambientes de negócios de hoje.

Foram utilizados oito modelos de 147 GB, mas existem 74 GB e 300 GB versões deste disco também. Todos têm um buffer de 16 MB, 1,4 milhões de horas MTBF, e garantia de cinco anos.

A MB 122 / s taxa de transferência máxima não é mais que especial; discos rígidos chegou a 200 MB / sa tempo de volta. No entanto, desempenho de I / O é ainda perto do que você deseja obter a partir de mais atual 15 000 RPM, além de unidades agrupando quatro ou oito em um RAID, naturalmente, aumenta o desempenho global. Utilizando ainda as unidades rígido mais rápido não faria muita diferença, dada a diferença de performance já significativa entre HDD e SSD.

helldanger1 · Nov 18, 2010

RAID pode bater o SSD?

MegaRAID LSI SAS 9260-8i

Drives RAID: quatro e oito unidades SAS MBA3147RC

Foram utilizados quatro e oito discos em RAID 0 configurações em anexo ao referido controlador RAID LSI. Já podemos dizer que os discos rígidos devem superar os dois SSDs, quando se trata de produtividade, mas podem ficar aquém se desempenho de I / O é o que você mais precisa.

Outro item a ser observado é o consumo de energia do sistema. Usamos a nossa habitual estação de trabalho, ociosa e streaming de vídeo testes de consumo de energia, mas estamos acompanhamento do consumo de energia do sistema na parede. Dado que estamos trabalhando em uma placa-mãe X58 Supermicro baseados classe empresarial e um poderoso (mas não muito eficiente) de alimentação, o que representa uma pegada consumo realista para uma estação de trabalho cerca de dois anos de idade.

Nossos resultados diferem acentuadamente o consumo de energia, variando de 133 W em repouso com os dois SSDs de até 229 W em repouso activo com os oito 15 000 RPM discos rígidos. Surpreendentemente, as diferenças entre o consumo de energia ociosa e de pico com cargas de trabalho intensivo de armazenamento não é muito diferente. Sabendo disso, as implicações para o desempenho por watt são claramente impressionante. Vejamos os resultados agora.

helldanger1 · Nov 18, 2010

Instalação de Teste

Sistema de Informática
Hardware Detalhes
CPU Intel Core i7-920 (45 nm, 2,66 GHz, 8 MB de cache L3 compartilhado)
Placa-mãe (socket 1366) Supermicro X8SAX, Revisão: 1.0, Chipset Intel X58 + ICH10R, BIOS: 1.0B
Controlador Intel RS2BL80 (LSI MegaRAID 9260-8i), Firmware: v2.70.03-0862, Driver: v4.31.1
RAM 3 x 1 GB DDR3-1333, a Corsair CM3X1024-1333C9DHX
HDD Seagate 400 GB NL35, ST3400832NS, 7200 RPM, SATA 1.5Gb / s, 8 MB Cache
Alimentação EliteXStream 800W OCZ, OCZ800EXS UE
Benchmarks
As medições de desempenho h2benchw 3,13
PCMark Vantage 1.0.2.0
Desempenho de I / O Iometer 2008/08/18
Fileserver-Benchmark
Webserver-Benchmark
Banco de dados de benchmark
Workstation Benchmark
Streaming Lê
Streaming Grava
4k leituras aleatórias
4k gravações aleatórias
System Software & Drivers
Sistema Operacional Windows 7 Ultimate 6.1.7600

helldanger1 · Nov 18, 2010

Resultados Benchmark: tempo de acesso e 4K Random Read / Write

Tempo de acesso é praticamente inexistente na maioria dos SSDs flash, e ele mostra em nosso acesso resultados do teste do tempo. Tenha em mente que esses discos rígidos estão ainda entre os mais rápidos você pode obter quando se trata de I / O e tempo de acesso, mas 0,22 ms a 470 Samsung série versus 6 + ms nos discos rígidos da Fujitsu é uma diferença enorme.

Escrever o tempo de acesso é mais semelhante, principalmente por causa da controladora LSI RAID ajudar a ajustar o acesso de escrita nos discos rígidos.

4K Random Read / Write desempenho de I / O

Ler ou escrever 4 blocos KB de forma aleatória continua sendo um dos testes mais importantes, porque 4 blocos KB são comuns em sistemas x86 tamanhos de memória de página e clusters do sistema de arquivos.

SSDs, especialmente aqueles com multi-level cell (MLC) NAND flash, são extremamente rápidos quando se trata de desempenho de leitura aleatória. Vemos isso com o dual SSD RAID configuração a ser quase 25 vezes mais rápido do que oito unidades de 15 000 RPM.

Random escreve são mais difíceis para SSDs MLC. Gravações implicam uma leitura apagá-modificar-escrever ciclo, mesmo que apenas 4 KB em um grande bloco fica modificado. Isso leva tempo, então a diferença de desempenho com discos rígidos convencionais é menor, mas ainda é 2,2 vezes.

helldanger1 · Nov 18, 2010

Resultados Benchmark: leitura / escrita e Streaming

Estes resultados não são inesperados. A matriz RAID de disco rígido é mais rápida quando se trata de alto rendimento, apenas porque há até oito unidades. No entanto, os dois SSDs conseguem sustentar suas 530 + MB / s de transferência de nível constante, enquanto a queda de unidades para 430 MB / s.

Pico escrever taxas de transferência de olhar espantosamente elevados, devido à capacidade do controlador de cache. Veja os resultados médios e mínimos para números realistas.

Interface desempenho reflete a capacidade do subsistema de armazenamento para maximizar o impacto da memória cache integrada RAID. Efetivamente, esse número é bom para análise, mas esperamos vê-lo na vida real.

helldanger1 · Nov 18, 2010

Resultados Benchmark: desempenho de I / O

Aqui está o verdadeiro negócio de high-end e máquinas de negócios: o desempenho de I / O. Por favor, note que a nossa configuração não foi otimizado para ambos os discos rígidos ou os SSDs. Normalmente, modificação do firmware do lado controlador de permitir um desempenho pouco mais.

O padrão de teste de banco de dados consiste em lotes de ler e escrever operações, e isso resulta em dois SSDs sendo 2,4 vezes mais rápido do que a matriz de oito HDD.

Nossos resultados são semelhantes no padrão de referência do servidor de arquivos.

O padrão de teste do servidor Web envolve apenas a operação de leitura aleatória em diferentes tamanhos de bloco, em um esforço para simular cargas de trabalho pesadas. Neste caso, os SSDs, libertada do time-consuming operações de gravação, liberar o seu desempenho completo. Você verá um aumento de 12x no desempenho de I / O quando se passa de oito para dois HDs SSDs em RAID 0.

helldanger1 · Nov 18, 2010

Resultados Benchmark: PCMark Vantage desempenho de aplicativos

PCMark Vantage reflete um PC normal de uso multimídia. Ainda assim, é útil para ver como o desempenho real de vida muito mudaria se fosse para ir de um oito-drive HDD RAID para uma matriz de dois drives SSD, se apenas como um ponto de referência.

helldanger1 · Nov 18, 2010

Resultados Benchmark: Exigência de poder do sistema

Idle consumo de energia é extremamente baixo, com os dois SSDs, quase atingindo o nível de um PC desktop. Utilizando vários discos rígidos aumentou o consumo de energia total do sistema inativo por quase 100 W! As diferenças aparecem com diferentes fontes de alimentação, no entanto. Nossos resultados de teste são destinadas a mostrar que a diferença de consumo de energia entre um SSDs poucos e um monte de discos rígidos podem ser grandes o suficiente para operar um sistema adicional com a energia economizada.

Colocar as unidades de trabalho resulta em um aumento do consumo de energia, mas o aumento é relativamente baixo.

helldanger1 · Nov 18, 2010

Resultados Benchmark: Desempenho por Watt Eficiência

A eficiência energética assuntos estes dias. Como subir os custos de energia, mais pessoas querem o melhor desempenho com o menor consumo de energia possível. Redução da produção de energia dividendos consumo, porque isso também significa reduzir o consumo de energia de resfriamento. Vamos relacionar o desempenho medido para a potência necessária para cada uma das nossas configurações.

Vimos que o nosso RAID com oito unidades de disco rígido é capaz de fornecer cerca de 1 GB / s de transferência de pico, mas o sistema exige consideravelmente mais energia para funcionar. Ao mesmo tempo, o nosso sistema com dois SSDs fornece apenas 530 + MB / s taxa de transferência máxima, mas requer significativamente menos energia para atingir esse nível. Sabendo que os 530 MB / s é sustentada enquanto a matriz de transferência do disco rígido é pode cair, é seguro dizer que a solução SSD é favorável a menos que você realmente precisa de altas velocidades.

Eficiência para a estação de I / O trabalho é cinco vezes maior na SSDs por causa do consumo muito diminuída sistema SSD de energia combinada com um forte aumento no desempenho de I / O (2x até 12x). Se estivéssemos a olhar para a eficiência energética em nível de unidade, em seguida, as diferenças seriam ainda mais significativos. No entanto, no contexto das cargas de trabalho todos os dias, faz mais sentido olhar para a alimentação do sistema. Agora tente imaginar como a eficiência energética seria se nós nos relacionamos servidor estelar os SSDs 'Web I / O para os resultados do desempenho do consumo de energia reduzido. Nós não executar esses números, mas os SSDs provavelmente mostram uma melhoria de 20x para 30x em eficiência de energia.

helldanger1 · Nov 18, 2010

Conclusão

Como esperado, os dois SSDs em RAID 0 foi fácil superando uma série de até oito unidades de 3,5 "de disco rígido SAS que giram a 15 000 RPM. Os SSDs são melhores em quase todos os de referência, com excepção da taxa de transferência, que normalmente escalas bem com o número de unidades utilizadas. Este é o lugar onde os discos rígidos venceu por pura força dos números.

É importante notar que há algo mais rápido e mais eficiente discos rígidos disponíveis, o que teria mudado um pouco os resultados em favor das matrizes de disco rígido. No entanto, as diferenças que nós vemos são significativos o suficiente para ter certeza de que tudo o que você ajuste do lado do disco rígido ainda não pode bater um rápido e eficiente matriz SSD. Além disso, tivemos que usar a 15K RPM Fujitsu porque nenhum fabricante de disco rígido quis fornecer unidades uma vez que lhes disse o que estávamos planejando. Isso por si só deveria falar volumes.

Embora tenha sido utilizado um conjunto de SSDs baseados em tecnologia de ponta, que introduz a tecnologia DDR no mundo SSD, os resultados podem ser considerados representativos para SSDs moderna em geral. Vimos até 12x mais rápido desempenho em operações de I / O, e eficiência de energia pode aumentar, muitas vezes, se você olhar para ele em um nível do sistema ainda mais se você simplesmente comparar os dados em nível de unidade.

SSDs ... Agora?

No final, você deve decidir se é hora de adotar SSDs mais HDDs examinando os cenários em que os discos rígidos continuam a fazer sentido. sistemas de missão crítica podem ter requisitos de validação rigorosos. Não poderia ser de custo ou capacidade de condições colocadas em uma configuração que têm precedência sobre desempenho de I / O.

Do ponto de vista de custo, US $ 699 para um high-end 256 GB SSD ainda é muito em comparação a menos de 300 dólares para um muito rápido 15 000 rpm, 300 GB de disco rígido SAS. Mas 399 dólares é razoável para tal um jejum de 128 GB SSD. No entanto, quando você começar a consolidar os sistemas de armazenamento, reconhecer a economia de energia de longo prazo, e são capazes de conseguir trabalho potencialmente mais em muito menos tempo, possuir um número menor de máquinas SSD-centric começam a ficar seriamente atraente.

maar3amt · Nov 18, 2010

Obrigado Hell, de facto o problema do storage, processamento, desempenho hoje em dia dá muitas dores de cabeça a médias e grandes empresas. Existem muitas formas de contornar os problemas computacionais das empresas, no entanto muitas das vezes cada empresa tem de construir um sistema à sua medida.

Um abraço

helldanger1 · Nov 18, 2010

maar3amt disse:
Obrigado Hell, de facto o problema do storage, processamento, desempenho hoje em dia dá muitas dores de cabeça a médias e grandes empresas. Existem muitas formas de contornar os problemas computacionais das empresas, no entanto muitas das vezes cada empresa tem de construir um sistema à sua medida.

Um abraço

o preço é que nao ajuda maar3 :shy_4_02:

maar3amt · Nov 19, 2010

Sim hell no storage é sempre muito complicado especialmente se for com aplicações criticas, no processamento nada que não se resolva com tecnologias de load balance, cloud Computing. Com computação em nuvem consegue-se cria um excelente cluster de alto desempenho por preços relativamente inferiores a servidores únicos de alto desempenho.

Como SSDs redefinem o desempenho de armazenamento?

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