Ostatnie tygodnie spędziliśmy na bardzo ciekawych testach – otrzymaliśmy od firmy Kingston cztery dyski U.2 NVMe PCIe, które postanowiliśmy przetestować w nowym modelu QNAP – TS-h2490FU, który został stworzony z myślą o wydajnej pracy, między innymi poprzez możliwość zamontowania aż 24 dysków U.2. Zobaczmy więc, jak wyglądają możliwości dysków Kingston DC1500M.

fot. LKM

Dyski firmy Kingston, które są oznaczane jako DC tworzone są z myślą o zastosowaniach w wymagających środowiskach data center. Dzięki swojej konstrukcji mogą pracować pod dużym obciążeniem oferując wysoką wydajność i trwałość. W naszym laboratorium mieliśmy już okazję sprawdzać dyski serii DC – dyski SATA SSD DC500M, które pokazały, że przeznaczenie do pracy w data center jest nie tylko z nazwy, ale faktycznie ich możliwości są zgodne z deklaracjami producenta. Czy i tym razem tak będzie? Sprawdzimy w całej serii różnorodnych testów. Jednak na tym etapie należy zauważyć jeden problem, który będzie często widoczny w wynikach testów – wydajność samych dysków zaczyna przewyższać możliwości typowych sieci ethernet. I nie chodzi tutaj już nawet o sieci 1GbE czy 2,5GbE, ale o 10GbE, które od dłuższego czasu stosowane są jako standard. Dlatego w przypadku testów Kingston DC1500M zdecydowaliśmy się skorzystać z urządzenia QNAP TS-h2490FU, które fabrycznie wyposażone jest w dwuportową kartę 25GbE. Podczas testów sprawdziliśmy zachowanie takiego połączenia jak i możliwość łączenia interfejsów.

Zacznijmy jednak od samych dysków i ich specyfikacji. Dyski Kingston DC1500M oferują szereg udoskonaleń względem poprzedniego modelu, DC1000M. Przykładowo, nowe modele wykorzystują nowy 16- kanałowy kontroler SMI2277 (który obsługuje wiele niezależnych kolejek I/O dla różnych przestrzeni nazw). Oprogramowanie hosta może to wykorzystać do różnych celów, np. podział logiczny, podział ze względów bezpieczeństwa (szyfrowanie), overprovisioning etc. Dysk DC1500M obsługuje do 64 niezależnych przestrzeni nazw. Dyski kierowane są do różnych zastosowań, wymagających szybkich przestrzeni dyskowych oferujących wysoką liczbę IOPS. Według producenta, dyski znajdą zastosowanie:

  • w środowiskach wirtualizacji,
  • w usługach chmurowych,
  • jako przestrzeń cache serwerów web,
  • jako pamięć dyskowa na potrzeby przechowywania i przenoszenia materiałów video o wysokiej rozdzielczości,
  • w środowiskach aplikacyjnych: ERP, CRM, GL, OLAP, OLTP, ERM, BI, EDW.

W poniższej tabeli widoczne są parametry techniczne dysków z serii DC1500M. W naszym przypadku, testujemy dyski o pojemności 960GB, dlatego w tabeli zostały oznaczone na zielono.

Format U.2, 2.5” x 15mm
Interfejs PCIe NVMe Gen3 x4
Pojemności 960GB, 1.92TB, 3.84TB, 7.68TB
NAND 3D TLC
Sekwencyjny odczyt/zapis 960GB – 3,100 / 1,700MB/s
1.92TB – 3,300/2,700MB/s
3.84TB – 3,100/2,700MB/s
7.68TB – 3,100/2,700MB/s
Odczyt/zapis 4K w stanie gotowości 960GB – 440,000/150,000 IOPS
1.92TB – 510,000/220,000 IOPS
3.84TB – 480,000/210,000 IOPS
7.68TB – 420,000/200,000 IOPS
Opóźnienie (QoS) 99.9 – odczyt/zapis: <110 µs / <206 µs
Statyczny i dynamiczny wear levelling Tak
Ochrona przed utratą zasilania (power caps) Tak
Obsługa zarządzania przestrzeniami nazw Tak – obsługiwane 64 przestrzenie nazw
Zaawansowana diagnostyka Telemetria, poziom zużycia, temperatura, logi temperatury i stanu, etc. 
Wytrzymałość 960GB – 1681 TBW6 (1 DWPD/5yrs)6 (1.6 DWPD/3yrs)6
1.92TB – 3362 TBW6 (1 DWPD/5yrs)6 (1.6 DWPD/3yrs)6
3.84TB – 6725 TBW6 (1 DWPD/5yrs)6 (1.6 DWPD/3yrs)6
7.68TB – 13450 TBW6 (1 DWPD/5yrs)6 (1.6 DWPD/3yrs)6
Zużycie energii 960GB – Idle: 6.30W Średnio odczyt: 6.21W Średnio zapis: 11.40W Max odczyt: 6.60W Max zapis: 12.24W
1.92TB – Idle: 6.60W Średnio odczyt: 6.30W Średnio zapis: 13.7W Max odczyt: 6.63W Max zapis: 15.36W
3.84TB – Idle: 6.8W Średnio odczyt: 6.40W Średnio zapis: 14.20W Max odczyt: 7W Max zapis: 16W
7.68TB – Idle: 7W Średnio odczyt: 7.30W Średnio zapis: 17.14W Max odczyt: 8.16W Max zapis: 20.88W
Temperatury pracy 0°C ~ 70°C
Wymiary 100.09mm x 69.84mm x 14.75mm
Waga 960GB – 145g
1.92TB – 150g
3.84TB – 155g
7.68TB – 160g
Dopuszczalne wibracje podczas pracy 2.17G szczytowo (7–800Hz)
Dopuszczalne wibracje w stanie spoczynku 20G szczytowo (10–2000Hz)
MTBF 2 miliony godzin
Gwarancja/wsparcie Limitowana, 5-letnia gwarancja z darmowym wsparciem technicznym

Jak widać, dla testowanych przez nas dysków maksymalny deklarowany odczyt to 3100 MB/s a zapis 1700 MB/s sekwencyjnie. Sprawdzimy, jakie faktyczne wyniki uzyskamy w pracy z tymi dyskami.

Z punktu widzenia testów duże znaczenie będzie miała konfiguracja całego środowiska. Jak już wcześniej zaznaczyłem, dyski Kingston DC1500M to dyski NVMe PCIe w obudowie U.2. Z punktu widzenia technologii, dyski takie potrafią pracować z wysoką przepustowością (kilku GB na sekundę). Jednak problemem byłoby łącze SATA oferujące maksimum 6Gbit, czyli teoretycznie 700MB/s, a faktycznie w okolicach 550MB/s. Dyski U.2 pozwalają na uzyskanie teoretycznej przepustowości ok. 4GB/s dzięki czterem liniom sygnałowym PCIe Gen3. Oczywiście można na tym etapie zestawić te dyski również z najbliższą im wersją – czyli dyskami M.2, które już teraz dostępne są w wersjach oferujących wyższe prędkości. Jednak porównując te dwa typy dysków, warto też zwrócić uwagę na wygodę użytkowania. Główną różnicą wynikającą z konstrukcji jest obsługa przez dyski U.2 trybu hot plug, co czyni je dużo prostszymi i szybszymi do wymiany w przypadku uszkodzenia. 

Dyski Kingston DC1500M U.2 mają bardzo solidną budowę, która sugeruje przygotowanie dysków do wymagającej pracy.Dodatkowo w urządzeniu tym zamontowany dysk twardy WD Blue SSD 480GB pracujący jako dysk systemowy.

Metalowa obudowa pozwala również lepiej odprowadzać ciepło modułów pamięci.

fot. LKM

 

Środowisko testowe

Dyski w obudowie U.2 mieliśmy już okazję testować wcześniej – były to WD Gold SN600. Jednak w przypadku tamtego testu do dyspozycji mieliśmy tylko dwa takie dyski, co z kolei ograniczyło możliwości testowania ich pracy w RAID 5 czy RAID 10. Na potrzeby tego testu wystarczył nam model TS-h973AX, który jest wyposażony w dwie zatoki combo – 2x U.2/SATA. Chcąc przetestować większą liczbę dysków wybraliśmy stosunkowo nowy model QNAP – TS-h2490FU-7232P-64G.

QNAP TS-h2490FU:

Procesor: AMD EPYC™ 7232P 8-rdzeni/16-wątków, do 3.2 GHz

Pamięć systemowa: 64 GB RDIMM DDR4 ECC (8 x 8 GB)

Wnęki dysków: 24 2,5-calowe dyski SSD U.2 NVMe Gen 3 x4

Port LAN: 2×2,5GbE zgodne z 1GbE/100MbE/10MbE

Port 25GbE: 2 porty 25GbE SFP28 SmartNIC

Pełna specyfikacja sprzętowa dostępna tutaj: https://www.qnap.com/pl-pl/product/ts-h2490fu/specs/hardware

źródło: www.qnap.com

Urządzenie działa pod kontrolą nowego systemu operacyjnego QNAP QTS 5.0. Ponieważ testujemy dyski SSD, korzystamy z systemu QTS (a nie fabrycznie preinstalowanego QuTS hero), który oferuje Narzędzie Profilowania Dysków SSD. Z punktu widzenia naszych testów narzędzie to jest bardzo ważne, ponieważ pokazuje zachowanie dysków w czasie pod ciągłym obciążeniem. Bardzo istotne jest również to, że system QTS jest oficjalnie obsługiwany w tym modelu, a więc na etapie inicjowania możliwa jest zmiana systemu. Wybór systemu QTS podyktowany jest też chęcią zestawienia uzyskiwanych wyników z tymi pochodzącymi z wcześniejszych testów.

źródło: www.qnap.com

Zmienił się również serwer testujący. Wcześniej korzystaliśmy z modelu TVS-672X, natomiast teraz skorzystamy z naszego zwyczajowego QNAP, do którego wcześniej montowaliśmy dyski, czyli TS-983XU.

Konfiguracja serwera testującego:

Procesor: Czterordzeniowy procesor Intel® Xeon® E-2124 o taktowaniu 3,3 GHz (zwiększanym do 4,3 GHz)

Pamięć systemowa: 40GB UDIMM DDR4 ECC (2 x 4GB + 2 x 16GB)

Wnęki dysków: 4 zatoki 3,5-calowe + 5 zatok 2,5-calowych SATA 6 Gb/s, 3 Gb/s

Gniazdo PCIe: PCIe Gen 3 x16

Sieć GbE: 2 porty 1GbE, zgodne z 100M/10M

Sieć 10GbE: 2 porty SFP+ Smart NIC

Sieć 25GbE: dwuportowa karta QXG-25G2SF-CX6 – podłączona do portu PCIe Gen 3 x16

Dodatkowo w urządzeniu tym zamontowany został dysk twardy WD Blue SSD 480GB pracujący jako dysk systemowy. Z punktu widzenia wykonywanych testów, dysk ten nie ma znaczenia, dlatego traktowany jest jako dysk systemowy.

Wszystkie benchmarki, którym poddajemy testowane dyski staramy się przeprowadzać w podobnym środowisku i przy podobnej konfiguracji. Ze względu na typ dysków i rodzaj połączeń, mogą być wprowadzane pewne zmiany mające na celu dopasować test do dysku w celu uzyskania jak najlepszych wyników.

Do testów otrzymaliśmy cztery dyski Kingston DC1500M, dlatego sprawdzimy ich działanie w trzech konfiguracjach RAID – RAID 0, RAID 5 i RAID 10. Niezależnie od poziomu RAID, konfiguracja na poziomie logicznym będzie podobna:

  • Pula Pamięci na pojedynczym dysku z woluminem systemowym. Na tym woluminie znajdują się skrypty i zapisywane są wyniki.
  • Pula Pamięci #2 stworzona z czterech dysków. W tej puli tworzone są:
    • wolumin cienki (Thin Volume) o wielkości 1TB (1024GB) z folderem udostępnionym. Folder będzie używany do zapisu/odczytu danych przy użyciu protokołu SMB. Dlatego w konfiguracji folderu ustawiona została obsługa wersji SMB 3.
    • oraz LUN blokowy o wielkości 1TB, rozmiar sektora 4K. LUN zostanie sformatowany z poziomu Windows Server 2019 w systemie plików NTFS.

Połączenie sieciowe:

Serwer testujący podłączony jest do sieci LAN za pomocą dwóch przewodów DAC SFP+ 10GbE. Połączenie z QNAP jest bezpośrednie, realizowane za pomocą dwóch przewodów DAC 25GbE. QNAP oprócz połączenia bezpośredniego z serwerem, podłączony jest również do sieci LAN przy użyciu dwóch wbudowanych portów 2,5GbE (przewody LAN RJ-45 Cat. 6a). Połączenia sieci LAN zbiegają się w centralnym punkcie naszego LAB, czyli w przełączniku QNAP QSW-M408-4C i podłączone są do portów 10GbE. 

Testy wykonano przy użyciu:

  • Wbudowanych mechanizmów testowania dysków w systemie QTS
  • Narzędzia DiskFillTest
  • Narzędzi DD w systemie QTS
  • Narzędzia FIO
  • IOmeter, wersja 1.1.0
  • CristalDiskMark, wersja 7.0.0 x64
  • AJA System Test, wersja 2.1
  • Szybkość i czas kopiowania plików przy użyciu narzędzia robocopy w systemie Windows Server 2019