Обзор NVMe SSD Kingston DC1000B 960GB. M.2 для корпоративного класса

Тестовый стенд

Уже 3-й раз на помощь придет современный 1U-сервер на базе платформы LGA 1151v2:

• процессор: Intel Xeon E-2276G;
• материнская плата: Supermicro X11SCZ-F (Intel C246);
• память: Micron Technology MTA18ASF2G72AZ-2G6E2 (2x16 ГБ, DDR4-2666, ECC, 19-19-19-43 2T, 1,20 В);
• видеокарта: Aspeed AST2500 BMC;
• системный накопитель: Kingston A2000 500GB (SA2000M8/500G);
• блок питания: Supermicro PWS-351-1H (350 Вт);
• кулер: Supermicro SNK-P0046P;
• шасси: Supermicro SuperChassis 813MT-350CB
• операционная система: Microsoft Windows Server 2019 Standard 64-bit + CentOS 7.9.2009.

Методика тестирования

Для одиночного испытуемого в качестве системного диска использовался твердотельный накопитель Kingston A2000 500GB в слоте PCI-E через NGFF-переходник, а сам DC1000B был подключен через слот M.2 PCIe x4 на материнской плате. В RAID-режиме оба испытуемых DC1000B переезжали в слоты PCI-E через NGFF-переходники, а системный A2000 находился в слоте M.2 PCIe x4 материнской платы. Файл подкачки и режим гибернации на время тестов были отключены. На тестируемых SSD штатными средствами MS Windows Server 2019 был создан логический раздел с файловой системой NTFS со стандартными настройками кластера, занимающий все доступное дисковое пространство. В CentOS форматирование производилось в Ext4. Массив RAID 0 создавался программными средствами ОС. Одиночный накопитель тестировался в двух режимах: чистый (0% объема занято), и заполненный (90% объема занято). Тесты RAID 0 делались только на чистом массиве (0% объема занято). Обе системы получили актуальные обновления на момент июня 2021 года. Для измерения производительности использовались следующие программы:

• AIDA64 Engineer 6.32.5600;
• Anvil's Storage Utilities 1.1.0.337;
• AS SSD Benchmark 1.7.4739.38088;
• ATTO Disk Benchmark v4.1.0.0;
• CrystalDiskMark 8.0.2 x64;
• HWINFO 7.02;
• PCMark 8 (2.10.901);
• SysBench 1.0.17.

После форматирования для работы будет доступно 894 Гбайт свободного пространства.

Утилита Kingston SSD Manager позволит проверить актуальную прошивку, стереть или зашифровать накопитель, проверить температурный датчик, а также просмотреть журнал событий.

Прежде чем приступить к тестированию производительности — следует упомянуть температурный режим. Само собой в серверном шасси данный вопрос не актуален, сквозного обдува достаточно для исключения троттлинга, однако если это импровизированный сервер или простое рабочее место, где накопитель лишен обдува или радиатора — на длинной дистанции троттлинга не избежать. Вот простая демонстрация «прогрева» (40-мм вентиляторы сервера отключены, накопитель без радиатора):

Изначально скорость линейной записи находится на обещанном производителем уровне. Как только температура достигает 70 градусов (для этого потребовалось полторы минуты) — срабатывает троттлинг, сперва до 640 МБ/с, а к концу немногим выше 500 МБ/с (6 минут непрерывной нагрузки). Это значит, что если не позаботиться об охлаждении накопителя — скоростные показатели упадут в два раза.

Возврат к температуре простоя происходит примерно за две минуты.

А вот при наличии обдува накопитель совершенно не боится непрерывной нагрузки, 43 градуса пиковой температуры (почти что как в простое без обдува), и устойчивая скорость записи в 900 МБ/с

Результаты тестирования

Начнем с проверки устойчивости непрерывной записи в AIDA64.

Средняя скорость составила 893,7 МБ/с, дельта между максимальной и минимальной равнялась 139,9 МБ/с. Отличный показатель устойчивости для накопителя лишь с четырьмя чипами NAND-памяти.

Anvil's Storage Utilities

1900/910 МБ/с линейные чтение/запись. Чтение совсем не соответствует заявленным показателям, а вот запись практически полностью соответствует (925 МБ/с для модели на 960 ГБ). Заполненный накопитель практически не теряет скоростей. Блоки 4К обрабатываются на скорости 17,61 МБ/с, это уровень SATA-накопителей Kingston Data Center

Что касается RAID — 3638/1638 МБ/с линейные чтение/запись. Ускорение немногим меньше, чем в два раза. Скорость работы с 4К блоками осталась прежней.

AS SSD Benchmark

Уже лучше, 2429/894 МБ/с линейные чтение/запись. Первая все еще не достает до заявленных скоростей, а запись все еще вписывается в свои рамки. 4К блоки считываются и записываются на скорости 17/93 МБ/с, снова-таки нет преимущества на фоне SATA-решений. Потери на заполненном накопителе находятся в рамках погрешности.

RAID обеспечил рост до 4460/1665 МБ/с линейных чтения и записи. Блоки 4К обрабатываются с той же скоростью.

ATTO Disk Benchmark

Скорость работы с блоками выше 128К становится устойчивой и держится в рамках 3.2 ГБ/с для чтения и 875 МБ/с для записи. Заполненный накопитель немного проседает в чтении 32К и 64К блоков, в целом это не критично, ведь остальные показатели остаются на том же уровне.

В RAID-режиме показатели выросли вдвое.

CrystalDiskMark

3164/924 МБ/с линейного чтения и записи, что и было обещано производителем. Потерь в скорости на заполненном накопителе нет.

RAID 0 увеличил показатели практически в два раза.

PCMARK 8

Пресет теста Storage 2.0 выдал скорость на уровне 337,03 МБ/с.

Бонус! Влияние производительности от количества линий PCI Express

Конечно, слабо верится, что подобные ситуации с кризисом свободных линий PCIe могут случиться в корпоративном сегменте, ведь бизнес предпочитает оперировать классическими SATA SSD, да и производители серверов делают смешанный бэкплейн с выделенными слотами для NVMe SSD, страхуя заказчика от подобных эксцессов. Но давайте представим простого пользователя, которому захотелось взять Kingston DC1000B в, так сказать, гражданскую сборку. Пришлось пойти на компромисс и ужать шину до двух линий. Что же из этого выйдет?

В режиме PCIe x2 запись особо не пострадала и уменьшилась на 25%, а вот чтение упало чуть ли не в три раза на фоне полной пропускной способности слота. При этом работа с блоками 4К практически не изменилась.

CentOS

Теперь посмотрим на что способен Kingston DC1000B 960GB в Linux, и начнем со встроенного в ОС бенчмарка:

2,1 ГБ/с чтения, а также 911,5 МБ/с записи. К записи вопросов нет, а вот чтение хотелось бы на уровне Windows Server.

Дуплет накопителей обеспечил двойной рост скорости записи, а вот чтение выросло лишь до 3 ГБ/с.

А теперь Sysbench против испытуемых со следующим скриптом:

for size in 800G; do
   for mode in rndrd; do
   for blksize in 4096; do
      sysbench --test=fileio --file-num=64 --file-total-size=$size prepare
      for threads in 192; do
         echo "====== testing $blksize in $threads threads"
         echo PARAMS $size $mode $threads $blksize > sysbench-size-$size-mode-$mode-threads-$threads-blksz-$blksize
         sysbench --test=fileio --file-total-size=$size --file-test-mode=$mode
            --time=120 --events=100000000 --threads=$threads 
            --file-num=64 --file-extra-flags=direct --file-fsync-freq=0 --file-block-size=$blksize run 
            | tee -a sysbench-size-$size-mode-$mode-threads-$threads-blksz-$blksize 2>&1
      done
      sysbench --test=fileio --file-total-size=$size cleanup
   done
   done
done

Этот алгоритм расписывался уже не один раз, но все же не будет лишним его повторить. Тест проводится в режиме случайного чтения, случайной записи и гибридной нагрузки (чтение и запись одновременно). Это происходит в 192 потока (эмуляция работы накопителя не только со множеством данных, но и с одновременно работающими фоновыми процессами). Для режима RAID 0 объем создаваемых файлов был удвоен (1600 ГБ вместо 800 ГБ). Всего на накопителе будет 64 файла идентичного объема записанных блоками 4K.

828k IOPS чтения, RAID 0 почти не дал никакого преимущества в данном сценарии, подняв показатели до 854k IOPS чтения. И тем не менее показатели одиночного накопителя более чем достойны.

144k IOPS записи, а RAID 0 обеспечивает идеальный двукратный рост до 290k IOPS.

Смешанная нагрузка выдает 212k IOPS чтения, а также 141k IOPS записи, что соответствует 827,89 МиБ/с для чтения и 551,92 Миб/с для записи (868,11/578,73 МБ/с). RAID 0 увеличивает показатели вдвое, до 413k IOPS чтения и 275k записи.

Выводы

Стоит ли простому пользователю обращать внимание на Kingston DC1000B 960GB? Пожалуй нет, выдающихся скоростей он не демонстрирует из-за шины PCI Express 3.0. Скорость при работе с блоками 4К находится на уровне SATA-решений линейки Data Center. Выносливость и повышенная надежность типичному пользователю если у нужна, то ее будет проще реализовать с помощью SATA-устройств. Кроме того, накопитель склонен к троттлингу при перегреве, что также может добавить проблем простому пользователю.

А вот если рассматривать DC1000B сугубо с точки зрения корпоративного использования — он весьма интересен. В первую очередь накопитель позиционируется производителем как загрузочный, но ничто не мешает запрячь его в непрерывные смешанные нагрузки (хоть и максимальный объем в 960 ГБ делает это мероприятие сомнительным). Защита от потери данных при обесточивании, резервная область флеш-памяти, LDPC 3.0 ECC, аппаратное шифрование — все это делает его надежным системным накопителем. Скорости достойны, а их устойчивость заслуживает отдельной похвалы. В итоге Kingston DC1000B 960GB можно назвать достойным представителем накопителей M.2 PCIe NVMe корпоративной серии Data Center.

Благодарю компанию «T-ПЛАТФОРМЫ Киев» за прокат сервера