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

Продолжаем тестирование новых накопителей Kingston для корпоративного IT-сектора. Разобравшись в прошлых материалах с SATA-решениями, перейдем теперь к NVMe с разъемом M.2, который представлен моделью Kingston DC1000B.

Накопитель реализован в форм-факторе M.2 2280, оснащен интерфейсом PCI-E Gen3 x4 и, в первую очередь, рассчитан на роль системного (загрузочного) диска. Но ничто не мешает его использовать в компактных серверах, или индустриальных решениях на роль смешанных нагрузок или хранилища. Клиенту дается выбор из трех емкостей: 240, 480 и 960 Гбайт. Как и все остальные представители линейки Data Center — накопитель обеспечен пятилетней гарантией и бесплатной технической поддержкой от производителя.

Основные характеристики накопителей DC1000B собраны в таблицу:

Ниже представлена вся текущая линейка накопителей Data Center, читатель с навыками дедукции уже догадался какой накопитель станет героем следующего обзора:

Kingston DC1000B 960GB

Испытуемый поставляется в картонном блистере, размеры которого абсолютно идентичны SATA-решениям. В верхней части упаковки размещена голографическая марка, наличие которой свидетельствует о том, что накопитель импортирован в Украину официально.

В дополнение к накопителю ничего нет.

Перед нами твердотельный накопитель M.2 в форм-факторе 2280, выполненный на синем текстолите. Вся основная информация о нем собрана на наклейке на передней части. Сама же наклейка выступает в качестве гарантийной пломбы.

Габариты равны 22x80x3,8 мм, стандартный ключ «M» и монтаж по обе стороны текстолита, собственно на «тушке» SSD можно обнаружить:

• контроллер Phison PS5012-E12DC-27;
• четыре микросхемы флеш-памяти NAND Kingston FB25608UCN1-45 (3D TLC, 256 ГБ каждая);
• две микросхемы DRAM-памяти Kingston B5116ECMDXGJD (512 МБ DDR4);
• восемь танталовых конденсаторов (47 мкФ, 35 В).

Контроллер Phison PS5012-E12DC выполнен по 28-нм нормам и обладает скоростью линейного чтения до 3200 МБ/с и до 1000 МБ/с скоростью линейной записи. Он отнюдь не реактивный, однако обладает поддержкой восьми каналов памяти, LDPC 3.0 ECC (коррекция и кодирование ошибок), аппаратным шифрованием AES-256, снабжен защитой от потери данных при обесточивании, что гарантирует надежность хранения информации, а также долговечность эксплуатации.

Память набрана чипами Kingston FB25608UCN1-45, а значит перед нами накопитель объемом 1 ТБ с аппаратно-зарезервированной областью. Производитель гарантирует фиксированный тип флеш-памяти для накопителей серии Data Center — TLC. Если же в спецификации на официальном сайте Kingston тип указан как «3D NAND» или не указан вовсе — значит тип памяти может быть как TLC, так и QLC (это характерно для бюджетных серий SSD, таких как А400 или NV1, для которых производитель старается держать цены доступными для максимально широкого круга покупателей). Посадочных мест для дополнительных чипов не предусмотрено, эксплуатируется максимум возможного.

С каждой стороны текстолита распаяно четыре SMD-конденсатора, по 47мкФ и 35 В каждый. Кстати произведены они недавно, 16 неделя 2020 года. Эти конденсаторы обеспечивают защиту данных от потери питания.

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