Огляд серверного накопичувача Kingston DC1500M U.2 місткістю 1,92 ТБ. NVMe у корпоративному формфакторі

У цьому матеріалі ми продовжимо знайомитись з новими накопичувачами Kingston для корпоративного IT-сектору. Розібравшись у минулих статтях з рішеннями M.2 (DC1000B) та SATA (DC500M, DC500R, DC450R), перейдемо до U.2 PCIe Gen 3.0 x4 NVMe на прикладі Kingston DC1500M.

Накопичувач реалізований у формфакторі U.2 (2,5 дюйми, 15 мм), оснащений інтерфейсом PCI-E Gen3, що дозволяє використовувати його у безлічі серверних бекплейнів. Насамперед він розрахований на роль диска змішаних навантажень, на кшталт віртуалізації, кешування вебхостингу, хмарних сервісів, робочих навантажень ERP, CRM, GL, OLAP, OLTP, ERM, BI, EDW та багатьох інших. Клієнт може обрати чотири варіанти місткостей: 960 ГБ, 1,92 ТБ, 3,84 ТБ, 7,68 ТБ. Як представник лінійки Data Center — накопичувач забезпечений п'ятирічним гарантійним терміном експлуатації та безплатною технічною підтримкою від виробника. Kingston сміливо заявляє, що це накопичувач Enterprise-класу із винятковим балансом продуктивності. Чи це так, ми й перевіримо. 

Ключові характеристики зібрані до таблиці:

Привертає до себе увагу сумарна кількість записуваних байтів, яка хоч і не дотягує до моделі DC500M, але знаходиться на тому ж високому рівні. Нижче представлена таблиця накопичувачів Kingston із прицілом на використання в ЦОД:

Kingston DC1500M 1,92TB

Накопичувач постачається у картонному блістері, типовому для інших продуктів цього виробника. На лицьовій стороні розташовується голографічна наліпка. Це прямий доказ для покупця, що товар імпортований на вітчизняний ринок офіційно.

Нічого зайвого у комплекті немає. SSD виконаний у формфакторі 2,5-дюйми, корпус зроблений з металу та пофарбований у сірий колір. Ключова інформація про накопичувач зібрана на наклейці, розташованій на лицьовій частині пристрою. Гарантійна пломба знаходиться збоку.

Габарити пристрою складають 100,09x69,84x14,75 мм, це означає, що вони схожі з типовими 2,5-дюймовими жорсткими дисками SAS, ніж зі звичними більшості SSD.

Накопичувач також має додаткові отвори для наскрізної вентиляції в умовах кошика в серверному корпусі.

Корпус бере участь в охолодженні контролера SSD, тепло передається через термопрокладку.

Розкрив накопичувач виявляємо складову конструкцію з двох плат, причому вони невіддільні одна від одної, жорсткий шлейф виходить прямо з текстоліту однієї плати та входить в іншу. Конструкція дуже міцна, потрібно докласти зусиль, щоб розкрити її. На текстоліті розпаяно танталові конденсатори, які зможуть амортизувати нестабільне живлення, а також захистити накопичувач від втрати даних при знеструмленні (PLP).

На зовнішній частині головної плати розташований контролер Silicon Motion SM2270F, чотири мікросхеми DRAM-пам'яті (Kingston D2516ACPCXGPH), дві мікросхеми флешпам'яті NAND (Kingston FB12808UCT1-7F), 18 танталових конденсаторів та контактна група U.2 (SFF-8639).

На зворотному боці головної плати розміщено ще п'ять танталових конденсаторів та дві мікросхеми флешпам'яті NAND. Є вільні місця для чотирьох мікросхем DRAM-пам'яті, а також 13 конденсаторів.

Зовнішня частина допоміжної плати оснащена вісьмома мікросхемами флешпам'яті NAND.

З внутрішньої сторони допоміжної плати розташовано ще вісім мікросхем флешпам'яті NAND.

Навіщо реалізувати такий «бутерброд»? Все просто — вентиляція! Такі накопичувачі встановлюються в типові серверні бекплейни, а отже, так чи інакше, стикаються з наскрізним проходженням повітря. Ця конструкція гарантує безперешкодну вентиляцію, та й у випадку зі звичайним ПК дасть перевагу, якщо накопичувач біля вентилятора.

Після форматування для роботи буде доступно 1,74 Тбайт вільного простору.

Kingston SSD Manager дозволяє перевірити актуальну прошивку, стерти накопичувач, переглянути журнал подій, а також перевірити датчик температури накопичувача.

До речі, про датчик — він не показує температуру в реальному часі, автоматичне звернення до нього відбувається приблизно раз на три хвилини. Ось проста демонстрація його «прогріву» за відсутності будь-якого обдування:

Троттлінг відбувається при нагріванні до 65 градусів, накопичувач уповільнюється вдвічі. Це зовсім не актуально в серверному шасі, проте слід враховувати при складанні workstation. За наявності обдування температура навряд чи вища за кімнатну.

Тестовий стенд

У ролі тестового стенда виступить платформа LGA 3647 на чолі з ASUS ROG DOMINUS EXTREME:

• процесор: Intel Xeon Silver 4108;
• материнська плата: ASUS ROG DOMINUS EXTREME (Intel C621, UEFI 0704);
• пам'ять: HyperX Predator HX441C19PB3/8х6 (6х8 ГБ, DDR4-4133, CL19-26-26-45-2T);
• відеокарта: GeForce GT 1030 (GIGABYTE GV-N1030D5-2GL);
• системний накопичувач: Kingston A1000 240GB (SA1000M8/240G);
• блок живлення: Rosewill Hercules 1600-S (1600 Вт);
• кулер: Arctic Freezer 2U 3647 (ACFRE00041A);
• операційна система: Microsoft Windows 10 Pro 64-bit + CentOS 7.9.2009.

Для окремого DC1500M системним диском використовувався твердотілий накопичувач Kingston A1000 240GB в перехіднику DIMM.2, який був під'єднаний через кабель SFF-8643 (Mini-SAS HD) > SFF-8639 (U.2). У RAID-режимі обидва піддослідні були підключені однаковими типами кабелів. Файл довантаження та режим глибокого сну на час тестів були вимкнені. На SSD штатними засобами Windows 10 було створено логічний розділ із файловою системою NTFS зі стандартними налаштуваннями кластера, що займає весь доступний дисковий простір. У CentOS форматування проводилося в Ext4. Масив RAID 0 створювався програмними засобами ОС. Окремий накопичувач тестувався у двох режимах: чистий (0% обсягу зайнято) та заповнений (90% обсягу зайнято). Тести RAID 0 робилися лише на чистому масиві (0% обсягу зайнято). Обидві системи отримали актуальні оновлення на жовтень 2021 року. Для вимірювання швидкодії використовувалися такі програми:

• 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 6.40;
• PCMark 8 (2.10.901);
• SysBench 1.0.17.

Результати тестування

Спочатку стійкість безперервного запису в AIDA64:

Середня швидкість становила 1935,3 МБ/с, це чудовий результат. У найгіршому випадку відбувалися короткочасні просідання до 1523,5 МБ/с.

Anvil's Storage Utilities

2381/2522 Мбайт/с лінійні читання/запис. Блоки 4К обробляються на швидкостях 37/115 Мбайт/с. Майже нульові втрати на заповненому накопичувачі, просів лише запис на ~4%.

RAID збільшує швидкісні показники на 65%.

AS SSD Benchmark

2745/1906 Мбайт/с лінійні читання/запис. Блоки 4К обробляються на швидкостях 37/108 Мбайт/с. Втрати на заповненому накопичувачі підпадають під допустиму похибку вимірювань.

RAID збільшує швидкісні показники на 72%.

ATTO Disk Benchmark

Швидкість роботи з блоками вище 256K стійка і в середньому становить ~3,28 Гбайт/с для читання і ~2,82 Гбайт/с для запису. Швидкість роботи з 4K блоками 201 та 268 Мбайт/с для читання та запису відповідно. Втрати на заповненому накопичувачі вписуються у похибку вимірів.

RAID забезпечує практично ідеальне зростання швидкостей удвічі (~92%).

CrystalDiskMark

3520/3048 Мбайт/с лінійного читання та запису. Жодних втрат швидкості на заповненому накопичувачі.

RAID забезпечує ідеальне зростання швидкостей у два рази в читанні, і майже ідеальне зростання в записі.

PCMark 8

Комплексна оцінка накопичувача пресетом Storage 2.0 видає швидкість на рівні 498,95 Мбайт/с, заповнений накопичувач не втрачає продуктивності.

RAID залишився на тому самому рівні показників.

CentOS

Ось на що здатний Kingston DC1500M 1,92TB у вбудованому в ОС бенчмарку:

Ідеальне зростання показників у два рази на RAID.

Настав час Sysbench, використовувався наступний скрипт:

for size in 1600G; 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

Для тих, хто не читав попередні огляди лінійки Data Center, слід пояснити його суть. Тест проводиться в режимі випадкового читання, випадкового запису та гібридного навантаження (читання та запис одночасно). Це відбувається в 192 потоки (емуляція роботи накопичувача не тільки з безліччю даних, але й одночасно робочими фоновими процесами). Для RAID 0 обсяг створюваних файлів був подвоєний (3200 ГБ замість 1600 ГБ). Всього на накопичувачі буде 64 файли ідентичного об'єму, записані блоками 4K.

Читання на рівні 521k IOPS — ідеальна відповідність заявленим виробником 510k, при цьому отримані показники навіть перевершують. RAID забезпечує зростання читання до 759k IOPS.

Запис 300k IOPS, це значно перевищує заявлені виробником 220k. RAID забезпечує зростання до 399k.

У гібридному режимі можна розраховувати на 182k IOPS читання та 121k IOPS записи. RAID підіймає ці швидкості до 251k IOPS читання та 167k IOPS запису.

Висновки

Поточний модельний ряд Kingston Data Center не передбачає альтернатив Kingston DC1500M, це єдине рішення PCIe Gen 3.0 x4 NVMe, і як показало тестування — відмінне рішення. До єдиного недоліку можна віднести не найвище зростання показників у режимі RAID 0. Через висоту 14,75 мм цей SSD не підійде до більшості стандартних посадкових місць під 2,5″ накопичувачів користувацького класу. Хоча це й досить специфічні випадки, наприклад HEDT-workstation у стандартному ATX-корпусі, але про них не слід забувати. Цей момент зовсім не актуальний для серверних шасі, як Rackmount, так і п'єдесталів. В іншому це суцільні переваги: відмінні швидкості, великий ресурс флешпам'яті, наявність ECC, захист PLP, ну і, звичайно ж, впевненість виробника у своєму продукті, що підтверджується гарантією в п'ять років і заявленим ресурсом до 13450 TBW.

Kingston DC1500M 1,92TB дійсно не боїться безперервних навантажень дата-центру, а також обіцяє великий ресурс експлуатації, а саме це вимагається від накопичувача для ЦОД.