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NVMe 与 SATA - 实现 100 万 IOPS
使用 SATA SSD 与 NVMe SSD 有何区别?

概述

市场对于性能的需求不断增加。大数据分析、服务器虚拟化和高性能数据库等应用持续需要低延迟和极高存储性能,从而在服务器和数据中心级别提供无与伦比的应用程序结果和更佳的

ROI。为了改善最终用户的应用程序体验,必须快速访问和处理海量数据,这直接受到底层系统级存储能力的影响。目前有许多方法被用于实现高水平的存储应用程序性能,但并非所有方法都取得相同结果。

背景

今天,许多数据中心架构师被迫使用旧式“足够好”的技术,以提供新型和现有应用程序要求的高性能,同时尝试降低总成本以改善投资回报率 (ROI)。这种方法常常会增加复杂性,但不会带来梦寐以求的更低总拥有成本 (TCO) 优势。行业开始转向 NVMe 和 PCIe 等新技术、下一代存储协议和接口,以取代 SATA/AHCI 等旧式接口。通过取代这些技术,将有助于降低复杂性和成本,同时提高性能并减少延迟。

性能分析

本白皮书主要目标是研究利用不同类型的 SSD 实现 100 万 IOPS 和 6GB/秒存储性能的不同方法。具体而言,使用 SATA SSD 与 NVMe SSD 有何区别?有必要理解所需驱动器数据量、HBA 要求、总功耗差别,以及对应用程序延迟的影响。预计单个 NVMe SSD 将能够取代在主机总线适配器卡后部署的多列旧式 SATA SSD。NVMe SSD 将降低复杂性、减少功耗、提高性能,并改善数据中心 TCO。

结果

根据测试,三个重大发现浮出水面:金士顿 DCP1000 Add In Card 实现

1) 更好的方法来提供 100 万 IOPS 和 6GB/秒传输速度
2) 比 12 个 SATA SSD 和 3 个 HBA 低 70% 的功耗
3) 比旧式 SATA 方法低 65% 的延迟
4) 大幅降低的复杂性和改善的数据中心 TCO

Table 1: SATA SSD vs. NVMe SSD requirements for 1M IOPS and 6GB/s
SATA SSDNVMe SSD
SSD 数量 12 1
HBA 数量 3 -
IOPS ~85 万 IOPS ~110 万 IOPS
连续读取 ~6.7 GB/秒 ~6.8 GB/秒
延迟 ~175 微秒 ~60 微秒
总功率 ~90W ~27W
测试设置
DCP1000 NVMe SSD 设置:

*基于直接连接金士顿 DCP1000 Gen3x8 PCIe NVMe SSD 的 NVMe 设置

NVMe 设置:
  • 1 个 NVMe SSD

  • PCIe Gen. 3 x8

  • ~100 万 IOPS

  • ~6 GB/秒

  • 直接连接 PCIe

  • 总硬件:1 件

应用程序: IOMeter Rev 1.1.0
随机存取模式: 4KB Rnd Rd QD=64
连续存取模式: 64 KB Rnd Rd QD=8
延迟测量: 4K Rnd Rd QD=1

SATA 设置:

*基于金士顿 SATA SSD 和 LSI HBA 的 SATA 设置

SATA 设置:
  • 12 个 SATA SSD

  • SATA 6Gb/秒

  • ~10 万 IOPS

  • ~550 MB/秒

  • 3 个 LSI 4 端口 HBA

  • 总硬件:30 件

存储选择

基于 DCP1000 NVMe 的 AIC 实现重大优势。以往利用复杂布线连接到多个 HBA 卡的数列 SATA SSD 所完成的工作,现在只需一个高性能 DCP1000 PCIe 卡便能完成。这款金士顿 AIC 降低了复杂性和成本,同时改善了整体性能;它可以利用服务器中的更少设备完成更多工作。更少硬件意味着更少组件,这可以减少故障点数量,从而实现更高可靠性。在服务器中使用 DCP1000 NVMe 驱动器的优势可以提高可靠性,并减少为相同应用程序工作负载部署的系统总数,从而大幅降低数据中心 TCO。

应用程序响应速度

使用 DCP1000 NVMe AIC 的一大优势是改善应用程序延迟。相比在主机总线适配器后部署的 SATA 设备,它可以减少多达 65% 的存储延迟。金士顿 DCP1000 NVMe 卡将为新一代数据中心实现更高水平的效率和响应速度。

摘要

测试显示,相比旧式“足够好”的 SATA 存储方法,使用基于金士顿 DCP1000 等 NVMe 存储具有明显优势。相比在 HBA 后使用数列 SATA SSD,DCP1000 中的直接连接 NVMe SSD 可以为需要高性能 SSD 存储的数据中心实现更高性能、更高可靠性、更低功耗和更低 TCO。此前需要整盒 SATA 设备完成的工作,现在只需一个 DCP1000 卡便能完成!

随着使用高性能 NVMe SSD 优点得到更好地理解,将出现从旧式协议到 PCIe 和 NVMe 存储的自然迁移。

如需了解更多信息或申请评估金士顿 DCP1000 Add In Card,请联系您的金士顿代表或经销商。

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