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NVMe vs SATA - 1M IOPS erreichen
Welche Unterschiede gibt es bei der Verwendung von SATA SSDs im Vergleich zu NVMe SSDs?

ÜBERSICHT

Der Bedarf an Leistung wächst unablässig. Um hervoragende Anwendungsergebnisse und einen besseren ROI auf Server-und Rechenzentrenebene liefern zu können, erfordern Anwendungen, wie Big-Data-Analytik, Servervirtualisierung und Hochleistung-Datenbanken, niedrige Latenzen und extreme Speicherleistung. Für eine bessere Anwendungserfahrung des Endnutzers müssen große Datenmengen schnell zugänglich sein und verarbeitet werden.

Dies wird von den zur Verfügung stehenden Speicherkapazitäten auf Systemebene direkt beeinflusst. Zum Erreichen hochleistungsfähiger Speicheranwendungen gibt es aktuell viele Methoden, aber nicht alle dieser Methoden bringen dasselbe Ergebnis.

HINTERGRUND

Viele Betreiber heutiger Rechenzentren müssen veraltete Technologien, die noch „gut genug sind“ für die Beibringung der Hochleistung verwenden, die für neue und bestehende Anwendungen erforderlich ist. Zudem müssen sie versuchen, die Gesamtkosten zu senken, um die Rentabilität (ROI) zu verbessern. Diese Herangehensweise führt oft zu mehr Komplexität, ohne jedoch den gewünschten Vorteil niedrigerer Gesamtbetriebskosten (TCO) zu bringen. Die Branche beginnt, neuere Technologien, wie NVMe und PCIe, zu akzeptieren und herkömmliche Schnittstellen, wie SATA und AHCI, durch diese Speicherprotokolle und Schnittstellen der nächsten Generation zu ersetzen. Durch die Ablösung dieser Technologien werden Komplexität und Kosten reduziert, die Leistung gesteigert und die Latenz vermindert.

LEISTUNGSANALYSE

Ziel dieses Whitepapers ist es, die verschiedenen Methoden zum Erreichen von 1 Mio. IOPS und 6GB/s Speicherleistung durch verschiedene Arten SSDs zu untersuchen. Insbesondere geht es um die Unterschiede bei der Verwendung von SATA SSDs und NVMe SSDs. Es ist wichtig zu verstehen, wie viele Laufwerke erforderlich sind, welche Voraussetzungen für HBAs bestehen, dass der Stromverbrauch insgesamt unterschiedlich ist und wie sie sich auf die Latenzen von Anwendungen auswirken. Es wird erwartet, dass eine einzelne NVMe-SSD in der Lage sein wird, mit herkömmlichen SATA-SSDs bestückte Bänke zu ersetzen, die hinter Host Bus Adapter Schnittstellenkarten verwendet werden. Mit NVMe SSDs werden die Komplexität und der Stromverbrauch reduziert, die Leistung gesteigert und die Gesamtbetriebskosten eines Rechenzentrums verringert.

ERGEBNISSE

Tests brachten 3 wichtige Ergebnisse: Eine Kingston DCP1000 Add-In-Card ermöglicht

1) eine bessere Methode zum Erzielen von 1 Million IOPS und 6GB/s Übertragungsgeschwindigkeit.
2) 70 % weniger Stromverbrauch im Verhältnis zu 12x SATA SSDs, plus 3x HBAs.
3) 65 % niedrigere Latenz im Verhältnis zur herkömmlichen SATA-Methode.
4) signifikant niedrigere Komplexität und Verbesserung der Gesamtbetriebskosten von Rechenzentren.

Tabelle 1: SATA SSD vs. NVMe SSD Voraussetzungen für 1 Mio. IOPS und 6GB/s
SATA SSDNVMe SSD
Anzahl SSDs 12 1
Anzahl HBAs 3 -
IOPS ~850K IOPS ~1,1 Mio. IOPS
Sequ. Lesen ~ 6,7 GB/s ~ 6,8 GB/s
Latenz ca. 175 us ca. 60 us
Gesamtstromverbr. ca. 90 W ca. 27 W
TEST-SETUP
Setup SSD DCP1000 NVMe:

*NVMe-Setup mit einer direkt angeschlossenen Kingston SSD DCP1000 Gen3x8 PCIe NVMe

NVMe-Setup:
  • 1xNVMe SSD

  • PCIe Gen. 3 x8

  • ca. 1 Mio. IOPS

  • ca. 6 GB/s

  • PCIe Direktanschluss

  • Gesamte HW: 1 Stück

Anwendung: IOMeter Rev 1.1.0
Zufälliges Zugriffsmuster: 4KB Rnd Rd QD=64
Sequenzielles Zugriffsmuster: 65KB Rnd Rd QD=8
Latenzmessung: 4K Rnd Rd QD=1

SATA-Setup:

*SATA-Setup mit einer Kingston SATA-SSD und LSI HBA

SATA-Setup:
  • 12xSATA SSD

  • SATA 6Gb/s

  • ca. 100K IOPS

  • ca. 550 MB/s

  • 3x LSI 4-Port HBA

  • Gesamte HW: 30 Stück

SPEICHERWAHL

Die Vorzüge einer AIC auf DCP1000 NVMe-Basis sind signifikant. Was früher durch SATA SSD-Bänke, komplex verkabelt mit mehreren HBA-Karten, erledigt wurde, kann nun durch eine einzige, hochleistungsfähige DCP1000 PCIe-Karte erreicht werden Diese Kingston AIC reduziert sowohl Kosten als auch Komplexität und verbessert die Gesamtleistung. Sie ermöglicht, dass mehr Arbeit mit weniger Geräten im Server erledigt wird. Weniger Geräte bedeutet auch weniger Komponenten und demzufolge weniger Bruchstellen – und somit mehr Zuverlässigkeit. Der Einsatz von DCP1000 NVMe Laufwerken bringt unter anderem den Vorteil, dass sich die Gesamtbetriebskosten drastisch reduzieren lassen, bei gleichzeitiger Steigerung der Zuverlässigkeit. Zudem reduziert sich die Gesamtzahl der zum Erreichen derselben Anwendungs-Workloads erforderlichen Systeme.

REAKTIONSZEITEN VON ANWENDUNGEN

Zu den wichtigsten Vorteilen einer AIC DCP1000 NVMe gehört die Verbesserung der Latenzen von Anwendungen. Sie bieten im Verhältnis zu Geräten auf SATA-Basis, die hinter Host Bus Adapter Schnittstellenkarten verwendet werden, eine um bis zu 65 % reduzierte Speicherlatenz. Kingstons DCP1000 NVMe-Karte ermöglicht mehr Effizienz und bessere Reaktionszeiten für die nächste Generation der Rechenzentren.

IM ÜBERBLICK

Tests ergaben im Vergleich mit der herkömmlichen „gut genug“-Speicherung auf SATA-Basis einen klaren Vorteil bei der Speicherung auf NVMe-Basis, wie beispielsweise mit einer Kingston DCP1000. Im Vergleich mit der Verwendung von SATA-SSD-Banken nach den HBAs brachten die direkt angeschlossenen NVMe SSDs der DCP1000 mehr Leistung, mehr Zuverlässigkeit und weniger Stromverbrauch. Zudem verbesserten Sie die Gesamtbetriebskosten bei Rechenzentren, die auf hochleistungsfähige SSD-Speicherung angewiesen sind. Wo früher eine ganze Box SATA-Geräte erforderlich war, reicht jetzt eine einzige DCP1000 Karte!

Je besser die Vorteile durch die Verwendung von hochleistungsfähigen NVMe SSDs verstanden werden, desto natürlicher wird die Migration von herkömmlichen Protokollen zur Speicherung auf Basis von PCIe und NVMe sein.

Für weitere Informationen, oder wenn Sie die Teststellung einer Kingston DCP1000 Add-In-Card anfragen möchten, wenden Sie sich bitte an Ihren Kingston Ansprechpartner oder Händler.

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