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NVMe vs SATA - Velocidades de 1MM IOPS
¿Cuáles son las diferencias entre el uso de unidades SSD SATA y de unidades SSD NVMe?

DESCRIPCIÓN GENERAL

La demanda de rendimiento va en continuo aumento. Las aplicaciones, como analizadores de macrodatos, la virtualización de servidores y las bases de datos de gran potencia requieren baja latencia y un rendimiento extraordinario para proporcionar buenos resultados y posibilitar una mejor rentabilidad de la inversión (ROI) tanto a nivel de centros de servidores como de centros de datos. 

Es necesario acceder a enormes volúmenes de datos y procesarlos a alta velocidad para mejorar la experiencia de la aplicación del usuario final, directamente afectada por las capacidades de almacenamiento a nivel de los sistemas subyacentes. Actualmente se utilizan diversos métodos para alcanzar altos niveles de rendimiento en aplicaciones de almacenamiento, aunque no todos proporcionan los mismos resultados.

ANTECEDENTES

Mucho de los arquitectos de los actuales centros de datos se ven obligados a utilizar tecnologías “suficientes” para proporcionar los altos rendimientos que requieren las aplicaciones nuevas y existentes y, al mismo tiempo, intentar reducir los costes globales para mejorar la ROI. Por lo general, este concepto incrementa la complejidad sin ofrecer las pretendidas ventajas de mejora del coste total de propiedad (TCO). El sector está comenzando a evaluar las tecnologías más recientes, como NVMe y PCIe, el protocolo e interfaz de almacenamiento de nueva generación, para sustituir a las interfaces que se van haciendo obsoletas, como SATA/AHCI. La sustitución de estas tecnologías contribuirá a reducir la complejidad y los costes y, al mismo tiempo, mejorar el rendimiento y disminuir la latencia.

ANÁLISIS DE RENDIMIENTO

El principal objetivo del presente documento es estudiar diferentes métodos de conseguir un rendimiento de almacenamiento de 1 M de IOPS y 6 GB/s con diferentes tipos de SSD. Específicamente, ¿cuáles son las diferencias entre el uso de SSD SATA y SSD NVMe? Es importante conocer el número de unidades necesarias, los requisitos de los adaptadores de bus de host (HBA), las diferencias en el consumo total y las repercusiones de la latencia de la aplicación. Se prevé que una sola SSD NVMe podrá sustituir a bancos de SSD SATA implementados detrás de tarjetas de HBA. Las SSD NVMe reducirán la complejidad, disminuirán el consumo eléctrico, ofrecerán un mejor rendimiento y mejorarán el TCO del centro de datos.

RESULTADOS

Tras los ensayos observamos tres importantes conclusiones: Una tarjeta interna (AIC) Kingston DCP1000 posibilita

1) un método mejor para conseguir velocidades de transferencia de 1 millón de IOPS y 6 GB/s
2) Una reducción del consumo eléctrico del 70% en comparación con 12 SSD SATA, más HBA
3) Un 65% menos de latencia, en comparación con las unidades SATA legadas
4) Una complejidad significativamente menor, y mejora del TCO del centro de datos

Tabla 1: Comparativa de requisitos de SSD SATA y SSD NVMe para 1 M de IOPS y 6 GB/s
SSD SATASSD NVMe
Nº de SSD 12 1
Nº de HBA 3 -
IOPS ~850K IOPS ~1,1 M IOPS
Sec lectura ~6,7 GB/s ~6,8 GB/s
Latencia ~175 µs ~60 µs
Potencia total ~90 W ~27 W
TEST DE INSTALACIÓN
Configuración de las SSD NVMe DCP1000:

*Configuración de NVMe basada en una conexión directa de 8 SSD NVMe PCIe Gen3 Kingston DCP1000 PCIe

Configuración de NVMe:
  • 1 x SSD NVMe

  • 8 x PCIe Gen. 3

  • ~1M IOPS

  • ~6 GB/s

  • PCIe de conexión directa

  • Total hardware: 1 unidad

Aplicación: IOMeter Rev 1.1.0
Patrón de acceso aleatorio: 4KB Lec aleat QD=64
Patrón de acceso secuencial: 64 KB Lec aleat QD=8
Medición de latencia: 4K Lec aleat QD=1

Configuración de SATA:

*Configuración de SATA basada en SSD SATA Kingston y HBA LSI

Configuración de SATA:
  • 12 x SSD SATA

  • SATA 6 Gb/seg.

  • ~100K IOPS

  • ~550 MB/s

  • 3 x HBA LSI de 4 puertos

  • Total hardware: 30 unidades

SELECCIÓN DE ALMACENAMIENTO

Las ventajas que ofrece la tarjeta interna (AIC) DCP1000 basada en NVMe son significativas. Lo que previamente se conseguía con bancos de SSD SATA conectados mediante un complejo cableado a múltiples tarjetas de HBA, ahora puede obtenerse con una única tarjeta PCIe DCP1000 de alto rendimiento. Esta AIC de Kingston reduce la complejidad y disminuye los costes, mejorando al mismo tiempo el rendimiento general. Permite realizar más trabajo con menos dispositivos dentro del servidor. Menos dispositivos implica menos componentes, lo cual a su vez reduce la cantidad de puntos de fallos y, por consiguiente, incrementa la fiabilidad. Las ventajas de utilizar unidades DCP1000 NVMe en servidores pueden mejorar drásticamente el TCO del centro de datos al incrementar la fiabilidad y reducir el número total de sistemas desplegados para la misma carga de trabajo de las aplicaciones.

CAPACIDAD DE RESPUESTA DE LAS APLICACIONES

Una de las principales ventajas de utilizar la AIC NVMe DCP1000 es la mejora en la latencia de las aplicaciones. Su latencia de almacenamiento es hasta un 65% menor que la de los dispositivos basados en SATA implementados detrás del adaptador de bus de host. La tarjeta NVMe Kingston DCP1000 permite alcanzar mayores niveles de eficiencia y capacidad de respuesta en los centros de datos de nueva generación.

RESUMEN

Los ensayos demostraron claramente la ventaja de utilizar el almacenamiento basado en NVMe, como la Kingston DCP1000, frente al concepto “suficiente” del almacenamiento tradicional basado en SATA. En comparación con el uso de bancos de SSD SATA detrás de los HBA, la conexión directa de SSD NVMe empleados en DCP1000 mejoran el rendimiento, se caracterizan por una mayor fiabilidad, consumen menos electricidad y mejoran el TCO de los centros de datos que requieren un almacenamiento en SSD de alto rendimiento. Lo que previamente requería un armario entero de dispositivos SATA ahora puede hacerse con una sola tarjeta DCP1000.

A medida que vayan conociéndose las ventajas de utilizar los SSD NVMe de alto rendimiento, se irá abriendo una ruta de migración natural desde los protocolos legados hacia el almacenamiento basado en PCIe y NVMe.

Para obtener más información o solicitar la evaluación de una tarjeta interna Kingston DCP1000, consulte al representante o al distribuidor de Kingston.

Más información en

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