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NVMe 대 SATA - 1백만 IOPS 달성
NVMe SSD와 비교해 SATA SSD를 사용할 경우 차이점은 무엇입니까?

개요

성능에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있습니다. 빅 데이터 분석 도구, 서버 가상화, 고성능 데이터베이스와 같은 응용 프로그램은 서버 및 데이터 센터 레벨 모두에서 뛰어난 응용 프로그램 결과와 더 나은 ROI를 제공하기 위해 낮은 대기 시간과 뛰어난 스토리지 성능이 필요합니다. 최종 사용자 응용 프로그램 경험을 개선하기 위해선 대량의 데이터에 빠르게 액세스 및 처리를 해야만 하는데, 이는 기본 시스템 수준의 스토리지 기능의 영향을 직접적으로 받습니다. 

수많은 방법들이 현재 스토리지 응용 프로그램에서 높은 수준의 성능을 달성하기 위해 활용되지만, 모든 방법들이 동일한 결과를 낼 수는 없습니다.

배경

오늘날 수많은 데이터 센터 아키텍처는 "충분한" 레거시 기술을 사용하는데 집중해 신규 및 기존 응용 프로그램이 요구하는 고성능을 제공하는 동시에 투자수익률(ROI) 향상을 위해 전체 비용을 절감하려 합니다. 이러한 접근법은 보통 향상된 총소유비용(TCO)이라는 필요한 이점을 제공해주지 못하고 복잡성만 증가시킵니다. 업계에서는 SATA/AHCI 등의 레거시 인터페이스를 교체하기 위한 NVMe와 PCle, 차세대 스토리지 프로토콜과 인터페이스 등의 신기술에 눈길을 돌리고 있습니다. 이러한 기술의 교체는 복잡성과 비용을 줄이도록 도움을 주는 동시에 성능을 향상시키고 대기 시간을 단축시켜 줍니다.

성능 분석

본 백서의 일차 목표는 다른 유형의 SSD로 1M IOPS 및 6GB/s의 스토리지 성능을 달성하기 위한 여러 방법들을 연구하는 것입니다. 특히, NVMe SSD와 비교해 SATA SSD를 사용할 경우 차이점은 무엇입니까? 필요한 드라이브의 수, HBA 요건, 전체 전력 소비 차이 그리고 응용 프로그램 대기 시간의 영향을 이해하는 것이 중요합니다. 단일 NVMe SSD가 호스트 버스 어댑터 카드에 배치된 레거시 SATA SSD 뱅크를 교체할 수 있게 된다는 점을 예상할 수 있습니다. NVMe SSD는 복잡성을 줄이고, 전력 소비를 줄이며, 성능을 향상시키고, 데이터 센터 TCO를 향상시키게 됩니다.

결과

테스트를 기반으로, 세 가지 중요 발견 사항이 드러납니다. Kingston DCP1000 Add In Card는

1) 1백만 개의 IOPS 및 6GB/s 전송 속도를 제공하는 뛰어난 방법을 지원합니다.
2) 12x SATA SSD와 더불어 3x HBAs와 비교해 70% 적게 전력을 소비합니다.
3) 레거시 SATA 접근법과 비교해 대기 시간이 65% 적습니다.
4) 복잡성을 대폭 줄이고 데이터 센터 TCO를 대폭 향상시킵니다.

표 1: 1M IOPS 및 6GB/s에 대한 SATA SSD 대비 NVMe SSD 요건
SATA SSDNVMe SSD
SSD # 12 1
HBA # 3 -
IOPS ~850K IOPS ~1.1M IOPS
순차 읽기 ~6.7 GB/s ~6.8 GB/s
지연 시간 ~175 us ~60us
전체 전력 ~90W ~27W
테스트 설정
DCP1000 NVMe SSD 설정:

*직접 연결 Kingston DCP1000 3x8세대 PCIe NVMe SSD를 기반으로 한 NVMe 설정

NVMe 설정:
  • 1xNVMe SSD

  • PCIe 3 x8세대

  • ~1M IOPS

  • ~6 GB/s

  • 직접 연결 PCle

  • 전체 하드웨어: 1개

응용 프로그램: IOMeter 개정판 1.1.0
임의 액세스 패턴: 4KB Rnd Rd QD=64
순차 액세스 패턴 64 KB Rnd Rd QD=8
지연 시간 측정: 4K Rnd Rd QD=1

SATA 설정:

*Kingston SATA SSD 및 LSI HBA를 기반으로 한 SATA 설정

SATA 설정:
  • 12xSATA SSD

  • SATA 6Gb/sec.

  • ~100K IOPS

  • ~550 MB/s

  • 3x LSI 4포트 HBA

  • 전체 하드웨어: 30개

저장 장치 선택

DCP1000 NVMe 기반 AIC가 주는 이점이 상당합니다. 여러 HBA 카드에 대한 복잡한 배선과 연결된 SATA SSD 뱅크로 이전에 달성된 것은 이제 고성능의 단일 DCP1000 PCIe 카드를 활용해 달성될 수 있습니다. 이 Kingston AIC는 복잡성을 줄이고 비용을 절감하면서 전체 성능을 향상시킵니다. 또한 서버 내부에 있는 소수의 장치로 더 많은 작업을 할 수 있게 됩니다. 소수의 장치는 구성요소가 적다는 점을 의미하며, 장애 지점의 수가 줄어들고 안정성이 향상될 수 있다는 것을 의미합니다. 서버의 DCP1000 NVMe 드라이브를 사용했을 때의 이점은 동일한 응용 프로그램 워크로드에 배치된 총 시스템 수를 줄이고 안정성을 향상시켜 데이터 센터 TCO를 대폭 향상시킬 수 있다는 점입니다.

응용 프로그램의 반응성

DCP1000 NVMe AIC를 사용했을 때 주요 이점 중 하나는 응용 프로그램 대기 시간을 향상시킨다는 것입니다. 호스트 버스 어댑터에 배치된 SATA 기반 장치와 비교했을 때 최대 65% 짧은 스토리지 대기 시간을 제공합니다. Kingston DCP1000 NVMe 카드는 차세대 데이터 센터를 위한 높은 수준의 효율성과 반응성을 지원하게 됩니다.

요약

SATA 기반 스토리지의 "충분히 좋은" 레거시 접근법과 비교했을 때 Kingston DCP1000 등의 NVMe 기반 스토리지를 사용하면 확실한 이점이 있다는 것이 테스트로 밝혀졌습니다. HBA의 SATA SSD 뱅크를 사용했을 때와 비교해, DCP1000에서 사용된 직접 연결 NVMe SSD는 고성능, 높은 안정성, 낮은 전력과 고성능 SSD 스토리지를 요구하는 데이터 센터를 위해 향상된 TCO를 지원합니다. 

이전에 전체 SATA 장치를 요구된 정도가 이제 단일 DCP1000 카드로 가능합니다! 고성능 NVMe SSD를 사용했을 때의 이점을 더욱 잘 이해하게 되면, PCIe 및 NVMe 기반 스토리지로 레거시 프로토콜을 기본적으로 마이그레이션하게 됩니다

자세한 정보 혹은 Kingston DCP1000 Add In Card를 평가하기 위해 신청하려면 Kingston 담당자 또는 재판매자에게 문의하십시오.

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