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NVMe contra SATA - Logrando 1 M de IOPS
¿Cuáles son las diferencias al usar SSDs SATA en comparación a SSDs NVMe?

DESCRIPCIÓN GENERAL

La demanda de rendimiento está en continuo crecimiento. Aplicaciones como el análisis de big data, la virtualización de servidores y bases de datos de alto rendimiento, requieren baja latencia y rendimiento de almacenamiento extremo para ofrecer resultados de aplicación sin igual y un ROI mejor en los niveles de servidor y de centro de datos. 

Se debe acceder y procesar rápidamente grandes cantidades de datos con el fin de mejorar la experiencia de la aplicación del usuario final, la cual es directamente afectada por las capacidades de almacenamiento del nivel del sistema subyacente. Numerosos métodos se usan actualmente para alcanzar altos niveles de Rendimiento en aplicaciones de almacenamiento, pero no todos los métodos dan los mismos resultados.

TRASFONDO

Muchos de los arquitectos de centros de datos de hoy en día se ven obligados a utilizar las tecnologías Legacy "suficientemente buenas" para ofrecer el alto rendimiento requerido por las aplicaciones nuevas y existentes, mientras se intenta reducir el costo total para mejorar el retorno de inversión (ROI). Este enfoque a menudo aumenta la complejidad sin proporcionar los beneficios deseados de la mejora del Costo Total de Propiedad (TCO). La industria está empezando a mirar nuevas tecnologías como NVMe y PCIe, la próxima generación de protocolo e interfaz de almacenamiento, para reemplazar las interfaces heredadas como SATA/AHCI. El reemplazo de estas tecnologías ayudará a reducir la complejidad y el costo, al tiempo que aumenta el rendimiento y reduce la latencia.

ANÁLISIS DE RENDIMIENTO

El objetivo principal de este documento técnico es estudiar diferentes métodos para lograr 1M de IOPS y 6 GB/seg de rendimiento de almacenamiento con diferentes tipos de SSD. Específicamente, ¿cuáles son las diferencias al usar SSDs SATA en comparación con los SSDs NVMe? Es importante entender el número de unidades requeridas, los requisitos para HBA, las diferencias en el consumo total de energía y el impacto en la latencia de la aplicación. Se espera que un único SSD NVMe pueda reemplazar bancos de SSDs SATA heredados desplegados detrás de tarjetas adaptadoras de bus del huésped. Los SSD NVMe reducirán la complejidad, reducirá el consumo de energía, proporcionará un mayor rendimiento, y mejorará el TCO del centro de datos.

RESULTADOS

Basándose en las pruebas hechas, surgieron tres hallazgos importantes: Una tarjeta incluida DCP1000 de Kingston permite

1) un mejor método para entregar 1 millón de IOPS y velocidades de transferencia de 6GB/seg
2) 70% menos consumo de energía 12x SSDs SATA, más 3x HBAs
3) 65% menos latencia en comparación con el enfoque SATA heredado
4) reduce significativamente la complejidad y mejora el TCO del centro de datos

Tabla 1: Requerimientos de SSD SATA contra SSD NVMe SSD para 1M IOPS y 6GB/seg
SSD SATANVMe SSD
# de SSD 12 1
# de HBA 3 -
IOPS ~850K IOPS ~1.1M IOPS
Lectura secuencial ~6.7 GB/seg ~6.8 GB/seg
Latencia ~175 us ~60us
Potencia total ~90W ~27W
Configuración de la prueba
Configuración del SSD NVMe DCP1000:

*Configuración NVMe basada en el SSD DCP1000 NVMe PCIe Gen3x8 de Kingston de conexión directa

Configuración NVMe:
  • SSD 1xNVMe

  • PCIe Gen. 3 x8

  • ~1M IOPS

  • ~6 GB/seg

  • PCIe de conexión directa

  • HW Total: 1 pcs

Aplicación: IOMeter Rev 1.1.0
Patrón de acceso aleatorio: 4KB Rnd Rd QD=64
Patrón de acceso secuencial: 64 KB Rnd Rd QD=8
Medida de la latencia: 4K Rnd Rd QD=1

Configuración SATA:

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

Configuración SATA:
  • SSD SATA 12x

  • SATA 6Gb/seg.

  • ~100K IOPS

  • ~550 MB/seg

  • HBA 3x LSI 4-Puertos

  • HW Total: 30 pcs

SELECCIÓN DEL ALMACENAMIENTO

Los beneficios permitidos por el AIC basado en NVMe del DCP1000 son significativos. Lo que se había logrado anteriormente por bancos de SSDs SATA conectados con cableado complejo a múltiples tarjetas HBA, ahora se puede lograr con una sola tarjeta PCIe DCP1000 de alto rendimiento. Esta AIC de Kingston reduce la complejidad y reduce los costos al mismo tiempo que mejora el rendimiento general; permite que se realice más trabajo con menos dispositivos dentro del servidor. Menos dispositivos significan menos componentes, lo que a su vez reduce el número de puntos de falla y, por lo tanto, aumenta la fiabilidad. Los beneficios del uso de las unidades NVMe DCP1000 en servidores pueden mejorar drásticamente el TCO del centro de datos, al aumentar la confiabilidad y reducir el número total de sistemas implementados para la misma carga de trabajo de la aplicación.

RESPONSIVIDAD DE LA APLICACIÓN

Uno de los principales beneficios del uso del DCP1000 NVMe AIC es la mejora de las latencias de las aplicaciones. Proporciona hasta un 65% de reducción en la latencia de almacenamiento en comparación con los dispositivos basados en SATA implementados detrás de un adaptador de bus del huésped. La tarjeta Kingston DCP1000 NVMe permitirá mayores niveles de eficiencia y capacidad de respuesta para los centros de datos de próxima generación.

RESUMEN

Las pruebas revelaron una clara ventaja al utilizar almacenamiento basado en NVMe, como el DCP1000 de Kingston, en comparación con Legacy "suficientemente bueno" del almacenamiento basado en SATA. En comparación con el uso de bancos de SSDs SATA detrás del HBA, los SSD de conexión directa NVMe utilizadas en el DCP1000 permiten un mayor rendimiento, mayor fiabilidad, menor consumo de energía y un TCO mejorado para centros de datos que requieren almacenamiento SSD de alto rendimiento. ¡Lo que antes requería una caja entera de unidades SATA ahora se puede hacer con una sola tarjeta DCP1000!

A medida que los beneficios del uso de los SSDs NVMe de alto rendimiento se comprenden mejor, habrá una migración natural de los protocolos heredados hacia el almacenamiento basado en PCIe y NVMe.

Para obtener más información o para aplicar a la evaluación de una tarjeta incluida DCP1000 de Kingston, comuníquese con su representante o distribuidor de Kingston.

Más información

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