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NVMe vs SATA - 封存 1M IOPS
與 NVMe SSD 相較之下,使用 SATA SSD 的差異為何?

概述

效能的需求持續增加。巨量資料分析、伺服器虛擬化及高效能資料庫等應用程式需要低延遲和極端儲存效能,才能在伺服器及資料中心等級提供無可比擬的應用程式結果和提升 ROI。

必須迅速存取和處理大量資料,才能提升一般使用者應用程式體驗,其可能受到基礎系統等級儲存能力的直接影響。目前會運用許多方式以便在儲存應用程式中實現高級效能,但並非所有方式都會產生相同結果。

背景

今日的許多資料中心建構師都被迫使用傳統「夠好」的技術,以便提供全新和現有應用程式所需的高效能,而且也會嘗試降低整體成本,以提升投資報酬率 (ROI)。此方法通常會提高複雜性,而不需提供改良的「總成本」(TCO) 廣受歡迎的優勢。產業開始尋找 NVMe 和 PCIe 等較新的技術、新一代儲存通訊協定及介面,以更換 SATA/AHCI 等傳統介面。更換這些技術將有助於降低複雜性及成本,同時還能提升效能和降低延遲。

效能分析

這份白皮書的主要目標是研究使用不同類型之 SSD 實現 1M IOPS 及 6GB/s 之儲存效能的不同方式。特別的是,與 NVMe SSD 相較之下,使用 SATA SSD 的差異為何?重要的是瞭解需要的硬碟數量、對於 HBA 的需求、總耗電量的差異,以及對於應用程式延遲的影響。預期單一 NVMe SSD 將可更換部署在主機匯流排介面卡後方之傳統 SATA SSD 獨立記憶體組。NVMe SSD 可降低複雜性、減少耗電量、提生效能和改善資料中心 TCO。

結果

根據測試,有三個重要結果得到證實:Kingston DCP1000 介面卡 (AIC) 可以

1) 提供更理想的方式,以提供 100 萬 IOPS 及 6GB/s 傳輸速度

2) 與 12 個 SATA SSD 加上 3 個 HBA 相較之下,可減少 70% 的耗電量
3) 與傳統 SATA 方法可減少 65% 的延遲
4) 大幅降低複雜性及改善資料中心 TCO

表 1:1M IOPS 及 6GB/s 的 SATA SSD vs. NVMe SSD 需求
SATA SSDNVMe SSD
SSD 數量 12 1
HBA 數量 3 -
IOPS ~850K IOPS ~1.1M IOPS
續讀取 ~6.7 GB/s ~6.8 GB/s
延遲 ~175 us ~60us
總電源 ~90W ~27W
測試設定
DCP1000 NVMe SSD 設定:

*NVMe 設定以直接連接的 Kingston DCP1000 Gen3x8 PCIe NVMe SSD 為基礎

NVMe 設定:
  • 1 個 NVMe SSD

  • PCIe Gen. 3 x8

  • ~1M IOPS

  • ~6 GB/s

  • 直接連接 PCIe

  • 硬體總數:1 件

產品應用: IOMeter Rev 1.1.0
隨機存取模式: 4KB Rnd Rd QD=64
連續存取模式: 64 KB Rnd Rd QD=8
延遲量值: 4K Rnd Rd QD=1

SATA 設定:

*SATA 設定以 Kingston SATA SSD 及 LSI HBA 為基礎

SATA 設定:
  • 12 個 SATA SSD

  • SATA 6Gb/秒

  • ~100K IOPS

  • ~550 MB/s

  • 3 個 LSI 4 連接埠 HBA

  • 硬體總數:30 件

儲存設備選擇

DCP1000 NVMe 型 AIC 提供的優勢極為顯著。之前透過複雜佈線而連線到多個 HBA 卡之 SATA SSD 的獨立記憶體組完成的作業,現在可透過單一、高效能 DCP1000 PCIe 卡加以完成。此 Kingston AIC 可降低複雜性及減少成本,同時還能提升整體效能;這可利用伺服器內部數量較少的裝置完成更多作業。數量較少的裝置代表可減少元件數量,因此可降低故障點數量,從而提升可靠性。
使用伺服器中 DCP1000 NVMe 硬碟的優勢可大幅提升資料中心 TCO,方法是提升可靠性和減少針對相同應用工作負荷部署的系統總數。

應用程式回應能力

使用 DCP1000 NVMe AIC 的其中一個主要優勢是可改善應用程式延遲性。與部署在主機匯流排介面卡後方的 SATA 型裝置相較之下,其可減少高達 65% 的儲存設備延遲。Kingston DCP1000 NVMe 卡可針對新一代資料中心提供較高等級的效率和回應能力。

摘要

與 SATA 型儲存設備相較之下,傳統「夠好」方式測試顯示使用 NVMe 型儲存設備 (如 Kingston DCP1000) 的明確優勢。與 HBA 後方之 SATA SSD 的獨立記憶體組相較之下,在 DCP1000 中使用的直接連接 NVMe SSD 可針對需要高效能 SSD 儲存設備之資料中心提升效能、可靠性、減少耗電量和提升 TCO。

之前需要整個 SATA 裝置的作業現在透過單一 DCP1000 卡即可完成!由於使用高效能 NVMe SSD 的優勢更能充分瞭解,因此可自然地從傳統通訊協定移轉到 PCIe 及 NVMe 型儲存設備。

如需詳細資訊或申請評估 DCP1000 介面卡,請聯絡您的 Kingston 代表或經銷商。

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