Тестирование SSD Kingston DC600M
08.04.24
Kingston DC600M — четвертое поколение серверных твердотельных накопителей Kingston с интерфейсом SATA. Предыдущее поколение продемонстрировало отличные результаты в тестах — накопители серии DC500 долгое время с успехом применялись в серверах True System Gladius и отлично себя зарекомендовали. Посмотрим, удалось ли инженерам Kingston улучшить показатели нового поколения бюджетных накопителей.
SSD Kingston в 2024 году
В предыдущем поколении серверных SSD с интерфейсом SATA было две линейки — DC500R и DC500M, отличавшихся ресурсом (0,5 DWPD и 1,3 DWPD, соответственно). Kingston DC600 представлены только в одном варианте — 1 DWPD. Такой подход действительно имеет смысл с учётом следующих факторов:
- Увеличение плотности 3D-NAND и соответствующее снижение стоимости флеш-памяти больших объемов.
- Снижение стоимости решений на базе накопителей с интерфейсом NVMe. Больше платформ с гибридными дисковыми бэкплейнами (совместимых с SAS/SATA/NVMe), больше встроенных ретаймеров на материнских платах, вытеснение старых RAID-контроллеров новыми с поддержкой NVMe.
- Объём: 480, 960, 1920, 3840, 7680 ГБ
- Форм-фактор: 2,5", высота 7 мм
- Интерфейс: SATA 3.0, 6 Гбит/с
- Заявленная производительность (для модели 960 ГБ)
- Последовательный доступ: чтение — 560 МБ/с, запись — 530 МБ/с
- Случайный доступ (блок 4 КиБ): чтение — 94 000 IOPS, запись — 65 000 IOPS
- QoS задержки (блок 4 КиБ, QD=1, перцентиль 99,999%): чтение — 200 мкс, запись — 300 мкс
- Эмулируемый размер сектора: 512 байт (логический/физический)
- Уровень некорректируемых ошибок чтения: 10−17
- Ресурс: 1 DWPD на 5 лет
- Процессор Intel Xeon Gold 5317 (6 ядер, 3,0 ГГц, HT выключен)
- 8x 16 ГБ DDR4 RDIMM
- Системная плата Supermicro X12DDW-A6 (2x socket P+, Intel C621A), платформа SYS-120C-TR
- Arch Linux, ядро 6.8.3
- Для генерации нагрузки применялся FIO версии 3.37
- Kingston DC600M 960 ГБ (SEDC600M960G)
- Прошивка: SCEKH5.1
- Объём: 960 197 124 096 байт (894 ГиБ)*
В этих условиях выпускать SATA-накопители с ресурсом больше 1 DWPD практически нет смысла, так как для решений со значительной нагрузкой на запись больше подойдут накопители NVMe, где интерфейс не ограничивает производительность.
Kingston продолжает выпускать очень востребованные DC1000B, накопители форм-фактора M.2 с интерфейсом NVMe. Небольшой объем (240 и 480 ГБ) в сочетании с низкой ценой делают их идеальными накопителями для размещения операционных систем. Ресурс 0,5 DWPD вполне достаточен для этого применения, а главное — присутствует необходимый атрибут серверных накопителей в виде PLP (Power Loss Protection — схема резервного питания, обеспечивающая сохранение целостности данных при аварийном отключении).
Kingston DC600M
Характеристики
В сравнении с предыдущей линейкой максимальный объем вырос вдвое — до 7,68 ТБ. Заявленные скоростные характеристики находятся на уровне чуть ниже DC500M, но у предыдущего поколения заявленный ресурс был на треть выше.
Kinston продолжает добрую традицию, указывая честные значения IOPS после достижения установившегося состояния и перцентильные значения задержки.
Тестирование
Условия тестирования
Конфигурация тестового стенда:В существующей на момент написание статьи версии базы drivedb для пакета smartmontools (5610) накопитель поддерживается. Отображаются следующие SMART-атрибуты (описание):
1 Raw_Read_Error_Rate 9 Power_On_Hours 12 Power_Cycle_Count 167 Write_Protect_Mode 168 SATA_Phy_Error_Count 169 Bad_Block_Rate 170 Bad_Blk_Ct_Lat/Erl9 172 Erase_Fail_Count 173 MaxAvgErase_Ct 181 Program_Fail_Count 182 Erase_Fail_Count 187 Reported_Uncorrect 192 Unsafe_Shutdown_Count 193 Power_Fail_Uncompl_Cnt 194 Temperature_Celsius 195 Power_Fail_Health 196 Reallocated_Event_Count 199 SATA_CRC_Error_Count 207 Thermal_Throttling_Cnt 218 CRC_Error_Count 231 SSD_Life_Left 232 Read_Fail_Count 233 Flash_Writes_GiB 241 Lifetime_Writes_GiB 242 Lifetime_Reads_GiB 244 Average_Erase_Count 245 Max_Erase_Count 246 Total_Erase_Count
Использованы модифицированные тесты из SNIA Solid State Storage Performance Test Specification v2.0.1. Данная спецификация описывает алгоритмы различных тестов и формат отчетов. Ниже приведены параметры тестов и отличия от SNIA PTS:
- IOPS Test. Измеряется количество IOPS (операций ввода-вывода в секунду) для блоков различного размера (1024 КиБ, 128 КиБ, 64 КиБ, 32 КиБ, 16 КиБ, 8 КиБ, 4 КиБ, 0,5 КиБ) и случайного доступа с различным соотношением чтение/запись (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Параметры: 16 потоков с глубиной очереди 8. Отличие от спецификации — из теста был исключён блок 0,5 КиБ (512 байт).
- Throughput Test. Тестируется пропускная способность при последовательном доступе: чтение и запись блоками 1 МиБ и 128 КиБ.
- Latency Test. Измеряется значение средней и максимальной задержки для различных размеров блока (8 КиБ, 4 КиБ, 0,5 КиБ) и соотношений чтение/запись (100/0, 65/35, 0/100) при минимальной глубине очереди (1 поток с QD=1). Отличия от спецификации:
- исключён блок 0,5 КиБ
- вместо однопоточной нагрузки с очередями 1 и 32 нагрузка варьируется по количеству потоков (1, 2, 4) и глубине очереди (1, 2, 4, 8, 16, 32) для СХД, массивов, одиночных накопителей SAS и SATA. Для NVMe и all-flash конфигураций используется большее количество потоков с глубиной очереди до 128.
- вместо соотношения 65/35 используется 70/30
- приводятся не только средние и максимальные значения, но и перцентили 99%, 99,9%.
- для выбранного значения количества потоков строятся графики зависимости задержки (99%, 99,9% и среднего значения) от IOPS для всех блоков и соотношений чтение/запись
- Write Saturation Test. Тестируется изменение производительности (IOPS и задержка) при непрерывной нагрузке (1200 раундов по 1 минуте) на случайную запись блоками 4 КиБ. Цель — добиться перехода SSD в режим насыщения, при котором контроллеру приходится непрерывно заниматься сборкой мусора для подготовки пригодных для записи блоков NAND.
Для первых трех тестов проводится серия замеров из 25 раундов длительностью 1 минута каждый. Перед тестом производится зануление (в данном случае — secure erase при помощи утилиты hdparm), затем — предварительная нагрузка: последовательная запись блоками 128 КиБ до достижения 2-кратной емкости. Далее выбирается по одной из величин окно установившегося состояния (4 раунда), которое проверяется построением графика. Критерии установившегося состояния: линейная аппроксимация в пределах окна не должна выходить за границы 90%/110% среднего значения.
SNIA PTS: IOPS test (IOPS при варьировании размера блока и соотношения чтение/запись)
| Размер блока, КиБ | Чтение/запись | ||||||
| 0/100 | 5/95 | 35/65 | 50/50 | 65/35 | 95/5 | 100/0 | |
| 4K | 86060 | 86609 | 86474 | 86844 | 87265 | 95390 | 98642 |
| 8K | 53672 | 48177 | 44657 | 46287 | 48886 | 54516 | 58794 |
| 16K | 29722 | 26741 | 23530 | 25306 | 26728 | 29578 | 31798 |
| 32K | 15669 | 13997 | 11992 | 13883 | 14899 | 15790 | 16571 |
| 64K | 8075 | 7377 | 6413 | 7687 | 8260 | 8372 | 8402 |
| 128K | 4101 | 3895 | 3592 | 3917 | 4213 | 4268 | 4279 |
| 1024K | 520 | 519 | 523 | 517 | 532 | 539 | 540 |
Данный тест демонстрирует показатели IOPS под высокой нагрузкой, но без выхода в режим насыщения и без учета задержки. Производительность большинства современных накопителей на чтение ограничивается возможностями SATA 3.0 (приблизительный лимит — около 560 МиБ/с при последовательном доступе и около 100 тыс. IOPS блоками 4 КиБ). Kingston DC600M приближается к этому лимиту — 98 тыс. IOPS и 540 МиБ/с на чтение.
SNIA PTS: throughtput test
Пропускная способность при последовательном доступе блоками 128 КиБ и 1 МиБ, 8 потоков с глубиной очереди 16 на каждый поток.
- 128 КиБ последовательное чтение: 538,7 МиБ/с (551,6 МБ/с)
- 128 КиБ последовательная запись: 518,5 МиБ/с (531 МБ/с)
- 1 МиБ последовательное чтение: 540 МиБ/с (552,9 МБ/с)
- 1 МиБ последовательная запись: 519,6 МиБ/с (532 МБ/с)
Результаты (с небольшим отклонением порядка 1%) соответствуют заявленным характеристикам. Как уже было отмечено выше, скорость последовательного чтения уже явно ограничивается интерфейсом, а записи — вплотную приближается к лимиту.
Latency vs IOPS test
Данные усреднялись по четырём из 25-ти раундов длительностью 35 секунд (5 «прогревочных» + 30-секундная нагрузка) каждый. Для графиков выбрана серия значений с глубиной очереди от 1 до 32 при 1–4 потоках (хотя для накопителей SATA достаточно максимальной глубины очереди 32 при одном потоке). По мере увеличения глубины очереди растёт задержка, и по подобному графику можно оценить не просто абстрактное число IOPS, а производительность с учётом задержки.
Средняя задержка:
Поведение DC600M при чтении, записи и смешанной нагрузке практически не отличается (с небольшими улучшениями) от хорошо себя зарекомендовавшего Kingston DC500M.
99%-перцентиль задержки:
99.99%-перцентиль задержки:
На графиках с 99- и 99,99-процентными перцентилями задержки видная явная оптимизация под блок 4 КиБ. Задержка в смешанной нагрузке с блоками 8 КиБ контролируется уже не так хорошо.
SNIA PTS: Write Saturation Test (насыщение при случайной записи блоками 4 КиБ)
Под нагрузкой IOPS падает приблизительно до заявленных 65 000.
Задержка при интенсивной нагрузке на запись контролируется очень хорошо. Аномально высоких значений даже на перцентиле 99,99 не видно. Вот тут мы наблюдаем существенное улучшение в сравнении с DC500M — задержка стала гораздо стабильнее, 99,9- и 99,99%-е задержки снизились в разы.
Заключение
Твердотельные накопители с интерфейсом SATA давно перешли в бюджетный сегмент рынка. Но здесь компания Kingston не стала жертвовать качеством — SSD DC600M демонстрирует отличные характеристики для своего класса. Kingston позиционирует эти накопители как mixed-use (для смешанной нагрузки). Наличие защиты от аварийного отключения питания, стабильный уровень задержки даже при тяжелой нагрузке на запись и наличие в линейке накопителей объемом до 7,68 ТБ — всё это способствует тому, что новое поколение серверных SSD Kingston также будет использоваться в серверах Gladius.