Какие серверные SSD-накопители с интерфейсом NVMe лучше

Производительность хостинга или VPS-сервера зависит от многих факторов. Первое, на что обращают внимание, это мощность процессора и размер оперативной памяти. Но не менее важной является скорость системы хранения данных: именно технология установленной серверной памяти определяет, насколько быстро будет записываться и считываться информация, а значит — насколько комфортно и продуктивно можно будет с ней работать. Рассказываем, какие накопители устанавливают в серверах и тестируем самые быстрые из них — SSD NVMe.

Какими бывают серверные накопители

В серверах устанавливают накопители двух типов: HDD и SSD. Существуют также гибридные SSHD, но они не пользуются популярностью.

HDD

HDD (Hard Disk Drive), он же жёсткий диск, широко используется в серверах ещё с прошлого века. Он состоит из нескольких алюминиевых дисков с магнитным покрытием, намагниченной головки и микросхемы, помещённых в 2,5- или 3,5-дюймовые корпуса. Электромотор вращает магнитные пластины со скоростью 5400, 7200, 10000 или 15000 оборотов в минуту, в это время головка считывает или записывает на них данные. К слову, на производительность HDD влияет не только скорость, но и форм-фактор: диски в 2,5 дюйма проигрывают 3,5-дюймовым при одинаковой скорости вращения, так как головка большего по размерам диска проходит больший путь. Именно из-за быстрого вращения HDD шумят и нагреваются, кроме того, наличие движущихся деталей делает их чувствительными к вибрации.

SSD

SSD (Solid-State Drive) работают по другому принципу: это твердотельные накопители с энергонезависимой флеш-памятью. Первые SSD также появились во второй половине ХХ века, но распространение в качестве серверных накопителей информации они получили только недавно. Технология основана на использовании флеш-памяти, когда данные хранятся в полупроводниковых ячейках — от 1 до 4 бит на ячейку. SSD не имеют движущихся механизмов: отсюда более высокая скорость ввода-вывода информации, повышенная устойчивость к физическим воздействиям, меньшее энергопотребление и отсутствие шума при работе. Однако стоимость одного гигабайта SSD выше, чем у HDD. Также при длительном хранении SSD с записанными данными медленно теряют заряд, что может привести к потере информации, поэтому их не рекомендуют для хранения бекапов — эту функцию идеально выполнит HDD. Ещё один недостаток SSD — ограниченное количество перезаписей и происходящее со временем замедление работы. Например, SSD, проработавший всего пару недель, уже может показать небольшое снижение производительности (по сравнению с новым), но, тем не менее, она всё равно будет намного превышать показатели HDD.

Кроме вида памяти на производительность накопителей влияет тип интерфейса.

SATA (Serial ATA)

Из всех типов SATA наиболее быстрым является интерфейс 3-го поколения с пропускной способностью до 6 Гбит/с брутто (фактически до 600 МБ/с нетто). SATA обеспечивает передачу данных только в одном направлении: либо на чтение, либо на запись.

SAS (Serial Attached SCSI)

SAS-интерфейс, изначально рассчитанный на работу с серверной памятью. SAS, разработанный на базе SCSI, имеет пропускную способность шины до 24 Гбит/сек. При подключении накопителя SAS-интерфейс позволяет повысить скорость считывания и записи благодаря поддержке технологии Full Duplex, обеспечивающей одновременную передачу сигнала с максимальной скоростью в обоих направлениях. Интерфейс поддерживает максимальную частоту вращения HDD в 15000 оборотов в минуту (в отличие от SATA, максимум которого в два раза меньше).

NVMe

Интерфейс NVMe (Non-Volatile Memory Express) был создан для увеличения производительности SSD-накопителей. Пропускная способность NVMe SSD в десятки раз превышает максимальные показатели жёстких дисков: технология поддерживает до 16 линий передачи данных со скоростью по 2000 МБ/с каждая, а это 32000 МБ/с в сумме. Драйвер NVMe способен обрабатывать более 1 миллиона операций ввода/вывода в секунду. Особенностью таких накопителей является и увеличенная очередь запросов: 64 тысячи очередей по 64 тысячи запросов в каждой (у SAS максимальная глубина очереди равна 256, у SATA — 32) — благодаря этому оптимизируется доступ к данным в разных областях накопителя.

Из всех описанных технологий наиболее быстрым является сочетание NVMe и SSD. Серверы VPS/VDS с быстрыми NVMe-дисками предлагает в аренду провайдер AdminVPS. Рассмотрим производительность подобных накопителей.

Тестируем серверные NVMe SSD

Мы протестировали три установленных на серверах хостера AdminVPS SSD-накопителя с интерфейсом NVMe по нескольким параметрам, затем сравнили результаты тестов с обещаниями производителей.

Какие параметры измеряются

1. Случайные операции:

• IOPS — это общее количество запросов ввода или вывода информации, которые система выполняет в течение одной секунды. Таким образом можно тестировать как отдельный накопитель, так и RAID-массив. Фактически это количество блоков информации, которые система успевает прочитать или записать на накопитель, поскольку для теста используются блоки одного размера — стандартные 4 килобайта. При этом блоки на накопителе располагаются не последовательно, а случайным образом. Общий объём, записанный/считанный с носителя, — 8 GB.
• BW — скорость случайного чтения или записи.

2. Latency — задержка, с которой выполняются запросы на чтение/запись, или время доступа к устройству хранения данных. Чем выше параметр, тем позже система начнёт выполнять запросы. Latency измеряется в миллисекундах, результаты менее 20 мс считаются нормальными, а выше — слишком высокими. В таблице задержка внесена в столбец Latency ioping, замеры проводились утилитой ioping, было выполнено 20 запросов, затем выведено среднее значение.
3. Показатель производительности «Битрикс»: выдаёт условные единицы производительности для сайтов, работающих на этой CMS.
4. Последовательное чтение/последовательная запись — тест проводился с помощью Linux-утилиты DD, создающей на накопителе файл размером 1,1 Gb частями по 64 килобайта — всего 16 тысяч блоков. В отличие от предыдущего теста ввода/вывода, здесь измерялись скорости чтения или записи серии последовательно расположенных блоков, поэтому накопители показали более высокую производительность.

Были протестированы три SSD NVME накопителя:

• Intel DC P4510 8TB (SSDPE2KX080T8),
• Kingston DC1500M 1.92TB (SEDC1500M/1920G),
• Intel DC P4610 6.4TB (SSDPE2KE064T8).

Результаты тестирования

Результаты тестирования занесены в таблицу:

Обозначения:

• IOPS указано в тысячах единиц,
• BW — в мебибайтах в секунду,
• Latency — в микросекундах (1 микросекунда = 0,001 миллисекунды),
• Скорость последовательных чтения/записи — в гигабайтах в секунду.

Результаты хороши по всем параметрам. Однако если рассматривать спецификации серверных накопителей, становится очевидно, что реальные показатели не дотягивают до заявленных. В целом этого и следовало ожидать: производители указывают максимально возможные, полученные в лабораторных условиях параметры, но не гарантируют их достижения. Отметим, что обычно SSD NVMe со временем демонстрируют небольшую просадку в производительности: новые накопители выдают наибольшие значения, которые в процессе эксплуатации начинают снижаться. Это связано с особенностями технологии, и избежать небольшого падения производительности не удастся.

Например, для Intel DC P4510, производитель указал следующие характеристики:

• Sequential Read: до 3,1 GB/s,
• Sequential Write: до 2,9 GB/s,
• Random Read (100% Span) 620k IOPS,
• Random Write (100% Span) 139,5k IOPS,
• Latency Read 77 µs,
• Latency Write 18 µs.

Полученные данные значительно отличаются от них; но если сравнивать не с лабораторными, а со средними реальными показателями производительности, то оказывается, что Intel DC P4510 выдаёт нормальный результат. Средняя реальная скорость последовательных операций новых DC P4510 по данным сайта harddrivebenchmark.net (на основе тестирования 7 устройств): 1,3/1,6 GB/s (чтение/запись).

Как видите, эти цифры также ниже заявленных производителем и примерно соответствуют полученным результатам. Выявленная небольшая разбежка связана с другими условиями тестирования (блоки по 32 КБ, файл — 2 ГБ для чтения и 800 МБ для записи) и с тем, что мы брали для теста не новые устройства, а уже работающие некоторое время.

Такая же ситуация и с остальными накопителями: выявленная скорость работы значительно отличается от заявленной.

Для сравнения приведём официальные характеристики Kingston DC1500M, здесь разница ещё больше:

• Sequential Read до 3,2 GB/s,
• Sequential Write до 2,6 GB/s,
• Random Read 510k IOPS,
• Random Write 220,5k IOPS.

И Intel DC P4610:

• Sequential Read до 3,1 GB/s,
• Sequential Write до 3,1 GB/s,
• Random Read 654k IOPS,
• Random Write 210,5k IOPS.

Выводы

Несмотря на заметное отставание от «идеала», SSD NVMe показали довольно высокие результаты, оставив далеко позади HDD и SSD SATA. И это не удивительно: SSD с интерфейсом NVMe являются самыми быстрыми серверными накопителями и постепенно вытесняют конкурентные технологии с рынка.

Аренда VPS/VDS от 219 руб/месяц

Преимущества VPS в AdminVPS:

• Бесплатное администрирование
• Только быстрые NVMe-диски
• Защита от DDoS-атак
• Быстрая техподдержка

Аренда VPS/VDS виртуального сервера от AdminVPS — это прозрачная и честная услуга с доступной ценой

Арендовать VPS

Читайте в блоге:

• Как выбрать хостинг для «Битрикса»
• Что такое выделенный сервер, для каких проектов он подойдет и как его выбрать
• Сборка и запуск сервера