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浅析U.2接口NVMe SSD双端口模式(下)——可靠性及性能测试

作者介绍

汪洋

写得了脚本、做得了测试、讲得了技术,出得了稿子,可以说非常全能的工程师选手了。本来我以为她低调不多言语,然而为了让我更好的理解,这位工程师带我到机房介绍了服务器的组成,还介绍了双端口是怎么连的。能把复杂的功能通俗易懂的讲清楚,都是高手。


浅析U.2接口NVMe SSD双端口模式(上)——应用模式与设计实现

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上篇说了双端口的一些概念和实现,这篇将进一步通过测试介绍NVMe SSD双端口特性的可靠性和性能的验证。(测试均使用双路超微服务器,每路有两个Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v4 @ 2.20GHz以及64GB内存,以及一个PLX 9797 PCIe Switch,每个Switch有20个端口,可同时挂载20个PBlaze5。)

双端口可靠性测试

链路冗余:

双端口NVMe SSD可以在链路断开或者端口失败的情况下提供冗余。如下图所示:

图1:链路冗余模式

  • Server可以看到2个NVMe设备,可以对2个NVMe设备进行读写等操作;
  • 如果中断一条到NVMe设备的链接,另一个链接仍然可以保持连接并且存活,server可以正常访问NVMe设备。

双活模式:

双端口NVMe设备连接到不同的server A和server B,如下:

图2:双活模式

  • Server A与server B同时做正常关机、异常关机、nvme reset或者pcie reset,2个server 都可以正常操作并且彼此不受影响。Server A与server B彼此做不同操作,对于NVMe设备来说也是不受影响的,两个server也能做到互不干扰。
  • Server A与server B间隔一段时间分别做正常关机、异常关机、nvme reset或者pcie reset,2个server 均断电成功并且开机正常,互相不受影响,启动后也可以正常加载NVMe设备;
  • Server A跑IO workload,server B触发正常或者异常关机,server A不会受到影响,包括数据完整性和I/O吞吐量以及延迟等方面;反之亦然;

双端口模式下NVMe SSD的性能:

以双活的配置模式为例,在性能方面,主要展示2个server同时进行顺序写、顺序读,随机写,随机读,以及一个server 读,另一个 server 写等模式,并与单端口模式做对比。

主要特点如下:

  • 两个端口同时IO,检查并对比带宽:

两个端口的性能基本保持一致;两个端口的性能之和与单端口模式的性能保持一致

  • 两个端口同时进行不同IO模式:

例如,一个server进行顺序读,另一个server进行顺序写,其性能表现明显优于相同模式的性能

图3:128K seq write BW on different workload on pblaze5 DualPort SSD

 上图展示的是server A与server B分别进行128K的顺序写时的性能。上面的图中红色的性能曲线是SSD的总带宽,达到2300MB/s ;下图是2个server的带宽,可以看出带宽基本一致,均达到了1150MB/s。

图4:128K seq read BW on different workload on pblaze5 DualPort SSD

上图展示的是server A与server B分别进行128K的顺序读时的性能。上面的图中红色的性能曲线是SSD的总带宽,达到3135MB/s ;下图是2个server的带宽,可以看出带宽基本一致,均达到了1566MB/s左右。

图5:4K random write IOPS on different workload on pblaze5 DualPort SSD

上图展示的是server A与server B分别进行4K的随机写时的性能。上面的图中红色的性能曲线是SSD的总IOPS,达到230k;下图是2个server的IOPS,可以看出基本一致,均达到了115k左右。

图6:4K random read IOPS on different workload on pblaze5 DualPort SSD

上图展示的是server A与server B分别进行4K的随机读时的性能。上面的图中红色的性能曲线是SSD的总IOPS,达到782k;下图是2个server的IOPS,可以看出基本一致,均达到了391k左右。

图7:one host seq write & one host seq read on different workload on pblaze5 DualPort SSD

上图展示的是server A在进行顺序写,同时server B进行顺序读时的性能。上面的图中红色的性能曲线是SSD的总带宽,达到2790MB/s;下图是2个server的带宽,写带宽在1390MB/s左右,读带宽达到1400MB/s。

图8 one host random write & the other random read on pblaze5 DualPort SSD

上图展示的是server A在进行随机写,同时server B进行随机读时的性能。上面的图中红色的性能曲线是SSD的总IOPS,达到450k左右;下图是2个server的IOPS,分别是230k 和220k左右。

结论:

本文通过介绍双端口在企业级存储中的应用,逐一展示了双端口SSD的特性以及性能,很好的说明了双端口NVMe SSD的实用价值。随着阵列,系统,服务器等诸多技术环节的完善和成熟,双端口NVMe SSD将在企业级存储系统中发挥更大的优势。

作者介绍

汪洋

写得了脚本、做得了测试、讲得了技术,出得了稿子,可以说非常全能的工程师选手了。本来我以为她低调不多言语,然而为了让我更好的理解,这位工程师带我到机房介绍了服务器的组成,还介绍了双端口是怎么连的。能把复杂的功能通俗易懂的讲清楚,都是高手。

Worked as the SQA engineer in project for SSD Product. Focus on test automation and test planning and script developing, to ensure the quality of firmware release. Coordinate with FW Developer Team and Global

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