Comparando desempenho de SSDs Kingston® DC450R/960GB em RAID-0, RAID-1 e RAID-10

Comparando desempenho de SSDs Kingston® DC450R/960GB em RAID-0, RAID-1 e RAID-10

A maneira mais prática de otimizar performance de I/O, capacidade e segurança é através de um volume RAID. 
A grande vantagem desses volumes está no uso de múltiplas unidades, sem que o usuário tenha de apelar para tecnologias mais onerosas, tanto para obter desempenho, quanto para obter capacidade.

Para ilustrarmos os diferentes desempenhos que podem ser atingidos em volumes RAID, elegemos uma configuração base para os ensaios e, conforme cada volume, foram aderidas unidades SSD.

Configuração de Base:

Placa mãe de servidor Gigabyte® MX33-BS0;
Processador Intel® Xeon® E-2356G (6-Core / 12-Threads);
128 GB de RAM (populadas através de 4 módulos Kingston® DDR4/3200);
01 NVMe de 256GB para Sistema Operacional (não participa dos testes);
01 a 04 SSDs Kingston® Enterprise de 960GB, Série DC450R, para os volumes;
Fonte CoolerMaster® com PFC Ativo de 500Watts;
(*) Todas as unidades foram conectadas diretamente às portas SATA da placa mãe!

HD Tune Pro 5.75:
Para os testes foi empregado o HD Tune Pro versão 5.75 instalado sobre o Sistema Operacional Windows Server 2022 Standard.

Kingston DC450R/960GB

Sobre Custo vs. Capacidade:
É consenso no mercado que, em HDDs mecânicos (discos rígidos), o custo por GB cai em função da capacidade.
Um HDD de 8TB tem menor custo que dois HDDs de 4TB cada, por exemplo.

Em SSDs o custo por GB é linear:
Um SSD de 960GB tem custo semelhante ao de duas unidades de 480GB, assim como duas unidades de 960GB têm custo próximo ao de uma unidade de 1920GB.

Esse custo por GB se dá em função do custo de memória, a mesma situação que ocorre em módulos de memória RAM, onde, por exemplo, um módulo de 32GB tem o mesmo custo que dois módulos de 16GB.

Sabendo disso, os usuários têm optado por duas ou mais unidades SSD em lugar de apenas uma unidade de maior capacidade.

Kingston® DC450R/960GB

Sem RAID, usando apenas 1 SSD
Alojando apenas 01 SSD abaixo do NVMe de Boot, sem RAID, a unidade apresentou taxa de transferência média de 530MB/s:

Kingston® DC450R/960GB


RAID nível 0 (Striping)
O volume em RAID-0 consolida duas ou mais unidades em um único volume. Dessa maneira, tomando por exemplo dois SSDs de 960GB, o produto final será um RAID-0 com 1920GB.
Como os dados são gravados e lidos repartidamente em duas unidades, um incremento de desempenho é facilmente percebido pelo usuário.

Desempenho com 2 SSDs em RAID-0
Alojando 02 SSDs abaixo da unidade de Boot, em RAID nível 0, o teste apresentou taxa de transferência média de 1.049MB/s.
O incremento de desempenho percebido chega a 98%!

Kingston® DC450R/960GB

Desempenho com 4 SSDs em RAID-0
Dessa vez, alojando 04 (quatro) SSDs abaixo da unidade de Boot, novamente em RAID nível 0, o que totaliza um volume de 3840GB), o teste apresentou taxa de transferência média de 1.880 MB/s.
O ganho de desempenho chegou a 79% quando comparados a 02 unidades em RAID-0 e notáveis 255% quando comparados ao resultado de apenas uma unidade!

Kingston® DC450R/960GB

Conclusão em RAID-0
Esse volume tem a característica de elevar consideravelmente o desempenho e, como se notou na segunda simulação, quanto mais unidades são aderidas ao volume, maior o desempenho obtido.

O risco envolvido em um volume em RAID-0 é que, havendo falha em qualquer unidade, todo o volume será perdido, uma vez que os dados estão distribuídos entre as unidades e, portanto, não poderão ser reconstruídos caso uma sofra um dano.

Em contrapartida, como a confiabilidade dos SSDs é muito superior à dos discos mecânicos, muitos usuários têm optado pela vantagem em desempenho.

Outro cenário amplamente adotado é um volume RAID-0 para altíssimo desempenho e um backup em HDD mecânico. Nesse cenário o usuário desfrutará de desempenho por longo tempo e, na eventualidade de uma degradação do volume, restaura-se o BKP e retorna às atividades cotidianas.


RAID-1

RAID nível 1 (Espelho)

Como a segurança dos dados é fator primordial, a configuração de RAID mais difundida é o espelhamento (mirroring), através do RAID em nível 1.

O volume em RAID-1 duplica os dados de uma unidade sobre a outra, por isso, duas unidades de 960GB cada resultarão em um volume, também, com 960GB.


RAID-1 (espelho), usando 2 SSDs
Mesmo com a duplicação dos dados, o volume atingiu taxa de transferência média de 1.039 MB/s.
Mesmo ganhando no quesito segurança, ainda assim há um perceptível ganho de 96% em leitura quando comparado ao resultado de apenas uma unidade!

Kingston® DC450R/960GB

Conclusão em RAID-1
Nota-se que, sendo duas mídias de consulta, é possível obter ganho de leitura, mesmo sendo um volume duplicado.
Já na gravação, como a ação ocorre simultaneamente nas duas unidades, há uma discretíssima perda em relação à unidade sem qualquer volume.

RAID-10

RAID nível 10 (Striping + Espelho)

O volume em RAID-10 é uma combinação de desempenho e segurança.
Para esse volume são necessárias 4 unidades, onde cada duas formarão um espelho e, sobre esses dois espelhos, um volume RAID-0 será criado para obter desempenho.

Nessa construção o volume formado por quatro unidades terá a capacidade final de apenas duas. No exemplo, 04 unidades de 960GB perfazem um volume RAID-10 com 1920GB.


Desempenho com 4 SSDs em RAID-10

Dessa vez, alojando 04 (quatro) SSDs abaixo da unidade de Boot, em RAID nível 10, o teste apresentou taxa de transferência média de 1.885 MB/s.

Conclusão em RAID-10
Respeitando o propósito de unificar segurança e desempenho, o volume em RAID-10 conseguiu oferecer ganhos de 256% em comparação a uma unidade simples.

Mesmo quando comparado a um volume espelhado (2x SSDs em RAID-1), é percebido um ganho de 82%, o que justifica um volume RAID-10 de 4x 960GB em lugar de um espelho de 2x 1960GB, por exemplo.

Kingston® DC450R/960GB

Conclusão: Encontrar a relação ideal entre desempenho e segurança
Pelos resultados obtidos nas medições acima é possível perceber que o incremento de desempenho é linear e proporcional, ou seja, a cada unidade aderida ao volume o usuário notará um incremento no I/O.

Os equipamentos baseados em placas de servidor Intel® trazem a tecnologia Intel® RST como recurso nativo, permitindo a implementação de volumes sem nenhum ônus adicional com controladoras proprietárias.


O propósito dessa postagem é apresentar uma solução acessível para alto desempenho de I/O, cabendo ao usuário dimensionar um arranjo que assegure performance e segurança aos dados ali depositados.


Dicas de leitura:

Nenhum comentário:

Postar um comentário