Флеш-ускорители PCI-E от 800GB до 6.4TB: от рассвета до жизни в обычном ПК/сервере



Были времена, когда накопители на основе флэш-памяти стоили настолько дорого, что как накопители их даже никто и не рассматривал. Десятки тысяч долларов. Они позиционировались как нечто революционное, способное придать космическую скорость системам хранения данных. Прямо как Intel Optane в последнее время, но о нём пока не будем, пока ещё слишком дорог.

Наверное, тогда маркетологи и придумали такое название как Flash Accelerator (флеш-акселератор или флеш-ускоритель).

Хитрость в том, что устройства изначально позиционировавшиеся как ускорители, сейчас трудно продать как SSD, поэтому иногда их можно купить очень выгодно.

Мотивация.


  • Хотелось ли вам за разумные деньги купить SSD не на жалкие 128-256 ГБ, а размером в несколько терабайт?
  • А чтобы ресурс был не на какие-то терабайты, а на десятки петабайт?
  • Такой, что чтобы вы не делали, вы бы не смогли его исчерпать?
  • При этом с защитой по питанию и сделанный из самых качественных деталей и самой стойкой памяти?

В этой статье мы рассмотрим флэш-акселераторы на шине PCI-E от 800GB (не вижу смысла рассматривать меньшие ёмкости), которые можно купить сейчас на разных барахолках по цене обычных SSD или меньше и использовать в обычных компьютерах или серверах, получив при этом корпоративную качество, защиту по питанию (у всех моделей есть массивные конденсаторы) и ресурс.

Семейства флэш-ускорителей.


1. PCI-E карты, видимые в системе как обычные SAS-жёсткие диски.


Это семейство началось с устройств LSI Nytro Warp Drive. Поскольку драйвера для рейд-контроллеров LSI есть почти во всех ОС, то LSI не стал мудрствовать и сделал своё устройство видимым как обычный жёсткий диск, точнее как набор дисков, подключенных к HBA-контроллеру.

Плюсы:
  1. драйвера везде есть. Можно и сейчас запросто поставить Windows 10 на него
  2. копеечная цена: от $50 за версию с 800ГБ

Минусы:
  1. протокол SAS неидеальный для NVMe устройств и несколько режет максимальную скорость.


Обзор модели на 800GB на TweakTown.
Обзор модели на 400GB на StorageReview.

Внешний вид:





Это были, фактически, самые первые флэш-акселераторы, поэтому скорости у них были по сегодняшним меркам низковаты. Хотя, конечно, в любом случае быстрее, чем SATA III SSD. Однако ресурс был заявлен колоссальный — до 90 Петабайт у модели на 3.2TB!

Устройство определяется как 4 диска, которые можно использовать отдельно или собрать из них программный RAID 0/10/5/6 c помощью средств ОС, LVM или файловой системы.

Показатели скорости отдельного модуля и RAID 0
Одиночный модуль:


Windows Raid 0 (disk management)


Документация:
Руководство пользователя Sun Flash Accelerator F80

Видеообзоры на английском:
Sun Oracle F80 (брендированный LSI Nytro Warpdrive)
LSI WarpDrive/Sun F40 (обзор и скорость)

Развитием LSI Nytro Warpdrive стала модель Seagate Nytro XP6302:



Описание акселератора Seagate Nytro XP6302.

А потом модель Seagate Nytro XP6500:



Описание акселератора Seagate Nytro XP6500.

Есть ещё хитрые модели: LSI Nytro MegaRAID 8120-4i 1TB и 8240-8e8i 1.6T, которые умеют сами собирать хардварный RAID 0 и RAID 1 массивы из встроеных SSD и кешировать подключенные HDD. Данных по ресурсу найти не удалось. Только то, что память eMLC.

Внешний вид и описание серии LSI Nytro MegaRAID

2. PCI-E карты, видимые только при наличии специфичных драйверов


Это, в первую очередь, SanDisk Fusion ioDisk и ioMemory, которые разрабатывались под руководством Стива Возняка. В этих картах полностью отказались от имитации обычного диска и создали свой слой абстракции блочного устройства VSL. Эти карты выпускались до 2017 года.


Плюсы:
  1. карты до сих пор удивляют своей производительностью на операциях случайной записи;
  2. с ростом производительности процессоров растёт производительность карт, так как все алгоритмы обслуживающие карту, вынесены в драйвер;
  3. до сих пор Western Digital (SanDisk) публикует свежие версии драйверов и прошивок для небрендированных версий. Последняя версия прошивки 4.3.6 и драйверов была в октябре 2019.

Минусы:
  1. не может быть загрузочной (в теории может под UEFI, но в сети нет инструкций как это сделать);
  2. для функционирования нужны драйвера;
  3. потребляет оперативную память хоста для таблицы трансляции и внутренних алгоритмов.

Тестирование скорости Fusion PX600 1.3TB и Fusion SX350 3.2TB
Fusion PX600 1.3TB PCI-E 2.0 x8 Fusion SX350 3.2TB PCI-E 2.0 x8



К этому же классу принадлежат продукты HGST Virident FlashMAX II и III. С ними всё сложнее. Чтобы достать драйвера придётся пройти квест. Скорее всего они уже несколько лет не обновляются. Не рекомендую к покупке, но в таблице есть. Если кто-пройдёт квест с драйверами, то добавлю информацию в статью.



3. PCI-E карты, поддерживающие спецификацию NVMe


Такие диски не нуждаются в драйверах и могут быть загрузочными, если у вас биос поддерживает UEFI 2.3.1 и выше (стандарт от 2011 года).

Это Oracle F160 (на базе Intel P3605), F320 (на базе Samsung PM1725) и F640 (на базе Samsung PM1725b).

Плюсы:
  1. драйвера есть везде

Минусы:
  1. цена на вторичном рынке может быть выше, так как технология самая современная из рассмотренных

Тестирование скорости Oracle F160 и Oracle F320
Oracle F160 1.6TB PCI-E 3.0 x4 Oracle F320 3.2TB PCI-E 3.0 x8


Сравнительная таблица флэш-ускорителей.


В скобках будут даны данные тестов, если они сильно отличаются от заявленных в спецификации.
Эмуляция SAS-диска
Название TB PBW PCI-E 4k read iops, K 4k write iops, K read, MB/s write, MB/s
LSI Nytro WarpDrive BLP4-800 0.8 22 2.0 x8 218 (95) 75 (30) 2099 1254
LSI Nytro WarpDrive BLP4-1600 1.6 45 2.0 x8 218 (95) 75 (30) 2099 1254
LSI Nytro WarpDrive BLP4-3200 3.2 90 2.0 x8 218 (95) 75 (30) 2099 1254
Sun Oracle F80 800GB 0.8 22 2.0 x8 155 133 2099 1254
Seagate Nytro XP6302 1.3 6.6 3.0 x8 296 148 4000 2300
Seagate Nytro XP6302 1.75 8.8 3.0 x8 296 148 4000 2300
Seagate Nytro XP6302 3.5 11.7 3.0 x8 296 148 4000 2300
Seagate Nytro XP6500 1.5 (1.3) 8 3.0 x8 300 100 4000 1500
Seagate Nytro XP6500 4TB 4 (3.4) 20 3.0 x8 275 (8K) 75 (8K) 4000 2200
Fusion-io ioDrive II DUO MLC 2.4 32.5 2.0 x8 480 490 3000 2500
Нужны специальные драйверы
Название TB PBW PCI-E 4k read iops, K 4k write iops, K read, MB/s write, MB/s
SANDISK FUSION IOMEMORY SX350-1300 1.3 4 2.0 x8 225 345 2800 1300
SANDISK FUSION IOMEMORY PX600-1300 1.3 16 2.0 x8 235 375 2700 1700
SANDISK FUSION IOMEMORY SX350-1600 1.6 5.5 2.0 x8 270 375 2800 1700
SanDisk Fusion ioMemory SX300-3200 3.2 11 2.0 x8 345 385 2700 2200
SanDisk Fusion ioMemory SX350-3200 3.2 11 2.0 x8 345 385 2800 2200
SANDISK FUSION IOMEMORY PX600 2.6 32 2.0 x8 350 385 2700 2200
HGST Virident FlashMAX II 2.2 33 2.0 x8 350 103 2700 1000
HGST Virident SSD FlashMAX II 4.8 10.1 2.0 x8 269 51 2600 900
HGST Virident FlashMAX III 2.2 7.1 2.0 x8 531 59 2700 1400
Стандартный NVMe-интерфейс
Название TB PBW PCI-E 4k read iops, K 4k write iops, K read, MB/s write, MB/s
Oracle F160 1.6 14 3.0 x4 440 70 2500 1500
Oracle F320 3.2 29 3.0 x8 1000 130 5600 1800
Oracle F640 6.4 34.7 3.0 x8 1379 428 6500 3100


Охлаждение



Для охлаждения карт серии Nytro требуется приличный поток воздуха — 200 кубических футов3/минуту = 5.66 м3, в десктопном корпусе нужны будут дополнительные вентиляторы. Температура троттлинга 73℃.

Возможно, акселераторы Seagate Nytro также потребуют дополнительное питание (заявлено 39 ватт, что выше стандартных 25 ватт на PCI-E x8).

Карты SanDisk Fusion в обычном десктопном корпусе быстро перегреваются, поэтому рекомендую ставить на них 4-см кулер.

На картинке Evercool EC4010H12C 12V 0.08А. Пробовал также Noctua NF-A4x10 FLX 12V 0.05A: справляется, но на грани. Так что на 0.08A лучше.

Вообще-то SanDisk Fusion тоже умеют брать энергии больше, чем 25 ватт. Это нужно для максимальной скорости устройства. На хороших оверклокерских матерях с этим проблем нет, но вот на дешевых — не факт. В принципе, любой слот в который потенциально можно воткнуть видеокарту x16, как правило, обеспечивает 75 ватт, так что смотрите документацию к материнской плате.


Флэш-акселераторы Oracle F320 и F640 тоже прилично греются, но температура не доходит до 70 градусов, после которой начинается троттлинг. Они оборудованы массивным радиатором, так что охлаждение не обязательно. 55℃ — их нормальная температура.

Однако я хотел бы, чтобы в корпусе было попрохладнее и обнаружил, что для их охлаждения прекрасно подходят (после минимальной доработки напильником) кулера ASUS Optional Fan для чипсетов. С таким кулером температура становится около 44℃ в закрытом корпусе. Этих кулеров есть 2 версии: на 0.08A и на 0.15A. Справляются обе, но я себе поставил помощнее.

Внешний вид акселератора Oracle F320 с кулером ASUS показан на самой первой фотографии в статье.

Сложности выбора


Скорее всего, если денег совсем мало, то выбрать можно LSI Nytro (Oracle F80). Если варианты от $50. Напомню, что полная ёмкость достижима только при создании программного RAID 0 средствами Windows, LVM, ZFS, BTRFS и подобными.

Если нужна очень быстрая случайная запись, стоит 8ГБ RAM и более, то можно поиграться с детищем Стива Возняка, Sandisk Fusion. Лучше брать накопители именно от SanDisk, а не брендированные, так как под них сложнее достать современные драйверы. Нужно помнить, что эти диски не могут быть загрузочными.

Таблица наихудшего потребления памяти в зависимости от размера сектора и размера диска.
Как правило, лучше всего оставить сектор равным 4К. Но VMvare становится только на девайсы с cектором 512 байт, поэтому для этих целей диски Fusion не оптимальны. Слишком много RAM будут потреблять.



Если денег хватает на покупку обычного некорпоративного SSD от 2TB и выше, то стоит рассмотреть акселераторы Oracle F160, F320 и F640. Вы получите больше ёмкости и в разы больший ресурс за те же деньги.

Абсолютно для всех акселераторов (кроме Oracle F160) нужно 8 линий шины PCI-E. Посмотрите руководство к своей материнской плате, о том к какому слоту сколько электрических линий PCI-E подведено.

При покупке берём либо новый товар, либо «Open box», либо с опубликованным в описании товара оставшимся ресурсом.

Где и как купить


Используйте Авито и известные зарубежные торговые площадки (возможно, потребуется помощь почтовых посредников). Если нужного товара нет в наличии, подпишитесь на результаты поиска и эти сайты вас оповестят, когда товар появится.

Всем удачных покупок!

P.S. Замеченные ошибки направляйте в личку. Повышаю за это карму.

Источник: habr.ru