浅谈NVMe SSD双端口（2）：可靠性和性能

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。