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Enmotus FuzeDrive – SLC Performance AVEC QLC Costs

Enmotus FuzeDrive – SLC Performance AVEC QLC Costs

Les PC ainsi que les serveurs doivent posséder de plus en plus de capacité de stockage, cela engendre le problème suivant : "tenir le rythme tout en maintenant les coûts aux plus bas prix".
Comment disposer de la capacité dont vous avez besoin et également permettre aux performances de stockage de suivre le rythme ? L'équipe d'Enmotus a conçu une solution unique pour résoudre ce problème. L'équipe de Boston Labs a récemment eu l'opportunité d'en faire le test.

Lancement du FuzeDrive P200

Le SSD Enmotus FuzeDrive P200 est unique sur le marché car il s'agit essentiellement de 2 SSD combinés en un seul volume. Le P200 utilise une combinaison de flash NAND SLC et QLC pour améliorer sa capacité et ses performances tout en offrant une grande endurance en écriture. Alors que certains autres fournisseurs de SSD utilisent cette combinaison de mémoire NAND, la partie SLC n'est souvent pas disponible lorsque le lecteur se remplit et que les performances sont affectées car il ne reste que la NAND QLC, plus lente. Enmotus garantit que la NAND SLC plus rapide et plus durable est toujours disponible pour les données fréquemment consultées, ce qui permet d'offrir des meilleures performances.

Utilisant le bus PCIe Gen 3, le P200 a un facteur de forme M.2 2280 et utilise l'interface NVMe performante. Il est disponible en 2 options de capacité, un modèle de 900 Go et un modèle de 1,6 To, qui incluent respectivement 24 Go et 128 Go de la NAND SLC plus rapide. Dans cette revue, nous examinerons l'édition 1,6 To et la testerons.

Enmotus FuzeDrive P200 Overview

Enmotus FuzeDrive Technical Specifications

Enmotus FuzeDrive M.2

Enmotus FuzeDrive M.2 Packaging

Flash NAND

Comme mentionné dans l'introduction, Enmotus vise à offrir des performances plus rapides à partir du P200 en utilisant les flashs NAND SLC et QLC en tandem. Il existe une partie SLC plus petite et plus rapide pour les hot data et QLC pour l'élément de stockage de masse/en vrac. Cela vaut la peine d'expliquer un peu ces technologies, car cela aidera à comprendre la stratégie déployée par Enmotus dans le P200.

La mémoire flash NAND est composée de cellules et c'est à l'intérieur de ces celles-ci qu'on trouve les données, en bits. Ces types de cellules peuvent avoir des densités différentes qui à leur tour affectent les performances, l'endurance et le coût de fabrication. Les types les plus courants sur le marché aujourd'hui sont les cellules à un niveau (SLC), les cellules à plusieurs niveaux (MLC), les cellules à trois couches (TLC) et les cellules à quatre niveaux (QLC). Le coût par bit et les performances diminuent à mesure que de nouveaux niveaux sont ajoutés, d'où la combinaison des niveaux rapide et lent crée une option hybride parfaite.

Nous allons résumé les 2 technologies qu'Enmotus utilise, le SLC et le QLC :

SLC - Cellule à un niveau

Le niveau unique indique que seul 1 bit de données peut être écrit dans n'importe quelle cellule. L'avantage de ceci est qu'il est plus rapide et plus durable, mais les coûts sont élevés. C'est plus rapide car chaque cellule ne doit traiter qu'un seul bit de données par cellule, ce qui signifie également qu'elle est moins sujette aux erreurs. Puisque chaque cellule est remplie de moins de bits au fil du temps par rapport aux autres NAND, cela se traduit également par une endurance de disque plus longue, mais les bits par puce sont moins denses que les autres technologies. Les disques avec SLC sont donc plus chers que les autres et, pour cette raison, ont tendance à être utilisés dans des solutions d'entreprise ou pour des données critiques. La partie SLC NAND d'Enmotus FuzeDrive est le niveau le plus rapide et le plus endurant.

QLC - Cellule à quatre niveaux

Cette technologie, comme son nom l'indique, permet d'écrire 4 bits de données dans chaque cellule mémoire. Bien que cela signifie que la NAND peut contenir plus de données et offrir de plus grandes capacités, elle présente certains inconvénients. Leurs performances d'écriture sont nettement plus lentes que celles de SLC et l'endurance en prend un énorme coup, ce qui signifie que le disque se dégrade et s'use plus rapidement. Avec Enmotus FuzeDrive, l'idée consiste à ce que les données qui ne sont pas aussi fréquemment nécessaires peuvent être stockées dans le QLC NAND, ce qui permet d'équilibrer les prix.

Le FuzeDrive M.2 – SLC et QLC

Comme mentionné précédemment, d'autres fournisseurs de SSD utilisent un type de combinaison de SLC et QLC pour obtenir de meilleures performances, mais il existe des différences d'approche par rapport au P200. C'est-à-dire : un lecteur QLC NVMe typique a généralement un type à la fois SLC et QLC. Par exemple, lorsqu'un lecteur est vide, le QLC NAND est partiellement reprogrammé en tant que SLC et seul 1 bit est stocké par cellule. Cela fonctionne bien pendant un certain temps, mais au fur et à mesure que le lecteur se remplit, les cellules SLC doivent être reprogrammées à nouveau dans QLC pour utiliser la capacité de cellule inutilisée et l'augmenter à 4. Cela signifie cependant que les lecteurs QLC NVMe subiront un impact sur les performances. A mesure que le lecteur se remplit, les cellules SLC les plus rapides s'épuisent.

La différence avec l'Enmotus P200 est que, bien que la NAND soit également techniquement QLC, la partie programmée dans SLC est toujours disponible en tant que mémoire SLC. Ainsi, lorsque le lecteur se remplit, le SLC le plus rapide reste dans son état initial, SLC. De plus, le logiciel FuzionX d'Enmotus va encore plus loin et vous permet de combiner plusieurs disques en un seul périphérique de stockage. Le logiciel déplace automatiquement les données fréquemment consultées vers le SLC le plus rapide et le reste dans le QLC.

Ce logiciel supplémentaire permet une sorte de stockage à 3 niveaux. Cela permet des capacités beaucoup plus importantes à des prix plus abordables. Par exemple, le FuzeDrive M.2 peut être associé à un disque dur mécanique classique. La combinaison résultante, ou Fuzion dans ce cas, sera considérée comme un périphérique de stockage unique dans Windows mais occupe et obtient les meilleurs éléments des périphériques SLC, MLC et HDD.

Ce nouveau stockage à plusieurs niveaux s'appelle FuzeDrive, ce qui prête à confusion avec la convention de dénomination d'Enmotus, en ce sens que le matériel M.2 est appelé FuzeDrive. Le logiciel FuzionX est le package utilisé pour configurer le troisième niveau supplémentaire et le stockage à plusieurs niveaux résultant de M.2/SATA est également appelé de manière confuse FuzeDrive.

Le but d'un lecteur de stockage à 3 niveaux est de permettre aux données les plus fréquemment utilisées d'être déplacées vers le niveau le plus rapide du FuzeDrive (les 128 Go de flash SLC NAND). Ensuite, toutes les données qui ne sont pas tellement utilisées ou qui n'ont pas été consultées depuis un certain temps seront poussées vers le 2ème plus lent ~ 1,4 To de QLC NAND (mais toujours un NVMe M.2). Les données que l'on peut considérer comme « froides » ou très rarement consultées seront transmises au 3e niveau qui, dans notre cas de test, est un disque dur SATA. Si un fichier ou des données résident sur le disque dur, elles seront promues au niveau le plus rapide lors de l'accès, puis l'accès ultérieur sera plus rapide.

Ainsi, les 3 niveaux sont constitués du SLC plus rapide, puis du QLC et enfin du disque SATA mécanique beaucoup plus lent. Vous pouvez utiliser d'autres options comme le 3ème niveau, comme un SSD SATA rentable par exemple, mais pour nos tests, nous avons opté pour un disque dur de 6 To pour donner un avantage réel sur le prix par Go.

Configuration de référence

Pour le système de test, nous avons utilisé un serveur basé sur le chipset Boston Intel X299 couplé à un processeur Intel Core i9-10920X et 64 Go de RAM DDR4 à 3200 MHz et Windows 10 pour le système d'exploitation.

Pour le stockage, nous avions quelques disques à tester :

* Disque dur SATA Western Digital WD6001F9YZ 6 To
* Enmotus P200 1600 Go M.2 NVMe
* Disque SSD SATA Micron 5100 Max 960 Go

Configuration de FuzeDrive

Pour créer un FuzeDrive, Enmotus fournit le logiciel FuzionX. C'est un processus très simple que nous allons décrire ci-dessous. Vous pouvez créer le FuzeDrive tout en conservant les données sur l'un des disques existants ou commencer avec des disques vierges. À titre de mise en garde, un seul lecteur peut contenir des données si vous choisissez de conserver les données existantes.

Une fois que vous avez fait votre choix, il s'agit simplement de sélectionner les lecteurs que vous souhaitez utiliser comme niveaux rapides et lents. Le niveau rapide étant le P200 dans notre cas, et le niveau le plus lent, nous avons choisi un disque dur mécanique (HDD à partir de maintenant).

Sélection des lecteurs pour créer un FuzeDrive

Une fois que cela a été sélectionné, le logiciel vous montrera un résumé du nouveau FuzeDrive et quel stockage sous-jacent il utilisera.

Résumé de FuzeDrive

À ce stade, il n'y a rien d'autre à faire et le lecteur sera créé. Le processus n'a pas pris très longtemps, c'était moins d'une minute dans notre système de test.

Création de FuzeDrive

Enfin, vous obtenez un écran récapitulatif affichant quelques informations FuzeDrive une fois la création terminée.

Le FuzeDrive a été créé

Remarque : pour fournir des résultats précis dans certains scénarios de test, nous nous sommes assurés que les applications/fichiers de test se trouvaient sur le disque dur avant la création de tout stockage à plusieurs niveaux. Cela signifie que lorsque nous créons le nouveau stockage hiérarchisé, nous avons choisi de conserver les données existantes, de sorte que le FuzeDrive hiérarchisé résultant aurait toujours les données sur la partie lente.

Donc, pour notre FuzeDrive, nous avons le disque dur mécanique et l'Enmotus P200. À partir de maintenant, lorsque nous nous référons à FuzeDrive, nous parlons de ces disques jumelés. À titre de comparaison, nous avons également testé le P200 NVMe seul (sans qu'il soit connecté à un FuzeDrive), ce qui sera précisé dans les résultats ci-dessous, et appelé P200. Lorsque nous parlons de disque dur, nous faisons référence au disque dur de 6 To.

Repères

Notre réflexion sur le test du FuzeDrive consiste à essayer d'utiliser des scénarios du monde réel. Cela nous permettra de voir comment le lecteur se comporte ​dans des tâches informatiques typiques telles que le chargement d'un jeu ou la copie de fichiers. Nous avons également réalisé des benchmarks synthétiques, à découvrir dans un prochain article !

Benchmark Final Fantasy XIV

Ce benchmark est utilisé pour exécuter une série de tests pour vérifier si un système peut exécuter ce jeu. Nous ne nous intéressons pas aux performances graphiques dans cet article, mais le benchmark a un score de temps de chargement total pratique que nous pouvons utiliser pour évaluer les performances du disque. Ceci est décomposé en différentes scènes qui sont chargées pour que le jeu soit lancé, dans ce cas, nous prendrons le temps total pris comme référence de comparaison.

Nous avons commencé avec le benchmark installé sur le disque dur, puis avons effectué le test 4 fois pour nous assurer que nous obtenions un chiffre cohérent. Tous les résultats sont visibles dans le tableau ci-dessous. Comme prévu, les temps de disque dur étaient à peu près les mêmes à chaque fois, environ 37 secondes au total.

Après cela, nous avons exécuté le logiciel FuzionX et créé le FuzeDrive à l'aide du disque dur et de l'Enmotus P200. Comme mentionné précédemment, nous créons le FuzeDrive lorsque les données se trouvent initialement sur le disque dur le plus lent et choisissons de conserver les données. Si nous avions d'abord créé le FuzeDrive à plusieurs niveaux, puis installé le benchmark FFXIV, les données se trouveraient déjà sur le stockage le plus rapide. L'idée ici est d'avoir les données sur le niveau le plus lent, puis d'exécuter le benchmark et de voir si les données se déplacent vers le niveau le plus rapide et donc d'améliorer les temps de chargement. En théorie, après avoir exécuté le benchmark plusieurs fois, peut-être que le logiciel FuzionX devrait déplacer tous les fichiers de benchmark FFXIV vers la partie SLC de 128 Go du FuzeDrive.

Lors de la première exécution du test, le résultat, déjà plus performant, était un peu surprenant. Il est possible que FuzionX ait déjà déplacé certains fichiers mais cela nécessitera une enquête plus approfondie. Nous nous attendions à ce que le score soit le même que le WD à 37 secondes, mais le premier run est arrivé aux alentours de 32.

Après la première exécution, nous avons laissé au lecteur quelques minutes pour déplacer les données vers le niveau rapide. À ce stade, dans FuzionX, nous voyons environ 1,8 Go de données promues. Le répertoire du benchmark FFXIV fait environ 2 Go, il semble donc avoir déplacé la plupart des données après seulement 1 exécution du benchmark. Comme vous pouvez le voir, les courses suivantes ont été beaucoup plus rapides.

À titre de comparaison, nous avons effectué le même test sur le P200 seul (pas de hiérarchisation du stockage). Ces résultats sont très similaires entre le P200 et le FuzeDrive à partir de la 2e exécution, nous pouvons donc voir que le logiciel FuzionX a réussi à déplacer les données vers la partie SLC la plus rapide du FuzeDrive. La performance correspondait et dans un score légèrement surperformé le score en utilisant uniquement le P200.

Nous avons également effectué le test avec le FuzeDrive à moitié rempli de données aléatoires. Avant de faire cela, nous avons supprimé le FuzeDrive afin de pouvoir tout réinitialiser en remettant les données de référence FFXIV sur le disque dur. Nous avons ensuite créé le FuzeDrive pour nous assurer que les données sont à nouveau sur le disque dur au moment de la création. Les tests précédents avaient déjà déplacé les données vers le niveau SLC rapide, cette étape était donc nécessaire pour réinitialiser le test.

Comme on peut le voir dans le tableau, nous avons obtenu le même résultat même lorsque le lecteur est à moitié plein, dans ce cas, il s'agissait de 3,4 To de données aléatoires sur le FuzeDrive de 6,8 To. Après la première exécution, les temps de chargement sont comparables à ceux du P200 autonome - Assez impressionnant !

Copier et ouvrir des fichiers

Le prochain test de performance dans le monde réel impliquait le déplacement et l'ouverture de fichiers. La copie d'un fichier n'affichera pas intrinsèquement les performances du FuzeDrive car il ne fait rien avec les données en termes de déplacement vers le niveau le plus rapide, etc. Mais nous avons pensé qu'il serait intéressant de voir quels taux de transfert de données nous obtiendrions. Lors du transfert d'un fichier, nous nous attendons à ce qu'il soit copié dans la partie SLC/QLC la plus rapide du FuzeDrive s'il y a de l'espace.

Donc, dans un premier temps, nous voulions tester la copie de fichiers puis l'extraction (à l'aide de WinRAR), ma structure de test était la suivante :

Fichiers utilisés

Nous avons utilisé un dossier qui contient environ 287 Go de données. Le dossier contient quelques fichiers compressés qui contiennent à leur tour des milliers de petits fichiers image.

L'un des fichiers, appelons-le "Fichier1", est un fichier zippé de 137 Go qui contient 1000 autres fichiers compressés. Chacun de ces 1000 fichiers compressés contient 1300 fichiers image.

Pour les tests, nous avons exécuté 3 scénarios différents :

Test de copie de fichiers

Copiez l'intégralité du dossier 287 Go d'un SSD Micron 5100 Max 960 Go source vers le lecteur de destination.

Extraire le test

Extrayez le fichier 'File1' de 137 Go dans le même répertoire.

Extraire plusieurs tests

Ce test consiste à extraire les 1000 fichiers compressés précédemment extraits de 'Fichier1' tous dans le même répertoire.

Tableau des résultats : 

La performance la plus rapide, comme prévu, était la copie du SSD vers le P200. Nous pouvons également voir que le FuzeDrive, lorsqu'il est vide, fonctionne nettement mieux que le disque dur. Lors de la copie de grandes quantités de données, nous pouvons supposer que cela passe directement au niveau le plus rapide plutôt qu'à la partie HDD la plus lente de notre FuzeDrive lorsque cela est possible pour donner les meilleures performances.

Après avoir rempli le FuzeDrive à moitié plein et exécuté à nouveau le même test, nous pouvons voir les performances chuter et se rapprocher de celles du disque dur natif. Vraisemblablement, cela est dû au fait que les SLC et QLC sont déjà remplis, les données doivent donc être migrées ou stockées sur le disque dur le plus lent. Dans un tel scénario, on s'attend à voir une baisse des performances lors de la simple copie de fichiers de cette manière - il est cependant intéressant de voir d'autres tests.

Comme mentionné précédemment, la copie de fichiers n'est pas nécessairement le meilleur scénario pour montrer les avantages de FuzeDrive. Là où le lecteur excelle, ce sont les cas d'utilisation où nous accédons régulièrement aux mêmes fichiers, où le lecteur peut déplacer des blocs vers le niveau le plus rapide et, à son tour, entraîner des temps de chargement plus rapides.

Pour essayer de voir ce comportement, nous avons basé les tests suivants sur l'utilisation répétée des fichiers. Nous avons utilisé un fichier compressé de 6,5 Go (appelons-le « Fichier2 ») contenant 50 000 images et effectué 2 tests différents.

Test d'ouverture de fichier

Pour ce test, nous ouvrons le File2 dans WinRAR et chronométrons le temps qu'il met pour s'ouvrir. Cela a été exécuté 5 fois avec un redémarrage entre les deux pour s'assurer que la RAM ou toute autre mise en cache n'affectait pas les résultats. L'exécution 5 fois permet à FuzionX de déplacer les données vers le niveau le plus rapide. Nous laissons également quelques minutes après la 1ère exécution pour permettre au logiciel d'effectuer ces tâches lors du test de Fuzedrive.

Ouvrir plusieurs fichiers

Pour ce test, nous ouvrons 10 fichiers compressés en même temps dans WinRAR. Chacun d'eux contient 1300 images et nous avons chronométré le temps qu'il faut pour ouvrir tous les fichiers. Sur les disques les plus rapides, les fichiers s'ouvrent très rapidement, de sorte que les scores marqués ci-dessous avec un * sont de quelques millisecondes. Nous n'utilisons rien de scientifique pour les chronométrer, juste un chronomètre sur un téléphone portable, il y a donc une marge d'erreur, mais cela donne une indication précise de l'heure. Chaque test a été exécuté 5 fois avec des redémarrages entre les deux.

Le disque dur a mis 39 secondes pour ouvrir le fichier de manière cohérente sur les 5 exécutions. Ce temps correspond au 1er passage du FuzeDrive. Après l'avoir exécuté pour la première fois sur le FuzeDrive, nous avons remarqué que le stockage promu avait augmenté de 6,5 Go après environ 3 minutes. Alors maintenant, le fichier devrait être dans la NAND SLC plus rapide. Les scores suivants reflètent cela car le fichier s'est ensuite ouvert en environ 16 secondes. A titre de comparaison, c'est la même vitesse que lorsque l'on utilise le P200 seul. Ainsi, nous pouvons voir que les performances sont aussi rapides que le P200 une fois que le logiciel FuzionX a déplacé le fichier.

Dans le test Open Multiple File, la première exécution sur le FuzeDrive était en fait légèrement plus lente que le disque dur, mais les exécutions suivantes correspondaient toutes aux performances du P200. En outre, il n'y a pas d'impact sur les performances si le lecteur est à moitié rempli de données aléatoires. En effet, malgré le fait que le FuzeDrive soit à moitié rempli, le fichier utilisé pour le test a toujours été déplacé vers la NAND SLC rapide.

Conclusion

Le FuzeDrive est un produit convaincant qui, lors de nos tests dans des situations réelles, a montré d'excellentes performances. Il est assez unique en ce qu'il peut essentiellement donner les performances d'un lecteur NVMe malgré le lecteur sous-jacent utilisant QLC NAND, ou même avec un 3ème niveau de quelque chose d'aussi lent qu'un lecteur SATA mécanique ordinaire. Nos résultats de test montrent que nous sommes très rapidement passés au niveau SLC le plus rapide du FuzeDrive (ou P200 si vous utilisez le M.2 comme lecteur individuel). Cela signifie essentiellement que vous pouvez avoir un grand disque de stockage utilisant une technologie généralement plus lente, mais avoir les performances d'un SSD très rapide et réduire le coût global. Nous pouvons voir que cela est très utile dans n'importe quel scénario ou application où certains fichiers sont fréquemment utilisés et nécessitent un chargement plus rapide, mais aussi un grand volume de stockage est également requis.

Pour le moment, le FuzeDrive à 3 niveaux n'est pas pris en charge en tant que périphérique amorçable, mais Enmotus a déclaré que cette fonctionnalité serait activée dans une future mise à jour logicielle. Nous testerons cela une fois le nouveau logiciel publié et verrons l'effet sur les temps de démarrage. Ce serait également bien de voir une version PCIe gen 4 des SSD Enmotus FuzeDrive, mais nous sommes sûrs que nous aurons quelque chose dans ce sens car on nous a dit que cela arriverait bientôt, alors surveillez cet espace…

Boston Labs est notre centre de R&D et de test sur site où nous développons de nouveaux produits et évaluons les dernières technologies. Des technologies nouvelles et améliorées font constamment leur apparition, ce qui peut être une situation compliquée pour les clients qui planifient leurs futurs projets. Prendre la bonne décision concernant le nouveau matériel est un choix, rendu encore plus difficile lorsque les clients sont incapables de tester et de comprendre le matériel avant de faire leur achat. Boston Labs permet à nos clients de tester le dernier matériel sur site ou à distance. Toute la technologie Enmotus mentionnée dans cet article est disponible en test dès maintenant !

Le Fuze Drive est disponible auprès de Boston dans le cadre de notre gamme de serveurs et de postes de travail. Si vous souhaitez en savoir plus, veuillez nous contacter en envoyant un e-mail à servicespro@boston-it.fr ou appelez-nous au 01.72.81.06.76 et l'un de nos commerciaux expérimentés se fera un plaisir de vous guider dans la création de la solution parfaite pour vous.

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