Recenze Kioxia CD9P-R: Intenzivní čtení Gen5 až 61.44 TB

Kioxia CD9P-R je čtecí větev nové generace NVMe SSD disků společnosti Kioxia pro datová centra a první disk řady CD postavený na BiCS FLASH generace 8 TLC. Řada kombinuje vlastní řadič a firmware Kioxia s PCIe 5.0 a NVMe 2.0 s jmenovitým výkonem dosahujícím sekvenčního čtení 14 800 MB/s a náhodného čtení 2.6 milionu IOPS v závislosti na kapacitě. Modely E3.S mají kapacitu od 1.92 TB do 30.72 TB, zatímco 2.5palcová varianta rozšiřuje kapacitu na 61.44 TB. Náš recenzovaný kus je 7.68TB model E3.S v provedení SED (KCD9DPJE7T68).

Kapacitní stack má jeden nedostatek, který stojí za to pochopit, než se podíváme na grafy. Zveřejněné specifikace Kioxie dosahují vrcholu uprostřed řady, nikoli na vrcholu: modely s kapacitou 7.68 TB a 15.36 TB dosahují nejlepší rychlosti sekvenčního čtení v řadě s 14 800 MB/s a nejlepší rychlosti náhodného zápisu s 450 tisíci IOPS, zatímco vlajková loď s kapacitou 30.72 TB klesá na 13 500 MB/s a 270 tisíc IOPS. Dva disky s nejmenší kapacitou jsou také dodávány s předchozí generací BiCS NAND 5, nikoli s generací 8. Jinými slovy, 7.68TB disk v našem testu je konfigurací, kde tato platforma ukazuje svou plnou sílu, a kupující, kteří usilují o maximální hustotu 30.72 TB, jí část této síly vracejí, což není neobvyklé.

Kioxia se snaží prosadit generační krok oproti CD8P a zveřejněné tabulky specifikací to potvrzují. S kapacitou 7.68 TB dosahoval odcházející CD8P-R E3.S rychlosti náhodného zápisu 200 tisíc IOPS; CD9P-R tuto hodnotu zvyšuje na 450 tisíc, což je 2.25násobné zlepšení. Rychlost sekvenčního čtení se zvýšila o 23 % z 12 000 MB/s na 14 800 MB/s a rychlost náhodného čtení se posunula o 30 % z 2 milionů na 2.6 milionu IOPS. Jmenovitý aktivní výkon se mírně zvýšil z typických 21 W na 23 W při této kapacitě, což řadí CD9P-R na úroveň zbytku třídy Gen5 s vysokou četností čtení. Argument účinnosti se zde týká toho, co disk v daném rozsahu nabízí.

Drobné písmo definuje, kam tento disk patří: CD9P-R má jednoportový design s 1 DWPD. Pro tradiční podniková úložná pole neexistuje žádná dvouportová cesta a úlohy s vysokým zápisem patří do víceúčelového modelu CD9P-V. Jedná se o disk určený pro hyperscale a cloudové serverové flotily, OLTP úrovně čtení, doručování obsahu a virtualizovaná prostředí, kde je přístupový vzorec dominantně čtený a rozpočet na napájení je pevný. Splňuje očekávání platformy, včetně podpory OCP Datacenter NVMe SSD v2.5 (ne všechny požadavky), ochrany proti výpadku napájení, komplexní ochrany dat, možností zabezpečení SIE a SED, MTTF 2.5 milionu hodin při 50 °C a pětileté záruky.

Specifikace KIOXIA CD9P-R

Níže uvedená tabulka popisuje řadu KIOXIA CD9P-R ve formátu E3.S v jednotlivých kapacitních bodech, přičemž zdůrazňuje výkonnostní metriky, odolnost, výkon a specifikace spolehlivosti.

Specifikace řady KIOXIA CD9P-R (E3.S)
	30.72TB	15.36TB	7.68TB	3.84TB	1.92TB
Čísla modelů
Číslo modelu SIE	KCD9XPJE30T7	KCD9XPJE15T3	KCD9XPJE7T68	KCD9XPJE3T84	KCD9XPJE1T92
Číslo modelu SED	KCD9DPJE30T7	KCD9DPJE15T3	KCD9DPJE7T68	KCD9DPJE3T84	KCD9DPJE1T92
Základní technické údaje
Použijte pouzdro	Intenzivní čtení (1 zápis na disk denně)
Form Factor	E3.S, tloušťka 7.5 mm
Rozhraní / protokol	PCIe 5.0 x4, NVMe 2.0
Maximální rychlost rozhraní	128 GT/s (PCIe Gen5 x4)
NAND	KIOXIA BiCS FLASH 3D TLC (Gen 8 pro 7.68 TB–30.72 TB; Gen 5 pro 1.92 TB–3.84 TB)
Dodržování předpisů OCP	Specifikace OCP Datacenter NVMe SSD v2.5 (částečná)
Bezpečnost	SIE (Sanitize Instant Erase), SED (TCG Opal a Ruby SSC)
Výkon (až)
Sekvenční čtení (128 KiB, MB/s)	13,500	14,800	14,800	14,500	14,500
Sekvenční zápis (128 KiB, MB/s)	7,000	7,000	7,000	7,000	3,600
Náhodné čtení (4KiB, K IOPS)	2,600	2,600	2,600	2,600	2,000
Náhodný zápis (4KiB, K IOPS)	270	450	450	320	160
Požadavky na napájení
Napájecí napětí	12 V ±10 %, 3.3 V ±15 %
Výkon (aktivní)	Typicky 23W.
Napájení (Připraveno/Nečinnost)	Typicky 5W.
Spolehlivost
MTTF	2 500 000 hodin při 0–50 °C | 2 000 000 hodin při 0–55 °C
UBER	< 1 sektor na 1017 přečtené bity
DWPD	1
Záruka	5 let
Ochrana dat	Ochrana proti výpadku napájení (PLP), komplexní ochrana dat
Rozměry
Tloušťka	7.5 mm +0.2 / -0.5 mm
Šířka	76 mm ± 0.25 mm
Délka	112.75 mm ± 0.4 mm
Hmotnost	Max. 110 g
ekologický
Teplota (provozní)	0 ° C až 75 ° C
Teplota (mimo provozní stav)	-40 ° C až ° C 85
Vlhkost (provozní)	5% až 95% RH
Vibrace (provozní)	21.27 m/s² { 2.17 Grms } (5–800 Hz)
Šok (provozní)	9.8 km/s² { 1 000 G } (0.5 ms)

Výkon KIOXIA CD9P-R

Platforma pro testování disků

Jako testovací platformu pro všechny úlohy v této recenzi používáme Dell PowerEdge R760 s operačním systémem Ubuntu 22.04.2 LTS. Je vybaven sériovými kabely Gen5 JBOF a nabízí širokou kompatibilitu s SSD disky U.2, E1.S, E3.S a M.2. Konfigurace našeho systému je popsána níže:

• 2× Intel Xeon Gold 6430 (32 jader, 2.1 GHz)
• 16 x 64GB DDR5-4400
• 480GB SSD disk Dell BOSS
• Sériové kabely Gen5 JBOF
• NVIDIA L4

Porovnání disků

• Pascari X200P 7.68 TB
• SanDisk SN861 7.68 TB
• Solidigm PS1010 7.68 TB
• Kingston DC3000ME 7.68 TB
• Micron 7600 Max 6.4 TB
• Micron 9550 MAX 12.8 TB
• Micron 9550 Pro 7.68 TB

Benchmark kontrolních bodů DLIO

Pro vyhodnocení reálného výkonu SSD v prostředích pro trénink umělé inteligence jsme použili benchmarkový nástroj Data and Learning Input/Output (DLIO). Nástroj DLIO, vyvinutý Národní laboratoří Argonne, je speciálně navržen pro testování vzorců I/O v úlohách hlubokého učení. Poskytuje poznatky o tom, jak úložné systémy zvládají výzvy, jako jsou kontrolní body, příjem dat a trénování modelů.

Níže uvedený graf znázorňuje, jak disky zvládají proces v 18 kontrolních bodech. Při trénování modelů strojového učení jsou kontrolní body nezbytné pro pravidelné ukládání stavu modelu, čímž se zabrání ztrátě průběhu během přerušení nebo výpadků napájení. Tato náročnost úložiště vyžaduje robustní výkon, zejména při trvalém nebo intenzivním zatížení. Použili jsme benchmark DLIO verze 2.0 z vydání 13. srpna 2024.

Abychom zajistili, že naše benchmarkingové testování odráží scénáře z reálného světa, založili jsme naše testování na architektuře modelu LLAMA 3.1 405B. Implementovali jsme kontrolní body pomocí torch.save() pro zachycení parametrů modelu, stavů optimalizátoru a stavů vrstev. Naše nastavení simulovalo systém s osmi GPU a implementovalo strategii hybridního paralelismu se 4cestným tenzorovým paralelismem a 2cestným paralelním zpracováním pipeline distribuovaným mezi osm GPU. Tato konfigurace poskytla velikost kontrolního bodu 1 636 GB, což odráží požadavky na trénování moderních modelů velkých jazyků.

Při pohledu na průměrné průchody testu začal KIOXIA CD9P-R na 464.7 sekundách v prvním průchodu, poté se ve druhém průchodu zvýšil na 575.6 sekundy a ve třetím průchodu se ustálil na 572.2 sekundách. Toto chování se velmi podobalo chování většiny srovnávací skupiny, která se v posledním průchodu pohybovala mezi zhruba 553 a 590 sekundami. Výrazným odchylkem byl Pascari X200P, který skončil s podstatně vyšším časem 674.5 sekundy. Celkově CD9P-R prokázal předvídatelné škálování napříč opakovanými kontrolními operacemi a v testu zůstal konkurenceschopný s běžnými podnikovými SSD disky Gen5.

V testu DLIO Checkpoint Benchmark až do kontrolního bodu 12 zůstal disk KIOXIA CD9P-R 7.68 TB jedním z nejkonzistentnějších disků ve srovnávací skupině. Poté, co v prvním kontrolním bodě začal na 471.4 sekundách, se po zbytek testu ustálil v relativně úzkém provozním rozmezí zhruba 560 až 580 sekund a v kontrolním bodě 12 skončil na 569.7 sekundách. Disk KIOXIA se po většinu pracovní zátěže těsně držel disků Solidigm PS1010, Micron 7600 MAX a Kingston DC3000ME.

Pascari X200P byl jasným odchylkem, když po kontrolním bodě 4 prudce vyskočil a udržel se výrazně nad startovním polem, přičemž v kontrolním bodě 12 dosáhl téměř 690 sekund. Micron 9550 MAX vykázal nejnižší trvalé časy v kontrolních bodech během druhé poloviny testu, když klesl až na 531.3 sekundy, než skončil na 569.1 sekundy. Ačkoli CD9P-R nebyl v žádném jednotlivém kontrolním bodě nejrychlejším diskem, vyhnul se velkým výkyvům pozorovaným u několika konkurentů a poskytoval stabilní výkon v kontrolních bodech po celou dobu testování.

Benchmark výkonnosti FIO

Pro měření úložného výkonu každého SSD disku v rámci běžných metrik v oboru využíváme metodu FIO (Field Input - obvod pro detekci úložiště). Každý disk prochází stejným testovacím procesem, který zahrnuje krok předběžné přípravy, tj. dvě plná naplnění disku sekvenční zápisovou zátěží, po níž následuje měření výkonu v ustáleném stavu. Jak se každý měřený typ zátěže mění, spouštíme další předběžnou přípravu s novou velikostí přenosu.

V této části se zaměříme na následující benchmarky FIO:

• 128K sekvenční
• 64K Náhodné
• 16K Náhodné
• 4K Náhodné

128K sekvenční zápis (hloubka IOD 16 / počet úloh 1)

V testu sekvenčního zápisu s rychlostí 128K v ustáleném stavu s nižší hodnotou IODepth 16 zůstalo celkové pořadí skupiny ve srovnání s předběžnou úpravou víceméně nezměněno. Micron 9550 Max (12.8 TB) i nadále vedl s rychlostí 10 957,9 MB/s, těsně za ním byl Micron 9550 Pro (7.68 TB) s rychlostí 10 354,6 MB/s. Kingston DC3000ME (7.68 TB) se umístil na třetím místě s rychlostí 8 477,4 MB/s a Pascari X200P (7.68 TB) byl hned za ním s rychlostí 8 369,7 MB/s.

KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) dosáhl rychlosti 6 912,4 MB/s, což ho umístilo na konci pole. Solidigm PS1010 (7.68 TB) s rychlostí 7 126,5 MB/s a SanDisk DC SN861 (7.68 TB) s rychlostí 7 116,5 MB/s sice zaostávaly za disky střední třídy, ale přesto předčily CD9P-R a Micron 7600 Max (6.4 TB) s rychlostí 6 960,6 MB/s. Výsledek KIOXIA je konzistentní a předvídatelný pro disk NVMe optimalizovaný pro čtení.

Latence sekvenčního zápisu 128K (hloubka IOD 16 / počet úloh 1)

Při hodnotě IODepth 16 pro test zápisu v ustáleném stavu se latence u všech disků ve srovnání s předběžnými podmínkami podstatně snížila. Micron 9550 Max (12.8 TB) opět vedl s nejnižší průměrnou latencí 182.2 µs, pohodlně před Micron 9550 Pro (7.68 TB) s 192.9 µs, přičemž oba disky těžily z vyšší propustnosti zápisu pro efektivnější obsluhu I/O.

KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) dosáhla latence zápisu 289.0 µs, což je nejvyšší latence zápisu ve skupině s touto hloubkou fronty. Solidigm PS1010 (7.68 TB) s 280.3 µs a SanDisk DC SN861 (7.68 TB) s 280.7 µs byly těsně pod CD9P-R, zatímco Micron 7600 Max (6.4 TB) dosáhl 287.1 µs. Kingston DC3000ME (7.68 TB) a Pascari X200P (7.68 TB) obsadily střední úroveň s 235.6 µs a 238.6 µs.

128K sekvenční čtení (hloubka IOD 64 / počet úloh 1)

Test sekvenčního čtení 128K dat přinesl naprostý obrat v žebříčku zápisu a KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) se ukázal jako jeden z nejlepších disků ve skupině. CD9P-R dosáhl rychlosti 14 235,9 MB/s, čímž se efektivně vyrovnal Pascari X200P (7.68 TB) s rychlostí 14 242,1 MB/s na vrcholu žebříčku. Solidigm PS1010 (7.68 TB) s rychlostí 14 163,3 MB/s, Micron 9550 Pro (7.68 TB) s rychlostí 14 050,1 MB/s a Micron 9550 Max (12.8 TB) s rychlostí 14 047,5 MB/s se všechny těsně seskupily v pásmu 200 MB/s na vrcholu.

Kingston DC3000ME (7.68 TB) zaostával za lídry s rychlostí 13 513,8 MB/s a SanDisk DC SN861 (7.68 TB) dosáhl rychlosti 12 631,2 MB/s. Micron 7600 Max (6.4 TB) s rychlostí 11 240,5 MB/s byl jediným diskem, který se dostal pod hranici 12 GB/s.

Latence sekvenčního čtení 128K (IDEpth 64 / NumJobs 1)

Výsledky latence sekvenčního čtení 128K přesně odrážejí výsledek týkající se šířky pásma. Pascari X200P (7.68 TB) vedl s 561.4 µs, přičemž KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) měl v podstatě stejnou hodnotu s 561.7 µs. Solidigm PS1010 (7.68 TB) s 564.5 µs, Micron 9550 Pro (7.68 TB) s 569.0 µs a Micron 9550 Max (12.8 TB) s 569.1 µs se všechny dostaly do okna 8 µs od vedoucího modelu, což potvrzuje, že tato úroveň disků je omezena spíše šířkou pásma rozhraní Gen5 než vnitřní latencí.

Následoval Kingston DC3000ME (7.68 TB) s 591.6 µs a SanDisk DC SN861 (7.68 TB) s 633.0 µs, zatímco Micron 7600 Max (6.4 TB) s 711.4 µs vykázal latenci o 26 % vyšší než u nejlepších disků, což odpovídá jeho nižší sekvenční propustnosti čtení.

 

64K náhodný zápis

V celém rozsahu náhodného zápisu 64K dat poskytoval disk KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) konzistentně slušný profil šířky pásma s průměrnou rychlostí 3-6 GB/s a vrcholem 6 906 MB/s při nejvyšších testovaných hloubkách front (IODepth 32 / NumJobs 8). Díky tomu se CD9P-R umístil do středu pole s propustností zápisu 64K dat, jasně za Micron 9550 Max (12.8 TB), který dosahoval vrcholů přes 10 GB/s, ale před Solidigm PS1010 (7.68 TB) a SanDisk DC SN861 (7.68 TB), které zaostávaly v dolní polovině grafu. Micron 7600 Max (6.4 TB) ho těsně sledoval, dosáhl podobného stropu a skončil těsně nad CD9P-R.

Latence náhodného zápisu 64K

Latenční rozmítání s náhodným zápisem 64K pro KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) nám ukázalo poměrně vyvážený výkon. Při nízkých hloubkách fronty byla latence dobře kontrolovaná, počínaje v rozsahu pod 100 µs při IODepth 1 / NumJobs 1. S rostoucí souběžností se latence postupně zvyšovala v rozsahu 300-700 µs po většinu střední hloubky rozmítání a poté dále stoupala při maximálních hloubkách fronty a dosahovala až nízkého rozsahu 2 000 µs. Díky tomu se CD9P-R umístil po většinu rozmítání do středu skupiny a podával předvídatelnější výkon než Solidigm PS1010 (7.68 TB) a Pascari X200P (7.68 TB), které měly při vysoké souběžnosti ostřejší špičky v rozsahu 4 000-6 000 µs.

Micron 9550 Max (12.8 TB) si udržel nejkonzistentnější latenci v celém rozsahu, zřídka překročil 1 700 µs i ve špičkových hloubkách, zatímco Micron 7600 Max (6.4 TB) a Micron 9550 Pro (7.68 TB) se blížily této latenci.

64K náhodné čtení

Rozsah náhodného čtení 64K odhalil jednu z výraznějších výhod disku KIOXIA CD9P-R (7.68 TB): výjimečný výkon při nízkých hloubkách fronty. Na spodním konci rozmezí, IODepth 1 / NumJobs 1, CD9P-R začínal na přibližně 1 334 MB/s, což je díky extrémně nízké latenci čtení na I/O značný náskok. Tato výhoda přetrvávala v celém rozsahu hloubky fronty, protože konzistentně běžel na vrcholu nebo v jeho blízkosti.

Jak se hloubka fronty zvyšovala do rozsahu 8/4-32/4, ostatní disky doháněly a překračovaly CD9P-R. Při nejvyšších úrovních souběžnosti se CD9P-R stabilizoval kolem 11.0-12.0 GB/s, což ho řadí za Pascari X200P (7.68 TB), Micron 9550 Pro (7.68 TB) a Micron 9550 Max (12.8 TB), které dosáhly 13.5-14.2 GB/s.

Latence náhodného čtení 64K

Latence náhodného čtení 64K potvrdila výhodu latence čtení u KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) při nízkých hloubkách front. Od IODepth 1 / NumJobs 1 až po rozsah nízké souběžnosti vykazoval CD9P-R konzistentně jednu z nejnižších latence ve skupině, přičemž se pohyboval výrazně pod většinou konkurence a v úzkém pásmu i v středních hloubkách front.

Jak se hloubka fronty zvyšovala nad rozsah 32/1 až 16/4, skupina se sbližovala a na konci cyklu se všechny disky dostaly do rozsahu 600 µs až 1 400 µs.

16K náhodný zápis

V průběhu testu 16K náhodného zápisu IOPS poskytoval KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) konzistentní výkonnostní profil ve středním rozsahu testu. Micron 9550 Max (12.8 TB) opět dominoval a udržel si velmi vysokou trajektorii IOPS výrazně nad ostatními, často se blížící 600-690K IOPS při vyšších hloubkách fronty, zatímco Micron 7600 Max (6.4 TB) si udržel silnou propustnost v rozsahu 400-450K.

Disk CD9P-R se během většiny testů držel po boku disků Kingston DC3000ME (7.68 TB), Micron 9550 Pro (7.68 TB) a SanDisk DC SN861 (7.68 TB), přičemž se obecně pohyboval mezi 200 a 250 tisíci IOPS při středních hloubkách zápisu a při nejvyšší testované souběžnosti (IODepth 32 / NumJobs 16) se škáloval směrem k 365 a 440 tisícům IOPS. Disk Solidigm PS1010 (7.68 TB) si vedl nejslabší výkon v náhodném zápisu 16 tisíc a často zaostával za všemi ostatními disky.

Latence náhodného zápisu 16K

V rozsahu latence 16K náhodného zápisu se disk KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) konzistentně pohyboval v nižší až střední vrstvě ve většině rozsahu hloubky fronty. Při nízkých hloubkách fronty disk začínal pod 50 µs a udržoval si stabilní, dobře kontrolovanou latenci po celou střední část rozsahu. S rostoucí hloubkou fronty do rozsahu 8/8-32/8 se latence u všech disků strměji zvyšovala a CD9P-R se pohyboval v rozsahu 500-750 µs, než dosáhl vrcholu přibližně 1 165 µs.

Micron 9550 Max (12.8 TB) vykázal nejstabilnější latenci v celém rozsahu a u většiny datových bodů se držel pod hranicí povolené latence. Solidigm PS1010 (7.68 TB) a Pascari X200P (7.68 TB) vykazovaly nejvýraznější nárůsty latence při vysokých hloubkách fronty, s vrcholem 3 300 µs, respektive 2 050 µs. Naproti tomu CD9P-R, Micron 7600 Max (6.4 TB) a Kingston DC3000ME (7.68 TB) si v horním rozsahu souběžnosti vedly předvídatelněji. Latence zápisu 16K u CD9P-R je jednou z nejkonzistentnějších ve skupině při vysokém zatížení smíšeným paralelismu.

 

 

16K náhodné čtení

V testu 16K náhodného čtení IOPS dosáhly Pascari X200P (7.68 TB) a Micron 9550 Max (12.8 TB) nejvyšších trvalých čtecích IOPS, které se při saturaci blížily 900K. Micron 9550 Pro (7.68 TB) těsně následoval s podobným škálováním, zatímco Solidigm PS1010 (7.68 TB) uzavřel první třídu.

Disk KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) dosáhl ve svém maximálním naměřeném bodě (IODepth 32 / NumJobs 8) hodnoty 734.3 tisíc IOPS, což jej řadí do vyšší střední třídy, před disky Micron 7600 Max (6.4 TB) s 719.3 tisíci IOPS, Kingston DC3000ME (7.68 TB) s 665.6 tisíci IOPS a SanDisk DC SN861 (7.68 TB) s 661.1 tisíci IOPS.

Latence náhodného čtení 16K

V testu s latenci náhodného čtení 16K vykazoval KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) vynikající latenci čtení ve většině testovaného rozsahu hloubky fronty. Od spodní hranice testu začínal CD9P-R na přibližně 33 µs při IODepth 1 / NumJobs 1. Během střední části testu se držel úzce s nejlepšími výsledky a obecně se držel pod 100 µs.

S rostoucí hloubkou fronty do nejvyšších rozsahů souběžnosti se u všech disků prudce zvýšila latence. CD9P-R se ve vrcholu škáloval na přibližně 713 µs, čímž se dostal za SanDisk DC SN861 (7.68 TB) a Kingston DC3000ME (7.68 TB), které překročily 820–845 µs, zatímco Micron 9550 Max (12.8 TB) a Micron 9550 Pro (7.68 TB) si udržely nižší špičkovou latenci.

4K náhodný zápis

V testu 4K Random Write IOPS si Micron 7600 Max (6.4 TB) a Micron 9550 Max (12.8 TB) držely po většinu testu nejvyšší pozice a v maximální souběžné konverzní frekvenci dosahovaly 1 500–1 780 tisíc IOPS. V horní třídě následovaly Micron 9550 Pro (7.68 TB) a Pascari X200P (7.68 TB), zatímco Solidigm PS1010 (7.68 TB) a SanDisk DC SN861 (7.68 TB) si vyměnily pozice ve středním horním pásmu.

Disk KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) dosáhl rychlosti 1 263,1 tisíc IOPS při IODepth 32 / NumJobs 16, což jej řadí do nižší střední třídy výkonu při náhodném zápisu 4K.

Latence náhodného zápisu 4K

Latence zápisu s náhodným zápisem 4K vytvořila jeden z nejproměnlivějších obrázků ve skupině a disk KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) se opět umístil uprostřed. Při nízkých hloubkách fronty začínala latence zápisu CD9P-R v rozsahu 9-13 µs při IODepth 1, což je konkurenceschopná hodnota, ale mírně nad nejlepšími výsledky při těchto nastaveních. Během střední části zápisu se disk držel v rozsahu 20-120 µs, stejně jako většina skupiny.

Při nejvyšších hloubkách fronty se CD9P-R vyšplhal na 200–410 µs, čímž zůstal hluboko pod Solidigm PS1010 (7.68 TB), který dosáhl vrcholu poblíž 740 µs a vykazoval značnou volatilitu, a Pascari X200P (7.68 TB) s 544 µs. Micron 9550 Max (12.8 TB), Micron 7600 Max (6.4 TB) a Micron 9550 Pro (7.68 TB) vykázaly nejlépe kontrolované profily latence v celém rozsahu.

4K náhodné čtení

V testech FIO (Field Input Device) přinesl 4K Random Read squeeze jeden z nejzajímavějších výsledků pro KIOXIA CD9P-R (7.68 TB). Při nejnižších hloubkách front, IODepth 1 / NumJobs 1 a IODepth 2 / NumJobs 1, se CD9P-R jasně oddělil od ostatních a dosáhl přibližně 32.3K IOPS (126 MB/s). S rostoucí souběžností se zbytek skupiny ztratil a na vrcholu squeeze se pořadí posunulo. SanDisk DC SN861 (7.68 TB) vedl v souběžnosti s 2 555,6K IOPS. Zároveň KIOXIA CD9P-R dosáhl 2 165,0 tisíc IOPS při IODepth 32 / NumJobs 16, čímž se efektivně vyrovnal Micronu 9550 Max (12.8 TB) s 2 164,8 tisíci IOPS na druhém místě ve skupině. Následovaly Solidigm PS1010 (7.68 TB) a Pascari X200P (7.68 TB), na spodní hranici se umístily Micron 7600 Max (6.4 TB) a Kingston DC3000ME (7.68 TB).

Latence náhodného čtení 4K

Latence náhodného čtení 4K potvrdila, co naznačoval graf IOPS: KIOXIA CD9P-R (7.68 TB) má nejnižší naměřenou latenci čtení při nízkých hloubkách fronty mezi disky, které jsme testovali ve srovnávací skupině. Počínaje přibližně 30 µs s IODepth 1 / NumJobs 1 měl CD9P-R téměř poloviční latenci než většina konkurenčních disků, seskupených v rozsahu 60-90 µs ve stejném datovém bodě. Během střední části měření si CD9P-R udržel svůj náskok v latenci a pohyboval se pod skupinou přes IODepth 8 a 16, než se s rostoucí souběžností přiblížil k ostatním. Při nejvyšších testovaných hloubkách fronty se všechny disky přesunuly do rozsahu 120-275 µs, přičemž SanDisk DC SN861 (7.68 TB) vykázal nejvyšší latenci zhruba 200 µs. KIOXIA CD9P-R ukončil měření na přibližně 236 µs, což ho zařadilo do poloviny skupiny.

Přímé úložiště GPU

Jedním z testů, které jsme v tomto testovacím prostředí provedli, byl test Magnum IO GPU Direct Storage (GDS). GDS je funkce vyvinutá společností NVIDIA, která umožňuje grafickým procesorům obejít CPU při přístupu k datům uloženým na discích NVMe nebo jiných vysokorychlostních úložných zařízeních. Namísto směrování dat přes CPU a systémovou paměť umožňuje GDS přímou komunikaci mezi grafickým procesorem a úložným zařízením, čímž se výrazně snižuje latence a zlepšuje propustnost dat.

Jak funguje přímé úložiště GPU

Tradičně, když GPU zpracovává data uložená na disku NVMe, musí data nejprve projít procesorem a systémovou pamětí, než se dostanou k GPU. Tento proces zavádí úzká hrdla, protože CPU funguje jako prostředník, což zvyšuje latenci a spotřebovává cenné systémové prostředky. Funkce GPU Direct Storage tuto neefektivitu eliminuje tím, že umožňuje GPU přístup k datům přímo z úložného zařízení přes sběrnici PCIe. Tato přímá cesta snižuje režii přenosu dat a umožňuje rychlejší a efektivnější přenosy dat.

Pracovní zátěž umělé inteligence, zejména ta zahrnující hluboké učení, je vysoce datově náročná. Trénování velkých neuronových sítí vyžaduje zpracování terabajtů dat a jakékoli zpoždění v přenosu dat může vést k nedostatečnému využití grafických procesorů (GPU) a delší době trénování. Přímé úložiště na GPU (GPU Direct Storage) řeší tento problém tím, že zajišťuje co nejrychlejší doručení dat na GPU, minimalizuje dobu nečinnosti a maximalizuje výpočetní efektivitu.

Kromě toho je GDS obzvláště výhodný pro úlohy, které zahrnují streamování velkých datových sad, jako je zpracování videa, zpracování přirozeného jazyka nebo inference v reálném čase. Snížením závislosti na CPU GDS zrychluje pohyb dat a uvolňuje zdroje CPU pro jiné úkoly, čímž dále zvyšuje celkový výkon systému.

Sekvenční propustnost čtení GDSIO

Sekvenční testování propustnosti čtení GDSIO zdůraznilo silný výkon čtení disku KIOXIA CD9P-R (7.68 TB). Ve všech třech segmentech velikostí bloků se CD9P-R ukázal jako disk s nejvyšší propustností v nejvyšším počtu vláken.

V segmentu s blokovou velikostí 16K se CD9P-R otevíral s rychlostí přibližně 0.3 GiB/s na 16K/1 vlákno, čímž se umístil za většinou ostatních disků. Disky jako Pascari X200P (7.68 TB) a Micron 7600 Max (6.4 TB) vstoupily do segmentu s rychlostí zhruba 0.55–0.6 GiB/s na jedno vlákno. S rostoucím počtem vláken se CD9P-R agresivně škáloval a v středním pásmu se dostal před skupinu. S rychlostí 16K/16 překonal většinu konkurentů a s rychlostí 16K/64 dosáhl přibližně 2.0 GiB/s, což byla v té době nejvyšší propustnost ve skupině. S rychlostí 16K/128 se CD9P-R držel na zhruba 1.9 GiB/s a zůstal mezi nejlepšími, zatímco několik dalších disků stagnovalo nebo klesalo. Výhoda CD9P-R v propustnosti čtení 16K je výsledkem toho, jak efektivně se škáluje s počtem vláken, nikoli dominance jednoho streamu.

V segmentu s blokovou velikostí 128K disk CD9P-R zahájil svou činnost s rychlostí přibližně 1.6 GiB/s při 128K/1, což je blízko vrcholu skupiny s tímto počtem vláken, po boku SanDisk DC SN861 (7.68 TB). V průměrném rozsahu vláken dosáhl přibližně 3.9 GiB/s při 128K/8, což byla v té době nejvyšší propustnost ve skupině, zatímco většina konkurentů se stále pohybovala v rozmezí 1.7 až 2.0 GiB/s. V rozmezí 128K/16 a 128K/32 disk CD9P-R nadále vedl, zatímco ostatní disky se škálovaly. Při rychlostech 128K/64 a 128K/128 dohnaly a překonaly karty Micron 9550 Pro (7.68 TB) a Micron 9550 Max (12.8 TB) disk CD9P-R s rychlostí přibližně 5.2 až 5.3 GiB/s, zatímco CD9P-R dosáhl vrcholu přibližně 5.1 GiB/s a poté se při rychlosti 128K/128 snížil na zhruba 4.8 GiB/s.

V segmentu s velikostí bloku 1M se CD9P-R otevíral s rychlostí přibližně 3.9 GiB/s při 1M/1 a s každým dalším počtem vláken se stabilně škáloval. Při 1M/128 dosáhl přibližně 6.2 GiB/s, což je nejvyšší špičková propustnost čtení v porovnávací skupině. Pascari X200P (7.68 TB) a Micron 9550 Max (12.8 TB) byly těsně za ním s rychlostí přibližně 6.1 GiB/s, následované Solidigm PS1010 (7.68 TB) a Micron 9550 Pro (7.68 TB) s přibližně 6.0 GiB/s. Kingston DC3000ME (7.68 TB) dosáhl rychlosti přibližně 5.9 GiB/s, zatímco Micron 7600 Max (6.4 TB) byl s rychlostí přibližně 5.6 GiB/s jasně pozadu.

Latence sekvenčního čtení GDSIO

Graf latence sekvenčního čtení GDSIO ukázal, že všech osm disků sledovalo během celého čtení téměř identické trajektorie. Hodnoty latence jsou určeny spíše velikostí bloku a počtem vláken než specifickými charakteristikami disku, takže tento graf je méně rozlišující než výsledky propustnosti a IOPS.

V základním režimu s jedním vláknem (16K blok, 1 vlákno) dosáhl disk CD9P-R doby čtení přibližně 44 µs, což ho řadí do středu skupiny. Mezi rychlejší disky v této konfiguraci patřily Pascari X200P (7.68 TB) s dobou čtení přibližně 26 µs, SanDisk DC SN861 (7.68 TB) s dobou čtení přibližně 26 µs a Micron 7600 Max (6.4 TB) s dobou čtení přibližně 27 µs. Na druhém konci se umístil Kingston DC3000ME (7.68 TB) s dobou čtení přibližně 83 µs a Solidigm PS1010 (7.68 TB) s dobou čtení přibližně 71 µs, což jsou zdaleka nejvyšší hodnoty latence čtení s jedním vláknem ve skupině.

Během zbytku měření se čáry sbíhaly. Všechny disky dosáhly rozsahu 20 000–22 000 µs při 1M/128, přičemž CD9P-R se s přibližně 20.3 ms umístil v dolní části skupiny, což odpovídá jeho vyšší propustnosti v dané konfiguraci.

Sekvenční propustnost zápisu GDSIO

Sekvenční propustnost zápisu GDSIO odhalila znatelné rozdíly napříč skupinou.

Disk Solidigm PS1010 (7.68 TB) vykazoval dramatický pokles propustnosti zápisu při vysokém počtu vláken v segmentu s blokovou velikostí 128 kB. Poté, co disk dosáhl konkurenceschopné rychlosti 3.9 GiB/s při 128 kB/32, prudce klesl na přibližně 2.5 GiB/s při 128 kB/64 a poté na pouhých 1.6 GiB/s při 128 kB/128, což je méně než polovina propustnosti většiny konkurenčních disků v této konfiguraci. Degradace pokračovala i v segmentu 1 Mb/s, kde vrchol disku dosáhl pouze 4.2 GiB/s při středním počtu vláken, a poté ve vyšším segmentu opět poklesl. Tento trvalý pokles při velké zátěži vícevláknového zápisu je nejvýznamnější anomálií v datové sadě. Micron 9550 Max (12.8 TB) také vykázal prudký pokles propustnosti v segmentu 1M, z přibližně 4.7 GiB/s při 1M/32 na zhruba 2.2 GiB/s při 1M/64, než došlo k částečnému zotavení při 1M/128.

V segmentu s velikostí bloku 16K se všechny disky držely v pásmu 0.6 až 1.5 GiB/s, s rozdíly pouze několika desetin GiB/s u většiny vláken. CD9P-R začal s rychlostí přibližně 0.7 GiB/s při 16K/1, škáloval se na přibližně 1.5 GiB/s při 16K/32 a poté se ustálil. Micron 9550 Max (12.8 TB) byl odlehlý a prudce klesl na přibližně 0.7 GiB/s při 16K/128, zatímco zbytek skupiny se držel v rozmezí 1.2 až 1.4 GiB/s.

V segmentu 128K patřil CD9P-R k těm s nejsilnějšími výsledky i při nízkém počtu vláken. S rychlostí 128K/1 se dostal na vrchol skupiny s přibližně 2.7 GiB/s a při rychlosti 128K/8 se zvýšil na přibližně 4.7 GiB/s, což byla v daném bodě nejvyšší hodnota ve skupině. Od rychlosti 128K/16 dále Micron 9550 Pro (7.68 TB) a Micron 9550 Max (12.8 TB) překonaly CD9P-R a dosáhly ve svých vrcholech přibližně 5.1 až 5.3 GiB/s. Po zbytek segmentu 128K se CD9P-R držel na zhruba 4.1–4.5 GiB/s.

V segmentu s velikostí bloku 1 MB vstoupil CD9P-R do segmentu s rychlostí přibližně 4.9 GiB/s při 1 MB/1, což je nejvyšší propustnost ve skupině v dané jednovláknové konfiguraci. Přesto zůstal v podstatě stabilní na přibližně 4.3–4.4 GiB/s ve všech následujících počtech vláken, místo aby pokračoval ve škálování. Většina ostatních disků používala další vlákna k dalšímu růstu: Micron 9550 Pro (7.68 TB), Micron 7600 Max (6.4 TB) a Pascari X200P (7.68 TB) všechny škálovaly CD9P-R s rychlostí 1 MB/4 a vyšší a dosáhly maximální propustnosti přibližně 5.2 až 5.7 GiB/s. Maximální propustnost zápisu 4.9 GiB/s u CD9P-R se umístila na pátém místě mezi osmi disky, za Micron 9550 Max s 5.69 GiB/s, Micron 9550 Pro s 5.54 GiB/s, Micron 7600 Max s 5.44 GiB/s a Pascari X200P s 5.41 GiB/s.

Latence sekvenčního zápisu GDSIO

V segmentu 16K si všechny disky držely těsné následování s nízkým počtem vláken. Při 16K/1 dosáhl CD9P-R přibližně 21 µs, což je nejnižší latence zápisu ve skupině v dané konfiguraci, těsně pod Solidigm PS1010 (7.68 TB) s přibližně 22 µs. Pascari X200P (7.68 TB) ho následoval s přibližně 25 µs, zatímco Micron 9550 Max (12.8 TB) a Micron 7600 Max (6.4 TB) dosáhly shodně kolem 30 µs. Při 16K/128 dosáhl Micron 9550 Max vrcholu přibližně 2 500 µs, což je nejvyšší latence zápisu ve skupině v dané konfiguraci, zatímco CD9P-R se udržel na přibližně 1 500 µs a zůstal mezi nejnižšími hodnotami ve skupině.

V segmentu 128K se kolaps propustnosti Solidigm PS1010 projevil v grafu latence jako prudký nárůst na přibližně 9 700 µs při 128K/64, což je nejviditelnější anomálie v této části rozmítání. CD9P-R se v celém segmentu 128K držel v hlavní skupině a zůstal v rozsahu 1 900 až 3 800 µs v pásmech 128K/64 a 128K/128.

V segmentu 1M vykazovaly dva disky zvýšené nárůsty latence při 1M/64, což odpovídá snížení jejich propustnosti v této konfiguraci. Micron 9550 Max (12.8 TB) a Micron 9550 Pro (7.68 TB) dosáhly každý přibližně 27 000–28 000 µs při 1M/64, poté se jejich latence dále zvýšila při 1M/128. CD9P-R dosáhl přibližně 14 500 µs při 1M/64, což odráží jeho stabilnější propustnost zápisu v této konfiguraci, a zakončil měření na přibližně 29 100 µs při 1M/128. Pascari X200P (7.68 TB) dosáhl nejnižší latence zápisu při 1M/128 s přibližně 25 000 µs. Nejvyšší hodnoty při 1M/128 byly pozorovány u Micronu 9550 Pro s časem přibližně 44 900 µs a u Solidigmu PS1010 s časem přibližně 40 700 µs, přičemž Micron 7600 Max následoval s časem přibližně 36 000 µs.

Závěr

KIOXIA CD9P-R E3.S 7.68 TB dělá přesně to, co by disk s intenzivním čtením měl, a testovací data tuto rychlost sledují od začátku do konce. Sekvenční čtení se v našem testu 128K dat umístilo na vrcholu skupiny s rychlostí 14 235,9 MB/s, čímž se efektivně vyrovnalo Pascari X200P, a skutečné vlastnosti disku se projevily při nízkých hloubkách fronty: zhruba 30 µs latence náhodného čtení 4K dat v QD1, což se blíží polovině 60 až 90 µs u většiny disků. Toto chování s nízkou latencí při čtení se přeneslo i do GPU Direct Storage, kde CD9P-R čistě škáloval s počtem vláken a dosáhl nejvyšší propustnosti čtení 1 milionu dat ve skupině, přibližně 6.2 GiB/s.

Kompromisy jsou stejně jasné a spíše odpovídají designu disku s 1 DWPD, než aby mu odporovaly. Výkon zápisu se umístil na středních příčkách, se 128K sekvenčními zápisy o rychlosti 6 912,4 MB/s, což je konec skupiny, a sekvenční propustnost zápisu GDSIO dosáhla vrcholu 4.9 GiB/s, což je páté místo z osmi disků. Řada Micron 9550 vedla v těchto zátěžích zápisu jak v propustnosti, tak v latenci. Nic z toho není negativní dopad na CD9P-R; jedná se o SSD disk s vysokou četbou a kupující, kteří potřebují trvalý výkon zápisu, by se měli místo toho poohlédnout po CD9P-V pro víceúčelové použití.

Konzistence při zátěži je druhou částí příběhu. Při porovnávání DLIO s profilem LLAMA 3.1 405B se CD9P-R ustálil na přibližně 572 sekundách na průchod a zůstal v pásmu 553 až 590 sekund, které definovalo mainstreamové pole Gen5, čímž se vyhnul výkyvům, které vytlačily Pascari X200P na 674.5 sekundy. Platforma se také škáluje daleko za hranice našeho vzorku: řada CD9P-R dosahuje 30.72 TB v provedení E3.S a 61.44 TB v provedení 2.5 palce na stejné architektuře, což umožňuje, aby jedna kvalifikace pokryla vše od výkonových výpočetních uzlů až po vrstvy čtení s vysokou hustotou.

Pro cloudové flotily, datové kanály s umělou inteligencí, doručování obsahu a virtualizované úrovně čtení s přístupovými vzory dominujícími čtení je disk CD9P-R snadno doporučitelný. Spojuje špičkovou propustnost čtení Gen5 s nejnižší latencí čtení s nízkou kvantovou konstantou v naší srovnávací skupině a hlubokým kapacitním zásobníkem a stabilně drží výkon i při trvalém zatížení.

Stránka produktu – KIOXIA CD9P-R 7.68 TB

Žebříček: Kioxia CD9P-R se umístil v žebříčku nejlepších podnikových SSD disků s nejvyšší náplní čtení.