Die Solidigm D7-PS1030 ist das Mid-Endurance-Modell der ersten PCIe 5.0-Rechenzentrums-SSD-Familie des Unternehmens. Sie kombiniert die Plattform mit der D7-PS1010 und bietet eine DWPD-Bewertung von 3 sowie eine maximale Anzahl von 800 IOPS beim zufälligen Schreiben – doppelt so viel wie die 400 des Standard-Modells. Die Familie umfasst Speicherkapazitäten von 1.6 TB bis 12.8 TB in den Formaten E3.S und U.2 und verwendet 176-Layer-TLC-NAND-Speicher. Die spezifizierte Leistung beträgt bis zu 14,500 MB/s beim sequenziellen Lesen und 10,000 MB/s beim sequenziellen Schreiben. Solidigm zielt mit dieser SSD auf schreibintensive und gemischte Workloads ab: OLTP, Metadatenprotokollierung, HPC und KI/ML-Pipelines, bei denen der Schreibdruck konstant hoch ist. Unser Testgerät ist das 12.8-TB-Modell in E3.S.
Die Solidigm D7-PS1030 12.8 TB in einem E3.S 7.5 mm Gehäuse.
Wir haben dieses Laufwerk bereits getestet; es ist jedoch das erste Mal, dass ein einzelnes Laufwerk einem Benchmark unterzogen wurde. Acht dieser 12.8-TB-Einheiten bildeten die Flash-Schicht in unserem KV-Cache-Offload-Test auf dem Dell PowerEdge XE7740. Das Array erreichte dabei kontinuierliche KV-Schreibvorgänge von 1.9 GB/s rund um die Uhr. Dies entspricht etwa 3.2 Schreibvorgängen pro Laufwerk und Tag im Spiegelbetrieb bzw. etwa 1.6 DWPD im RAID-0-Verbund. Genau diesen Bereich deckt die 3-DWPD-Bewertung der PS1030 ab: Beim KV-Offload ist die Ausdauer, nicht die Kapazität oder die Spitzengeschwindigkeit, der entscheidende Faktor. Leseintensive Anwendungen, die in den Schlagzeilen der 5. Generation dominieren, würden ihr 1-DWPD-Budget bei dieser Belastung schnell aufbrauchen.
Der PS1030 vor dem Dell PowerEdge XE7740, auf dem unsere KV-Cache-Offload-Tests durchgeführt wurden.
Mit 12.8 TB Speicherkapazität gibt Solidigm 2.75 Millionen 4K-IOPS beim zufälligen Lesen und volle 800 IOPS beim zufälligen Schreiben an. Der Spitzenwert von 3.1 Millionen IOPS beim zufälligen Lesen liegt bei geringerer Speicherkapazität. Die Leistungsaufnahme beträgt typischerweise 23 W im Betrieb und 5 W im Leerlauf, was dem Standard der 5. Generation entspricht. Fünf konfigurierbare Leistungsstufen von 5 W bis 25 W ermöglichen es Anwendern, die mit einem festen Budget arbeiten. Solidigm hebt außerdem zwei weitere bemerkenswerte Merkmale hervor: eine bis zu 70 % höhere Energieeffizienz im Vergleich zu ähnlichen Laufwerken und eine bis zu 90 %ige IOPS-Konstanz über die gesamte Lebensdauer. Die Lebensdauer kann zudem schneller erreicht werden; dasselbe Speichermedium unterstützt 4.98 DWPD über einen Zeitraum von drei Jahren, und das 12.8-TB-Modell ist für 70 PB geschriebenes Datenvolumen in beide Richtungen ausgelegt. Die Zuverlässigkeitsspezifikationen entsprechen den Anforderungen dieser Klasse: 2.5 Millionen Stunden MTBF, fünf Jahre Garantie und ein UBER Solidigm-Test bis 1E-18. Zu den Sicherheitsoptionen gehören TCG Opal 2.02 SED Trim, FIPS 140-3 Level 2-zertifizierbare Hardware, OCP-Standard Secure Boot und Firmware-Signierung sowie Geräteattestierung und Schlüsselwiderruf.
Im Dell E3.S Caddy.
Solidigm D7-PS1030 Spezifikationen
| Normen | Solidigm D7-PS1030 (12.8 TB E3.S, siehe Produktfamilie) |
|---|---|
| Plattformübersicht | |
| Kapazitäten | 1.6TB 3.2TB 6.4TB 12.8 TB (wie getestet) |
| Formfaktoren | E3.S 7.5 mm (wie getestet) U.2 15mm |
| Schnittstelle/Protokoll | PCIe 5.0 x4, NVMe |
| NAND- | Solidigm 176-Layer TLC 3D NAND |
| Leistung (Bis zu, Herstellerangabe) | |
| Sequentielles Lesen (128 KB) | 14,500 MB/s (Familie) |
| Sequentielles Schreiben (128 KB) | 10,000 MB/s (Familie) |
| Zufälliges Lesen (4K) | 2,750 IOPS (12.8 TB) Bis zu 3,100 IOPS (Spitzenwert der Familie) |
| Zufälliges Schreiben (4K) | 800K IOPS |
| Kraft und Ausdauer | |
| Leistung (Aktiv / Leerlauf) | 23 W typ. / 5 W typ. Fünf konfigurierbare Leistungsstufen, 5 W bis 25 W |
| Ausdauer | 3.0 DWPD (5-Jahres-Basis) 4.98 DWPD (3-Jahres-Basis) 70 PBW bei 12.8 TB |
| Zuverlässigkeit und Sicherheit | |
| MTBF / UBER | 2,500,000 Stunden Geprüft bis 1E-18 |
| Sicherheit | TCG Opal 2.02 (SED-Variante) FIPS 140-3 Level 2 zertifizierbar OCP-Standard Secure Boot und Firmware-Signierung Geräteattestierung, Schlüsselwiderruf |
| Garantie | 5 Jahre |
PS1030-Einheiten in E3.S; die Familie wird auch in U.2 ausgeliefert.
Solidigm D7-PS1030 Leistung
Der Kontext für die folgenden Diagramme ist folgender: Die PS1030 dient in unserem Vergleich als Gegengewicht zu den leseintensiven Laufwerken, die in letzter Zeit im Fokus unserer Gen5-Berichterstattung standen. Im Vergleich zur KIOXIA CD9P-R, die wir im Juni getestet haben, bietet die PS1030 zwar eine geringere sequentielle Lesegeschwindigkeit (14,500 vs. 14,800 MB/s), dafür aber fast die doppelte zufällige Schreibgeschwindigkeit (800 vs. 450 IOPS) und ein dreifach höheres Schreibbudget (3 vs. 1 DWPD). Ihr engster Konkurrent in dieser Gruppe ist die Micron 7600 MAX , das andere Laufwerk mit 3 DWPD im Vergleich. Die Micron 9550 MAX bietet mit der gleichen Kapazität von 12.8 TB wie unser Testgerät ebenfalls eine hohe Leistung im Bereich gemischter Anwendungen.
Drive-Testing-Plattform
Für alle Workloads in diesem Test verwenden wir einen Dell PowerEdge R760 mit Ubuntu 22.04.2 LTS als Testplattform. Ausgestattet mit einem Serial Cables Gen5 JBOF bietet er umfassende Kompatibilität mit U.2-, E1.S-, E3.S- und M.2-SSDs. Unsere Systemkonfiguration ist unten aufgeführt:
- 2 x Intel Xeon Gold 6430 (32 Kerne, 2.1 GHz)
- 16 x 64 GB DDR5-4400
- Dell BOSS-SSD mit 480 GB
- Serielle Kabel Gen5 JBOF
- NVIDIA L4
Laufwerke im Vergleich
- KIOXIA CD9P-R 7.68 TB (1 DWPD)
- KIOXIA CM9-R 15.36 TB (1 DWPD)
- SanDisk DC SN861 7.68 TB (1 DWPD)
- Solidigm PS1010 7.68 TB (1 DWPD)
- Micron 7600 MAX 6.4 TB (3 DWPD)
- Micron 9550 MAX 12.8 TB (3 DWPD)
- Micron 9550 Pro 7.68 TB (1 DWPD)
DLIO-Checkpointing-Benchmark
Zur Bewertung der realen SSD-Leistung in KI-Trainingsumgebungen nutzten wir das Benchmark-Tool Data and Learning Input/Output (DLIO). DLIO wurde vom Argonne National Laboratory entwickelt und ist speziell für die Prüfung von I/O-Mustern in Deep-Learning-Workloads konzipiert. Es liefert Erkenntnisse darüber, wie Speichersysteme Herausforderungen wie Checkpointing, Datenaufnahme und Modelltraining bewältigen.
Die folgende Tabelle zeigt die durchschnittliche Checkpoint-Abschlusszeit jedes Laufwerks über drei Durchläufe; je niedriger der Wert, desto besser. Wichtig zu beachten: Die Anzahl der Checkpoints pro Durchlauf skaliert mit der Kapazität des jeweiligen Laufwerks. Größere Laufwerke protokollieren daher mehr Checkpoints, und die Ergebnisse pro Checkpoint sind nicht für jedes Laufwerk unterschiedlicher Größe direkt vergleichbar. Aus diesem Grund veröffentlichen wir die Durchlaufmittelwerte, die die Ergebnisse jedes Laufwerks auf einen direkt vergleichbaren Wert normalisieren. Beim Training von Modellen für maschinelles Lernen sind Checkpoints unerlässlich, um den Modellzustand regelmäßig zu speichern und so Datenverlust bei Unterbrechungen oder Stromausfällen zu verhindern. Diese Speicheranforderung erfordert eine hohe Leistungsfähigkeit, insbesondere unter anhaltender oder intensiver Last. Wir verwendeten die DLIO-Benchmark-Version 2.0 vom 13. August 2024.
Um sicherzustellen, dass unsere Benchmarks reale Szenarien widerspiegeln, basierten unsere Tests auf der LLAMA 3.1 405B-Modellarchitektur. Wir implementierten Checkpointing mit `torch.save()`, um Modellparameter, Optimiererzustände und Schichtzustände zu erfassen. Unser Setup simulierte ein System mit acht GPUs und implementierte eine hybride Parallelisierungsstrategie mit vierfacher Tensorparallelität und zweifacher Pipeline-Parallelverarbeitung, verteilt auf die acht GPUs. Diese Konfiguration ergab eine Checkpoint-Größe von 1,636 GB, was den Anforderungen für das Training moderner großer Sprachmodelle entspricht.
| Antrieb | Durchschnittlicher Durchlauf (Sekunden) | Durchschnittlicher Durchlauf (Sekunden) | Durchschnittlicher Durchlauf (Sekunden) |
|---|---|---|---|
| SanDisk DC SN861 7.68 TB | 461.3 | 558.6 | 553.3 |
| Micron 9550 MAX 12.8 TB | 462.8 | 558.9 | 555.3 |
| Micron 9550 Pro 7.68 TB | 461.4 | 577.9 | 559.7 |
| Solidigm PS1010 7.68 TB | 458.8 | 561.1 | 564.6 |
| Micron 7600 MAX 6.4 TB | 464.2 | 581.5 | 567.3 |
| KIOXIA CD9P-R 7.68 TB | 464.7 | 575.6 | 570.6 |
| KIOXIA CM9-R 15.36 TB | 462.8 | 571.9 | 580.9 |
| Solidigm PS1030 12.8 TB | 462.3 | 578.0 | 599.2 |
Betrachtet man die Durchschnittszeiten der Testläufe, so lag der Solidigm PS1030 im ersten Lauf mit 462.3 Sekunden im Mittelfeld, wobei die gesamte Vergleichsgruppe innerhalb einer Spanne von etwa sieben Sekunden (459 bis 465 Sekunden) abschnitt. Die Abgrenzung erfolgte später. Im zweiten Lauf steigerte sich der PS1030 auf 578.0 Sekunden und befand sich damit im oberen Bereich eines Feldes, das von 558.6 Sekunden (SanDisk SN861) bis 581.5 Sekunden (Micron 7600 MAX) reichte. Im dritten Lauf erreichte er mit 599.2 Sekunden den höchsten Durchschnittswert der Vergleichsgruppe, während sich die übrigen Testlaufgeräte zwischen 553.3 Sekunden (SN861) und 580.9 Sekunden (KIOXIA CM9-R) einpendelten.
Das Checkpoint-Protokoll der PS1030 verdeutlicht den Verlauf dieser Abweichung. Die PS1030 startete bei 465.3 Sekunden und hielt sich bis Checkpoint 5 bei etwa 461 Sekunden, bevor sie anstieg. Nach diesem Übergang schwankte die Zeit zwischen ca. 553 und 593 Sekunden, schloss Checkpoint 12 bei 614.7 Sekunden, und die letzten Checkpoints erreichten bis zu 629.0 Sekunden. Das Ergebnis bestätigt die bekannte Schwäche des Laufwerks und stellt keine neue dar: DLIO-Checkpointing ist genau die Art von großen sequenziellen Schreibvorgängen, die der 128K-Single-Worker-FIO-Test aufgedeckt hat. Die Abweichung ist zwar vorhanden, aber begrenzt – etwa 5 % gegenüber den Durchschnittswerten der KIOXIA CD9P-R in Durchlauf 3 – und die PS1030 zeigte über die Durchläufe hinweg ein vorhersehbares Verhalten ohne starke Schwankungen.
FIO-Leistungsbenchmark
Um die Speicherleistung jeder SSD anhand gängiger Branchenkennzahlen zu messen, nutzen wir FIO. Jedes Laufwerk durchläuft denselben Testprozess. Dieser umfasst einen Vorkonditionierungsschritt mit zwei vollständigen Laufwerksfüllungen mit sequenzieller Schreiblast, gefolgt von einer Leistungsmessung im Dauerbetrieb. Bei Änderungen der gemessenen Arbeitslast führen wir eine weitere Vorkonditionierungsfüllung mit der neuen Übertragungsgröße durch.
In diesem Abschnitt konzentrieren wir uns auf die folgenden FIO-Benchmarks:
- 128K sequenziell
- 64K zufällig
- 16K sequenziell
- 4K zufällig
128K sequentielles Schreiben (IODepth 16 / NumJobs 1)
Der sequentielle Schreibtest mit 128 KB im Dauerbetrieb ist der einzige Bereich, in dem die PS1030 im Vergleich zu den anderen SSDs Schwächen zeigt. Das Laufwerk erreichte 6,370.3 MB/s bei einer Latenz von 313.7 µs – die niedrigste Bandbreite und die höchste Latenz im Testfeld. Selbst die leseintensive KIOXIA CD9P-R mit 6,912.4 MB/s blieb hinter ihr zurück. Die Micron 9550 MAX führte mit 10,957.9 MB/s, gefolgt von der 9550 Pro mit 10,354.6 MB/s. Die KIOXIA CM9-R belegte mit 8,668.1 MB/s den dritten Platz. Das Schwestermodell der PS1030, die PS1010 (7,126.5 MB/s), und die SanDisk DC SN861 (7,116.5 MB/s) belegten den Mittelweg, während die Micron 7600 MAX mit 6,960.6 MB/s die Spitze erreichte.
Wichtig zu beachten: Es handelt sich hier um eine Einzelauftragslast, und die Schreibarchitektur der PS1030 ist darauf ausgelegt, die Arbeit zu verteilen, nicht einen einzelnen Datenstrom zu dominieren. Die folgenden Abschnitte mit zufälligen Schreibvorgängen zeigen, wie dasselbe Laufwerk deutlich mehr Daten bewegt, sobald Parallelverarbeitung eingeführt wird. Dies entspricht dem Zugriffsmuster, das die Ziel-Workloads erzeugen.
128 K sequentielles Lesen (IODepth 64 / NumJobs 1)
Die Lesegeschwindigkeit drehte den Spieß um. Die PS1030 erreichte 14,156.4 MB/s bei 564.8 µs und lag damit gleichauf mit ihrem Schwestermodell PS1010 (14,163.3 MB/s) und nur 0.6 % hinter dem Spitzenreiter CD9P-R (14,235.9 MB/s). Die Micron 9550 Pro (14,050.1 MB/s) und 9550 MAX (14,047.5 MB/s) komplettierten das Fünferfeld und nutzten die Gen5-Schnittstelle innerhalb eines 200-MB/s-Bandes voll aus. Die SN861 folgte mit 12,631.2 MB/s, die 7600 MAX mit 11,240.5 MB/s, und die CM9-R, die im Schreibtest so stark war, landete hier mit 9,974.6 MB/s in dieser Einzelauftragskonfiguration auf dem letzten Platz. Für ein Laufwerk, das mit seiner Schreibleistung beworben wird, ist es der eigentliche Gewinn in dieser Tabelle, dass es bei großen Lesevorgängen keine Abstriche macht.
64K Zufälliges Schreiben
Der 64K-Random-Write-Sweep zeigt die Stärken der PS1030. Das Laufwerk erreichte einen Spitzenwert von 7,224.0 MB/s und belegte damit den vierten Platz in der Gruppe hinter der Micron 9550 MAX (10,878.1 MB/s), der KIOXIA CM9-R (9,635.3 MB/s) und der Micron 9550 Pro (9,069.4 MB/s). Es lag jedoch vor der Micron 7600 MAX (6,960.5 MB/s) und den übrigen Konkurrenten. Die Besonderheit der PS1030 liegt im Zeitpunkt dieses Spitzenwerts: Er wurde bei IODepth 2 / NumJobs 2 mit einer Latenz von nur 34.3 µs erreicht, während die meisten anderen Laufwerke lange Warteschlangen benötigten, um ihre Bestwerte zu erzielen. Das Laufwerk erreicht seine Sättigung nahezu sofort und bleibt dann für den Rest des Sweeps konstant – genau das gewünschte Profil für eine stabile Schreibschicht, die rund um die Uhr mit moderater Parallelität arbeitet. Der Unterschied zum Schwestermodell zeigt sich auch in der Ausdauerklasse, die ihren Platz in puncto Leistung verdient: Die PS1010 erreichte einen Spitzenwert von 5,873.9 MB/s, 23 % weniger als die PS1030.
Die Latenz des PS1030 lag bei 21.1 µs (IODepth 1 / NumJobs 1) und war damit nur dem CM9-R mit 18.4 µs unterlegen. Der maximale Wert im gesamten Test betrug 2,831 µs, weniger als die Hälfte des Spitzenwerts von 5,987 µs des PS1010. Der 9550 MAX zeigte auch bei hoher Parallelität die beste Kontrolle und erreichte maximal 1,714 µs.
64K Zufälliges Lesen
Die PS1030 erzielte mit 14,162.9 MB/s (IODepth 32 / NumJobs 8) den besten Wert der Gruppe beim zufälligen Lesen von 64K-Daten und lag damit knapp vor der Micron 9550 Pro (14,049.9 MB/s), der 9550 MAX (14,049.7 MB/s) und der PS1010 (14,013.6 MB/s). Die CM9-R mit 13,402.4 MB/s und die CD9P-R mit 12,036.0 MB/s folgten mit deutlichem Abstand. Die KIOXIA-Laufwerke überzeugen mit geringer Warteschlangenlänge, wie bereits in unserem Test des CD9P-R: Das CM9-R erreichte bei IODepth 1 / NumJobs 1 eine Startgeschwindigkeit von 1,359.0 MB/s und das CD9P-R 1,334.0 MB/s, was einer Latenz von etwa 45 µs entspricht. Das PS1030 hingegen startete mit 768.4 MB/s und 81.0 µs und liegt damit im Mittelfeld. Das PS1030 führt diese Rangliste hinsichtlich Skalierbarkeit an, nicht jedoch hinsichtlich der Reaktionszeit bei einzelnen Datenströmen.
16K sequentielles Schreiben
Eine Anmerkung zum Test selbst: Ausgehend von dieser Vergleichsgruppe erfolgt unsere 16K-Abdeckung sequenziell und nicht zufällig – eine Arbeitslast, die wir erstmals in unserem Test der Micron 9550 MAX untersucht haben . Mittelgroße sequentielle Datenströme bilden die tatsächliche Nutzung dieser Laufwerke im Produktivbetrieb besser ab, insbesondere in KI-Pipelines, die geordnete Trainingsdaten einlesen, Zwischenergebnisse ausgeben und die Inferenzebenen in Durchläufen speisen, anstatt zufällige Treffer über das Laufwerk zu verteilen.
Die Ergebnisse verändern die Reihenfolge im Vergleich zu den Zufallsmessungen. Die Micron 9550 MAX führte mit 10,970.8 MB/s (IODepth 32 / NumJobs 4), dicht gefolgt von der KIOXIA CM9-R mit 10,812.2 MB/s. Die 9550 Pro belegte mit 9,772.8 MB/s den dritten Platz. Die PS1030 erreichte mit 5,977.7 MB/s (IODepth 8 / NumJobs 4) den Spitzenwert und lag damit auf Platz sieben, vor der SanDisk DC SN861 mit 5,772.5 MB/s und knapp hinter ihrem Schwestermodell PS1010 mit 6,271.7 MB/s. Der Verlauf der Übertragungsrate entspricht dem der Zufallstests: Die PS1030 erreichte bereits bei IODepth 2 / NumJobs 4 eine Übertragungsrate von 5,856.7 MB/s mit einer Latenz von 21.1 µs und hielt sich anschließend im restlichen Testfeld konstant zwischen etwa 4,700 und 6,000 MB/s. Ihre Latenz im Einzelprozessbetrieb von 10.9 µs lag im Spitzenfeld zusammen mit der CM9-R (10.4 µs) und der CD9P-R (11.0 µs) und deutlich unter den Werten der Micron-Laufwerke mit 15.1 bis 17.8 µs. Die maximale Übertragungsrate ist für ein Laufwerk mit Fokus auf Schreibvorgänge zwar moderat, wird aber bei minimaler Warteschlangenlänge und Latenz im Mikrosekundenbereich erreicht – dem Betriebspunkt, an dem ein dauerhafter Cache oder eine Staging-Schicht arbeitet. Dieses Profil zeigte auch, wie sich das Laufwerk in unserem KV-Cache-Einsatz über Wochen mit kontinuierlichen sequenziellen Schreibvorgängen bewährt hat.
16K sequentielles Lesen
Beim Lesen führte die KIOXIA CD9P-R mit 13,819.7 MB/s, dicht gefolgt von der CM9-R mit 13,393.2 MB/s und der Micron 9550 Pro mit 13,273.5 MB/s. Die PS1030 erreichte mit 11,142.8 MB/s (IODepth 16 / NumJobs 8) bei einer Latenz von 179.1 µs den siebten Platz in der Gruppe, nur übertroffen von der SN861 mit 10,995.0 MB/s und knapp hinter ihrem Schwestermodell mit 11,656.3 MB/s, etwa ein Fünftel hinter dem Spitzenreiter. Das Bild des Einzelstream-Verhaltens kehrt auch das Ergebnis des zufälligen Lesens um: Bei geordneten 16K-Lesevorgängen benötigte die SN861 12.5 µs, die Microns zwischen 13.9 und 21.3 µs, während die Solidigm-Plattform bei etwa 59 µs startete – dieselbe Eigenschaft für Lesevorgänge mit geringer Parallelität, die beide PS-Serien-Laufwerke bei 64K zeigten. Lesevorgänge mittlerer Größe bleiben der Bereich, in dem diese Plattform die größten Schwächen aufweist; die Streaming-Leseseite einer KI-Pipeline wird von der leseintensiven Klasse besser bedient, was nicht der Bereich ist, für den dieses Laufwerk entwickelt wurde.
4K Zufälliges Schreiben
Die PS1030 lieferte die wichtigsten Ergebnisse für ein 3-DWPD-Laufwerk. Mit einem Spitzenwert von 1,595.8K IOPS bei IODepth 16 / NumJobs 8 lag sie an zweiter Stelle in der Gruppe, nur hinter der ebenfalls 3-DWPD-fähigen Micron 7600 MAX mit 1,781.2K und vor der 9550 MAX (1,544.2K), PS1010 (1,504.7K), CM9-R (1,502.9K), 9550 Pro (1,467.6K), SN861 (1,438.3K) und CD9P-R (1,273.1K). Dieser gemessene Spitzenwert ist zudem doppelt so hoch wie die von Solidigm angegebene Nennleistung von 800K bei fester Warteschlangenlänge; im Dauerbetrieb wurden noch höhere Werte ermittelt.
Das Latenzverhalten gibt den Ausschlag. Die PS1030 erreichte bei IODepth 1 eine Latenz von 8.8 µs und lag damit im Spitzenfeld zusammen mit der CM9-R (8.2 µs) und der PS1010 (8.3 µs). Ihren maximalen Durchsatz erzielte sie bereits nach 79.8 µs und überschritt während des gesamten Tests nie 359.6 µs. Die PS1010 hingegen benötigte IODepth 32 / NumJobs 16, um einen Spitzenwert von 339.7 µs zu erreichen, mit einem maximalen Wert von 735.6 µs im ungünstigsten Fall. Für die OLTP-Protokolle und den KV-Cache-ähnlichen Datenverkehr, für den dieses Laufwerk konzipiert ist, sind kleine Schreibvorgänge im einstelligen Mikrosekundenbereich mit einer maximalen Latenz von unter 400 µs entscheidend.
4K Zufälliges Lesen
Die PS1030 untermauerte ihre Schreibleistung mit dem zweitbesten 4K-Zufallslese-Spitzenwert der Gruppe: 2,255.8K IOPS bei IODepth 16 / NumJobs 16 und 112.8 µs, hinter der SanDisk SN861 mit 2,555.6K IOPS und vor der Micron 9550 MAX (2,217.6K IOPS) und der CD9P-R (2,165.0K IOPS). Bei IODepth 1 / NumJobs 1 führte die KIOXIA-Signatur mit niedriger Latenz erneut: CM9-R mit 29.3 µs und CD9P-R mit 30.4 µs. Die PS1030 mit 56.8 µs war jedoch die beste der übrigen Modelle und übertraf damit ihr Schwestermodell sowie die beiden 9550er (ca. 65 µs) und die SN861 (67.8 µs). Ein für verschiedene Anwendungsbereiche geeignetes Laufwerk, das sowohl bei 4K-Lese- als auch bei 4K-Schreibgeschwindigkeiten den zweiten Platz belegt, erfüllt in einem so leselastigen Marktsegment beide Anforderungen.
GPU-Direktspeicher
Einer der Tests, die wir auf diesem Prüfstand durchgeführt haben, war der Magnum IO GPU Direct Storage (GDS)-Test. GDS ist eine von NVIDIA entwickelte Funktion, die es GPUs ermöglicht, die CPU beim Zugriff auf Daten auf NVMe-Laufwerken oder anderen Hochgeschwindigkeitsspeichern zu umgehen. Anstatt Daten über die CPU und den Systemspeicher zu leiten, ermöglicht GDS die direkte Kommunikation zwischen GPU und Speichergerät, was die Latenz deutlich reduziert und den Datendurchsatz verbessert.
So funktioniert GPU Direct Storage
Wenn eine GPU Daten verarbeitet, die auf einem NVMe-Laufwerk gespeichert sind, müssen diese üblicherweise zunächst die CPU und den Systemspeicher durchlaufen, bevor sie die GPU erreichen. Dieser Prozess führt zu Engpässen, da die CPU als Vermittler fungiert, die Latenz erhöht und wertvolle Systemressourcen verbraucht. GPU Direct Storage beseitigt diese Ineffizienz, indem die GPU über den PCIe-Bus direkt vom Speichergerät auf Daten zugreifen kann. Dieser direkte Pfad reduziert den Datenbewegungsaufwand und ermöglicht schnellere und effizientere Datenübertragungen.
KI-Workloads, insbesondere solche mit Deep Learning, sind äußerst datenintensiv. Das Training großer neuronaler Netzwerke erfordert die Verarbeitung von Terabyte an Daten, und jede Verzögerung bei der Datenübertragung kann zu einer Unterauslastung der GPUs und längeren Trainingszeiten führen. GPU Direct Storage bewältigt diese Herausforderung, indem es sicherstellt, dass die Daten so schnell wie möglich an die GPU übermittelt werden, wodurch Leerlaufzeiten minimiert und die Rechenleistung maximiert werden.
Darüber hinaus ist GDS besonders vorteilhaft für Workloads, die das Streamen großer Datensätze beinhalten, wie etwa Videoverarbeitung, Verarbeitung natürlicher Sprache oder Echtzeit-Inferenz. Durch die Reduzierung der Abhängigkeit von der CPU beschleunigt GDS die Datenbewegung und gibt CPU-Ressourcen für andere Aufgaben frei, was die Gesamtsystemleistung weiter verbessert.
GDSIO Sequenzieller Lesedurchsatz
Im Segment mit 16-KB-Blockgröße erreichte die PS1030 mit einem einzelnen Thread eine Lesegeschwindigkeit von ca. 0.2 GiB/s – den niedrigsten Wert der Gruppe. Dies entspricht ihrer GDS-Leselatenz von 71.6 µs im Single-Thread-Betrieb (das Schwestermodell erreichte 71.1 µs, dieselbe Eigenschaft, die wir bereits im CD9P-R-Test hervorgehoben haben). Im mittleren Bereich verbesserte sie sich kontinuierlich und schloss das Segment mit einer Lesegeschwindigkeit von ca. 1.6 GiB/s bei 16K/128 ab, während die beiden KIOXIA-Modelle mit ca. 2.0 GiB/s die Führung in diesem Segment innehatten. Der Vorteil der KIOXIA-Laufwerke in Bezug auf die Thread-Skalierung zeigte sich auch im 128K-Segment, wobei sich die CD9P-R und CM9-R bei 128K/16 deutlich absetzten, während die PS1030 im Mittelfeld mithielt und bei 128K/64 etwa 4.7 GiB/s und bei 128K/128 etwa 5.0 GiB/s erreichte.
Im 1-Mbit/s-Segment näherten sich die Ergebnisse an. Die PS1030 erreichte einen Spitzenwert von 5.95 GiB/s (1M/32) und lag damit nur 3.5 % unter dem Gruppenbestwert von 6.16 GiB/s der CD9P-R. Die CM9-R erreichte 6.06 GiB/s, die PS1010 und die 9550 MAX 6.05 GiB/s und die 9550 Pro 5.97 GiB/s. Die 7600 MAX landete mit 5.59 GiB/s auf dem letzten Platz. Bei maximal 16 IOPS führten die beiden KIOXIA-Modelle (136.4 für die CM9-R, 134.2 für die CD9P-R), während die PS1030 mit 101.2 den niedrigsten Wert der Gruppe erzielte; direkte GPU-Lesezugriffe auf kleine Blöcke gehören einfach nicht zu den Stärken dieser Plattform.
GDSIO Sequenzieller Schreibdurchsatz
Die Schreibgeschwindigkeitskurve ist für Käufer der PS1030 besonders relevant, da sie sowohl die Stärken des Laufwerks als auch seine einzige nennenswerte Schwäche aufzeigt. Im 16-KB-Segment lagen alle acht Laufwerke im Bereich von 0.5 bis 1.5 GiB/s. Die Schreiblatenz der PS1030 (Single-Thread) von 22.3 µs gehörte dabei zum Spitzenfeld, zusammen mit den beiden KIOXIA-Laufwerken (je 21.4 µs) und ihrem Schwestermodell (21.9 µs). Im 128-KB-Segment erreichte die PS1030 bei 128K/32 eine gute Skalierung auf ca. 3.95 GiB/s, fiel dann aber rapide ab: auf etwa 2.35 GiB/s bei 128K/64 und 1.55 GiB/s bei 128K/128 – weniger als ein Drittel der Leistung der führenden Laufwerke in diesem Segment. Dies ist derselbe Einbruch der Schreibgeschwindigkeit bei hoher Thread-Anzahl, den wir bereits im CD9P-R-Test für die PS1010 dokumentiert haben und der sich auf der PS1030 nahezu identisch reproduzieren lässt (die PS1010 fiel an denselben Stellen auf 2.5 bzw. 1.65 GiB/s). Die Ursache liegt in der Plattform selbst, nicht in der Ausdauerklasse, und es bleibt der gravierendste Mangel in den Daten.
Das 1M-Segment schwächte sich zwar ab, der Trend blieb jedoch bestehen. Die PS1030 erreichte einen Höchstwert von 4.22 GiB/s (1M/8) und lag damit nur vor ihrem Schwestermodell mit 4.17 GiB/s. Anschließend fiel sie auf etwa 3.35 GiB/s (1M/128). Die CM9-R zeigte die stabilste Performance der Gruppe und erreichte einen Höchstwert von 5.51 GiB/s. Die 9550 MAX erreichte mit 5.69 GiB/s den höchsten Wert, wies aber auch deutliche Schwankungen auf und fiel auf etwa 2.2 GiB/s (1M/64). Die 9550 Pro (5.54), 7600 MAX (5.44), CD9P-R (4.86) und SN861 (4.59 GiB/s) komplettierten das Feld. Der entscheidende Vorteil für die Zielgruppe der PS1030: KV-Cache und Log-Style-Tiers schreiben mit moderaten Thread-Anzahlen pro Laufwerk, wobei die PS1030 einwandfrei funktioniert – nicht erst bei den über 64 GPU-direkten Schreibthreads, wo die Leistungsgrenze erreicht wird. Unsere eigene KV-Cache-Implementierung lief wochenlang mit acht dieser Laufwerke, ohne dass das Array jemals an seine Grenzen stieß. Wer jedoch plant, mit dieser Plattform intensive, multithreadbasierte GDS-Schreibvorgänge zu streamen, sollte sein genaues Nutzungsprofil vorher testen.
Fazit
Die Solidigm D7-PS1030 erfüllt alle Erwartungen an eine Gen5-Festplatte mittlerer Ausdauer und die Daten belegen ihre besonderen Stärken. Ihre Stärke liegt in der parallelen Verarbeitung kleiner Datenblöcke: Sie belegt den zweiten Platz in der Gruppe sowohl beim zufälligen 4K-Schreiben (1,595.8K IOPS, nur übertroffen von der ebenfalls 3 DWPD starken Micron 7600 MAX) als auch beim zufälligen 4K-Lesen (2,255.8K IOPS). Zudem erzielt sie mit 14,162.9 MB/s die beste zufällige 64K-Lesegeschwindigkeit der Gruppe und erreicht die volle Gen5-Leitungsgeschwindigkeit bei sequenziellen 128K-Lesevorgängen mit 14,156.4 MB/s. Ebenso interessant ist die Art und Weise, wie diese Werte erreicht werden: Spitzenwerte bei IODepth 2 oder NumJobs 8 mit Latenzzeiten im Bereich von wenigen zehn Mikrosekunden, während Konkurrenzmodelle tiefe Warteschlangen benötigen und dafür höhere Latenzzeiten in Kauf nehmen müssen. Das Laufwerk erreicht frühzeitig seine maximale Auslastung, hält diese konstant und weist selbst im ungünstigsten Fall nur die Hälfte der Schreiblatenz seines Schwestermodells PS1010 auf.
Der XE7740-Einschub, der die acht Laufwerke umfassende PS1030-Ebene in unserem KV-Cache-Offload-Projekt beherbergte.
Es gibt jedoch Kompromisse. Sequenzielle Schreibvorgänge mit 128 KB pro Worker landeten mit 6,370.3 MB/s auf dem letzten Platz der Gruppe, während DLIO-Checkpointing, das genau dieses Muster testet, mit 599.2 Sekunden den höchsten Durchschnittswert im dritten Durchlauf der Gruppe erreichte. Auch die sequenziellen Tests mit 16 KB blieben hinter den anderen zurück: Die Spitzenwerte von 5,977.7 MB/s beim Schreiben und 11,142.8 MB/s beim Lesen landeten jeweils auf dem siebten von acht Plätzen. Der GDSIO-Schreibtest reproduzierte den Leistungsabfall der PS1010 bei 128 KB und hoher Thread-Anzahl nahezu exakt und bestätigte damit, dass es sich um ein plattformspezifisches Verhalten und nicht um einen Einzelfall handelt. Direkte Lesevorgänge kleiner Blöcke auf der GPU fallen deutlich zugunsten der KIOXIA-Laufwerke aus. All dies schmälert nicht die Eignung des Laufwerks, sondern unterstreicht sie: Die PS1030 ist nicht für die Verarbeitung einzelner Datenströme geeignet.
Die PS1030 hat ihre Stärken bereits in Langzeittests unter Beweis gestellt. Acht dieser Laufwerke dienten wochenlang als KV-Cache-Offload-Tier in unseren XE7740-Inferenztests und verarbeiteten dabei kontinuierlich Schreibvorgänge von 1.9 GB/s rund um die Uhr. Die Auslastung überstieg dabei die 3 DWPD-Spezifikation deutlich, ohne dass der Tier zum Flaschenhals wurde. Die Testergebnisse erklären den Erfolg: Frühes Erreichen der Sättigung beim Schreiben, Schreiblatenzen im einstelligen Mikrosekundenbereich bei 4K-Daten und geringer Warteschlangenlänge sowie eine kontrollierte Latenzobergrenze sind genau die Eigenschaften, die ein kontinuierlich beschriebener Cache oder ein Log-Tier auszeichnen. Die PS1030 ist ideal für Anwendungen mit hoher Ausdauer, Latenzempfindlichkeit und mäßig parallelen Schreibvorgängen, KV-Cache-Offloading, OLTP-Logging und Metadaten-Tiers. Dank ihres Budgets von 3 DWPD und der optionalen dreijährigen Laufzeit von 4.98 DWPD ermöglicht sie Auslastungszyklen, die für leseintensive Anwendungen ungeeignet wären.
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