La famille de SSD KIOXIA CM9-R est la première à intégrer la mémoire flash BiCS de huitième génération. Le modèle E3.S de 15.36 To testé en laboratoire offre les performances les plus intéressantes de la gamme : 3 400 000 IOPS en lecture aléatoire et 14 800 Mo/s en lecture séquentielle, pour une consommation typique de 25 W. Les SSD d'entreprise de cinquième génération atteignent généralement des vitesses supérieures à 20 000 Mo/s pour afficher les chiffres annoncés. KIOXIA met en avant le fait que la conception CBA (CMOS directement lié à la matrice) de la mémoire BiCS8 offre un débit exceptionnel sans surconsommation énergétique.
Le KIOXIA CM9-R 15.36 To en E3.S : BiCS FLASH, génération 8, avec une puissance typique de 25 W.
Le CM9-R est le modèle de la gamme dédié à la lecture intensive (1 DWPD) ; une gamme mixte CM9-V (3 DWPD) l'accompagne. Les capacités s'échelonnent de 1.92 To à 30.72 To en E3.S, avec une version haut de gamme de 61.44 To réservée au format U.2 2.5 pouces. En dessous de 7.68 To, la gamme utilise la mémoire flash BiCS de 5e génération ; les modèles de 7.68 To, 15.36 To et 30.72 To intègrent la 8e génération. Notre modèle de test de 15.36 To (KCM9XRJE15T3) offre précisément les meilleures performances d'écriture de la gamme : 11 000 Mo/s en écriture séquentielle et 540 000 IOPS en écriture aléatoire, des records inégalés.
Ce disque est compatible PCIe 5.0 x4 avec prise en charge double port x2 pour les topologies haute disponibilité, NVMe 2.0 et NVMe-MI 1.2c, et prend en charge la spécification OCP Datacenter NVMe SSD v2.5 (toutes les exigences ne sont pas couvertes). La protection contre les coupures de courant et la protection des données de bout en bout sont incluses de série, avec des variantes de sécurité SIE, SED et FIPS 140-3 SED disponibles dans la gamme.
Version E3.S 7.5 mm avec connecteur EDSFF ; la même série offre jusqu'à 61.44 To au format 2.5 pouces.
Spécifications du KIOXIA CM9-R
| Spécifications | KIOXIA CM9-R 15.36 To (E3.S) |
|---|---|
| En savoir plus sur la plateforme | |
| Modèle | KCM9XRJE15T3 (SIE) KCM9DRJE15T3 (SED) KCM9FRJE15T3 (FIPS SED) |
| Capacités | 15,360 GB |
| Facteur de forme | E3.S, 7.5 mm |
| Interface | PCIe 5.0 (simple x4, double x2), NVMe 2.0, NVMe-MI 1.2c |
| NON | KIOXIA BiCS FLASH génération 8 3D TLC (CBA) |
| Performances (port unique x4, jusqu'à) | |
| Lecture séquentielle (128 KiB) | 14,800 Mo / s |
| Écriture séquentielle (128 Kio) | 11,000 Mo / s |
| Lecture aléatoire (4 KiB) | 3,400K IOPS |
| Écriture aléatoire (4 KiB) | 540K IOPS |
| Latence de lecture/écriture (4 KiB QD1, typ.) | 65 µs / 10 µs |
| Puissance et endurance | |
| Alimentation (active / prête) | 25 W typ. / 5 W typ. |
| Endurance | 1 DWPD |
| MTTF / Garantie | 2,500,000 5 heures / XNUMX ans |
| Fonctionnalité | |
| Protection | Protection contre la perte de puissance Protection des données de bout en bout Double port pour HA |
| Conformité | SSD NVMe OCP Datacenter v2.5 (partiel) |
Contexte des tests et comparables
Nous utilisons un serveur Dell PowerEdge R760 exécutant Ubuntu 22.04.2 LTS comme plateforme de test pour toutes les charges de travail présentées dans ce rapport. Équipé d'un boîtier JBOF Serial Cables Gen5, il offre une large compatibilité avec les SSD U.2, E1.S, E3.S et M.2. La configuration de notre système est détaillée ci-dessous :
- 2 x Intel Xeon Gold 6430 (32 cœurs, 2.1 GHz)
- 16 x 64GB DDR5-4400
- Disque SSD Dell BOSS de 480 Go
- Câbles série Gen5 JBOF
- Nvidia L4
Comparaison des lecteurs
- KIOXIA CD9P-R 7.68 To (1 DWPD)
- Disque dur externe Sandisk DC SN861 7.68 To (1 DWPD)
- Solidigm PS1010 7.68 To (1 DWPD)
- Solidigm PS1030 12.8 To (3 DWPD)
- Micron 7600 MAX 6.4 To (3 DWPD)
- Micron 9550 MAX 12.8 To (3 DWPD)
- Micron 9550 Pro 7.68 To (1 DWPD)
L'association avec le CD9P-R de KIOXIA est primordiale : le CD9P-R a démontré les capacités du BiCS8 en matière de positionnement dans les centres de données, et le CM9-R est la version phare pour entreprises de cette même mémoire flash.
Performances FIO
Écriture séquentielle de 128 K (IODepth 16 / NumJobs 1)
Le CM9-R a débuté son test FIO avec un excellent résultat en écriture séquentielle 128K en régime stable : 8 668,1 Mo/s à 230.4 µs, se classant troisième du groupe derrière les Micron 9550 MAX (10 957,9 Mo/s) et 9550 Pro (10 354,6 Mo/s), et largement en tête des autres modèles, dont les performances se situaient entre 6 370 et 7 127 Mo/s. Face à son homologue CD9P-R (6 912,4 Mo/s), le disque professionnel affiche un avantage de 25 %, un écart significatif étant donné que les deux utilisent la même mémoire flash BiCS8.
Lecture séquentielle de 128 K (IODepth 64 / NumJobs 1)
Le résultat en lecture est le seul de notre jeu de données qui s'écarte sensiblement des performances annoncées du disque. Avec une profondeur d'E/S de 64 sur un seul nœud de calcul, le CM9-R a atteint 9 974,6 Mo/s en 801.7 µs, se classant dernier du groupe et bien en deçà des 14 800 Mo/s spécifiés et des 14 235,9 Mo/s obtenus par son homologue CD9P-R dans la même configuration. Il s'agit d'un test sur une seule tâche ; les graphiques ci-dessous montrent le CM9-R fonctionnant à pleine vitesse lorsque la charge est répartie sur plusieurs tâches. Toutefois, les utilisateurs effectuant des lectures de gros blocs sur un seul flux doivent prendre en compte ce comportement et tester leur propre pipeline.
Écriture aléatoire 64K
Lors du test d'écriture aléatoire de 64 Ko, le CM9-R s'est classé deuxième du groupe, avec un pic à 9 635,3 Mo/s (profondeur d'E/S 8 / nombre de tâches 2, à seulement 103.4 µs), juste derrière le Micron 9550 MAX à 10 878,1 Mo/s. Le test à faible profondeur de file d'attente a été le meilleur du lot : 3 334,8 Mo/s à 18.4 µs (profondeur d'E/S 1 / nombre de tâches 1), devançant le Solidigm PS1030 (2 901,7 Mo/s à 21.1 µs) et tous les autres. La latence maximale est restée maîtrisée, plafonnant à 1 942,5 µs sur l'ensemble du test, tandis que plusieurs concurrents ont dépassé les 2 300 µs et le PS1010 a atteint près de 6 000 µs.
Lecture aléatoire 64K
Avec des débits de lecture de 64 000 Ko, le CM9-R a affiché le meilleur débit d'ouverture en flux unique du groupe, atteignant 1 359,0 Mo/s à 45.6 µs (IODepth 1 / NumJobs 1), surpassant même le CD9P-R (1 334,0 Mo/s), les autres disques testés affichant des débits environ deux fois inférieurs. Autre performance remarquable : sa faible consommation d'énergie requise. Le disque a atteint son pic de 13 402,4 Mo/s (IODepth 4 / NumJobs 8) avec une latence de seulement 148.7 µs, alors que la plupart des autres disques nécessitaient une configuration IODepth 32 pour atteindre les mêmes performances. Le Solidigm PS1030 a dominé le classement des débits en file d'attente profonde avec 14 162,9 Mo/s, mais aucun autre disque du groupe n'offre des performances aussi bonnes que les deux disques KIOXIA pour les lectures de 64 000 Ko à faible consommation d'énergie.
Écriture séquentielle 16K
Note de programmation : notre couverture 16K est désormais séquentielle plutôt qu’aléatoire, une charge de travail que nous avons initialement analysée dans notre test du Micron 9550 MAX et que nous appliquons à l’ensemble du groupe, car les flux séquentiels de taille moyenne dominent les déploiements réels, en particulier les pipelines d’IA qui déplacent des données ordonnées par séquences plutôt que de disperser des données aléatoires.
Ce changement convient parfaitement au CM9-R. Son débit de pointe de 10 812,2 Mo/s n'est devancé que par celui du Micron 9550 MAX (10 970,8 Mo/s). Cependant, là où le 9550 MAX nécessitait une profondeur d'E/S de 32, 4 tâches simultanées et 181.9 µs pour atteindre ce débit, le CM9-R a atteint son pic avec une profondeur d'E/S de 1 et 16 tâches simultanées, soit une latence de seulement 22.8 µs. Cette faible profondeur de file d'attente est la même caractéristique qui définit ce disque sur tous les autres points. La latence d'un seul processus de calcul (10.4 µs) était à nouveau la meilleure du groupe, et le disque a dépassé les 10 400 Mo/s à trois reprises, pour des profondeurs d'E/S allant de 1 à 32.
Lecture séquentielle 16K
En lecture, le CM9-R a atteint 13 393,2 Mo/s à une profondeur d'E/S de 32 et un nombre de tâches de 8, se classant deuxième derrière son homologue CD9P-R (13 819,7 Mo/s). Il a également obtenu un résultat quasi identique (13 390,1 Mo/s) à une profondeur d'E/S de 16 et un nombre de tâches de 8, avec une latence deux fois moindre (149.0 µs contre 298.3 µs). À noter : contrairement aux tests aléatoires, les lectures séquentielles 16K en flux unique ont montré des performances supérieures pour le Sandisk SN861 (12.5 µs) et le Micron (de 13.9 à 21.3 µs) par rapport au duo KIOXIA, dont la latence avoisinait les 32 µs. Une fois le parallélisme introduit, le CM9-R a bien évolué, atteignant 12 400 Mo/s à IODepth 4 / NumJobs 16.
Écriture aléatoire 4K
Le CM9-R a atteint 1 502,9 K IOPS à une profondeur d'E/S de 8 et un nombre de tâches de 16, avec une latence de seulement 84.6 µs. Il se classe quatrième du groupe, derrière le Micron 7600 MAX (1 781,2 K), le Solidigm PS1030 (1 595,8 K) et le 9550 MAX (1 544,2 K). Ses performances sont près de 2.8 fois supérieures à sa valeur nominale de 540 K IOPS, spécifiée par KIOXIA pour une profondeur de file d'attente fixe. À une profondeur de file d'attente de 1, il a dominé le classement avec 115.8 K IOPS et une latence de 8.2 µs, soit le temps de réponse en écriture de petits blocs le plus rapide mesuré parmi les disques de ce groupe.
Lecture aléatoire 4K
Le test de lecture 4K avec file d'attente profonde est le point faible du CM9-R : 1 973,4 K IOPS à son pic IODepth 16 / NumJobs 16, septième sur huit, juste devant le Micron 7600 MAX, et bien en deçà des 2 555,6 K IOPS du Sandisk SN861, leader du groupe. Il est important de noter le contexte : les 3 400 K IOPS annoncés par KIOXIA sont mesurés à des profondeurs de file d'attente supérieures à la limite de notre test (IODepth 32 / NumJobs 16). Nous interprétons donc cet écart comme une différence de configuration de test plutôt que comme un véritable déficit. Cependant, des disques comme le SN861 et le PS1030 ont obtenu des résultats nettement supérieurs lors du même test. L'autre moitié du graphique appartient au CM9-R : 33.6 K IOPS à 29.3 µs à une profondeur de file d'attente de 1, la latence de lecture 4K la plus faible du groupe, légèrement en avance sur le CD9P-R, qui avait fait de cette même caractéristique sa signature en juin.
Performances GDSIO
C’est au niveau des lectures GPU Direct Storage que le CM9-R présente les mêmes caractéristiques que son homologue CD9P-R, observées en juin, en matière de gestion des threads. Les deux disques KIOXIA ont dominé le segment des blocs de 16 Ko, et le CM9-R a enregistré un pic de 136 400 IOPS, le meilleur du groupe, devant le CD9P-R (134 200 IOPS) et loin derrière les deux disques Solidigm en dernière position (le PS1030 a atteint 101 200 IOPS). Dans le segment des blocs de 1 Mo, le CM9-R a culminé à 6.06 Gio/s, juste derrière le CD9P-R (6.16 Gio/s), suivi par le Solidigm PS1010 et le Micron 9550 MAX (6.05 Gio/s). La latence de lecture mono-thread 16K de 44.5 µs se situait au milieu du groupe, pratiquement identique à celle du CD9P-R ; le Sandisk SN861 détenait la pointe mono-thread à 26.1 µs.
C'est au niveau des performances en écriture que le CM9-R se distingue discrètement. Son débit de pointe de 5.51 Gio/s (bloc de 1 Mo, 16 threads) le place, sur le papier, juste derrière les 5.69 Gio/s du Micron 9550 MAX. Mais la forme des deux courbes est révélatrice : le 9550 MAX chute à environ 2.2 Gio/s à 1 Mo/64 bits dans sa plage de volatilité documentée, tandis que le CM9-R affiche le débit le plus stable du groupe sur l'ensemble du segment de 1 Mo. Il évite également l'effondrement des performances à 128 Ko en cas de forte activité multithread, observé sur les deux disques Solidigm. Avec une latence d'écriture monothread de 21.4 µs (16 Ko), il égale le CD9P-R et se classe deuxième du groupe. Pour les flux d'écriture soutenus à proximité du GPU, il s'avère être le disque le plus prévisible de notre banc d'essai.
Performances du point de contrôle DLIO
Notre test de points de contrôle DLIO écrit des points de contrôle d'entraînement récurrents sur trois passes. Il évalue la constance autant que la vitesse ; plus le temps est court, mieux c'est. L'écart entre la première et la troisième passe indique le comportement d'un disque lorsque son FTL est soumis à une charge soutenue. Remarque importante : le nombre de points de contrôle est proportionnel à la capacité du disque. Ainsi, les disques de plus grande capacité, comme le CM9-R de 15.36 To, enregistrent davantage de points de contrôle par exécution, et les résultats par point de contrôle ne sont pas directement comparables d'un disque à l'autre. C'est pourquoi le tableau ci-dessous présente les moyennes par passe, ce qui normalise les performances de chaque disque et permet une comparaison directe ; plus le temps est bas, mieux c'est. Lors de la première passe, l'ensemble du groupe de comparaison se situe dans une fourchette étroite de 459 à 465 secondes, le CM9-R affichant un temps de 462.8 secondes. La différence se fait sentir plus tard. Au troisième passage, le CM9-R se stabilise à 580.9 secondes, au milieu du peloton vers l'arrière du groupe : plus rapide que les 599.2 secondes du Solidigm PS1030, mais derrière le Sandisk SN861 (553.3), le Micron 9550 MAX (555.3) et son propre frère CD9P-R (570.6).
| par chaîne | Passe 1 Moyenne (secondes) | Passe 2 Moyenne (secondes) | Passe 3 Moyenne (secondes) |
|---|---|---|---|
| Disque dur externe Sandisk DC SN861 7.68 To | 461.3 | 558.6 | 553.3 |
| Micron 9550 MAX 12.8 To | 462.8 | 558.9 | 555.3 |
| Micron 9550 Pro 7.68 To | 461.4 | 577.9 | 559.7 |
| Solidigm PS1010 7.68 To | 458.8 | 561.1 | 564.6 |
| Micron 7600 MAX 6.4 To | 464.2 | 581.5 | 567.3 |
| KIOXIA CD9P-R 7.68 To | 464.7 | 575.6 | 570.6 |
| KIOXIA CM9-R 15.36 To | 462.8 | 571.9 | 580.9 |
| Solidigm PS1030 12.8 To | 462.3 | 578.0 | 599.2 |
Le résultat du troisième passage mérite d'être analysé plutôt que d'être source d'inquiétude. Un disque conçu pour la lecture intensive (1 DWPD) n'est pas destiné à des écritures de points de contrôle soutenues, et les résultats FIO mettent en évidence le véritable atout du disque : la meilleure latence du groupe pour les faibles profondeurs de file d'attente, tant en lecture qu'en écriture, et ce, de manière constante. Notamment, le CM9-R a présenté une dégradation progressive et prévisible au fil des passages, sans fluctuations, affichant la même stabilité que sa ligne d'écriture GDS, un critère essentiel pour la planification des points de contrôle une fois le disque en rotation. Les utilisateurs ayant besoin d'une cadence de points de contrôle élevée devraient se tourner vers la gamme Micron 9550 ou attendre le CM9-V, son homologue polyvalent.
Conclusion
Le SSD KIOXIA CM9-R de 15.36 To est le premier SSD d'entreprise équipé de la technologie BiCS8. Testé à la capacité optimale pour laquelle la gamme offre ses meilleures performances d'écriture, nos données le confirment : il affiche la latence la plus faible du groupe de comparaison, quel que soit le niveau de charge de travail exécuté. Avec une profondeur de file d'attente de 1, il domine largement le marché en lecture 4K (33 600 IOPS à 29.3 µs), en écriture 4K (115 800 IOPS à 8.2 µs), en écriture séquentielle 16K (10.4 µs par processus) et en lecture 64K (1 359,0 Mo/s à 45.6 µs). De plus, il atteint son pic de lecture 64K avec un niveau de concurrence bien inférieur à celui requis par ses concurrents. En GPU Direct Storage, il a produit les meilleurs IOPS de lecture de petits blocs du groupe à 136.4K et la ligne d'écriture soutenue la plus stable du banc d'essai, atteignant un pic de 5.51 Gio/s, sans la volatilité à haut nombre de threads observée chez plusieurs concurrents.
La latence la plus basse du groupe pour une profondeur de file d'attente de 1 sur toutes les charges de travail que nous avons exécutées était de 25W (typique).
Le pic de lecture 4K en file d'attente profonde de 1 973,4 K IOPS se classait septième sur huit dans notre analyse (la note de 3 400 K de KIOXIA est mesurée à des profondeurs de file d'attente supérieures à notre limite de test, mais les concurrents ont trouvé mieux au cours de la même analyse), et la lecture séquentielle 128K à un seul travailleur de 9 974,6 Mo/s était le seul résultat à s'écarter de sa note.
Pour les niveaux de lecture sensibles à la latence, les interfaces OLTP, les environnements virtualisés sur une infrastructure HA à double port et les serveurs IA à forte intensité de lecture où le temps de réponse en conditions réelles de file d'attente est plus important que les pics synthétiques de forte activité, le CM9-R constitue à ce jour la preuve la plus convaincante que la conception CBA de BiCS8 révolutionne le marché. Les pipelines d'écriture intensive et soutenue devraient privilégier le CM9-V ou les disques à usage mixte de cette gamme. Pour tous les autres utilisateurs, le CM9-R offre la meilleure réactivité possible au moment opportun, avec une capacité allant jusqu'à 30.72 To en E3.S et 61.44 To en 2.5 pouces.
Le succès du CM9-R avec une profondeur de file d'attente de 1 lui a également valu une place de choix dans notre classement : il occupe désormais la première place du classement des meilleures solutions pour les charges de travail critiques en termes de latence. Meilleurs SSD d'entreprise .
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