KIOXIA CM9-R 15.36TB レビュー：BiCS8フラッシュメモリは低キュー深度でもフルスピードを発揮

KIOXIA CM9-Rは、第8世代BiCS FLASHをベースに構築された初のエンタープライズSSDファミリーであり、ラボでテストした15.36TBのE3.Sモデルは、このシリーズの中でボリュームのスイートスポットとなっています。標準アクティブ定格25Wのドライブで、ランダム読み取りIOPSが3,400K、シーケンシャル読み取りが14,800MB/sです。第5世代エンタープライズドライブは、ヘッドラインの数値を達成するために20台後半まで追い上げるのが一般的ですが、KIOXIAはCM9世代について、BiCS8のCBA（CMOSダイレクトボンディングアレイ）設計により、電力消費を抑えながらクラス最高のスループットを実現していると説明しています。

CM9-R は、読み取り集中型の 1 DWPD の製品群です。3 DWPD の CM9-V は、その製品群と並行して動作します。容量は E3.S で 1.92TB から 30.72TB までで、61.44TB のフラッグシップモデルは 2.5 インチ U.2 バージョン専用です。7.68TB 未満のモデルには BiCS 第 5 世代のフラッシュが搭載されています。7.68TB、15.36TB、30.72TB モデルには第 8 世代のフラッシュが搭載されており、レビュー用の 15.36TB ユニット (KCM9XRJE15T3) は、このシリーズで最高の書き込みスペックを発揮する容量ポイントです。シーケンシャル書き込みは 11,000 MB/s、ランダム書き込み IOPS は 540K で、いずれも他の容量では共有されていないシリーズ最高値です。

このドライブは、高可用性トポロジーに対応するデュアルポートx2サポートを備えたPCIe 5.0 x4、NVMe 2.0およびNVMe-MI 1.2c準拠、OCP Datacenter NVMe SSD v2.5仕様（すべての要件を満たすわけではありません）をサポートしています。停電保護とエンドツーエンドのデータ保護は標準機能で、モデルマトリックスにはSIE、SED、およびFIPS 140-3 SEDのセキュリティバリアントが用意されています。

KIOXIA CM9-R 仕様

製品仕様	KIOXIA CM9-R 15.36TB (E3.S)
プラットフォームの概要
モデル	KCM9XRJE15T3 (SIE) KCM9DRJE15T3 (SED) KCM9FRJE15T3 (FIPS SED)
容量	15,360 GB
フォームファクター	E3.S、7.5mm
インタフェース	PCIe 5.0 (シングル x4、デュアル x2)、NVMe 2.0、NVMe-MI 1.2c
NAND	KIOXIA BiCS FLASH 第8世代 3D TLC (CBA)
パフォーマンス（シングルポート×4、最大）
シーケンシャルリード（128 KiB）	14,800 MB /秒
シーケンシャル書き込み (128 KiB)	11,000 MB /秒
ランダム読み取り (4 KiB)	3,400K IOPS
ランダム書き込み (4 KiB)	540K IOPS
読み書きレイテンシ（4 KiB QD1、標準値）	65 µs / 10 µs
パワーと持久力
電源（アクティブ／準備完了）	25W（標準）/ 5W（標準）
耐久性	1 DWPD
MTTF / 保証	2,500,000時間 / 5年
特長
保護性能	電力損失保護 エンドツーエンドのデータ保護 HA対応デュアルポート
コンプライアンス	OCPデータセンターNVMe SSD v2.5（一部）

 

テストの背景と比較対象

本レビューにおけるすべてのワークロードのテストプラットフォームとして、Ubuntu 22.04.2 LTSを搭載したDell PowerEdge R760を使用しています。Serial Cables Gen5 JBOFを搭載しており、U.2、E1.S、E3.S、M.2 SSDとの幅広い互換性を備えています。システム構成は以下のとおりです。

• 2 x Intel Xeon Gold 6430 (32 コア、2.1GHz)
• 16 x 64GB DDR5-4400
• 480GB デル ボス SSD
• シリアルケーブル Gen5 JBOF
• NVIDIA L4

ドライブの比較

• KIOXIA CD9P-R 7.68TB （1 DWPD）
• サンディスク DC SN861 7.68TB （1 DWPD）
• ソリダイム PS1010 7.68TB （1 DWPD）
• Solidigm PS1030 12.8TB (3 DWPD)
• Micron 7600 MAX 6.4TB （3 DWPD）
• Micron 9550 MAX 12.8TB （3 DWPD）
• Micron 9550 Pro 7.68TB (1 DWPD)

KIOXIA独自のCD9P-Rとの組み合わせが最も重要だ。CD9P-RはBiCS8がデータセンターにおいてどのような役割を果たすかを示したものであり、CM9-Rはそのフラッシュメモリのエンタープライズ向けフラッグシップバージョンである。

FIOパフォーマンス

128K シーケンシャル書き込み (IODepth 16 / NumJobs 1)

CM9-Rは、FIOテストの開始時点で、安定した128Kシーケンシャル書き込み結果8,668.1 MB/s（230.4 µs）を記録し、グループ内ではMicron 9550 MAX（10,957.9 MB/s）と9550 Pro（10,354.6 MB/s）に次ぐ3位となり、6,370～7,127 MB/sの範囲に収まった他の製品を大きく引き離しました。同じBiCS8フラッシュを使用しているにもかかわらず、同じ兄弟機であるCD9P-R（6,912.4 MB/s）と比較すると、エンタープライズ向けドライブとしては25%のアドバンテージがあり、これは大きな差です。

128K シーケンシャル読み取り (IODepth 64 / NumJobs 1)

読み取り側は、データセットの中でドライブの定格値から大きくかけ離れた唯一の結果です。シングルワーカーでIODepth 64の場合、CM9-Rは801.7 µsで9,974.6 MB/sを記録しましたが、これはグループ内で最下位であり、仕様の14,800 MB/sと、同じ構成で兄弟機種のCD9P-Rが記録した14,235.9 MB/sの両方を大きく下回りました。これはシングルジョブテストであり、以下のスイープは、作業がジョブに分散されている場合にCM9-Rがフルスピードで読み取る様子を示しています。ただし、シングルストリームのラージブロック読み取りパターンを使用する購入者は、この動作に注意し、独自のパイプラインをテストする必要があります。

64Kランダム書き込み

64K ランダム書き込みスイープでは、CM9-R はグループ内で 2 位となり、ピーク値は 9,635.3 MB/s (IODepth 8 / NumJobs 2、わずか 103.4 µs) で、10,878.1 MB/s の Micron 9550 MAX に次ぐ結果となりました。キュー深度の低いエントリーは、フィールド全体で最高値を記録し、IODepth 1 / NumJobs 1 で 3,334.8 MB/s (18.4 µs) を記録し、Solidigm PS1030 (2,901.7 MB/s、21.1 µs) や他のすべての製品を上回りました。レイテンシの上限は制御されたままで、スイープ全体で最大 1,942.5 µs でしたが、いくつかの競合製品は 2,300 µs を超え、PS1010 は 6,000 µs 近くまで急上昇しました。

64Kランダム読み取り

64K 読み取りでは、CM9-R はグループ内で最高のシングル ストリーム オープニングを記録し、IODepth 1 / NumJobs 1 で 45.6 µs で 1,359.0 MB/s を達成し、CD9P-R (1,334.0 MB/s) をも上回り、他のドライブはおよそその半分からスタートしました。同様に注目すべきは、必要な同時実行数の少なさです。ドライブは、IODepth 4 / NumJobs 8 で 13,402.4 MB/s のピークに達し、レイテンシはわずか 148.7 µs でしたが、ほとんどのドライブは、このピークに達するために IODepth 32 の構成が必要でした。ディープ キューのトップは Solidigm PS1030 の 14,162.9 MB/s でしたが、グループ内で 2 台の KIOXIA ドライブほど低同時実行数で 64K 読み取りをうまく処理できるものはありません。

16K シーケンシャル書き込み

プログラミングに関する注意点として、当社の16Kカバレッジはランダムではなくシーケンシャルになっています。これは、Micron 9550 MAXのレビューで初めて取り上げたワークロードであり、グループ全体で採用しています。これは、中規模のシーケンシャルストリームが実際のデプロイメント、特にランダムヒットを散発するのではなく、順序付けられたデータを連続して処理するAIパイプラインにおいて主流となっているためです。

この変更はCM9-Rに合致している。ピーク速度10,812.2 MB/sは、Micron 9550 MAXの10,970.8 MB/sに次ぐ2位だったが、9550 MAXがその数値に達するにはIODepth 32 / NumJobs 4、レイテンシ181.9 µsが必要だったのに対し、CM9-RはIODepth 1 / NumJobs 16でピークに達し、レイテンシは22.8 µsだった。これは、このドライブの他のすべての箇所で特徴付けられている低キュー深度特性と同じである。シングルワーカーレイテンシ10.4 µsは、このグループで再び最高であり、ドライブはIODepth 1から32までの3つの異なるポイントで10,400 MB/sを超えた。

16K シーケンシャル読み取り

読み取りでは、CM9-R は IODepth 32 / NumJobs 8 で 13,393.2 MB/s を記録し、兄弟機の CD9P-R の 13,819.7 MB/s に次ぐ性能を発揮しました。また、IODepth 16 / NumJobs 8 では、レイテンシが半分の 149.0 µs 対 298.3 µs で、実質的に同じ数値である 13,390.1 MB/s を達成しました。 正直な注意点として、ランダム テストとは異なり、シングル ストリーム 16K シーケンシャル リードでは、Sandisk SN861 (12.5 µs) と Micron (13.9 ～ 21.3 µs) が KIOXIA ペア (32 µs 近く) よりも優れていました。並列処理が導入されると、CM9-R はうまくスケーリングし、IODepth 4 / NumJobs 16 で 12,400 MB/s を達成しました。

4Kランダム書き込み

CM9-Rは、IODepth 8 / NumJobs 16で1,502.9K IOPSを達成し、レイテンシはわずか84.6 µsでした。これは、Micron 7600 MAX (1,781.2K)、Solidigm PS1030 (1,595.8K)、9550 MAX (1,544.2K)に次ぐグループ4位で、KIOXIAが固定キュー深度で仕様として示す定格値540Kの約2.8倍です。キュー深度1では、115.8K IOPSと8.2 µsで全製品の中でトップとなり、このグループのドライブの中で、私たちが測定した中で最も速い小ブロック書き込み応答を実現しました。

4Kランダム読み取り

ディープキュー4K読み取りスイープはCM9-Rの最も弱いチャートです。ピーク時のIODepth 16 / NumJobs 16で1,973.4K IOPSとなり、8つ中7位で、Micron 7600 MAXをわずかに上回るだけで、グループトップのSandisk SN861の2,555.6Kを大きく下回っています。評価のコンテキストに注意してください。KIOXIAの3,400K IOPS仕様は、スイープのIODepth 32 / NumJobs 16の上限を超えるキュー深度で測定されているため、この差は不足ではなくテスト構成の違いとして扱いますが、SN861やPS1030のようなドライブは同じスイープ内で大幅に高い値を示しました。グラフのもう半分はCM9-Rのもので、キュー深度1で29.3µsの33.6K IOPSを記録し、グループ内で最も低い4K読み取りレイテンシを実現しており、6月に同じ特性を特徴としたCD9P-Rをわずかに上回っています。

GDSIOのパフォーマンス

GPU ダイレクトストレージ読み取りでは、CM9-R のスレッドスケーリングが、6 月に実証された兄弟機 CD9P-R と同じ特性を示します。2 台の KIOXIA ドライブは、16K ブロックサイズセグメントで常にトップであり、CM9-R の 16K でのピーク結果 136.4K IOPS はグループ全体で最高で、CD9P-R の 134.2K を上回り、最下位の Solidigm 2 台 (PS1030 は 101.2K を達成) を大きく引き離しました。1M セグメントでは、CM9-R は 6.06 GiB/s でピークに達し、CD9P-R の 6.16 GiB/s に次ぐ 2 位で、Solidigm PS1010 と Micron 9550 MAX は 6.05 GiB/s でそれに続きました。シングルスレッド16K読み取りレイテンシは44.5µsで、グループの中間に位置し、実質的にCD9P-Rと同等でした。Sandisk SN861は26.1µsでシングルスレッドの最高速を維持しました。

書き込みスイープは、CM9-Rが静かに他と一線を画す部分です。ピーク値5.51 GiB/s（1Mブロック、16スレッド）は、Micron 9550 MAXの5.69 GiB/sに次ぐ数値でしたが、2つのグラフの形状が真に注目すべき点です。9550 MAXは、文書化された変動範囲である1M/64で約2.2 GiB/sまで低下しましたが、CM9-Rは1Mセグメント全体でグループ内で最も安定したグラフを維持しました。また、Solidigmの2つのドライブに見られた128Kの高スレッド崩壊も回避しました。シングルスレッド16K書き込みレイテンシは21.4 µsで、CD9P-Rと並んでグループ内で最高でした。持続的なGPU近傍書き込みストリームでは、このドライブがベンチマークで最も予測可能でした。

DLIOチェックポイントのパフォーマンス

当社の DLIO チェックポイント テストは、3 回のパスにわたって繰り返しトレーニング チェックポイントを書き込みます。これは、速度だけでなく一貫性もテストします。時間が短いほど優れており、パス 1 とパス 3 の間の差は、ドライブの FTL が持続的な負荷の下で動作しているときにドライブがどのように動作するかを示します。このデータに関する注意点: チェックポイント カウントはドライブの容量に比例するため、15.36TB の CM9-R のような大容量ドライブでは、実行ごとに多くのチェックポイントが記録され、チェックポイントごとの結果はドライブ間でポイントごとに一致しません。そのため、以下の表では、各ドライブの実行を直接比較可能な数値に正規化したパス平均を示しています。数値が低いほど優れています。最初のパスでは、比較グループ全体が 459 ～ 465 秒の狭い範囲に収まり、CM9-R は 462.8 秒でした。分離は後から現れます。 3回目の通過時点で、CM9-Rは580.9秒で、グループの後方寄りの中位に落ち着きました。Solidigm PS1030の599.2秒よりは速いものの、Sandisk SN861（553.3秒）、Micron 9550 MAX（555.3秒）、そして同じCD9P-R（570.6秒）には及びませんでした。

ステアリング位置	パス1平均（秒）	パス2平均（秒）	パス3平均（秒）
サンディスク DC SN861 7.68TB	461.3	558.6	553.3
Micron 9550 MAX 12.8TB	462.8	558.9	555.3
Micron 9550 Pro 7.68TB	461.4	577.9	559.7
ソリダイム PS1010 7.68TB	458.8	561.1	564.6
Micron 7600 MAX 6.4TB	464.2	581.5	567.3
KIOXIA CD9P-R 7.68TB	464.7	575.6	570.6
キオクシア CM9-R 15.36TB	462.8	571.9	580.9
ソリダイム PS1030 12.8TB	462.3	578.0	599.2

 

パス3の結果は、警戒すべきというよりは解釈すべき点です。1 DWPDの読み取り集中型ドライブは、継続的なチェックポイント書き込みのために購入されるものではありません。FIOの結果は、このドライブの真の強み、つまり読み取りと書き込みの両方でグループ内で最高の低キュー深度レイテンシを安定して実現していることを示しています。特筆すべきは、CM9-Rはパス全体を通して変動することなく、徐々に予測可能な形で性能が低下し、GDS書き込みラインと同じ安定性を示したことです。これは、ドライブがローテーションに入るとチェックポイントスケジューリングが重視する点です。チェックポイントバーストが必要な購入者は、Micron 9550ファミリーを検討するか、CM9-Vの混合用途向けモデルを待つべきでしょう。

結論

KIOXIA CM9-R 15.36TBは、BiCS8を搭載した初のエンタープライズクラスのSSDであり、シリーズ最高の書き込みパフォーマンスを発揮する容量ポイントでテストされています。当社のデータは、この製品が明確に位置づけられることを示しています。つまり、当社が実行したすべてのワークロードにおいて、比較対象グループの中で最も低い低キュー深度レイテンシを実現しています。キュー深度1では、4K読み取り（33.6K IOPS、29.3 µs）、4K書き込み（115.8K IOPS、8.2 µs）、16Kシーケンシャル書き込み（10.4 µsシングルワーカー）、64K読み取り（1,359.0 MB/s、45.6 µs）で他を圧倒し、競合製品が必要とする並列処理のほんの一部で64K読み取りのピークに達しました。 GPUダイレクトストレージにおいて、この製品はグループ内で最高の小ブロック読み取りIOPSである136.4Kを達成し、ベンチマーク上で最も安定した持続的な書き込み速度（ピーク時5.51 GiB/s）を記録しました。これは、いくつかの競合製品に見られるようなスレッド数の変動がほとんどない状態で達成されました。

ディープキューでの4K読み取りのピーク値は1,973.4K IOPSで、今回のテスト対象8機種中7位でした（KIOXIAの3,400Kという評価は、当社のテスト上限を超えるキュー深度で測定されたものですが、競合他社は同じテストでさらに高い値を記録しました）。また、シングルワーカーでの128Kシーケンシャル読み取りの9,974.6 MB/sは、評価値から唯一外れた結果でした。

レイテンシに敏感な読み取りティア、OLTP フロントエンド、デュアルポート HA インフラストラクチャ上の仮想化環境、および実際のキュー深度での応答時間が合成ディープキューのピークよりも重要な読み取り重視の AI サービスにおいては、CM9-R は BiCS8 の CBA 設計がクラスを変えるという最も強力な証拠となります。持続的に書き込みが多いパイプラインでは、CM9-V またはこのグループの混合使用ドライブを検討する必要があります。それ以外のすべてのユーザーは、重要なときに最も速く応答するドライブを利用できます。容量スタックは、E3.S で最大 30.72TB、2.5 インチで最大 61.44TB まで用意されています。
CM9-Rのキュー深度1でのスイープ性能は、リーダーボードの上位にランクインする結果をもたらしました。現在、当社のランキングでレイテンシが重要なワークロードに最適な製品となっています。 最高のエンタープライズ向けSSD ページで見やすくするために変数を解析したりすることができます。

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