웨스턴디지털이 후원하는
Western Digital Ultrastar® DC SN861 SSD는 대규모 데이터 센터와 기업 환경 모두의 고성능 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다. SN861은 PCIe® Gen5 인터페이스를 지원하고 U.2 및 E1.S를 포함한 다양한 폼 팩터로 제공되므로 여러 배포 시나리오에 적합합니다. 하지만 SN861을 다양한 폼 팩터로 만드는 것만큼 간단하지는 않습니다. Western Digital은 목표 시장에 맞게 SN861 기능 세트를 현명하게 설계했습니다.
Gen5 인터페이스를 탑재한 SN861은 이전 세대 SN655에 비해 즉각적인 성능 향상을 제공합니다 . 새로운 드라이브의 장점은 E1.S 폼팩터의 FDP(Flexible Data Placement)와 같은 더욱 심층적인 기능에 있습니다. FDP는 쓰기 증폭을 줄이고 데이터 배치를 최적화합니다. SN861은 종단 간 데이터 보호, AES-XTS 암호화, TCG OPAL 2.01과 같은 고급 보안 기능을 포함합니다. 또한 컨트롤러는 SSD의 전력 소비를 줄여 유휴 상태에서 평균 5와트 미만을 유지합니다. 뿐만 아니라, 이 드라이브는 NVMe® 2.0 및 OCP Cloud Spec 2.0과 같은 다양한 표준을 지원합니다.
보안 및 효율성 기능이 중요하지만 모든 세대 교체에는 상당한 성능 향상이 포함되며 SN861도 다르지 않습니다. 이 드라이브는 AI/ML 및 빅 데이터 분석과 같은 애플리케이션에 필수적인 최대 13,700MB/s의 순차 읽기 속도와 최대 3.3만 개의 임의 읽기 IOPS를 제공합니다. SN861의 두 버전 모두 작동 중에는 평균 20와트를 소비하고 유휴 상태에서는 5와트 미만을 소비합니다. 전력은 조정 가능하므로 예상 작업 부하에 맞게 드라이브의 전력 프로필을 조정하는 것은 쉽습니다. 예를 들어 하이퍼스케일러는 훨씬 낮은 전력 상태에서 E1.S 드라이브를 실행하는 경우가 많습니다.
흥미롭게도 SN861의 두 가지 폼 팩터는 기술적으로 디자인이 매우 유사하지만 Western Digital은 특정 작업 부하에 맞게 각 드라이브를 조정했습니다. 예를 들어 E1.S 버전에서는 FDP와 같은 기능과 클라우드 워크로드에 맞게 조정된 성능을 의미합니다. 반면 U.2 드라이브는 고성능 엔터프라이즈 워크로드와 드라이브 성능의 대폭적인 향상으로 이점을 얻을 수 있는 AI와 같은 새로운 워크로드에 활용될 것입니다.
EDSFF와 FDP
FDP는 CacheLib과 같은 워크로드에서 SSD의 성능과 안정성을 최적화하여 Meta와 같은 하이퍼스케일러에 상당한 이점을 제공합니다. FDP는 WAF(Write Amplification Factor)를 줄여 쓰기 속도를 향상시키고 SSD 수명을 연장합니다. 이는 대규모 데이터 처리 작업을 처리하는 데 중요합니다.
이 기술은 유사한 데이터를 지능적으로 그룹화하고 과잉 프로비저닝을 최소화하며 집중적인 가비지 수집의 필요성을 줄여 데이터 구성을 향상시킵니다. FDP는 또한 여러 네임스페이스를 지원하여 다양한 워크로드에서 일관된 성능을 보장합니다. 이러한 최적화는 애플리케이션 성능과 내구성을 향상시키고 대규모 스토리지 인프라의 총 소유 비용(TCO)을 크게 낮춥니다.
Ultrastar SN1 E861.S 버전의 FDP 지원은 드라이브가 하이퍼스케일러의 요구 사항을 충족할 준비가 되었음을 확인시켜 주지만 FDP는 방정식의 한 부분일 뿐입니다. 드라이브의 E1.S 버전은 하이퍼스케일 성능 요구 사항, 특히 읽기 성능에 대한 QoS를 제공해야 합니다.
U.2 기업용
E1.S 드라이브가 하이퍼스케일 사용 사례에 흥미로운 만큼 U.2 SN861은 대부분의 기업에서 채택할 드라이브입니다. 우리는 표준 테스트 모음에서 전반적인 성능을 측정하기 위해 일련의 테스트를 통해 드라이브를 테스트했습니다.
Western Digital Ultrastar DC SN861 SSD 데이터 시트
| 1.60TB | 1.92TB | 3.20TB | 3.84TB | 6.40TB | 7.68TB | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 지구력 | 3 DWPD | 1 DWPD | 3 DWPD | 1 DWPD | 3 DWPD | 1 DWPD |
| 보안 | ||||||
| 폼 팩터 | ||||||
| 인터페이스 | ||||||
| NVMe 사양 | ||||||
| 실적(예상) | 1.60TB | 1.92TB | 3.20TB | 3.84TB | 6.40TB | 7.68TB |
| 읽기 처리량(최대 MB/s, 시퀀스 128KiB) | 13,700 | 13,700 | 13,700 | 13,700 | 13,700 | 13,700 |
| 쓰기 처리량(최대 GB/s, 시퀀스 256KiB) | 3,600 | 3,600 | 7,200 | 7,200 | 7,500 | 7,500 |
| 읽기 IOPS(최대, Rnd 4KiB) | 2,100K | 2,100K | 3,300K | 3,300K | 3,300K | 3,300K |
| 쓰기 IOPS(최대, Rnd 4KiB) | 350K | 165K | 665K | 330K | 800K | 430K |
| 읽기 지연 시간(μS) | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| 쓰기 지연 시간(μS) | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 신뢰성 | ||||||
| MTTF(시간, 예상) | ||||||
| 수정할 수 없는 비트 오류율(UBER) | ||||||
| 연간 고장률(AFR, 예상) | ||||||
| 제한 보증(년) | ||||||
| 전원 관리(예상) | ||||||
| 요구 사항(DC, +/- 10%) | ||||||
| 작동 모드(평균, 최대) | ||||||
| 유휴(평균) | ||||||
| 물리적 크기 | ||||||
| z 높이(mm) | ||||||
| 치수(너비 x 길이, mm) | ||||||
| 환경 | ||||||
| 작동 온도(주변) | ||||||
| 비 작동 온도 | ||||||
본 비교에 사용된 엔터프라이즈급 NVMe® Gen5 SSD의 성능을 측정하기 위해, 네 가지 워크로드(fio, 256KB, 256KB) 테스트와 혼합 워크로드 테스트에는 Vdbench를 활용했습니다. 사용된 fio 스크립트 패키지는 드라이브를 일관된 방식으로 사전 준비하고 간단한 테스트를 수행하도록 설계된 자동화 스크립트로, GitHub에서 확인할 수 있습니다 . 이 스크립트를 사용하여 최대 대역폭 측정을 위한 256KB 순차 읽기/쓰기 테스트와 최대 처리량 측정을 위한 4KB 랜덤 읽기/쓰기 테스트를 진행했습니다.
| 최대 처리량 및 대역폭 |
웨스턴디지털 SN861 7.68TB | 키옥시아 CM7-R 7.68TB | 삼성 PM1743 7.68TB | 삼성 PM9A3 7.68TB |
| 256K 순차 읽기(1T/64Q) | 13,283MB / s의 | 12,092MB / s의 | 14,495MB / s의 | 6,751MB / s의 |
| 256K 순차 쓰기(1T/64Q) | 7,696MB / s의 | 5,796MB / s의 | 6,052MB / s의 | 4,055MB / s의 |
| 4K 랜덤 읽기(8T/32Q) | 2,108,065 IOPS | 1,963,066 IOPS | 1,900,838 IOPS | 1,068,508 IOPS |
| 4K 랜덤 쓰기(8T/32Q) | 473,658 IOPS | 301,061 IOPS | 319,758 IOPS | 206,660 IOPS |
Western Digital SN861의 최고 성능 수치를 살펴보면 Gen5 인터페이스를 잘 활용하고 있습니다. 순차 읽기에서는 13.3GB/s로 삼성 PM1743(14.5GB/s)에 이어 861위를 기록했습니다. 순차 쓰기에서는 SN5이 7.7GB/s의 속도로 다른 두 개의 유사한 Gen6.1 모델을 휩쓸었고, 삼성 PM1743의 XNUMXGB/s가 그 다음으로 가장 높았습니다.
무작위 4K 읽기 성능은 2.11M IOPS로 눈에 띄게 강력했으며, KIOXIA CM1.96-R의 7M IOPS가 그 다음으로 가깝습니다. 무작위 4K 쓰기 성능을 살펴보면 Western Digital SN861도 474K IOPS의 속도로 1743위에 올랐고, 320K IOPS의 Samsung PM861이 그 다음으로 가까운 모델이었습니다. XNUMX개 코너 작업 부하에서 Western Digital SNXNUMX은 XNUMX개 테스트 중 XNUMX개 테스트에서 최고 점수를 받았습니다.
SN861 Gen5 SSD를 테스트하기 위해 저희 테스트 랩에서는 Dell® PowerEdge® R760 서버를 활용했습니다 . 이 서버는 4세대 Intel Xeon 프로세서 두 개를 지원하고 최대 24개의 NVMe 드라이브를 지원하는 다목적 2U 랙마운트 서버입니다. 다양한 워크로드, 데이터베이스 및 VDI 환경에 적합합니다. 본 리뷰에서 테스트한 CM7-R 드라이브는 Dell 서버에서 Dell의 펌웨어 빌드를 사용하여 추출한 것임을 알려드립니다. KIOXIA의 기본 펌웨어를 사용할 경우 성능이 다를 수 있습니다.
Dell PowerEdge R760 구성:
- 듀얼 Intel® Xeon® Gold 6430(32코어/64스레드, 1.9GHz 기본)
- 1TB DDR5 RAM
- 우분투 22.04
최고의 유연성을 위해 U.8/U.5, M.2 및 EDSFF SSD 테스트를 위한 3베이 PCIe Gen2 JBOF를 제공한 Serial Cables와도 협력했습니다. 이를 통해 동일한 테스트 하드웨어에서 현재 및 새로운 드라이브 유형을 모두 테스트할 수 있습니다. 또한 VDbench를 활용하여 다양한 워크로드 유형에서 SSD 선택 전반에 걸쳐 확장된 성능을 비교했습니다. 이러한 벤치마크에 대한 테스트 프로세스에서는 전체 드라이브 표면을 데이터로 채운 다음 드라이브 용량의 25%에 해당하는 드라이브 섹션을 분할하여 드라이브가 애플리케이션 작업 부하에 어떻게 반응하는지 시뮬레이션합니다. 이는 드라이브를 100% 사용하고 안정된 상태로 만드는 전체 엔트로피 테스트와는 다릅니다. 결과적으로 이 수치는 더 높은 지속 쓰기 속도를 반영합니다.
프로필 :
- 16K 순차 읽기: 100% 읽기, 32 스레드, 0-120% iorate
- 16K 순차 쓰기: 100% 쓰기, 16개 스레드, 0-120% 속도
- 4K, 8K 및 16K 70R/30W 랜덤 믹스, 64 스레드, 0-120% 요레이트
- 합성 데이터베이스: SQL 및 Oracle
- VDI 전체 클론 및 연결된 클론 추적
첫 번째 Vdbench 테스트에서는 16스레드 로드로 순차 32K 읽기 성능을 측정했습니다. 여기에서는 325K IOPS를 측정한 KIOXIA CM5.1-R과 대등한 Western Digital SN98의 861μs에서 7K IOPS 및 329GB/s의 최대 처리량을 측정했습니다. PCIe Gen5 Samsung PM1743은 289K IOPS를 측정했고, 참조용 Gen9 SSD로 가져온 Samsung PM3A4은 227K IOPS를 측정했습니다.
동일한 16K 순차 워크로드로 쓰기 성능에 초점을 맞춘 Western Digital SN861은 우리가 비교한 다른 U.2 PCIe Gen5 SSD에 비해 강력한 우위를 제공했습니다. SN861은 200μs에서 최고 3.1K IOPS 및 78GB/s를 측정했으며, KIOXIA CM7-R과 Samsung PM1743보다 앞서 있습니다. Gen4 환경과 비교하면 모두 9K IOPS를 측정한 Samsung PM3A131에 비해 강력한 우위를 점했습니다.
다음 세 가지 테스트에서는 70/30 R/W 혼합을 사용한 무작위 전송 테스트에서 블록 크기 조정을 살펴봅니다. 첫 번째 테스트에서는 4K 블록 크기를 측정했습니다. 여기서는 Western Digital SN861과 KIOXIA CM7-R의 성능이 매우 유사하며, SN861은 903μs에서 70K IOPS를 측정한 반면 CM881-R에서는 7K IOPS를 측정했습니다. Samsung PM1743은 521K IOPS의 최고 속도로 뒤처졌으며 Gen4 PM9A3은 396K IOPS를 측정했습니다.
8/70 R/W 무작위 테스트를 통해 최대 30K 블록 크기로 이동한 Western Digital SN861은 7K IOPS의 CM682-R과 비교하여 93μs에서 7K IOPS의 피크를 측정하여 KIOXA CM599-R보다 앞섰습니다. Samsung PM1743은 414K IOPS로 뒤처졌고 Gen4 PM9A3은 301K IOPS를 측정했습니다.
최종 무작위 70/30 R/W 테스트에서는 16K 블록 크기를 확인했습니다. Western Digital SN861은 434μs에서 최고 143K IOPS를 측정하고 CM7-R은 337K IOPS를 측정하여 강력한 선두를 유지하고 있습니다. Samsung PM1743은 231K IOPS를 측정하며 계속해서 뒤처졌고, Gen4 PM9A3은 183K IOPS를 측정했습니다.
다음 테스트 그룹은 합성 SQL 워크로드에 중점을 둡니다. 이 첫 번째 테스트에서는 Western Digital SN861이 KIOXIA CM7-R보다 앞서는 것을 발견했습니다. CM407-R의 78K IOPS에 비해 396μs에서 최고 속도는 7K IOPS입니다. Samsung PM1743은 최고 340K IOPS를 기록했고, Gen4 PM9A3은 310K IOPS를 측정했습니다.
80/20 R/W 혼합의 SQL 워크로드를 통해 Western Digital SN861은 KIOXIA CM7-R을 계속 앞서며 CM424-R의 75K에 비해 407μs에서 최대 7K IOPS를 측정합니다. Samsung PM1743은 322K IOPS의 최고 속도로 두 제품을 뒤쫓았으며 Gen4 PM9A3은 281K IOPS를 측정했습니다.
SQL 워크로드에서 읽기 확산을 90/10 R/W 분할로 늘린 Western Digital SN861은 CM7-R의 411K IOPS에 비해 77μs에서 398K IOPS를 측정하여 KIOXIA CM7-R보다 계속 선두를 유지했습니다. 삼성은 여전히 328K IOPS의 최고 속도로 두 제품을 뒤쫓고 있으며 Gen4 PM9A3은 297K IOPS를 측정했습니다.
SQL 테스트 후에는 합성 Oracle 워크로드로 초점을 전환합니다. 여기에서 5개의 Gen4 SSD는 Gen9 Samsung PM3A861에 비해 강력한 개선을 보여줍니다. Western Digital SN445은 80K IOPS를 제공하는 KIOXIA CM7-R보다 앞서 417μs에서 1743K IOPS의 최고 속도로 선두를 유지했습니다. Samsung PM317은 9K IOPS를 측정하고 PM3A267은 XNUMXK IOPS를 측정하여 그 뒤를 이었습니다.
합성 Oracle 워크로드의 R/W 확산을 80/20으로 전환하면 Western Digital SN861과 KIOXIA CM7-R 간의 확산이 좁아졌습니다. SN861은 309μs에서 최대 71K IOPS를 측정하고 CM7-R은 304K IOPS를 측정했습니다. . Samsung PM1743은 252K IOPS 피크를 측정했으며 Gen4 PM9A3은 228K IOPS를 기록했습니다.
90/10 R/W 혼합을 사용한 최종 합성 Oracle 워크로드에서는 Western Digital SN861과 KIOXIA CM7-R 사이에 비슷한 격차가 나타났습니다. SN861은 296μs에서 74K IOPS의 최고 속도를 보인 반면, CM7-R은 292K IOPS를 측정했습니다. Samsung PM1743은 250K IOPS의 최고 속도로 더욱 뒤처졌고 Gen4 PM9A3은 231K IOPS를 측정했습니다.
마지막 861개 워크로드는 전체 클론 및 연결된 클론 VM의 VDI 추적에 중점을 둡니다. 여기에는 각각 부팅, 초기 로그인 및 월요일 로그인의 세 가지 시나리오가 포함됩니다. 테스트에서는 Western Digital SN370이 94μs에서 7K IOPS를 측정한 반면 KIOXIA CM348-R은 1743K IOPS를 측정한 전체 클론 부팅 시나리오를 다룹니다. Samsung PM263은 4K IOPS를, Gen9 PM3A227은 XNUMXK IOPS를 기록했습니다.
초기 로그인 시나리오에서 KIOXIA CM7-R은 861μs에서 196K IOPS를 측정하고 163K IOPS를 갖춘 SN861을 측정하여 Western Digital SN181보다 앞서 나갔습니다. Samsung PM1743은 157K IOPS 피크를 측정한 반면 Gen4 PM9A3은 117K IOPS를 기록했습니다.
월요일 로그인 프로필에서는 Western Digital SN861과 KIOXIA CM7-R이 선두를 달리고 있었습니다. SN861은 158μs에서 99K IOPS의 피크를 측정한 반면 CM7-R은 160K IOPS를 측정했습니다. Samsung PM1743은 126K IOPS를 측정했으며 Gen4 PM9A3은 83K IOPS를 제공했습니다.
지난 세 번의 테스트에서는 부팅부터 시작하여 VDI 연결된 클론 설정에서 동일한 프로필을 살펴보았습니다. KIOXIA CM7-R은 161K IOPS를 측정하여 861μs에서 156K IOPS를 제공하는 Western Digital SN102에 먼저 출시되었습니다. 그런 다음 Samsung PM1743은 138K IOPS를 측정했으며 Gen4 PM9A3은 110K IOPS를 기록했습니다.
초기 로그인 프로필을 측정한 테스트에서 KIOXIA CM7-R은 89K IOPS의 최고 속도를 보였으며 Western Digital SN861은 85μs에서 102K IOPS로 뒤처졌습니다. Samsung PM1743은 70K IOPS를 기록했고 Gen4 형제는 53K IOPS를 기록했습니다.
월요일 로그인 프로필을 다루는 마지막 VDI 워크로드에서 Western Digital SN861은 122μs에서 129K IOPS의 최고 속도로 선두에 올랐으며, 그 뒤를 잇는 KIOXIA CM7-R은 115K IOPS를 측정했습니다. Samsung PM1743은 95K IOPS를 측정했으며 Gen4 PM9A3은 64K IOPS의 최고 속도를 기록했습니다.
웨스턴디지털 SN861과 AI
본 보고서에서 다룬 SN861 관련 작업과 다소 연관된 맥락에서, 저희는 Western Digital 시스템 그룹에서 제공하는 OpenFlex™ Data24 플랫폼 내에서 이전 세대 Western Digital Ultrastar DC SN655 도 활용해 왔습니다 . FMS '24 데모에서 저희는 GPU 서버, Data24 NVMe-oF™ 플랫폼, 그리고 4세대 SN655 SSD를 사용한 AI 데모를 선보였습니다.
NVIDIA® IndeX®를 사용한 테스트는 고급 체적 시각화 기능을 활용하여 높은 충실도로 대규모 데이터 세트를 처리하는 데 중점을 두었습니다. IndeX는 GPU 가속을 활용하여 석유 및 가스 탐사, 의료 영상, 과학 연구와 같은 산업에 중요한 3D 체적 데이터의 실시간 대화형 시각화를 제공합니다.
특히 GPU 집약적인 환경에서 최적의 성능을 달성하려면 GPU와 스토리지 간의 고속 데이터 교환을 보장해야 합니다. 예를 들어, NVIDIA H100 GPU의 대역폭을 완전히 포화시키려면 NVIDIA GPUDirect™와 같은 고성능 NVMe 스토리지 솔루션 및 기술을 사용하여 약 64GB/s의 처리량을 달성해야 했습니다. 이 통합은 대기 시간을 줄이고 데이터 처리량을 최대화하여 대규모 데이터 세트를 보다 빠르고 효과적으로 처리하기 위한 효율적인 GPU 활용을 보장합니다.
Gen4 SN655가 최대 6.8GB/s에서 수행할 수 있는 대역폭과 SN13.7의 861GB/s에서 수행할 수 있는 대역폭 차이를 살펴보면 Gen5 SSD로 전환할 때의 이점을 분명히 알 수 있습니다. 이전 세대 모델에서 64GB/s를 달성하려면 SSD 861개가 필요하지만 SNXNUMX은 SSD XNUMX개만으로 해당 목표를 달성할 수 있습니다. 이러한 차이를 통해 추가 대역폭이나 용량을 위해 드라이브 수를 늘릴 수 있습니다.
AI 및 기타 고급 애플리케이션의 요구 사항에 따라 스토리지를 확장하려면 성능과 용량이 중요합니다. Gen5 드라이브에 비해 SN861이 제공하는 Gen4 인터페이스와 전반적인 성능 향상은 이 점에서 매우 매력적입니다. 즉, 이러한 드라이브는 단일 스토리지 시스템 내에서 더 많은 GPU를 지원할 수 있으며 해당 GPU가 전체 활용을 보장할 수 있을 만큼 빠른 속도로 공급되도록 보장할 수 있습니다.
맺음말
SN861은 Western Digital의 획기적인 도약을 의미합니다. 드라이브는 향후 사용 사례에 맞게 조정된 E1.S 드라이브의 FDP와 같은 드라이브 기능을 통해 하이퍼스케일 및 엔터프라이즈 고객을 모두 지원하는 폼 팩터로 제공됩니다. Gen5 인터페이스는 드라이브의 가장 확실한 이점으로, 인상적인 종합 성능 프로필을 제공합니다.
Western Digital SN861은 처음부터 강력한 성능을 제공하여 최대 순차 대역폭과 무작위 처리량을 측정하는 초기 4코너 워크로드에서 2.11개의 상위 자리를 차지했습니다. 주요 특징으로는 4M IOPS의 무작위 474K 읽기 성능과 1743K IOPS를 측정하는 무작위 13.3K 쓰기 성능이 있습니다. 순차 읽기 성능은 7.7GB/s로 삼성 PMXNUMX에 비해 XNUMX위를 기록하며 강력했지만, 순차 쓰기 대역폭은 XNUMXGB/s로 XNUMX위를 차지했다.
주로 혼합 워크로드 또는 더 작은 블록 크기 전송에 초점을 맞춘 VDbench 워크로드에서 SN861은 계속해서 탁월한 성능을 발휘했습니다. 우리는 16K IOPS의 강력한 200K 순차 쓰기 속도와 70K, 30K 및 4K 전송 크기를 포괄하는 8/16 R/W 혼합 테스트에서 강력한 선두를 측정했습니다. VDI 워크로드에서 SN861은 일부 영역에서 KIOXIA CM7-R과 함께 861위를 차지했습니다. 전반적으로 Western Digital SNXNUMX은 테스트 라인업 전반에 걸쳐 강력한 성능을 보였습니다.
Western Digital SN5과 같은 최신 Gen861 SSD가 비즈니스 결과에 영향을 미치고 있다는 것은 분명합니다. 증거가 필요하다면 AI 혁명에 미치는 영향만 살펴보세요. 우리는 테스트에서 이를 확인했습니다. AI 시스템은 위의 NVIDIA IndeX 예시와 같은 캐시에서든 공유 스토리지 어레이 또는 GPU 서버에서든 GPU 작동을 유지하기 위해 빠른 스토리지가 필요합니다. Western Digital은 이러한 고급 워크로드에 맞게 SN861을 포지셔닝하는 동시에 하이퍼스케일러용 FDP 지원 SKU를 제공하는 데 매우 효과적이었습니다.
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