O KIOXIA CM9-R é a primeira família de SSDs empresariais construída com a tecnologia BiCS FLASH de oitava geração, e o modelo E3.S de 15.36 TB em nosso laboratório representa o ponto ideal em termos de volume: 3,400 mil IOPS de leitura aleatória e 14,800 MB/s de leitura sequencial em uma unidade com consumo típico de 25 W em modo ativo. Os SSDs empresariais de quinta geração geralmente atingem valores próximos a 30 W para alcançar seus números de desempenho anunciados, e o diferencial da KIOXIA para a geração CM9 é que o design CBA (CMOS diretamente conectado ao array) do BiCS8 oferece desempenho superior sem o consumo excessivo de energia.
A KIOXIA CM9-R de 15.36 TB utiliza a arquitetura E3.S: BiCS FLASH, geração 8, com uma potência típica de 25 W.
O CM9-R é o braço da família voltado para leitura intensiva de 1 DWPD; uma linha de uso misto, o CM9-V, com 3 DWPD, opera em paralelo. As capacidades variam de 1.92 TB a 30.72 TB em E3.S, com um modelo topo de linha de 61.44 TB reservado para a versão U.2 de 2.5 polegadas. Abaixo de 7.68 TB, a série utiliza memória flash BiCS de 5ª geração; os modelos de 7.68 TB, 15.36 TB e 30.72 TB utilizam a 8ª geração, e nossa unidade de teste de 15.36 TB (KCM9XRJE15T3) está exatamente no ponto de capacidade em que a série apresenta suas melhores especificações de gravação: 11,000 MB/s de gravação sequencial e 540 IOPS de gravação aleatória, ambos os melhores resultados da série, exclusivos para essa capacidade.
A unidade é PCIe 5.0 x4 com suporte a dual-port x2 para topologias de alta disponibilidade, compatível com NVMe 2.0 e NVMe-MI 1.2c, e suporta a especificação OCP Datacenter NVMe SSD v2.5 (nem todos os requisitos). Proteção contra perda de energia e proteção de dados de ponta a ponta são padrão, com variantes de segurança SIE, SED e FIPS 140-3 SED disponíveis na matriz de modelos.
O modelo E3.S de 7.5 mm possui o conector EDSFF; a mesma série oferece capacidades de até 61.44 TB no formato de 2.5 polegadas.
Especificações do KIOXIA CM9-R
| Especificação | KIOXIA CM9-R 15.36TB (E3.S) |
|---|---|
| Visão geral da plataforma | |
| Modelo | KCM9XRJE15T3 (SIE) KCM9DRJE15T3 (SED) KCM9FRJE15T3 (FIPS SED) |
| Capacidade | 15,360 GB |
| Fator de Forma | E3.S, 7.5 mm |
| Interface | PCIe 5.0 (x4 único, x2 duplo), NVMe 2.0, NVMe-MI 1.2c |
| NAND | KIOXIA BiCS FLASH geração 8 3D TLC (CBA) |
| Desempenho (porta única x4, até) | |
| Leitura sequencial (128 KiB) | 14,800 MB / s |
| Gravação sequencial (128 KiB) | 11,000 MB / s |
| Leitura aleatória (4 KiB) | IOPS 3,400K |
| Gravação aleatória (4 KiB) | IOPS 540K |
| Latência de leitura/gravação (4 KiB QD1, típica) | 65 µs/10 µs |
| Poder e resistência | |
| Energia (Ativa / Pronta) | 25 W típico / 5 W típico |
| resistencia | 1 DWPD |
| MTTF / Garantia | 2,500,000 horas/5 anos |
| Diferenciais | |
| pós-colheita | Proteção contra perda de energia Proteção de dados ponta a ponta Porta dupla para alta disponibilidade |
| Conformidade | OCP Datacenter NVMe SSD v2.5 (parcial) |
Histórico de testes e comparáveis
Utilizamos um Dell PowerEdge R760 com Ubuntu 22.04.2 LTS como plataforma de teste para todas as cargas de trabalho desta análise. Equipado com um JBOF Gen5 da Serial Cables, ele oferece ampla compatibilidade com SSDs U.2, E1.S, E3.S e M.2. Nossa configuração de sistema está descrita abaixo:
- 2 x Intel Xeon Gold 6430 (32 núcleos, 2.1 GHz)
- 16 x 64GB DDR5-4400
- SSD Dell BOSS de 480 GB
- Cabos seriais Gen5 JBOF
- NVIDIA L4
Unidades comparadas
- KIOXIA CD9P-R 7.68 TB (1 DWPD)
- Sandisk DC SN861 7.68 TB (1 DWPD)
- Solidigm PS1010 7.68 TB (1 DWPD)
- Solidigm PS1030 12.8 TB (3 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)
A combinação com o próprio CD9P-R da KIOXIA é crucial: o CD9P-R demonstrou o potencial do BiCS8 em posicionamento para data centers, e o CM9-R é a versão topo de linha para empresas do mesmo flash.
Desempenho FIO
Gravação sequencial de 128K (IODepth 16 / NumJobs 1)
O CM9-R iniciou sua avaliação no FIO com um sólido resultado de gravação sequencial de 128K em estado estável: 8,668.1 MB/s a 230.4 µs, o terceiro melhor do grupo, atrás apenas do Micron 9550 MAX (10,957.9 MB/s) e do 9550 Pro (10,354.6 MB/s), e com folga em relação aos demais concorrentes, que apresentaram valores entre 6,370 e 7,127 MB/s. Em comparação com seu irmão CD9P-R, com 6,912.4 MB/s, o SSD corporativo obteve uma vantagem de 25%, uma diferença significativa considerando que ambos utilizam a mesma memória flash BiCS8.
Leitura sequencial de 128K (IODepth 64 / NumJobs 1)
O lado da leitura é o único resultado em nosso conjunto de dados que está muito aquém da classificação da unidade. Com IODepth 64 em um único processo, o CM9-R atingiu 9,974.6 MB/s em 801.7 µs, o último do grupo e bem abaixo tanto da especificação de 14,800 MB/s quanto dos 14,235.9 MB/s que seu irmão CD9P-R alcançou na mesma configuração. Este é um teste de tarefa única, e as varreduras abaixo mostram o CM9-R lendo em velocidade máxima quando o trabalho é distribuído entre várias tarefas. No entanto, compradores com padrões de leitura de blocos grandes em fluxo único devem observar esse comportamento e testar seu próprio pipeline.
Gravação aleatória 64K
O teste de gravação aleatória de 64K colocou o CM9-R em segundo lugar no grupo, atingindo um pico de 9,635.3 MB/s (IODepth 8 / NumJobs 2, com apenas 103.4 µs), atrás apenas do Micron 9550 MAX, com 10,878.1 MB/s. O modelo com baixa profundidade de fila foi o melhor do grupo: 3,334.8 MB/s a 18.4 µs com IODepth 1 / NumJobs 1, à frente do Solidigm PS1030 (2,901.7 MB/s a 21.1 µs) e de todos os outros. O limite de latência permaneceu controlado, atingindo um máximo de 1,942.5 µs durante todo o teste, enquanto vários concorrentes ultrapassaram 2,300 µs e o PS1010 chegou a quase 6,000 µs.
Leitura aleatória 64K
Com leituras de 64K, o CM9-R apresentou a melhor abertura de fluxo único do grupo, 1,359.0 MB/s a 45.6 µs com IODepth 1 / NumJobs 1, superando até mesmo o CD9P-R (1,334.0 MB/s), enquanto o restante dos concorrentes apresentou resultados aproximadamente na metade desse valor. Igualmente impressionante é a baixa concorrência necessária: o drive atingiu seu pico de 13,402.4 MB/s com IODepth 4 / NumJobs 8 e apenas 148.7 µs de latência, enquanto a maioria dos concorrentes precisou de configurações com IODepth 32 para alcançar o mesmo resultado. O título de melhor desempenho em filas profundas ficou com o Solidigm PS1030, com 14,162.9 MB/s, mas nenhum outro drive do grupo oferece leituras de 64K com baixa concorrência tão bem quanto os dois drives da KIOXIA.
Gravação sequencial de 16K
Uma observação sobre programação: nossa cobertura de 16K agora é sequencial em vez de aleatória, uma carga de trabalho que destacamos inicialmente em nossa análise do Micron 9550 MAX e que estamos implementando em todo o grupo, visto que fluxos sequenciais de tamanho médio dominam as implantações reais, principalmente pipelines de IA que movem dados ordenados em execuções, em vez de dispersar acertos aleatórios.
A mudança favorece o CM9-R. Seu pico de 10,812.2 MB/s ficou em segundo lugar, atrás apenas do Micron 9550 MAX, com 10,970.8 MB/s. Enquanto o 9550 MAX precisou de IODepth 32 / NumJobs 4 e 181.9 µs para atingir esse valor, o CM9-R alcançou seu pico com IODepth 1 / NumJobs 16 e latência de 22.8 µs, a mesma característica de baixa profundidade de fila que define este drive em todos os outros testes. A latência de um único worker, de 10.4 µs, foi novamente a melhor do grupo, e o drive ultrapassou 10,400 MB/s em três pontos distintos, variando de IODepth 1 a 32.
Leitura sequencial de 16K
Nas leituras, o CM9-R apresentou 13,393.2 MB/s com IODepth 32 / NumJobs 8, ficando em segundo lugar, atrás do seu irmão CD9P-R, com 13,819.7 MB/s. Obteve praticamente o mesmo valor, 13,390.1 MB/s, com IODepth 16 / NumJobs 8, mas com metade da latência, 149.0 µs contra 298.3 µs. Uma observação importante: ao contrário dos testes aleatórios, as leituras sequenciais de fluxo único de 16K favoreceram o Sandisk SN861 (12.5 µs) e o Micron (13.9 a 21.3 µs) em relação ao par KIOXIA, que apresentou valores próximos a 32 µs. Após a introdução do paralelismo, o CM9-R apresentou boa escalabilidade, atingindo 12,400 MB/s com IODepth 4 / NumJobs 16.
Gravação aleatória 4K
O CM9-R atingiu 1,502.9 mil IOPS com profundidade de fila 8 / número de tarefas 16 e latência de apenas 84.6 µs, ficando em quarto lugar no grupo, atrás do Micron 7600 MAX (1,781.2 mil), Solidigm PS1030 (1,595.8 mil) e 9550 MAX (1,544.2 mil), e quase 2.8 vezes o valor nominal de 540 mil IOPS, especificado pela KIOXIA para uma profundidade de fila fixa. Com profundidade de fila 1, liderou todo o grupo com 115.8 mil IOPS e 8.2 µs, a resposta de gravação de pequenos blocos mais rápida que medimos entre os drives deste grupo.
Leitura aleatória 4K
O teste de leitura 4K em fila profunda é o ponto fraco do CM9-R: 1,973.4 mil IOPS no pico de IODepth 16 / NumJobs 16, sétimo entre oito, à frente apenas do Micron 7600 MAX e bem abaixo dos 2,555.6 mil do Sandisk SN861, líder do grupo. Observe o contexto da classificação: a especificação de 3,400 mil IOPS da KIOXIA é medida em profundidades de fila além do limite de IODepth 32 / NumJobs 16 do nosso teste, portanto, consideramos a diferença como uma variação na configuração do teste, e não como uma deficiência. No entanto, unidades como o SN861 e o PS1030 apresentaram resultados substancialmente melhores no mesmo teste. A outra metade do gráfico pertence ao CM9-R: 33.6 mil IOPS em 29.3 µs com profundidade de fila 1, a menor latência de leitura 4K do grupo, ligeiramente à frente do CD9P-R, que apresentou a mesma característica como sua marca registrada em junho.
Desempenho GDSIO
As leituras de armazenamento direto da GPU são onde o escalonamento de threads do CM9-R demonstra o mesmo comportamento que seu irmão CD9P-R, apresentado em junho. Os dois drives da KIOXIA lideraram o segmento de blocos de 16K em todos os testes, e o pico de 136.4K IOPS do CM9-R em 16K foi o melhor de todo o grupo, à frente dos 134.2K do CD9P-R e muito superior ao par da Solidigm na parte inferior da tabela (o PS1030 alcançou 101.2K). No segmento de 1M, o CM9-R atingiu um pico de 6.06 GiB/s, ficando atrás apenas dos 6.16 GiB/s do CD9P-R, com o Solidigm PS1010 e o Micron 9550 MAX logo atrás, ambos com 6.05 GiB/s. A latência de leitura de 16K em thread única de 44.5 µs ficou no meio do grupo, praticamente idêntica à do CD9P-R; o Sandisk SN861 manteve a latência de thread única em 26.1 µs.
A taxa de transferência de dados em modo de escrita é onde o CM9-R se destaca discretamente. Seu pico de 5.51 GiB/s (bloco de 1M, 16 threads) ficou em segundo lugar, atrás dos 5.69 GiB/s do Micron 9550 MAX, pelo menos no papel, mas o formato das duas curvas é o que realmente importa: o 9550 MAX caiu para aproximadamente 2.2 GiB/s em 1M/64 dentro da sua janela de volatilidade documentada, enquanto o CM9-R manteve a curva mais estável do grupo em todo o segmento de 1M. Ele também evitou o colapso em 128K com alta carga de threads exibido por ambos os SSDs da Solidigm. A latência de escrita de 16K em thread única de 21.4 µs empatou com o CD9P-R como a melhor do grupo. Para fluxos de escrita sustentados próximos à GPU, este foi o SSD mais previsível do teste.
Desempenho do ponto de verificação DLIO
Nosso teste de checkpoint DLIO grava checkpoints de treinamento recorrentes em três passagens, e é um teste de consistência tanto quanto de velocidade; tempos menores são melhores, e a diferença entre a primeira e a terceira passagem mostra como um disco se comporta quando seu FTL está funcionando sob pressão constante. Uma observação sobre esses dados: a quantidade de checkpoints aumenta com a capacidade do disco, portanto, discos maiores, como o CM9-R de 15.36 TB, registram mais checkpoints por execução, e os resultados por checkpoint não são alinhados ponto a ponto entre os discos. É por isso que a tabela abaixo apresenta as médias das passagens, que normalizam a execução de cada disco em um valor diretamente comparável; quanto menor, melhor. Na primeira passagem, todo o grupo de comparação fica dentro de uma faixa estreita de 459 a 465 segundos, com o CM9-R em 462.8 segundos. A separação ocorre posteriormente. Na terceira passagem, o CM9-R estabiliza em 580.9 segundos, no meio do pelotão, na parte de trás do grupo: mais rápido que os 599.2 segundos do Solidigm PS1030, mas atrás do Sandisk SN861 (553.3), do Micron 9550 MAX (555.3) e do seu próprio irmão CD9P-R (570.6).
| Tração | Média da 1ª passagem (em segundos) | Média da 2ª passagem (em segundos) | Média da 3ª passagem (em segundos) |
|---|---|---|---|
| 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 |
A posição na terceira passagem merece interpretação, e não alarme. Um SSD com taxa de transferência de 1 DWPD e uso intensivo de leitura não é comprado para gravações de checkpoint sustentadas, e os resultados do FIO comprovam o verdadeiro argumento do SSD: a melhor latência de baixa profundidade de fila do grupo, tanto em leituras quanto em gravações, entregue de forma consistente. Notavelmente, o CM9-R apresentou degradação gradual e previsível ao longo de suas passagens, em vez de oscilações, demonstrando a mesma estabilidade de sua linha de gravação GDS, que é o que o agendamento de checkpoints considera importante quando um SSD entra em operação. Compradores que precisam do pico de checkpoints devem considerar a família Micron 9550 ou aguardar o lançamento do CM9-V, seu irmão de uso misto.
Conclusão
O KIOXIA CM9-R de 15.36 TB é o primeiro SSD de classe empresarial com BiCS8, testado no ponto de capacidade em que a série oferece seu melhor desempenho de gravação, e nossos dados o definem claramente: a menor latência em baixa profundidade de fila no grupo de comparação em todas as cargas de trabalho que executamos. Com profundidade de fila 1, ele liderou o mercado em leituras de 4K (33.6 mil IOPS a 29.3 µs), gravações de 4K (115.8 mil IOPS a 8.2 µs), gravações sequenciais de 16K (10.4 µs com um único trabalhador) e leituras de 64K (1,359.0 MB/s a 45.6 µs), e atingiu seu pico de leitura de 64K com uma fração da concorrência exigida por seus concorrentes. Em armazenamento direto por GPU, apresentou o melhor IOPS de leitura de bloco pequeno do grupo, com 136.4K, e a linha de gravação sustentada mais estável no teste, atingindo um pico de 5.51 GiB/s, sem a volatilidade de alta frequência observada em vários concorrentes.
A menor latência de profundidade de fila 1 do grupo em todas as cargas de trabalho que executamos foi de 25W (típica).
O pico de leitura 4K em fila profunda de 1,973.4K IOPS ficou em sétimo lugar entre oito em nossa varredura (a classificação de 3,400K do KIOXIA é medida em profundidades de fila além do nosso limite de teste, mas os concorrentes encontraram mais dentro da mesma varredura), e a leitura sequencial 128K de trabalhador único de 9,974.6 MB/s foi o único resultado abaixo de sua classificação.
Para camadas de leitura sensíveis à latência, front-ends OLTP, ambientes virtualizados em infraestrutura HA de porta dupla e serviços de IA com alta demanda de leitura, onde o tempo de resposta em profundidades de fila reais é mais importante do que picos sintéticos de filas profundas, o CM9-R é o argumento mais forte até agora de que o design CBA do BiCS8 redefine a categoria. Pipelines de gravação intensa e sustentada devem considerar o CM9-V ou os drives de uso misto deste grupo. Todos os outros recebem o drive que responde mais rapidamente quando importa, em uma gama de capacidades que chega a 30.72 TB no formato E3.S e 61.44 TB no formato de 2.5 polegadas.
O desempenho do CM9-R, com profundidade de fila 1, também lhe garantiu uma posição no ranking: agora ele ocupa o primeiro lugar como Melhor para Cargas de Trabalho com Latência Crítica em nossa lista. Melhores SSDs para empresas Disputas de Comerciais.
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