A densidade é mais importante do que nunca nos data centers modernos, onde cada centímetro de espaço em rack e cada watt de energia consumido impacta diretamente a eficiência operacional e o custo. O SSD D5-P5336 de 122.88 TB da Solidigm chega como uma solução atraente para esse desafio, reunindo uma capacidade notável em um único drive U.2 e estabelecendo um novo padrão em densidade de armazenamento SSD.
Essa densidade de armazenamento sem precedentes não apenas otimiza a infraestrutura física, mas também transforma as possibilidades de design de data centers, reduzindo significativamente os requisitos de espaço em rack e aumentando a eficiência energética geral. À medida que os data centers equilibram cada vez mais as crescentes demandas de cargas de trabalho de IA, entrega de conteúdo e armazenamento de objetos com as pressões de sustentabilidade e custo, unidades como a Solidigm D5-P5336 representam não apenas um avanço tecnológico, mas uma evolução essencial na estratégia de armazenamento empresarial.
Já estamos vendo essa adoção acontecer; fornecedores de servidores e armazenamento estão qualificando unidades de alta capacidade rapidamente para que possam atender às demandas dos clientes por eficiência de armazenamento. A Dell Technologies, por exemplo, já adicionou suporte para Unidades de 122.88 TB em sua linha PowerScale de matrizes de armazenamento, e eles acabaram de mostrar o PowerEdge R7725xd, que pode acomodar quase 3 PB de capacidade com essas unidades espaçosas.
Para esta análise, não atingiremos esses níveis de escala; temos apenas um único disco para este relatório. Dito isso, nossas cargas de trabalho demonstrarão onde este disco se destaca em diversas cargas de trabalho corporativas, incluindo aquelas projetadas para suportar aplicações modernas de IA. Se você prefere uma abordagem um pouco mais inovadora ao uso de SSDs de 122.88 TB, exploramos o potencial do Solidigm D122-P5 de 5336 TB em uma implantação exclusiva de IA de ponta no início deste ano, utilizando o NVIDIA Jetson Orin Nano Super.
Uma última observação antes de começarmos. É essencial entender o que o P122.88 de 5336 TB é e o que não é. Este lançamento é uma extensão da família Drive, lançada em meados de 2023. A Solidigm foi uma das primeiras a comercializar o armazenamento QLC para uso corporativo, trazendo densidade, custo-benefício, bom desempenho de leitura e desempenho adequado para cargas de trabalho que poderiam se beneficiar dessa combinação exclusiva. Desde então, o setor se apressou para alcançar a liderança de capacidade da Solidigm. Com a variedade de configurações e formatos de unidade, no entanto, as águas ficaram relativamente turvas. Embora a unidade Solidigm de 122.88 TB continue sendo um modelo Gen4 no formato U.2 (também disponível em E1.L), ela foi projetada para fornecer alta capacidade com uma relação TB/US$ atrativa.
Construir e projetar
O Solidigm D5-P5336 122.88 TB mantém a mesma arquitetura de núcleo do anterior modelo de 61.44 TB analisado, utilizando NAND QLC de 192 camadas. Essa consistência garante desempenho previsível, comportamento térmico e compatibilidade de interface em todas as capacidades, o que é essencial para implantações escaláveis. Como uma unidade de E/S de 32 KB (em comparação com 16 KB na versão de 61 TB), o D122-P5 de 5336 TB é otimizado para padrões de E/S de médio porte comumente encontrados em armazenamento de objetos e pipelines de dados de IA. Esse design proporciona maior flexibilidade na carga de trabalho, mantendo a eficiência.
O diferencial deste modelo é sua capacidade de 122.88 TB, que dobra o armazenamento sem aumentar o espaço físico. Alojado em um formato padrão U.2.5 de 2 mm e 15 polegadas, ele também é oferecido nas configurações E3.S de 7.5 mm e E1.L de 9.5 mm para atender a diversas necessidades de hiperescala. O disco utiliza a interface NVMe PCIe Gen4 x4, oferecendo até 7 GB/s de taxa de transferência de leitura sequencial e 3 GB/s de taxa de transferência de gravação. Embora não adote PCIe Gen5, o Gen4 oferece largura de banda suficiente para as cargas de trabalho com uso intensivo de leitura que o D5-P5336 atende, incluindo pipelines de IA, distribuição de conteúdo e armazenamento de objetos.
Em termos de desempenho, a unidade oferece até 900,000 IOPS para leituras aleatórias (4K, QD256) e 19,000 IOPS para gravações aleatórias (16K, QD256). A latência de leitura é de 110 microssegundos (4K) e a latência de gravação é de 40 microssegundos (32K). A latência de acesso sequencial é ainda menor, com leituras de 8 microssegundos (4K) e gravações de 21 microssegundos (32K), suportando operações altamente responsivas em implantações de larga escala.
Comparando o P122 de 5336 TB com o disco anterior de 61 TB, o SSD de maior capacidade opera com um desempenho de gravação inferior ao listado. As transferências sequenciais de 128 Kbytes caem de 3 GB/s para 3.3 GB/s, e o desempenho de gravação aleatória de 16 Kbytes cai mais substancialmente, de 43 K IOPS para apenas 19 K IOPS. À medida que avançamos na avaliação, é essencial observar que as capacidades variam conforme cargas de trabalho específicas sobrecarregam os discos em termos de desempenho de transferência sequencial ou aleatória.
O drive inclui cache DRAM SK Hynix e capacitores de proteção contra perda de energia. Esses componentes garantem buffer confiável e protegem os dados durante interrupções inesperadas de energia, o que é essencial em ambientes corporativos. A confiabilidade do drive inclui um tempo médio entre falhas (MTBF) de dois milhões de horas e uma taxa de erro de bit irrecuperável de menos de um erro de bit a cada 100 quatrilhões de bits lidos.
As organizações estão preocupadas com a vida útil geral dos SSDs, com foco no número de gravações ao longo de muitos anos de uso. A classificação de resistência do Solidigm D5-P5336 é de 0.6 gravações de disco por dia (DWPD), com base em uma carga de trabalho de gravação aleatória de 32K, o que se traduz em 134.3 petabytes gravados (PBW) durante o período de garantia. O SSD D122-P5 de 5336 TB da Solidigm estabelece um novo padrão de resistência, projetado para operação contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana, por um período de cinco anos. Ele pode lidar com gravações aleatórias de 32 KB, mantendo 5% de sua resistência após cinco anos, ou gravações aleatórias de 4K, com 12% de resistência restante. Embora mantenha uma classificação de Gravações de Disco por Dia (DWPD) de 0.60, a maior capacidade NAND permite que ele suporte cargas de trabalho contínuas com mais eficiência.
O drive é resfriado passivamente e alojado em um gabinete sólido de alumínio. Ele opera com um perfil de potência modesto de 24 watts ativos e 5 watts ociosos, permitindo sua fácil integração em infraestruturas existentes. Pesa aproximadamente 166.4 gramas, suporta uma faixa de temperatura operacional de 0 a 70 graus Celsius, é resistente a vibrações de até 2.17 gramas, resistente a choques de até 1,000 gramas e conta com garantia de cinco anos. Ele foi projetado para ambientes que priorizam densidade, eficiência e consolidação de racks, oferecendo enorme capacidade em um formato corporativo familiar.
Especificações da série Solidigm D5-P5336 (122.88 TB)
| especificações Overview | Série Solidigm D5-P5336 (122.88 TB) |
|---|---|
| Capacidade | 122.88TB |
| Fator de Forma | U.2 15mm ou E1.L 9.5mm |
| Interface | PCIe 4.0 x4, NVMe |
| Caso de uso | Servidor / Empresarial |
| Leitura Seqüencial | 7000MB / s |
| Escrita Seqüencial | 3000MB / s |
| Leitura aleatória (IOPS) | 900,000 (4K, QD256) |
| Gravação aleatória (IOPS) | 19,000 (16K, QD256) |
| Latência (leitura/gravação) | Leitura: 110μs (4K) / Gravação: 40μs (32K) |
| Latência sequencial (típica) | Leitura: 8μs (4K) / Gravação: 21μs (32K) |
| Potência (Ativa/Ociosa) | Ativo: 24 W / Inativo: 5 W |
| resistencia | 0.6 DWPD (32K RW) / 134.3 PBW |
| MTBF | 2 milhões de horas |
| UBER | <1 setor por 10 bits lidos |
| Temperatura de operação | 0 ° C a 70 ° C |
| Vibração / choque | 2.17 GRMS (operação), 1,000 G (choque) |
| Garantia | 5 Anos |
| Peso | 166.4g ± 10g |
Teste de Desempenho
Plataforma de teste de direção
Utilizamos um Dell PowerEdge R760 com Ubuntu 22.04.02 LTS como plataforma de teste em todas as cargas de trabalho desta análise. Equipado com um Cabos seriais Gen5 JBOF, oferece ampla compatibilidade com SSDs U.2, E1.S, E3.S e M.2. Nossa configuração de sistema é 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
Unidades comparadas
- Solidigm P5336 122.88 TB (Gen4 | 2.5″ | U.2)
- Solidigm P5336 61.44 TB (Gen4 | 2.5″ | U.2)
- Micron 6550 ION 61.44 TB (Gen5 | E3.S)
Como mencionado na introdução, o mercado de unidades corporativas de alta capacidade é complexo, com diversos formatos, tipos de NAND e perfis de custo-benefício a serem considerados. Para esta análise, temos um pequeno grupo de SSDs para comparar com o Solidigm P122.88 de 5336 TB, incluindo o menor Solidigm P61.44 de 5336 TB e o Micron 61.44 de 6550 TB.
O Micron 6550 é único por ser baseado em Gen5 e TLC, e um dos poucos em produção com essa capacidade. O Micron terá a vantagem de velocidades de E/S mais altas.
Ao analisarmos os resultados de desempenho, é essencial compreender essa fase. Na implantação, esses discos podem não competir diretamente, mas se sobrepõem nas capacidades que oferecem. Para fornecer uma referência de escala, incluímos o disco Micron nesta análise.
Desempenho do CDN
Para simular uma carga de trabalho realista de CDN com conteúdo misto, os SSDs foram submetidos a uma sequência de benchmarking multifásica projetada para replicar os padrões de E/S de servidores de borda com alto conteúdo. O procedimento de teste abrange uma variedade de tamanhos de bloco, incluindo grandes e pequenos, distribuídos em operações aleatórias e sequenciais, com diferentes níveis de simultaneidade.
Antes dos principais testes de desempenho, cada SSD completou um preenchimento total do dispositivo com uma passagem de gravação sequencial de 100% usando blocos de 1 MB. Esse processo utilizou E/S síncronas e uma profundidade de fila de quatro, permitindo quatro tarefas simultâneas. Essa fase garante que a unidade entre em uma condição de estado estável representativa do uso no mundo real. Após o preenchimento sequencial, um estágio secundário de saturação de gravação aleatória de três horas foi executado usando uma distribuição bssplit ponderada (tamanho do bloco/porcentagem), favorecendo fortemente transferências de 128 K (98.51%), com contribuições menores de blocos abaixo de 128 K até 8 K. Essa etapa emula padrões de gravação fragmentados e irregulares, frequentemente observados em ambientes de cache distribuído.
O conjunto principal de testes concentrou-se em operações de leitura e gravação aleatórias escalonadas para medir o comportamento da unidade em profundidades de fila variáveis e simultaneidade de tarefas. Cada teste durou cinco minutos (300 segundos) e foi seguido por um período de inatividade de três minutos, permitindo que mecanismos internos de recuperação estabilizassem as métricas de desempenho.
- Executado usando uma distribuição de tamanho de bloco fixo, favorecendo 128K (98.51%), com os 1.49% restantes das operações compostos por tamanhos de transferência menores, variando de 64K a 8K. Cada configuração variou entre 1, 2 e 4 tarefas simultâneas, com profundidades de fila de 1, 2, 4, 8, 16 e 32, para analisar a escalabilidade da taxa de transferência e a latência em condições típicas de gravação em borda.
- Foi utilizado um perfil de tamanho de bloco bastante misto, que imita a recuperação de conteúdo de CDN, começando com um componente dominante de 128K (83.21%) e seguido por uma longa cauda de mais de 30 tamanhos de bloco menores, abrangendo de 4K a 124K, cada um com representação de frequência fracionada. Essa distribuição reflete os diversos padrões de solicitação encontrados durante a busca de segmentos de vídeo, acesso a miniaturas e consultas de metadados. Esses testes também foram executados em toda a matriz de contagens de tarefas e profundidades de fila.
Essa combinação de pré-condicionamento, saturação e testes de acesso randomizado de tamanho misto foi projetada para revelar como os SSDs lidam com ambientes sustentados semelhantes aos de CDN, enfatizando a capacidade de resposta e a eficiência em cenários com uso intenso de largura de banda e altamente paralelizados.
Leitura de carga de trabalho CDN 1
Neste teste de leitura single-threaded simulando tráfego leve de entrega de conteúdo, o Solidigm P5336 de 122.88 TB e o Solidigm P5336 de 61.44 TB apresentam características de escalonamento consistentes. O modelo de 122.88 TB atinge 7,109 MB/s em QD32, ligeiramente à frente dos 61.44 MB/s do modelo de 7,002 TB. Esse escalonamento quase idêntico sugere que o modelo de maior capacidade da Solidigm mantém a mesma eficiência sob pressão leve de leitura sem degradação do desempenho. Em contraste, o Micron 6550 de 61.44 TB escalona de forma muito mais agressiva, atingindo um máximo de 12,288 MB/s.
Leitura de carga de trabalho CDN 2
Com duas threads aplicadas, o Solidigm P5336 de 122.88 TB e o P5336 de 61.44 TB oferecem desempenho quase idêntico, escalando de 840 MB/s em QD1 para aproximadamente 7,467 MB/s e 7,469 MB/s, respectivamente, em QD32. Ambas as unidades demonstram ganhos consistentes até QD16, após o qual a taxa de transferência se estabiliza, indicando um ponto de saturação em sua arquitetura atual. Para aplicações com paralelismo moderado, isso fornece uma linha de base confiável para um escalonamento previsível. O Micron 6550, por outro lado, apresenta uma faixa geral de escalonamento mais alta, começando em 1,384 MB/s e continuando até 13,312 MB/s em QD32, refletindo os benefícios de sua interface TLC NAND e Gen5.
Leitura de carga de trabalho CDN 4
Este cenário de leitura de alta demanda impõe maior estresse aos discos com maior simultaneidade. Os discos Solidigm P5336 de 122.88 TB e P5336 de 61.44 TB apresentam escalonamento consistente, atingindo aproximadamente 7,466–7,469 MB/s em QD16 e mantendo a estabilidade em QD32. Os resultados entre as duas capacidades permanecem praticamente idênticos, reforçando o comportamento consistente do controlador da Solidigm em toda a sua linha de alta capacidade. Em comparação, o Micron 6550 atingiu 13,107 MB/s em QD16 e manteve essa largura de banda durante o restante do teste.
Carga de trabalho CDN Gravação 1
Em relação ao desempenho de gravação em condições de thread única, o Solidigm P5336 de 122.88 TB começa com 1,742 MB/s e atinge aproximadamente 2,572 MB/s em QD32. O Solidigm P5336 de 61.44 TB começa com uma velocidade menor, de 461 MB/s, mas escala de forma mais agressiva, atingindo um pico de 3,029 MB/s. O Micron 6550 começa com 984 MB/s e continua escalando consistentemente ao longo da faixa de profundidade da fila, atingindo 6,288 MB/s em QD32. Os modelos Solidigm apresentam características de escala diferentes, enquanto o Micron mantém uma progressão mais linear ao longo do teste.
Carga de trabalho CDN Gravação 2
Passando para o desempenho de gravação dual-thread, a largura de banda aumenta para todos os três discos. O Solidigm P5336 de 61.44 TB começa com 2,771 MB/s e mantém uma saída relativamente estável em QD32, com apenas pequenas flutuações. O Solidigm P5336 de 122.88 TB opera em uma faixa mais estreita, variando entre 2,468 MB/s e 2,620 MB/s em todas as profundidades de fila. O Micron 6550 apresenta escalonamento contínuo, começando em 2,035 MB/s e atingindo 6,743 MB/s em QD32. Os discos Solidigm mantêm uma taxa de transferência consistente, enquanto o Micron apresenta um perfil de escalonamento mais amplo na mesma faixa.
Carga de trabalho CDN Gravação 4
Em simultaneidade máxima, ambos os modelos Solidigm P5336 apresentam escalonamento estável, porém limitado. O P5336 de 61.44 TB começa com aproximadamente 2,935 MB/s e atinge o pico de 3,062 MB/s, enquanto o P5336 de 122.88 TB começa com 2,529 MB/s e termina com uma velocidade ligeiramente inferior, de 2,562 MB/s. Isso resulta em uma taxa de transferência de pico aproximadamente 16% menor para o modelo de 122.88 TB em comparação com a versão de 61.44 TB. O Micron 6550, por outro lado, escala de forma constante de 2,323 MB/s para 6,731 MB/s no QD32.
Desempenho do ObjectStorage
Este teste utiliza um script FIO que se aproxima de uma carga de trabalho do ObjectStorage, com 65% das solicitações emitidas com um tamanho de transferência de 64 KiB para representar operações comuns de blocos pequenos, 15% com 8 MiB para cargas de trabalho de streaming de médio alcance e outros 15% com 64 MiB para sobrecarregar o processamento de blocos grandes da unidade. Os 5% restantes com carga útil de 1 GiB impulsionam a taxa de transferência sequencial máxima. Ao intercalar esses quatro tamanhos de bloco nas proporções especificadas, ele simula uma carga de trabalho mista que revela tanto a agilidade do controlador com E/S pequenas quanto sua capacidade bruta de largura de banda com transferências massivas.
Leitura aleatória (1 tópico, 40QD)
| Tração | Largura de banda de leitura (MB/s) | Ler IOPS | Latência de leitura (ms) |
|---|---|---|---|
| Micron 6550 61 TB | 13,444.10 | 3,165.10 | 12.5011 |
| Solidigm P5336 61 TB | 7,117.38 | 1,673.76 | 23.4513 |
| Solidigm P5336 122 TB | 7,101.97 | 1,674.78 | 23.4385 |
Neste teste de leitura aleatória de alta profundidade e thread único, o Solidigm P5336 de 122.88 TB e o P5336 de 61.44 TB apresentaram desempenho quase idêntico. O modelo de 122.88 TB atinge 7,101.97 MB/s e 1,674.78 IOPS com latência de 23.44 ms, enquanto a variante de 61.44 TB atinge 7,117.38 MB/s e 1,673.76 IOPS a 23.45 ms. A diferença de largura de banda entre as duas capacidades do Solidigm é inferior a 0.25%, destacando o desempenho consistente em toda a linha P5336 para cargas de trabalho de leitura aleatória.
O Micron 6550 oferece desempenho significativamente superior, atingindo 13,444.10 MB/s e 3,165.10 IOPS com uma latência menor de 12.50 ms. Sua vantagem neste cenário é influenciada pelo uso de TLC NAND e uma interface PCIe Gen5, ambos contribuindo para uma maior taxa de transferência de leitura aleatória e capacidade de resposta em comparação com os drives Solidigm Gen4 baseados em QLC.
Leitura sequencial (1 thread, 40QD)
| Tração | Largura de banda de leitura (MB/s) | Ler IOPS | Latência de leitura (ms) |
|---|---|---|---|
| Micron 6550 61 TB | 13,955.46 | 223.32 | 174.723 |
| Solidigm P5336 61 TB | 7,098.64 | 114.12 | 341.727 |
| Solidigm P5336 122 TB | 7,103.98 | 114.60 | 340.322 |
Passando para o desempenho de leitura sequencial, o Solidigm P5336 122.88 TB e o P5336 61.44 TB apresentam resultados quase idênticos. O modelo de 122.88 TB atinge 7,103.98 MB/s com 114.60 IOPS e uma latência de 340.32 ms, enquanto a versão de 61.44 TB atinge 7,098.64 MB/s, 114.12 IOPS e 341.73 ms. A diferença de desempenho entre os dois é inferior a 0.1%, refletindo um comportamento consistente em ambas as capacidades em cargas de trabalho de leitura sequencial sustentadas. O Micron 6550 apresenta resultados significativamente superiores, com 13,955.46 MB/s e 223.32 IOPS com latência de 174.72 ms, oferecendo uma taxa de transferência aproximadamente 96% maior do que qualquer um dos modelos Solidigm neste teste.
Leitura aleatória (4 tópico, 10QD)
| Tração | Largura de banda de leitura (MB/s) | Ler IOPS | Latência de leitura (ms) |
|---|---|---|---|
| Micron 6550 61 TB | 13,301.67 | 3,142.01 | 12.5619 |
| Solidigm P5336 61 TB | 7,131.65 | 1,686.98 | 22.9787 |
| Solidigm P5336 122 TB | 7,131.95 | 1,690.84 | 22.9315 |
Com quatro threads de leitura e uma profundidade de fila de 10, o Solidigm P5336 de 122.88 TB registra 7,131.95 MB/s, 1,690.84 IOPS e latência de 22.93 ms. O Solidigm P5336 de 61.44 TB vem logo atrás, com 7,131.65 MB/s e 1,686.98 IOPS, com latência de 22.98 ms. A diferença de largura de banda entre os dois modelos é inferior a 0.005%. O Micron 6550 atinge 13,301.67 MB/s e 3,142.01 IOPS com latência de 12.56 ms, oferecendo aproximadamente 86% mais throughput do que qualquer um dos dois modelos Solidigm.
Leitura sequencial (4 thread, 10QD)
| Tração | Largura de banda de leitura (MB/s) | Ler IOPS | Latência de leitura (ms) |
|---|---|---|---|
| Micron 6550 61 TB | 13,524.00 | 218.06 | 171.040 |
| Solidigm P5336 61 TB | 7,130.97 | 115.03 | 315.565 |
| Solidigm P5336 122 TB | 7,130.99 | 114.72 | 316.304 |
Neste teste de leitura sequencial de quatro threads com profundidade de fila 10, o Solidigm P5336 de 122.88 TB atinge 7,130.99 MB/s com 114.72 IOPS e latência de 316.30 ms. A latência do Solidigm P5336 de 61.44 TB se aproxima bastante, com 7,130.97 MB/s, 115.03 IOPS e 315.57 ms. Os dois modelos apresentam desempenho sequencial quase idêntico em todas as capacidades, com uma diferença inferior a 0.01%. O Micron 6550 gera 13,524.00 MB/s e 218.06 IOPS com latência de 171.04 ms, proporcionando uma taxa de transferência aproximadamente 89% maior do que qualquer um dos dois discos Solidigm nas mesmas condições.
Benchmark de ponto de verificação DLIO
Para avaliar o desempenho real de SSDs em ambientes de treinamento de IA, utilizamos a ferramenta de benchmark Data and Learning Input/Output (DLIO). Desenvolvido pelo Argonne National Laboratory, o DLIO foi projetado especificamente para testar padrões de E/S em cargas de trabalho de aprendizado profundo. Ele fornece insights sobre como os sistemas de armazenamento lidam com desafios como pontos de verificação, ingestão de dados e treinamento de modelos. O gráfico abaixo ilustra como ambas as unidades lidam com o processo em 99 pontos de verificação (198 para o modelo de 122 TB). Ao treinar modelos de aprendizado de máquina, os pontos de verificação são essenciais para salvar o estado do modelo periodicamente, evitando a perda de progresso durante interrupções ou falhas de energia. Essa demanda de armazenamento exige um desempenho robusto, especialmente sob cargas de trabalho sustentadas ou intensivas. Utilizamos o benchmark DLIO versão 2.0, lançado em 13 de agosto de 2024.
Para garantir que nosso benchmarking refletisse cenários do mundo real, baseamos nossos testes na arquitetura do modelo LLAMA 3.1 405B. Implementamos pontos de verificação usando torch.save() para capturar parâmetros do modelo, estados do otimizador e estados da camada. Nossa configuração simulou um sistema com oito GPUs, implementando uma estratégia de paralelismo híbrido com processamento paralelo de tensor de 4 vias e processamento paralelo de pipeline de 2 vias distribuídos pelas oito GPUs. Essa configuração resultou em tamanhos de pontos de verificação de 1,636 GB, representativos dos requisitos modernos de treinamento de modelos de linguagem de grande porte.
Comparando o desempenho do ponto de verificação entre o Solidigm P61 de 122 TB e o de 5336 TB, o SSD de 122 TB apresenta tempos de ponto de verificação mais longos quando a unidade está cheia. Na primeira passagem, a diferença entre os dois SSDs é aproximadamente 20% mais rápida para a versão de 122 TB do que para a versão de 61 TB, enquanto na segunda e terceira passagens, a diferença é de 16.4% e 18.4%, respectivamente. O Micron 61 de 6550 TB apresenta um tempo médio de ponto de verificação de 585 segundos na terceira passagem, em comparação com 640 segundos do P61 de 5336 TB e 757 segundos do P122 de 5336 TB.
O Solidigm P122 de 5336 TB tem uma vantagem única desde o início quando se trata de pontos de verificação: ele pode armazenar muitos deles. Enquanto os SSDs de 61 TB chegam a 33 pontos de verificação por passagem, o modelo de 122 TB pode armazenar 66 deles antes de atingir a capacidade máxima. Embora o gráfico de tempo médio por passagem acima obscureça um pouco os valores, a visualização do tempo por ponto de verificação ajuda a ilustrar a vantagem de capacidade. Ambos os SSDs Solidigm se estabilizam após a conclusão da primeira passagem de pontos de verificação, enquanto o Micron 6550 se mantém relativamente consistente durante todo o teste, com uma tendência de velocidade mais rápida.
Referência de desempenho da FIO
Para medir o desempenho de armazenamento de cada SSD com base em métricas comuns do setor, utilizamos a FIO. Cada unidade passa pelo mesmo processo de teste, que inclui uma etapa de pré-condicionamento com dois preenchimentos completos da unidade com uma carga de trabalho de gravação sequencial, seguida pela medição do desempenho em estado estacionário. À medida que cada tipo de carga de trabalho medida muda, executamos outro preenchimento de pré-condicionamento com esse novo tamanho de transferência.
Nesta seção, nos concentramos nos seguintes benchmarks de FIO:
- 128K sequencial
- 64K aleatório
- 16K aleatório
- 4K aleatório
Com os SSDs QLC de alta capacidade projetados para grandes tamanhos de transferência, nossos testes de velocidade de gravação param em 16K aleatórios. Para 4K, aproveitamos o estado pré-preenchido da carga de trabalho de 16K para medir apenas o desempenho de leitura aleatória de 4K.
Pré-condição sequencial de 128K (IODepth 256 / NumJobs 1)
Neste teste de pré-condicionamento intensivo em profundidade de fila, o Solidigm P5336 de 122.88 TB atingiu 3,134 MB/s, enquanto o P5336 de 61.44 TB atingiu 2,500.9 MB/s. Isso representa uma melhoria de 25.3% na largura de banda de gravação para o modelo de maior capacidade. O Micron 6550 lidera a lista com 10,455.3 MB/s. Embora ambos os modelos Solidigm estejam atrás do Micron em taxa de transferência bruta, a diferença de desempenho entre os modelos de 122 TB e 61 TB destaca a otimização em escala dentro da mesma plataforma P5336, com o disco maior apresentando ganhos claros no processamento de gravação sequencial sustentada. Embora o Micron 6550 pareça ter um estágio de pré-condicionamento muito menor, sua maior velocidade de gravação permitiu que ele concluísse o primeiro preenchimento muito mais rápido.
Latência de pré-condição sequencial de 128K (IODepth 256 / NumJobs 1)
Em termos de latência durante a gravação sequencial pré-condicionada de 128K, o Micron 6550 registra o menor valor, com 3.06 ms. O Solidigm P5336 de 122.88 TB segue com 10.21 ms, enquanto o P5336 de 61.44 TB registra 12.80 ms. Isso representa uma redução de 20.2% na latência do modelo de 122.88 TB em comparação com o modelo de 61.44 TB, refletindo uma latência mais eficiente e estável e demonstrando as melhorias implementadas na série Solidigm P5336.
Gravação sequencial de 128K (IODepth 16 / NumJobs 1)
Neste teste de gravação sequencial, utilizando uma profundidade de fila de 16 e um único trabalho, o Solidigm P5336 de 122.88 TB atingiu 3,152.5 MB/s com 25,220 IOPS. O modelo P5336 de 61.44 TB ficou atrás, com 2,503.5 MB/s e 20,030 IOPS, resultando em uma melhoria de 25.9% na taxa de transferência em comparação com o modelo de 122 TB. O Micron 6550 atingiu o maior desempenho geral, com 10,456.4 MB/s e 83,650 IOPS, superando ambos os discos Solidigm.
Latência de gravação sequencial de 128K (IODepth 16 / NumJobs 1)
Em termos de latência, o Micron 6550 registra a menor latência, com 0.191 ms. O Solidigm P5336 de 122.88 TB segue com 0.634 ms, demonstrando melhor capacidade de resposta do que o P5336 de 61.44 TB, que mede 0.798 ms. Isso reflete uma redução de 20.5% na latência do modelo Solidigm de maior capacidade, indicando maior eficiência em operações de gravação sequencial.
Leitura sequencial de 128K (IODepth 64 / NumJobs 1)
Neste teste de leitura sequencial com profundidade de fila de 64, o Solidigm P5336 de 61.44 TB atinge 7,132.3 MB/s e 57,060 IOPS, enquanto o modelo de 122.88 TB segue de perto, com 7,121.6 MB/s e 56,970 IOPS. A diferença entre os dois é inferior a 0.2%, não demonstrando nenhuma vantagem mensurável na taxa de transferência devido ao aumento da capacidade. O Micron 6550 atinge 13,979.7 MB/s e 111,840 IOPS, oferecendo quase 96% mais largura de banda de leitura do que qualquer um dos modelos Solidigm neste teste.
Latência de leitura sequencial de 128K (IODepth 64 / NumJobs 1)
Neste teste de latência de leitura sequencial, o Micron 6550 atingiu a menor latência, com 0.572 ms. O Solidigm P5336 de 122.88 TB atingiu 1.123 ms, quase idêntico ao P5336 de 61.44 TB, com 1.121 ms. Os resultados não mostram nenhuma vantagem real em termos de latência com o aumento da capacidade, com ambos os discos Solidigm apresentando o mesmo desempenho em termos de capacidade de resposta de leitura sequencial.
Gravação aleatória 64K
No teste de gravação aleatória de 64K com baixa simultaneidade (1-1), todos os três discos apresentaram desempenho próximo. O Micron 6550 oferece 2,485.97 MB/s e 39,780 IOPS. O Solidigm P5336 de 122.88 TB vem em seguida, com 2,429.93 MB/s e 38,880 IOPS, enquanto o P5336 de 61.44 TB fica um pouco atrás, com 2,412.90 MB/s e 38,610 IOPS.
À medida que a carga de trabalho aumenta para uma simultaneidade maior (32-8), as diferenças se tornam mais aparentes. O modelo de 122.88 TB atinge 3,121.54 MB/s e 49,950 IOPS, superando o modelo de 61.44 TB, que atinge 2,654.46 MB/s e 42,470 IOPS. Isso representa um aumento de 17.6% na taxa de transferência para o disco de 122 TB de maior capacidade, demonstrando um escalonamento mais eficaz sob pressão de gravação aleatória mais intensa. O Micron 6550 avança bastante, com 10,070.71 MB/s e 161,130 IOPS.
Latência de gravação aleatória de 64K
Em carga baixa (1-1), todos os três discos relatam latência idêntica de 0.025 ms. Sob a carga de trabalho (32-8), o Solidigm P5336 de 122.88 TB registra 5.121 ms, em comparação com 6.026 ms no P5336 de 61.44 TB. Isso resulta em uma redução de 15% na latência para o modelo de 122 TB de maior capacidade. O Micron 6550 mantém uma latência significativamente menor, de 1.588 ms, demonstrando maior capacidade de resposta sob forte concorrência de gravação aleatória.
Leitura aleatória 64K
No teste de leitura aleatória de 64K com carga mínima (1-1), o Micron 6550 atinge 482.09 MB/s e 7,710 IOPS. O Solidigm P5336 de 61.44 TB vem em seguida, com 299.40 MB/s e 4,790 IOPS, enquanto o P5336 de 122.88 TB atinge 274.04 MB/s e 4,390 IOPS, uma queda de 8.5% no desempenho em comparação com o modelo de 61.44 TB nessa profundidade.
Sob forte concorrência (32-8), o P5336 de 122.88 TB oferece 7,124.69 MB/s e 113,995 IOPS, enquanto o de 61.44 TB se aproxima bastante, com 7,125 MB/s e aproximadamente 114,000 IOPS. Não há diferença significativa de desempenho entre as duas capacidades nesse nível. O Micron 6550 continua a escalar mais alto, atingindo 13,153.64 MB/s e 210,460 IOPS.
Latência de leitura aleatória de 64K
Em (1-1) de profundidade e contagem de tarefas, o Micron 6550 registra a menor latência, com 0.129 ms. O Solidigm P5336 de 61.44 TB segue com 0.208 ms, enquanto o P5336 de 122.88 TB apresenta um desempenho ligeiramente superior, com 0.228 ms, resultando em um aumento de 9.6% para a maior capacidade. Sob carga mais pesada (32-8), ambos os modelos Solidigm relatam latência idêntica, com 2.245 ms, sem apresentar benefício com o aumento da capacidade. O Micron 6550 mantém uma latência muito menor, com 1.217 ms, para esta execução.
Gravação aleatória 16K
Em carga baixa (1-1), o Solidigm P5336 de 122.88 TB oferece 549.14 MB/s e 35,145 IOPS. O P5336 de 61.44 TB apresenta desempenho significativamente melhor, com 1,036.53 MB/s e 66,338 IOPS. Isso coloca o modelo de 122.88 TB aproximadamente 47% menor em largura de banda e IOPS em comparação com o de 61.44 TB. O Micron 6550 fica entre os dois discos Solidigm, atingindo 856.61 MB/s e 54,823 IOPS.
Em alta simultaneidade (32-8), o modelo de 122.88 TB mantém uma taxa de transferência de 549.14 MB/s e 35,145 IOPS, sem apresentar escalabilidade em relação ao seu desempenho 1-1. Já a versão de 61.44 TB atinge 2,542.36 MB/s e 162,711 IOPS, resultando em um aumento de 363% na taxa de transferência em relação ao disco de 122 TB. O Micron 6550 lidera no geral, atingindo 10,295.66 MB/s e 658,922 IOPS.
Latência de gravação aleatória de 16K
Em (1-1), o Solidigm P5336 de 122.88 TB apresenta uma latência de 0.028 ms, enquanto o P5336 de 61.44 TB apresenta um desempenho mais rápido, com 0.015 ms. O Micron 6550 fica entre eles, com 0.018 ms. Isso resulta em uma latência 86% maior para o modelo de 122 TB em comparação com o Solidigm de 61 TB sob carga mínima. Sob carga pesada (32-8), o modelo de 122.88 TB mantém um tempo de resposta estável de 0.028 ms, indicando ausência de escalonamento. O modelo de 61.44 TB sobe para 1.572 ms, refletindo o aumento da pressão sob simultaneidade, mas também um ganho significativo de throughput. O Micron 6550 permanece eficiente a 0.388 ms, mostrando uma capacidade de resposta mais forte sob estresse de pico de gravação aleatória.
Leitura aleatória 16K
Com carga mínima (1-1), o Micron 6550 atinge 188.80 MB/s e 12,083 K IOPS. O Solidigm P5336 de 61.44 TB segue com 126.55 MB/s e 8,100 IOPS, enquanto o P5336 de 122.88 TB registra 125.87 MB/s e 8,060 IOPS. Os dois discos Solidigm apresentam desempenho quase idêntico, com uma diferença de menos de 0.5%, indicando que não há benefício baseado em capacidade nessa profundidade.
Em simultaneidade mais alta (32-16), o Micron 6550 atinge 13,053.35 MB/s e 835,420 IOPS. O Solidigm de 61.44 TB atinge 7,063.02 MB/s e 452,030 IOPS, ligeiramente à frente do modelo de 122.88 TB, com 6,855.59 MB/s e 438,760 IOPS. Isso representa uma queda de 2.9% na taxa de transferência do disco Solidigm maior sob essa carga de trabalho.
Latência de leitura aleatória de 16K
Em (1-1), o Micron 6550 registra a menor latência, com 0.082 ms. Os dois modelos Solidigm P5336 seguem com 0.123 ms e 0.124 ms, respectivamente, com uma diferença de menos de 1% entre eles. Sob carga pesada (32-16), o Micron mantém o escalonamento eficiente em 0.612 ms, enquanto o Solidigm de 61.44 TB aumenta para 1.132 ms e o de 122.88 TB atinge 1.165 ms. Isso representa um aumento de 2.9% na latência do disco Solidigm de maior capacidade em comparação com o modelo de 61 TB, indicando uma pequena queda de eficiência sob simultaneidade máxima.
Leitura aleatória 4K
Com carga mínima (1-1), o Micron 6550 oferece 57.71 MB/s e 14,770 IOPS. O Solidigm P5336 de 61.44 TB vem logo atrás, com 38.21 MB/s e 9,782 IOPS, enquanto o P5336 de 122.88 TB fica um pouco atrás, com 37.93 MB/s e 9,710 IOPS. A diferença entre os dois modelos Solidigm é inferior a 1%, não demonstrando vantagem do aumento de capacidade em baixa profundidade.
Com maior simultaneidade (32-16), o Micron 6550 atinge 7,787.27 MB/s e 1.99 milhão de IOPS. O Solidigm de 61.44 TB escala para 3,799.77 MB/s e 972,743 IOPS, ligeiramente à frente do modelo de 122.88 TB, que atinge 3,643.64 MB/s e 932,770 IOPS. Isso representa uma queda de 4.1% na taxa de transferência e de 4.1% nos IOPS para o modelo de maior capacidade sob carga de leitura aleatória de pico.
Latência de leitura aleatória de 4K
Em (1-1), o Micron 6550 registra a menor latência, 0.067 ms. Ambos os modelos Solidigm P5336 registram 0.102 ms, sem apresentar melhora na latência com o aumento da capacidade. Sob carga pesada (32-16), o Micron mantém uma eficiência robusta, com 0.260 ms. O P5336 de 61.44 TB registra 0.525 ms, enquanto o modelo de 122.88 TB aumenta ligeiramente para 0.546 ms, um aumento de 4% na latência que reflete um declínio mínimo na eficiência da unidade de maior capacidade em condições de leitura aleatória de pico.
Armazenamento direto da GPU
Um dos testes que conduzimos neste testbench foi o teste Magnum IO GPU Direct Storage (GDS). GDS é um recurso desenvolvido pela NVIDIA que permite que GPUs ignorem a CPU ao acessar dados armazenados em unidades NVMe ou outros dispositivos de armazenamento de alta velocidade. Em vez de rotear dados pela CPU e pela memória do sistema, o GDS permite a comunicação direta entre a GPU e o dispositivo de armazenamento, reduzindo significativamente a latência e melhorando a taxa de transferência de dados.
Como funciona o armazenamento direto da GPU
Tradicionalmente, quando uma GPU processa dados armazenados em uma unidade NVMe, os dados devem primeiro viajar pela CPU e pela memória do sistema antes de chegar à GPU. Esse processo introduz gargalos, pois a CPU se torna um intermediário, adicionando latência e consumindo recursos valiosos do sistema. O GPU Direct Storage elimina essa ineficiência ao permitir que a GPU acesse dados diretamente do dispositivo de armazenamento por meio do barramento PCIe. Esse caminho direto reduz a sobrecarga associada à movimentação de dados, permitindo transferências de dados mais rápidas e eficientes.
Cargas de trabalho de IA, especialmente aquelas que envolvem aprendizado profundo, são altamente intensivas em dados. Treinar grandes redes neurais requer o processamento de terabytes de dados, e qualquer atraso na transferência de dados pode levar a GPUs subutilizadas e tempos de treinamento mais longos. O GPU Direct Storage aborda esse desafio garantindo que os dados sejam entregues à GPU o mais rápido possível, minimizando o tempo ocioso e maximizando a eficiência computacional.
Além disso, o GDS é particularmente benéfico para cargas de trabalho que envolvem streaming de grandes conjuntos de dados, como processamento de vídeo, processamento de linguagem natural ou inferência em tempo real. Ao reduzir a dependência da CPU, o GDS acelera a movimentação de dados e libera recursos da CPU para outras tarefas, aprimorando ainda mais o desempenho geral do sistema.
Para 16K leituras aleatórias em thread única, o Solidigm P5336 de 61.44 TB oferece 526.40 MB/s, superando o modelo de 122.88 TB com 187.21 MB/s por uma margem de 181%. O Micron 6550 fica entre eles com 169.15 MB/s. Aqui, o modelo Solidigm de maior capacidade tem desempenho inferior ao seu equivalente menor.
Passando para 128 leituras sequenciais de 1 milhão de threads em alta simultaneidade, o Solidigm P5336 de 61.44 TB lidera com 4,391.68 MB/s, seguido de perto pelo modelo de 122.88 TB com 4,193.56 MB/s. O Micron 6550 vem em uma posição inferior, com 2,667.99 MB/s. O disco de 122.88 TB fica cerca de 4.5% atrás do seu irmão menor, enquanto supera o Micron em 57%.
O Solidigm P5336 de 61.44 TB apresenta a menor latência, com 0.048 ms, seguido pelo modelo de 122.88 TB, com 0.082 ms, aproximadamente 70.8% a mais que seu irmão menor. O Micron 6550 fica atrás de ambos, com a maior latência de 0.090 ms nesta configuração.
Sob alta contagem de threads, a latência do Solidigm de 61.44 TB foi de 0.291 ms, seguida pelo de 122.88 TB, com 0.305 ms, um aumento de 4.8%. O Micron 6550 ficou em último lugar, com 0.479 ms, apresentando latência significativamente maior sob carga de gravação pesada.
Em uma única thread com tamanho de bloco de 16K, o Solidigm P5336 de 61.44 TB começa com 592.34 MB/s, seguido pelo Micron 6550 com 502.97 MB/s. O Solidigm P5336 de 122.88 TB fica um pouco atrás, com 496.59 MB/s, mostrando uma diferença de desempenho de 16.1% entre os dois modelos Solidigm nessa configuração de baixa carga.
Sob simultaneidade máxima de 128T e tamanho de bloco de 1M, o Micron 6550 começa com 3,281.49 MB/s, logo à frente do Solidigm de 61.44 TB, que registra 3,134.03 MB/s. O Solidigm de 122.88 TB chega a 2,549.28 MB/s, sendo cerca de 18.6% mais lento que o modelo de 61 TB. Apesar de sua maior capacidade, a variante de 122 TB apresenta redução na escala de throughput sob essa alta carga de gravação.
Com gravações sequenciais de 1T e 16K, o Micron 6550 novamente registra a menor latência, com 0.030 ms, apenas um pouco à frente do Solidigm P5336 de 122.88 TB, com 0.031 ms, uma diferença insignificante. O Solidigm P5336, com 61.44 TB, lidera o grupo com 0.026 ms, superando ambos os discos por uma pequena margem.
Em gravações sequenciais de 128T e 1M sob forte concorrência, o Micron 6550 atinge uma latência de 0.390 ms. O Solidigm de 61.44 TB segue com 0.408 ms, enquanto o modelo de 122.88 TB fica atrás com 0.502 ms, refletindo um aumento de 23% na latência em comparação com o modelo Solidigm de 61 TB.
Conclusão
O SSD D5-P5336 de 122.88 TB da Solidigm oferece densidade de armazenamento incomparável, robusta eficiência energética por TB e escalabilidade impressionante, atendendo às necessidades empresariais críticas de redução de espaço, conservação de energia e gerenciamento simplificado da infraestrutura. Ao aumentar drasticamente a capacidade por unidade sem expandir o espaço físico, a Solidigm permite que os data centers consolidem racks de armazenamento significativamente, beneficiando diretamente os custos operacionais e a sustentabilidade ambiental, ao mesmo tempo em que se prepara para as crescentes demandas de cargas de trabalho emergentes impulsionadas pelo aumento da IA.
Em testes de carga de trabalho de CDN, o SSD apresentou taxa de transferência de leitura sequencial consistente, atingindo aproximadamente 7.5 GB/s em profundidades de fila maiores, mantendo a estabilidade mesmo sob simultaneidade aumentada. Para leituras aleatórias em cenários de CDN, ele se aproximou bastante de seu equivalente menor de 61.44 TB, demonstrando desempenho quase idêntico, destacando a consistência efetiva da arquitetura da Solidigm. Em benchmarks de FIO, o D5-P5336 de 122.88 TB superou notavelmente o modelo anterior de 61 TB em gravações sequenciais em até 25%, atingindo 3,152.5 MB/s em uma profundidade de fila de 16, com uma melhoria de latência de aproximadamente 20% (0.634 ms versus 0.798 ms). No entanto, cenários de gravação aleatória indicaram algumas compensações, já que o disco maior registrou menor taxa de transferência em tamanhos de bloco de 16 K, refletindo sua otimização de design para cargas de trabalho sequenciais e com uso intensivo de leitura.
Em condições de armazenamento direto de GPU (GDSIO), a unidade manteve velocidades de leitura sequencial competitivas de aproximadamente 4,193 MB/s em blocos de 1 MB com alta simultaneidade, ficando apenas 4.5% atrás de sua variante menor. No geral, o SSD Solidigm D5-P5336 de 122.88 TB oferece densidade atraente, desempenho previsível e recursos de dimensionamento eficazes, adaptados para ambientes de dados corporativos modernos e exigentes.
À medida que o apetite incessante por dados aumenta, soluções de armazenamento que maximizam a densidade e minimizam o consumo de energia tornam-se cada vez mais essenciais. Unidades como a D5-P5336 ilustram claramente como a inovação em tecnologia NAND e o design inteligente podem ajudar os data centers a lidar de forma sustentável com o crescimento futuro. Olhando para o futuro, prevemos que a Solidigm expandirá ainda mais os limites de capacidade e eficiência, potencialmente dobrando a capacidade novamente para entregar um SSD inovador de 245.76 TB antes do final deste ano.
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