O Solidigm D5-P5430 é o modelo de entrada da linha de data centers QLC da Solidigm. Ele se posiciona abaixo do D5-P5336, que oferece a maior capacidade , e possui uma unidade de indireção menor para lidar com cargas de trabalho de gravação mista e de blocos pequenos, que um disco com IU de 16 KB não consegue processar adequadamente. Analisamos o P5430 de 15.36 TB em seu lançamento, em 2023, quando o destaque foi a transição da unidade de indireção de 64 KB do P5316 para 4 KB e o impacto disso nas gravações de blocos pequenos. O modelo E3.S de 30.72 TB em teste no laboratório agora lidera a família com uma unidade de indireção de 8 KB e entra em um conjunto de comparação bem diferente: a classe QLC de alta capacidade evoluiu para unidades de 61 TB, 122 TB e 245 TB, várias delas com arquitetura Gen5, enquanto o P5430 é uma unidade PCIe 4.0 x4, testada aqui no formato E3.S de 7.5 mm que a família oferece juntamente com U.2 e E1.S.
A Solidigm classifica a família de produtos com velocidades de leitura sequencial de até 7,000 MB/s e de gravação sequencial de até 3,000 MB/s, além de até 971 mil IOPS de leitura aleatória e 120 mil IOPS de gravação aleatória. O modelo de 30.72 TB, especificamente, apresenta 934.5 mil IOPS de leitura aleatória e 31.92 PBW de resistência, o que equivale a 0.58 DWPD (gravações por dia) durante os cinco anos de garantia, considerando uma carga de trabalho de gravação aleatória de 100%. O consumo de energia é de até 25 W em atividade e 5 W em modo ocioso.
A proposta da Solidigm para o P5430 sempre foi densidade com um perfil de leitura semelhante ao de TLC a um custo de QLC. O SSD possui todos os requisitos para uso corporativo: NAND QLC 3D de 192 camadas com controlador e firmware próprios da Solidigm, PCIe 4.0 x4 com NVMe 1.4c, proteção de dados de ponta a ponta com ECC e CRC ativos simultaneamente, proteção contra perda de energia, inicialização segura, opções de TCG Opal 2.0 e FIPS 140-2 Nível 2, telemetria OCP 2.0 e validação de plataforma em Intel, AMD, Ampere e NVIDIA. A família abrange capacidades de 3.84 TB a 30.72 TB nos formatos U.2 de 15 mm e E3.S de 7.5 mm, com o formato E1.S de 9.5 mm atingindo o limite de 15.36 TB.
Especificações do Solidigm D5-P5430 de 30.72 TB
| Especificação | Solidigm D5-P5430 30.72 TB |
|---|---|
| Visão geral da plataforma | |
| Capacidade (testada) | 30.72TB |
| Capacidades familiares | U.2 e E3.S: 3.84 TB, 7.68 TB, 15.36 TB, 30.72 TB E1.S: 3.84 TB, 7.68 TB, 15.36 TB |
| Fator de Forma | U.2 15mm E3.S 7.5 mm (testado) E1.S 9.5mm |
| Interface | PCIe 4.0 x4, NVMe 1.4c |
| NAND | QLC 3D de 192 camadas |
| Unidade de Indireção | 8 KB (30.72 TB) 4 KB (3.84 TB a 15.36 TB) |
| Desempenho (avaliado pelo fornecedor) | |
| Leitura Seqüencial | Até 7,000MB / s |
| Escrita Seqüencial | Até 3,000MB / s |
| Leitura aleatória de 4K | Até 971 mil IOPS (família) 934.5K IOPS (30.72 TB) |
| Gravação aleatória em 4K | Até 120K IOPS |
| Poder e resistência | |
| resistencia | 31.92PBW (30.72TB) Até 0.58 DWPD, gravação 100% aleatória |
| Energia | Até 25 W ativos Até 5 W em modo ocioso |
| Garantia | 5 Anos |
| Diferenciais | |
| Proteção de dados | Proteção de dados de ponta a ponta (ECC e CRC) Proteção contra perda de energia UBER testado para 1E-17 |
| Total | Inicialização segura Opala TCG 2.0 FIPS 140-2 Nível 2 (SKUs selecionados) |
| e Autônoma | Páginas de registro e telemetria do OCP 2.0 |
| Validação da plataforma | Intel, AMD, Ampere, NVIDIA |
Desempenho do Solidigm D5-P5430 30.72 TB
Plataforma de teste de direção
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
Unidades comparadas
- Solidigm D5-P5430 30.72 TB (Gen4 | E3.S 7.5 mm)
- Solidigm D5-P5336 61.44 TB (Gen4 | U.2)
- Solidigm D5-P5336 122.88 TB (Gen4 | U.2)
- DapuStor J5060 61.44 TB (Gen4 | U.2)
- DapuStor R6060 122.88 TB (Gen5 | E3.L)
- Micron 6550 ION 61.44 TB (Gen5 | E3.S, TLC)
- Micron 6600 ION 245.76 TB (Gen5 | E3.L)
O grupo de comparação é composto pela classe de SSDs QLC de alta capacidade atual, com um SSD TLC incluído para fins de comparação de tamanho. O P5430 é o menor SSD do grupo e o único com capacidade inferior a 61 TB, compartilhando um barramento Gen4 com o P5336 de 61.44 TB e o P5336 de 122.88 TB , além do DapuStor J5060 , todos com interface U.2. O DapuStor R6060 , o Micron 6600 ION e o Micron 6550 ION utilizam barramentos Gen5, portanto, embora o P5430 se iguale a eles, o faz com metade do barramento. Apenas o TLC 6550 ION compartilha o formato E3.S do P5430; o objetivo do grupo é mostrar a posição de um SSD QLC Gen4 de 30 TB quando as alternativas disponíveis no mercado são maiores, mais recentes ou ambas.
Referência de desempenho da FIO
Para medir o desempenho de armazenamento de cada SSD em métricas comuns do setor, utilizamos o 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 o tipo de carga de trabalho medida muda, executamos outro preenchimento de pré-condicionamento com o novo tamanho de transferência.
Nesta seção, nos concentramos nos seguintes benchmarks de FIO:
- 128K sequencial
- 64K aleatório
- 4K aleatório
Gravação sequencial de 128K (IODepth 16 / NumJobs 1)
O P5430 alcançou 3,150.2 MB/s no teste de gravação sequencial de 128K, superando sua classificação de 3,000 MB/s e igualando o Solidigm P5336 de 122.88 TB, com 3,152.5 MB/s, liderando a categoria de QLC de 4ª geração. O DapuStor R6060 de 122.88 TB atingiu 3,920.6 MB/s em sua conexão de 5ª geração, e o TLC Micron 6550 ION de 61.44 TB ficou bem acima dos demais, com 10,456.4 MB/s. Abaixo do P5430 estavam o DapuStor J5060 de 61.44 TB com 2,883.1 MB/s, o Micron 6600 ION de 245.76 TB com 2,838.0 MB/s e o Solidigm P5336 de 61.44 TB com 2,503.5 MB/s, colocando o P5430 de 30.72 TB com 312.2 MB/s à frente do 6600 ION de 245.76 TB.
Latência de gravação sequencial de 128K (IODepth 16 / NumJobs 1)
A latência acompanhou a largura de banda, com o P5430 apresentando 634.5 µs, muito próximo do P5336 122.88 TB com 634.0 µs e atrás apenas do 6550 ION com 191.0 µs e do R6060 com 509.7 µs. O J5060 com 693.3 µs, o 6600 ION com 704.3 µs e o P5336 61.44 TB com 798.4 µs ficaram para trás.
Leitura sequencial de 128K (IODepth 64 / NumJobs 1)
O P5430 atingiu 7,132.1 MB/s em leitura sequencial de 128 KB, praticamente idêntico ao P5336 de 61.44 TB (7,132.3 MB/s), ao J5060 (7,126.8 MB/s) e ao P5336 de 122.88 TB (7,121.6 MB/s), ficando um pouco acima da classificação de 7,000 MB/s do próprio SSD. Todos os quatro SSDs Gen4 estão limitados a esse valor máximo, enquanto os SSDs Gen5 o superam com folga: o 6550 ION (13,979.7 MB/s), o 6600 ION (12,729.8 MB/s) e o R6060 (11,554.0 MB/s).
Latência de leitura sequencial de 128K (IODepth 64 / NumJobs 1)
O P5430 registrou 1,121.3 µs na latência de leitura sequencial de 128K, empatado com o P5336 de 61.44 TB em 1,121.3 µs e dentro de 2 µs do J5060 e do P5336 de 122.88 TB. Os drives Gen5 apresentaram latências entre 571.9 µs (6550 ION) e 692.1 µs (R6060).
Gravação aleatória 64K
O P5430 iniciou o teste de gravação aleatória de 64K a 2,359.9 MB/s e 37.8 mil IOPS em 1/1, atingiu 3,149.9 MB/s em 2/1 e, em seguida, manteve-se entre 3,090.7 MB/s e 3,156.5 MB/s nos 16 pontos restantes do teste, atingindo um pico de 3,156.5 MB/s e 50.5 mil IOPS em 32/4 e fechando em 3,149.6 MB/s em 32/8. Esse é o mesmo limite de gravação de 3.15 GB/s encontrado no teste de 128K e, a partir de 2/1, o P5430 manteve-se nesse nível em todas as profundidades de fila e contagens de tarefas.
No grupo, o P5336 de 122.88 TB apresentou um platô quase idêntico, de 2,429.9 MB/s a 3,182.7 MB/s, e o R6060 manteve-se entre 3,913.8 MB/s e 3,916.9 MB/s após iniciar em 3,477.9 MB/s. O J5060 permaneceu próximo a 2,883 MB/s com duas quedas para a faixa de 2,700 MB/s, e o P5336 de 61.44 TB oscilou entre 2,412.9 MB/s e 2,721.4 MB/s. O 6600 ION oscilou entre 569.1 MB/s e 2,999.6 MB/s, dependendo da combinação, e atingiu 694.8 MB/s e 11.1 mil IOPS em 32/8, enquanto o TLC 6550 ION ficou em outra categoria, chegando a 10,413.1 MB/s.
Latência de gravação aleatória de 64K
Como a taxa de transferência era constante, a latência do P5430 escalava quase exatamente com o número de operações de E/S pendentes: 26.1 µs em 1/1, 39.3 µs em 2/1, de 79.0 µs a 80.5 µs em quatro operações pendentes, de 158.3 µs a 161.4 µs em oito, de 317.1 µs a 322.9 µs em 16, de 633.7 µs a 645.2 µs em 32, 1,268.6 µs em 64, de 2,533.9 µs a 2,539.5 µs em 128 e 5,079.3 µs em 32/8. O P5336 de 122.88 TB terminou em 5,121.2 µs, o J5060 em 5,548.9 µs e o P5336 de 61.44 TB em 6,026.4 µs, enquanto o R6060 fechou em 4,086.6 µs e o 6550 ION em 1,588.0 µs. As oscilações de escrita do 6600 ION também se refletiram na latência, que foi de 23,020.7 µs em 32/8.
Leitura aleatória 64K
O P5430 subiu de 273.3 MB/s e 4.4 mil IOPS em 1/1 para 1,038.8 MB/s em 1/4, 1,951.8 MB/s em 1/8, 3,447.6 MB/s em 2/8 e 5,591.4 MB/s em 4/8, depois atingiu o limite da Gen4 em 7,124.8 MB/s e 114.0 mil IOPS em 8/8 e permaneceu lá, dentro de 1 MB/s, nos últimos cinco pontos da varredura. Os outros três SSDs Gen4, o J5060 e ambos os P5336, atingiram o mesmo pico de 7,125 MB/s, e os SSDs Gen5 superaram essa marca por uma ampla margem: o R6060 com 13,274.8 MB/s, o 6550 ION com 13,204.6 MB/s e o 6600 ION com 11,946.5 MB/s.
Latência de leitura aleatória de 64K
A latência de leitura para o P5430 começou em 228.2 µs em 1/1 e permaneceu entre 240 µs e 296 µs nos oito pontos de dados pendentes, depois subiu para 290 µs a 321 µs em 16 dados pendentes, 357 µs a 374 µs em 32 dados pendentes, 560.9 µs em 64 dados pendentes, 1,122 µs em 128 dados pendentes e 2,244.9 µs em 32/8, quando a unidade atingiu o limite de largura de banda. O J5060 e ambas as unidades P5336 terminaram dentro de 1 µs do mesmo valor de 2,245 µs, já que todas as quatro estão saturando o mesmo link; Os SSDs Gen5 apresentaram tempos de acesso inicial entre 1,204.5 µs para o R6060 e 1,467.8 µs para o 6600 ION. No extremo oposto, o P5430 registrou 228.2 µs, estando entre os SSDs com os menores tempos de acesso inicial do grupo, juntamente com o P5336 de 122.88 TB com 227.5 µs, sendo o 6600 ION o mais rápido, com 110.3 µs.
Leitura aleatória 4K
O P5430 apresentou um aumento de desempenho de 10.0 IOPS em 1/1 para 77.1 em 1/8, 147.0 em 2/8, 273.3 em 4/8, 495.5 em 8/8 e 822.6 em 16/8, atingindo um pico de 975.2 IOPS e 3,809.2 MB/s em 32/8. Esse pico supera a classificação de 934.5 IOPS da Solidigm para o modelo de 30.72 TB e também supera os dois drives P5336, que atingiram 948.9 IOPS para o modelo de 61.44 TB e 935.8 IOPS para o de 122.88 TB. O desempenho em tarefas individuais aumentou muito mais lentamente, chegando a apenas 130.2 IOPS em 32/1, o que indica que o drive precisa de tarefas paralelas para atingir sua classificação. Os drives Gen5 e o J5060 superaram esse valor em 32/8: o 6550 ION com 1.797M, o 6600 ION com 1.727M, o R6060 com 1.656M e o J5060 com 1.322M.
Latência de leitura aleatória de 4K
A latência de leitura 4K do P5430 foi de 99.8 µs em 1/1 e manteve-se entre 102 µs e 130 µs nos pontos de multitarefa até 8/8, enquanto nos pontos de fila profunda de tarefa única em 8/1, 16/1 e 32/1 variou de 166 µs a 245 µs. A latência subiu para 142.4 µs em 16/4, 155.0 µs em 16/8, 172.6 µs em 32/4 e 261.8 µs em 32/8 à medida que a unidade se aproximava do seu limite de IOPS. As duas unidades P5336 seguiram a mesma curva com uma pequena diferença de alguns microssegundos, terminando em 268.8 µs e 272.0 µs em 32/8. O 6600 ION apresentou o menor valor de primeiro acesso, com 52.4 µs, e o 6550 ION apresentou o menor valor na extremidade superior, com 141.5 µs.
Gravação aleatória 4K
O P5430 iniciou a varredura de gravação aleatória de 4K com 81.8K IOPS em 1/1 com latência de 11.8 µs, subiu para 134.1K em 1/4 e atingiu o pico de 152.5K IOPS e 595.8 MB/s em 1/8. Após esse pico, manteve-se entre 111.7K e 149.7K em todas as combinações restantes até 64 operações de E/S pendentes, exceto por uma queda para 84.6K no ponto de 32/1 com uma única tarefa, e estabilizou-se em 88.2K em 16/8, 90.3K em 32/4 e 74.2K em 32/8 quando havia 128 ou mais gravações pendentes. A Solidigm classifica a unidade em 120 mil, e o P5430 superou essa classificação em nove dos 18 pontos, todos eles entre quatro e 32 operações de E/S pendentes. Ficou dentro de 7% da classificação com 64 operações pendentes e ficou entre 25% e 38% abaixo dela nos dois níveis de fila mais profundos.
O SSD QLC mais próximo, o 6600 ION, atingiu um pico de 113.8K, mas oscilou entre 41K e 114K ao longo do teste, terminando em 41.4K; o R6060 atingiu um pico de 51.2K e terminou em 30.8K; o P5336 de 122.88 TB atingiu um pico de 45.5K e terminou em 25.9K. O TLC 6550 ION foi o único SSD na mesma faixa, com um pico de 116.2K e 95.5K em 32/8. O J5060 e o P5336 de 61.44 TB não concluíram o teste de gravação aleatória de 4K quando este grupo foi originalmente testado, portanto, estão ausentes deste gráfico.
Latência de gravação aleatória de 4K
A latência manteve-se em 11.8 µs em 1/1, 19.2 µs em 2/1, 29.3 µs em 1/4, 51.8 µs em 1/8 e entre 106 µs e 126 µs em 16 pendentes, aumentando posteriormente com a profundidade da fila para 255 µs a 378 µs em 32, 558 µs a 572 µs em 64, 1,416 µs a 1,450 µs em 128 e 3,449.4 µs em 32/8. Esse valor final se compara a 2,676.6 µs para o 6550 ION, 6,141.0 µs para o 6600 ION, 8,295.3 µs para o R6060 e 9,859.8 µs para o P5336 122.88TB.
Armazenamento direto da GPU
Um dos testes que realizamos nesta bancada de testes foi o teste Magnum IO GPU Direct Storage (GDS). O GDS é um recurso desenvolvido pela NVIDIA que permite que as GPUs ignorem a CPU ao acessar dados armazenados em unidades NVMe ou outros dispositivos de armazenamento de alta velocidade. O GDS move os dados diretamente entre o dispositivo de armazenamento e a memória da GPU sem armazená-los na memória do sistema, reduzindo a latência e aumentando a taxa de transferência.
Tradicionalmente, quando uma GPU processa dados armazenados em uma unidade NVMe, os dados precisam primeiro passar pela CPU e pela memória do sistema antes de chegar à GPU. Esse processo introduz gargalos, pois a CPU atua como intermediária, adicionando latência e consumindo ciclos de CPU e largura de banda de memória. O GPU Direct Storage elimina essa etapa, permitindo que a GPU acesse os dados diretamente do dispositivo de armazenamento por meio do barramento PCIe. Para cargas de trabalho de IA que transmitem terabytes por meio de um pipeline de treinamento ou inferência, esse caminho direto é o que impede que as GPUs fiquem ociosas em operações de E/S. Nosso teste de varredura GDSIO executa leituras e gravações sequenciais com tamanhos de transferência de 16 KB, 128 KB e 1 MB em 1 a 128 threads e relatamos a taxa de transferência, IOPS e latência média para cada ponto.
Taxa de transferência de leitura sequencial GDSIO
A curva de leitura do P5430 tem o formato que já esperamos dos controladores QLC da Solidigm: irregular em 16K, seguida por uma subida suave conforme o tamanho da transferência aumenta. Em 16K, a taxa inicial foi de 537 MiB/s em um único thread, caiu para 166 MiB/s em quatro threads e 179 MiB/s em oito, recuperando-se em seguida para 345 MiB/s em 16 threads, 501 MiB/s em 32 threads e 808 MiB/s em 64 threads, finalizando com 1.1 GiB/s em 128 threads. Essa queda e recuperação em um único núcleo é o mesmo padrão que os drives P5336 e ambos os DapuStors mostraram na seção de blocos pequenos, e deixou o P5430 no meio do grupo a 16K, bem atrás dos 1.9 GiB/s do Micron 6600 ION na extremidade superior, mas à frente dos dois DapuStors e empatado com o 6550 ION na faixa intermediária de núcleos.
Com 128 KB, o P5430 passou de 290 MiB/s com um thread para 713 MiB/s com quatro, 1.1 GiB/s com oito, 1.6 GiB/s com 16, 2.0 GiB/s com 32, 2.1 GiB/s com 64 e 2.3 GiB/s com 128. Esses resultados foram praticamente idênticos aos do P5336 de 122.88 TB e equivalentes aos do 6550 ION, mas os SSDs de 5ª geração se destacaram: o 6600 ION atingiu 5.3 GiB/s, o R6060 4.9 GiB/s e o J5060 3.8 GiB/s com 128 threads, enquanto o P5336 de 61.44 TB alcançou 2.8 GiB/s.
Os resultados de 1M mostram o limite da conexão Gen4 do P5430. Ele começou em 1.0 GiB/s com um único thread, saltou para 2.9 GiB/s com quatro e 3.3 GiB/s com oito, estabilizando em 3.6 GiB/s com 16 threads, 3.7 GiB/s com 64 e 3.8 GiB/s com 128. O platô a partir de 16 threads indica que o drive está ficando sem espaço no barramento, o que coloca o P5430 em um grupo próximo aos outros três drives Gen4: o P5336 de 122.88 TB a 4.1 GiB/s e o P5336 de 61.44 TB e o J5060 a 4.3 GiB/s. O par Gen5 no topo se destacou claramente, com o R6060 e o 6600 ION ambos atingindo 5.9 GiB/s, enquanto o TLC 6550 ION ficou para trás com 2.6 GiB/s neste teste. Em um fluxo de leitura de GPU de bloco grande, o P5430 oferece aproximadamente 90% do desempenho dos SSDs QLC Gen4 maiores e cerca de dois terços do desempenho dos líderes Gen5.
IOPS de leitura sequencial GDSIO
O P5430 atingiu um pico de 74.8 mil IOPS na carga de trabalho de 16 mil com 128 threads, o que o colocou em quarto lugar no grupo, atrás do 6600 ION com 130.4 mil, do P5336 61.44 TB com 93.3 mil e do P5336 122.88 TB com 83.0 mil, e à frente do R6060 com 62.6 mil, do 6550 ION com 62.1 mil e do J5060 com 54.7 mil. As curvas de 128 mil e 1 milhão de IOPS seguem os platôs de throughput acima, com o P5430 estabilizando em pouco menos de 19 mil IOPS em 128 mil e cerca de 3.8 mil IOPS em 1 milhão, assim que o link Gen4 satura.
Latência de leitura sequencial GDSIO
Na extremidade inferior do teste, a latência de leitura de 16K em thread única do P5430, de 27.8 µs, ficou atrás apenas dos dois DapuStor, com 20.2 µs para o J5060 e 22.1 µs para o R6060, e superou ligeiramente o P5336 de 61.44 TB, com 28.4 µs. O 6600 ION ficou em 38.6 µs, e os dois drives que apresentaram dificuldades no QD1 foram o P5336 de 122.88 TB, com 82.1 µs, e o 6550 ION, com 90.9 µs, ambos com uma penalidade de primeiro acesso que o P5430 não possui. À medida que o número de threads aumentava, a latência também aumentava com a profundidade da fila, como acontece com todos os drives do grupo, e com 1 milhão de threads, o P5430 ficou em torno de 33ms, acima dos drives Gen5 com 21ms, mas abaixo dos 48ms do 6550 ION e em linha com os dois drives P5336.
Taxa de transferência de gravação sequencial GDSIO
A 1M, o P5430 gravou 2.9 GiB/s em um único thread, 3.0 GiB/s em quatro threads, 2.9 GiB/s de oito a 32 threads e 2.7 GiB/s em 64 e 128 threads. Isso representa uma taxa de transferência igual ou superior à classificação de 3,000 MB/s do SSD (cerca de 2.8 GiB/s) de um a 32 threads, com uma queda de aproximadamente 10% em relação ao pico em 128 threads. Com isso, o P5430 ficou em quarto lugar no grupo, a 1M de distância, atrás do R6060 com 3.8 GiB/s, do pico de 3.9 GiB/s do 6550 ION com 32 threads e do P5336 de 61.44 TB com 3.2 GiB/s. Por outro lado, superou o 6600 ION com 2.95 GiB/s, o J5060 com 2.8 GiB/s e o P5336 de 122.88 TB com 2.86 GiB/s.
Com 128K, o P5430 subiu de 1.7 GiB/s com um thread para 2.8 GiB/s com quatro e 2.9 GiB/s com oito e 16, caindo em seguida para 2.1 GiB/s com 32, 1.7 GiB/s com 64 e 1.7 GiB/s com 128. O P5336 de 122.88 TB apresentou a mesma queda em uma base menor, de 2.8 GiB/s com oito threads para 2.1 GiB/s com 128, e o P5336 de 61.44 TB caiu de 3.2 GiB/s para 2.4 GiB/s. Portanto, a queda sob filas de gravação profundas de 128K parece ser uma característica da família Solidigm QLC compartilhada pelos três drives. Os chips DapuStor R6060 e Micron 6550 ION mantiveram taxas de transferência de 3.7 GiB/s a 3.8 GiB/s em 64 threads a 128K, enquanto o J5060 apresentou uma taxa estável de 2.8 GiB/s em toda a faixa testada. A 16K, o P5430 apresentou taxas de transferência entre 582 MiB/s e 1.3 GiB/s, na mesma faixa de todos os outros chips, exceto o P5336 122.88TB, que nunca ultrapassou 0.8 GiB/s a 16K.
IOPS de gravação sequencial GDSIO
O desempenho do P5430 em operações de gravação sequencial de 16K IOPS atingiu um pico de 88.2K com 16 threads, o que o colocou em sexto lugar em um grupo onde cinco unidades se situam entre 94K e 100K: o 6550 ION com 100.0K, o R6060 com 98.4K, o 6600 ION com 98.0K, o P5336 de 61.44 TB com 94.4K e o J5060 com 89.0K. O P5336 de 122.88 TB, com 53.3K, é a única unidade bem abaixo desse valor. A diferença entre o 6550 ION e o P5430 é de 12%, considerando unidades com capacidade de duas a oito vezes maior que a do P5430.
Latência de gravação sequencial GDSIO
A latência de gravação de 16K em single-thread foi de 26.0 µs para o P5430, ficando atrás apenas do R6060 com 21.9 µs e empatada com o P5336 61.44TB, com o J5060 em 26.9 µs, o 6600 ION em 30.6 µs, o 6550 ION em 30.7 µs e o P5336 122.88TB em 31.2 µs. O P5430 manteve essa posição em cargas de trabalho mais leves e intermediárias de 16K e 128K. Na extremidade mais pesada, a separação ocorreu na direção oposta: com 128K e 128 threads, seu 9.4ms foi o mais alto do grupo, uma consequência da redução de throughput acima desse valor, e com 1M e 128 threads, ficou em torno de 47ms, entre o 6600 ION com 54ms e o P5336 122.88TB com 50ms no lado superior, e o J5060, R6060, P5336 61.44TB e 6550 ION com valores entre 39ms e 45ms abaixo dele.
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). Desenvolvida pelo Argonne National Laboratory, a DLIO foi projetada especificamente para testar padrões de E/S em cargas de trabalho de aprendizado profundo. Ela fornece insights sobre como os sistemas de armazenamento lidam com desafios como checkpoints, ingestão de dados e treinamento de modelos. O teste é projetado para que cada unidade seja totalmente preenchida com checkpoints completos; SSDs maiores comportam mais checkpoints. Ao treinar modelos de aprendizado de máquina, os checkpoints são essenciais para salvar periodicamente o estado do modelo, evitando a perda de progresso durante interrupções ou falhas de energia. Essa demanda de armazenamento requer desempenho de gravação sustentado, especialmente em longas execuções de treinamento. Utilizamos a versão 2.0 do benchmark DLIO, lançada em 13 de agosto de 2024.
Para garantir que nossos testes de desempenho refletissem cenários do mundo real, baseamos nossos testes na arquitetura do modelo LLAMA 3.1 405B. Implementamos o recurso de checkpoint usando `torch.save()` para capturar os parâmetros do modelo, os estados do otimizador e os estados das camadas. Nossa configuração simulou um sistema com oito GPUs, implementando uma estratégia de paralelismo híbrido com paralelismo de tensores de 4 vias e paralelismo de pipeline de 2 vias, distribuídos entre as oito GPUs. Essa configuração resultou em tamanhos de checkpoint de 1,636 GB, representativos dos requisitos atuais de treinamento de modelos de linguagem de grande porte.
Com 1,636 GB cada, o P5430 de 30.72 TB armazena 15 pontos de verificação por passagem, em comparação com 33 para os dois drives de 61.44 TB, 66 para o P5336 de 122.88 TB, 68 para o R6060 e 130 para o 6600 ION. O J5060 não fez parte deste grupo. Os resultados representam o tempo médio para gravar um ponto de verificação em cada uma das três passagens.
Na primeira passagem, o P5430 apresentou uma média de 526.03 segundos por ponto de verificação, ficando em terceiro lugar, atrás do R6060, que registrou a primeira passagem mais rápida do grupo, e do 6550 ION, com 484.30 segundos por ponto de verificação. Ficou ligeiramente à frente do P5336 122.88 TB, com 530.75 segundos, do 6600 ION, com 580.98 segundos, e do P5336 61.44 TB, com 662.68 segundos. Com 1,636 GB por ponto de verificação, a primeira passagem do P5430 resulta em aproximadamente 3.1 GB/s, próximo ao limite de gravação de 3,150 MB/s medido pela FIO.
A segunda passagem começou com cada unidade já cheia da primeira. A média do P5430 subiu 27%, para 666.85 segundos. O R6060 praticamente dobrou seu tempo na primeira passagem, resultando na segunda passagem mais lenta do grupo; o 6600 ION subiu 60%, para 926.70 segundos; o P5336 de 122.88 TB subiu 41%, para 746.14 segundos; enquanto o 6550 ION subiu 18%, para 570.23 segundos, e o P5336 de 61.44 TB ficou ligeiramente mais rápido, com 640.71 segundos.
As médias da terceira passagem variaram menos de 5% em relação à segunda passagem em todas as unidades. O P5430 terminou em 677.89 segundos, um aumento de 1.7%, e ficou em terceiro lugar novamente, atrás do 6550 ION com 585.03 segundos e do P5336 61.44TB com 639.63 segundos. Isso representa cerca de 10% menos tempo por ponto de verificação do que o P5336 122.88TB com 757.31 segundos e cerca de 30% menos do que o R6060 com 965.27 segundos e o 6600 ION com 968 segundos.
Após um primeiro ponto de controle de 501.2 segundos, o P5430 manteve tempos entre 526.2 e 528.4 segundos nos outros 14 pontos de controle da primeira passagem, uma variação de 2.2 segundos; o P5336 122.88TB, o segundo mais preciso, variou de 520.3 a 548.6 segundos em sua primeira passagem. Do ponto de controle 16 ao 45, o P5430 apresentou uma faixa mais ampla, entre 601.4 e 713.6 segundos, sem aumento significativo entre a segunda e a terceira passagens. O P5336 122.88TB seguiu o mesmo padrão de dois níveis, com tempos entre 661 e 848 segundos após a primeira passagem, e o R6060 e o 6600 ION terminaram suas passagens na faixa de 878 a 1,034 segundos.
Conclusão
O Solidigm D5-P5430 de 30.72 TB é um projeto de três anos com interface Gen4, e os resultados do GDSIO indicam que ele envelheceu bem para sua categoria. Em leituras diretas de blocos grandes via GPU, ele atingiu 3.8 GiB/s a 1M, aproximadamente 90% do desempenho dos SSDs Gen4 QLC de 61 TB e 122 TB e cerca de dois terços do desempenho dos Gen5 R6060 e 6600 ION. Já em gravações, manteve-se igual ou acima da sua classificação de 3,000 MB/s, desde um único thread até 32 threads, com uma queda de cerca de 10% em 128 threads. Seu pico de 3.0 GiB/s superou o do 6600 ION, do J5060 e do P5336 de 122.88 TB. A latência de thread única de 27.8 µs em leituras e 26.0 µs em gravações o colocou entre os três melhores do grupo em ambos os quesitos, e seu IOPS de gravação de 16K ficou dentro de 12% da faixa de drives com capacidade de duas a oito vezes maior. Os dois pontos em que ficou atrás foram os esperados de um drive Gen4: os limites de leitura de 128K e 1M, onde o par Gen5 se destacou, e as gravações de 128K com fila profunda, onde seu desempenho caiu para 1.7 GiB/s, assim como o de seus irmãos P5336.
No teste FIO, o P5430 atingiu o limite máximo da geração 4 em todas as tarefas com carga de trabalho limitada por leitura, com 7,132.1 MB/s em leitura sequencial de 128K, 7,125 MB/s em leitura aleatória de 64K e 975.2 mil IOPS em leitura aleatória de 4K. A gravação manteve-se estável em 3,150 MB/s em leitura sequencial de 128K e aleatória de 64K, sem perda de desempenho em nenhuma profundidade de fila. O resultado da gravação aleatória de 4K é o que o diferencia da concorrência: um pico de 152.5 mil IOPS e 111.7 mil ou mais em todas as combinações até 64 operações de E/S pendentes, exceto uma, contra picos de 45.5 mil e 51.2 mil para os dois SSDs QLC de 122 TB e um SSD 6600 ION, que variou entre 41 mil e 114 mil. O P5430 opera com uma unidade de indireção de 8 KB nessa capacidade, contra 16 KB no P5336 e no 6600 ION.
No teste de checkpointing DLIO, o P5430 gravou sua primeira passagem a aproximadamente 3.1 GB/s, próximo ao seu limite de gravação FIO, com uma dispersão de 2.2 segundos nos últimos 14 checkpoints, estabilizando em 677.89 segundos por checkpoint de 1,636 GB na terceira passagem. Isso o colocou em terceiro lugar no grupo, atrás do TLC 6550 ION e do P5336 de 61.44 TB, e levou cerca de 10% menos tempo por checkpoint do que o P5336 de 122.88 TB e cerca de 30% menos do que o R6060 e o 6600 ION. Os drives de 122 TB e 245 TB armazenam de quatro a nove vezes mais checkpoints por preenchimento, mas, após a primeira passagem, cada um levou mais tempo para ser gravado.
Embora tenhamos demorado um pouco para analisar este SSD, o P5430 se encaixa perfeitamente em 2026 como o SSD QLC convencional para o qual a Solidigm o projetou: camadas de conteúdo e objetos com alta demanda de leitura, data lakes que alimentam GPUs com blocos de tamanho grande e cargas de trabalho virtualizadas ou mistas, onde a unidade de indireção de 16 KB do P5336 não é a melhor opção. O argumento contra ele é o mesmo que se aplica aos SSDs QLC de 4ª geração em geral: um comprador que monta um novo sistema com SSDs de 5ª geração obtém de 62% a 96% mais largura de banda de leitura sequencial de 128 KB e de duas a oito vezes mais capacidade por slot com os SSDs mais recentes, caso esses sejam os principais fatores decisivos na compra. Para todos os outros, o P5430 continua sendo um SSD de 30 TB sensato, com a resistência, o consumo de energia e o desempenho em blocos pequenos que os SSDs QLC maiores não oferecem.
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