Обзор Kioxia CD9P-R: устройство Gen5 с высокой интенсивностью чтения, объемом памяти до 61.44 ТБ.

Kioxia CD9P-R — это высокопроизводительная линейка твердотельных накопителей NVMe нового поколения для центров обработки данных, а также первый накопитель серии CD, построенный на основе TLC-памяти BiCS FLASH 8-го поколения. В этой серии используется собственный контроллер и микропрограмма Kioxia в сочетании с PCIe 5.0 и NVMe 2.0, с заявленной производительностью до 14 800 МБ/с при последовательном чтении и 2.6 млн операций ввода-вывода в секунду при случайном чтении в зависимости от емкости. Модели E3.S имеют объем от 1.92 ТБ до 30.72 ТБ, а 2.5-дюймовый вариант увеличивает объем до 61.44 ТБ. Наш тестовый образец — это модель E3.S объемом 7.68 ТБ в версии SED (KCD9DPJE7T68).

Прежде чем рассматривать графики, стоит разобраться с одним нюансом, касающимся емкости накопителей. Заявленные характеристики Kioxia достигают максимума в середине линейки, а не на вершине: модели на 7.68 ТБ и 15.36 ТБ имеют лучший показатель последовательного чтения — 14 800 МБ/с и лучший показатель случайной записи — 450 000 IOPS, в то время как флагманская модель на 30.72 ТБ имеет показатели 13 500 МБ/с и 270 000 IOPS. Две модели наименьшей емкости также используют NAND-память предыдущего поколения BiCS 5, а не 8-го. Другими словами, накопитель на 7.68 ТБ, который мы тестировали, — это конфигурация, в которой эта платформа показывает себя во всей красе, и покупатели, стремящиеся к максимальной плотности в 30.72 ТБ, частично теряют в этом показателе, что не редкость.

Компания Kioxia делает ставку на следующее поколение накопителей по сравнению с CD8P, и опубликованные технические характеристики это подтверждают. Предыдущая модель CD8P-R E3.S объемом 7.68 ТБ имела производительность 200 000 операций случайной записи в секунду; CD9P-R увеличивает этот показатель до 450 000, что в 2.25 раза выше. Последовательное чтение увеличилось на 23% — с 12 000 МБ/с до 14 800 МБ/с, а случайное чтение — на 30% — с 2 миллионов до 2.6 миллионов операций случайной записи в секунду. Потребляемая мощность немного возросла — с 21 Вт в типичном режиме до 23 Вт при такой емкости, что ставит CD9P-R в один ряд с остальными накопителями Gen5, ориентированными на интенсивное чтение. Аргумент в пользу эффективности здесь касается того, что накопитель демонстрирует в этом диапазоне.

Важнейшие детали, определяющие предназначение этого накопителя: CD9P-R имеет однопортовую конструкцию с 1 DWPD (количество портов на запись). Двухпортовый вариант недоступен для традиционных корпоративных систем хранения данных, а для задач с интенсивной записью лучше подходит универсальная модель CD9P-V. Этот накопитель создан для гипермасштабных и облачных серверных сетей, уровней чтения OLTP, доставки контента и виртуализированных сред, где преобладает чтение, а энергетический бюджет фиксирован. Он отвечает всем требованиям платформы, включая поддержку OCP Datacenter NVMe SSD v2.5 (не все требования), защиту от потери питания, сквозную защиту данных, опции безопасности SIE и SED, среднее время наработки на отказ (MTTF) 2.5 миллиона часов при 50°C и пятилетнюю гарантию.

Технические характеристики KIOXIA CD9P-R

В таблице ниже представлены характеристики серии KIOXIA CD9P-R в форм-факторе E3.S по различным параметрам емкости, включая показатели производительности, ресурс работы, мощность и надежность.

Технические характеристики серии KIOXIA CD9P-R (E3.S)
	30.72TB	15.36TB	7.68TB	3.84TB	1.92TB
Номера моделей
Номер модели SIE	KCD9XPJE30T7	KCD9XPJE15T3	KCD9XPJE7T68	KCD9XPJE3T84	KCD9XPJE1T92
Номер модели SED	KCD9DPJE30T7	KCD9DPJE15T3	KCD9DPJE7T68	KCD9DPJE3T84	KCD9DPJE1T92
Основные технические характеристики
Кейсы	Интенсивное чтение (1 запись на диск в день)
Форм-фактор	E3.S, толщина 7.5 мм
Интерфейс/Протокол	PCIe 5.0 x4, NVMe 2.0
Максимальная скорость интерфейса	128 ГТ/с (PCIe Gen5 x4)
NAND	KIOXIA BiCS FLASH 3D TLC (8-е поколение: 7.68–30.72 ТБ; 5-е поколение: 1.92–3.84 ТБ)
Соответствие требованиям OCP	Спецификация OCP Datacenter NVMe SSD v2.5 (частичная)
Безопасность.	SIE (Sanitize Instant Erase), SED (TCG Opal & Ruby SSC)
Производительность (до)
Последовательное чтение (128 КиБ, МБ/с)	13,500	14,800	14,800	14,500	14,500
Последовательная запись (128 КиБ, МБ/с)	7,000	7,000	7,000	7,000	3,600
Случайное чтение (4 КиБ, 000 IOPS)	2,600	2,600	2,600	2,600	2,000
Произвольная запись (4 КиБ, 000 IOPS)	270	450	450	320	160
Требования к питанию
Напряжение питания	12 В ±10%, 3.3 В ±15%
Мощность (активная)	23 Вт тип.
Питание (Готовность/Холод)	5 Вт тип.
Надежность
MTTF	2 500 000 часов при 0–50°C | 2 000 000 часов при 0–55°C
UBER	< 1 сектор на 1017 биты прочитаны
DWPD	1
ГАРАНТИЯ	5 лет
Защита данных	Защита от потери питания (PLP), сквозная защита данных.
Габаритные размеры:
Толщина	7.5 мм +0.2 / -0.5 мм
Ширина	76 мм ± 0.25 мм
Длина	112.75 мм ± 0.4 мм
Вес	Макс 110 г
Экологические исследования георадаром
Температура (рабочая)	0 ° C до 75 ° C
Температура (при хранении)	-40 85 ° C до ° C
Влажность (рабочая)	5% до 95% RH
Вибрация (в рабочем состоянии)	21.27 м/с² { 2.17 Грмс } (5–800 Гц)
Удар (рабочий)	9.8 км/с² { 1,000 G } (0.5 мс)

KIOXIA CD9P-R Performance

Платформа для тестирования ходовых качеств

В качестве тестовой платформы для всех рабочих нагрузок в этом обзоре мы используем сервер Dell PowerEdge R760 под управлением Ubuntu 22.04.2 LTS. Оснащенный модулем Serial Cables Gen5 JBOF , он обеспечивает широкую совместимость с твердотельными накопителями U.2, E1.S, E3.S и M.2. Конфигурация нашей системы описана ниже:

• 2 процессора Intel Xeon Gold 6430 (32 ядра, 2.1 ГГц)
• 16 x 64GB DDR5-4400
• Твердотельный накопитель Dell BOSS SSD объемом 480 ГБ
• Последовательные кабели Gen5 JBOF
• NVIDIA L4

Сравнение приводов

• Pascari X200P 7.68TB
• SanDisk SN861 7.68TB
• Solidigm PS1010 7.68TB
• Kingston DC3000ME 7.68TB
• Micron 7600 Max 6.4TB
• Micron 9550 MAX 12.8TB
• Micron 9550 Pro 7.68 ТБ

Тест производительности контрольных точек DLIO

Для оценки реальной производительности SSD в средах обучения ИИ мы использовали инструмент бенчмарка Data and Learning Input/Output (DLIO). Разработанный Аргоннской национальной лабораторией, DLIO специально предназначен для тестирования моделей ввода-вывода в рабочих нагрузках глубокого обучения. Он позволяет получить представление о том, как системы хранения данных справляются с такими задачами, как контрольные точки, сбор данных и обучение моделей.

Приведенная ниже диаграмма иллюстрирует, как накопители обрабатывают этот процесс с использованием 18 контрольных точек. При обучении моделей машинного обучения контрольные точки необходимы для периодического сохранения состояния модели, предотвращая потерю прогресса во время прерываний или сбоев питания. Такие требования к хранению данных требуют высокой производительности, особенно при длительных или интенсивных нагрузках. Мы использовали бенчмарк DLIO версии 2.0, выпущенный 13 августа 2024 года.

Чтобы гарантировать, что наши сравнительные тесты отражают реальные сценарии, мы использовали архитектуру модели LLAMA 3.1 405B. Для сохранения параметров модели, состояний оптимизатора и состояний слоев мы использовали функцию сохранения контрольных точек torch.save(). Наша конфигурация имитировала систему с восемью графическими процессорами, реализующую гибридную стратегию параллелизма с 4-сторонним тензорным параллелизмом и 2-сторонней конвейерной параллельной обработкой, распределенной по восьми графическим процессорам. Размер контрольной точки составил 1,636 ГБ, что соответствует требованиям обучения современных больших языковых моделей.

Анализируя средние показатели по проходам, можно отметить, что KIOXIA CD9P-R показала время 464.7 секунды в первом проходе, увеличившись до 575.6 секунды во втором проходе и стабилизировавшись на уровне 572.2 секунды в третьем проходе. Такое поведение в значительной степени отражало результаты большинства сравниваемых устройств, которые к последнему проходу показали время примерно от 553 до 590 секунд. Выделился Pascari X200P, показавший значительно лучший результат — 674.5 секунды. В целом, CD9P-R продемонстрировал предсказуемое масштабирование при повторных операциях контрольных точек и остался конкурентоспособным по сравнению с основными корпоративными SSD-накопителями Gen5 в ходе теста.

В ходе теста DLIO Checkpoint Benchmark до 12-й контрольной точки KIOXIA CD9P-R 7.68TB оставался одним из наиболее стабильных накопителей в группе сравнения. Начав с 471.4 секунды на первой контрольной точке, он стабилизировался в относительно узком диапазоне примерно от 560 до 580 секунд на протяжении оставшейся части теста, завершив 12-ю контрольную точку с результатом 569.7 секунды. На протяжении большей части теста KIOXIA показывал результаты, близкие к Solidigm PS1010, Micron 7600 MAX и Kingston DC3000ME.

Дисковод Pascari X200P явно выделялся, резко улучшив свои результаты после 4-го контрольного пункта и оставаясь значительно выше остальных, достигнув почти 690 секунд к 12-му контрольному пункту. Micron 9550 MAX показал самые низкие устойчивые показатели времени прохождения контрольных пунктов во второй половине заезда, опустившись до 531.3 секунды, а затем завершив тест на отметке 569.1 секунды. Хотя CD9P-R не был самым быстрым дисководом ни на одном из контрольных пунктов, он избежал резких колебаний, наблюдавшихся у нескольких конкурентов, и продемонстрировал стабильную работу на протяжении всего тестового периода.

FIO Performance Benchmark

Для измерения производительности каждого SSD-накопителя по общепринятым отраслевым показателям мы используем FIO. Каждый накопитель проходит одинаковый процесс тестирования, который включает в себя этап предварительной подготовки, состоящий из двух полных заполнений диска с последовательной записью, за которым следует измерение производительности в установившемся режиме. По мере изменения типа измеряемой нагрузки мы запускаем еще одно предварительное заполнение диска с новым размером передаваемых данных.

В этом разделе мы сосредоточимся на следующих тестах FIO:

• 128K Последовательный
• 64K Случайный
• 16K Случайный
• 4K Случайный

Последовательная запись 128 КБ (глубина ввода-вывода 16 / количество заданий 1)

При переходе к тесту последовательной записи 128K в стационарном режиме с более низкой глубиной индуктивности (IODepth) 16, общий рейтинг группы остался практически неизменным по сравнению с предварительным тестированием. Micron 9550 Max (12.8 ТБ) по-прежнему лидировал со скоростью 10 957,9 МБ/с, а Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) немного отставал со скоростью 10 354,6 МБ/с. Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) остался на третьем месте со скоростью 8 477,4 МБ/с, а Pascari X200P (7.68 ТБ) был сразу за ним со скоростью 8 369,7 МБ/с.

Накопитель KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) показал скорость 6,912.4 МБ/с, оказавшись в конце списка. Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) со скоростью 7,126.5 МБ/с и SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) со скоростью 7,116.5 МБ/с также отстали от средних показателей, но все же опередили CD9P-R и Micron 7600 Max (6.4 ТБ) со скоростью 6,960.6 МБ/с. Результат KIOXIA является стабильным и предсказуемым для оптимизированного для чтения NVMe-накопителя.

Задержка последовательной записи 128K (глубина ввода-вывода 16 / количество заданий 1)

При глубине ввода-вывода 16 в тесте на стабильную запись задержка существенно снизилась у всех накопителей по сравнению с условиями предварительной подготовки. Micron 9550 Max (12.8 ТБ) снова показал наименьшую среднюю задержку — 182.2 мкс, значительно опередив Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) с показателем 192.9 мкс. Оба накопителя выиграли от более высокой пропускной способности записи, что позволило им более эффективно обрабатывать операции ввода-вывода.

KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) показала самую высокую задержку записи в группе при такой глубине очереди — 289.0 мкс. Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) с показателем 280.3 мкс и SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) с показателем 280.7 мкс оказались чуть ниже CD9P-R, а Micron 7600 Max (6.4 ТБ) — 287.1 мкс. Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) и Pascari X200P (7.68 ТБ) заняли среднюю позицию с показателями 235.6 мкс и 238.6 мкс соответственно.

Последовательное чтение 128K (глубина ввода-вывода 64 / количество заданий 1)

Тест последовательного чтения на 128 КБ показал полную противоположность результатам записи, и KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) оказался одним из лучших в группе. CD9P-R показал скорость 14 235,9 МБ/с, фактически сравнявшись с Pascari X200P (7.68 ТБ) со скоростью 14 242,1 МБ/с, который возглавил рейтинг. Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) со скоростью 14 163,3 МБ/с, Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) со скоростью 14 050,1 МБ/с и Micron 9550 Max (12.8 ТБ) со скоростью 14 047,5 МБ/с плотно расположились в диапазоне 200 МБ/с на вершине рейтинга.

Накопитель Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) показал результат 13 513,8 МБ/с, а SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) — 12 631,2 МБ/с. Micron 7600 Max (6.4 ТБ) со скоростью 11 240,5 МБ/с оказался единственным накопителем, скорость которого не превысила 12 ГБ/с.

Задержка последовательного чтения 128K (глубина ввода-вывода 64 / количество заданий 1)

Результаты по задержке последовательного чтения 128K точно отражают показатели пропускной способности. Pascari X200P (7.68 ТБ) показал лучший результат — 561.4 мкс, а KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) — практически такой же результат, 561.7 мкс. Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) — 564.5 мкс, Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) — 569.0 мкс и Micron 9550 Max (12.8 ТБ) — 569.1 мкс — все они оказались в пределах 8 мкс от лидера, что подтверждает, что производительность накопителей этого уровня ограничена пропускной способностью интерфейса Gen5, а не внутренней задержкой.

За этим последовали Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) с задержкой 591.6 мкс и SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) с задержкой 633.0 мкс, в то время как Micron 7600 Max (6.4 ТБ) с задержкой 711.4 мкс показал задержку на 26% выше, чем у лучших моделей, что соответствует его более низкой пропускной способности последовательного чтения.

 

64K Случайная запись

В ходе полного цикла случайной записи 64K, KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) продемонстрировал стабильно достойный профиль пропускной способности, в среднем в диапазоне 3-6 ГБ/с и достигнув пика в 6,906 МБ/с при самых высоких протестированных глубинах очереди (IODepth 32 / NumJobs 8). Это поместило CD9P-R в середину списка по пропускной способности записи 64K, явно позади Micron 9550 Max (12.8 ТБ), пиковые значения которого превышали 10 ГБ/с, но впереди Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) и SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ), которые отставали в нижней половине диаграммы. Micron 7600 Max (6.4 ТБ) показал близкие результаты, достигнув аналогичного потолка и оказавшись чуть выше CD9P-R.

Задержка случайной записи 64K

Тестирование задержки случайной записи 64K для накопителя KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) показало достаточно сбалансированные результаты. При низкой глубине очереди задержка хорошо контролировалась, начиная с диапазона менее 100 мкс при глубине очереди 1 / количестве заданий 1. По мере увеличения параллелизма задержка постепенно возрастала в диапазоне 300-700 мкс на протяжении большей части теста при средней глубине очереди, а затем продолжала расти при пиковых значениях глубины очереди, достигая диапазона чуть более 2,000 мкс. Это поместило CD9P-R в середину группы на протяжении большей части теста, демонстрируя более предсказуемые результаты, чем Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) и Pascari X200P (7.68 ТБ), у которых наблюдались более резкие пики в диапазоне 4,000-6,000 мкс при высоком параллелизме.

Накопитель Micron 9550 Max (12.8 ТБ) продемонстрировал наиболее стабильную задержку на протяжении всего сканирования, редко превышая 1,700 мкс даже на пиковых значениях глубины, в то время как Micron 7600 Max (6.4 ТБ) и Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) показали результаты, близкие к этому.

64K Произвольное чтение

Тестирование случайного чтения с разрешением 64K выявило одно из наиболее существенных преимуществ KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ): исключительную производительность при малой глубине очереди. В нижней части теста, при глубине очереди 1 / количестве заданий 1, CD9P-R показал скорость около 1,334 МБ/с, значительно опережая конкурентов благодаря чрезвычайно низкой задержке чтения на операцию ввода-вывода. Это преимущество сохранялось и в диапазоне меньшей глубины очереди, поскольку производительность стабильно держалась на уровне или близко к максимальному значению.

По мере увеличения глубины очереди до диапазона 8/4-32/4, другие накопители догнали и превзошли CD9P-R. При самых высоких уровнях параллельной обработки CD9P-R стабилизировался на уровне 11.0-12.0 ГБ/с, уступая Pascari X200P (7.68 ТБ), Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) и Micron 9550 Max (12.8 ТБ), которые достигли 13.5-14.2 ГБ/с.

Задержка случайного чтения 64K

Тестирование задержки случайного чтения 64K подтвердило преимущество KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) по задержке чтения при малой глубине очереди. Начиная с IODepth 1 / NumJobs 1 и до диапазона низкой параллельности, CD9P-R стабильно демонстрировал одни из самых низких показателей задержки в группе, значительно отставая от большинства конкурентов и оставаясь в узком диапазоне до средней глубины очереди.

По мере увеличения глубины очереди за пределы диапазона 32/1–16/4 группа сходилась, и к концу сканирования все накопители достигли диапазона от 600 мкс до 1,400 мкс.

16K Случайная запись

В ходе тестирования производительности при случайной записи до 16 000 операций ввода-вывода в секунду (IOPS) KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) продемонстрировала стабильный профиль производительности в среднем диапазоне. Micron 9550 Max (12.8 ТБ) снова показала лучшие результаты, поддерживая очень высокую траекторию IOPS, значительно превосходящую показатели конкурентов, часто приближаясь к 600-690 000 IOPS при большей глубине очереди, в то время как Micron 7600 Max (6.4 ТБ) сохранила высокую пропускную способность в диапазоне 400-450 000 операций ввода-вывода в секунду.

На протяжении большей части теста CD9P-R показывал результаты, сопоставимые с Kingston DC3000ME (7.68 ТБ), Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) и SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ), в среднем от 200 до 250 тыс. операций ввода-вывода в секунду при умеренной глубине записи и до 365-440 тыс. операций ввода-вывода в секунду при максимальной протестированной параллельности (глубина записи 32 / количество заданий 16). Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) показал самые низкие результаты при случайной записи 16 КБ, часто отставая от всех остальных накопителей.

Задержка случайной записи 16K

В ходе тестирования задержки случайной записи 16K, накопитель KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) стабильно показывал результаты в нижней и средней части диапазона глубины очереди. При низкой глубине очереди задержка составляла менее 50 мкс, и накопитель поддерживал стабильную, хорошо контролируемую задержку на протяжении средней части теста. По мере увеличения глубины очереди до диапазона 8/8-32/8 задержка возрастала более резко у всех накопителей, и CD9P-R перешел в диапазон 500-750 мкс, достигнув пика примерно в 1,165 мкс.

Накопитель Micron 9550 Max (12.8 ТБ) показал наиболее стабильную задержку на протяжении всего исследования, оставаясь ниже среднего показателя в большинстве точек данных. Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) и Pascari X200P (7.68 ТБ) продемонстрировали наиболее выраженные скачки задержки при большой глубине очереди, достигнув пиковых значений в 3,300 мкс и 2,050 мкс соответственно. В отличие от них, CD9P-R, Micron 7600 Max (6.4 ТБ) и Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) показали более предсказуемые результаты в верхнем диапазоне параллельной обработки. Задержка записи CD9P-R в 16K является одной из самых стабильных в группе при высоких нагрузках смешанного параллелизма.

 

 

16K Произвольное чтение

В тесте на скорость случайного чтения 16K, Pascari X200P (7.68 ТБ) и Micron 9550 Max (12.8 ТБ) показали самые высокие значения устойчивой скорости чтения, приближаясь к 900 000 при насыщении. Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) следовал за ним с аналогичными показателями масштабирования, а Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) замыкал тройку лидеров.

KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) показала пиковую производительность 734.3 тыс. операций ввода-вывода в секунду (IODepth 32 / NumJobs 8), что относит её к верхнему среднему сегменту, опережая Micron 7600 Max (6.4 ТБ) с показателем 719.3 тыс., Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) с показателем 665.6 тыс. и SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) с показателем 661.1 тыс. операций ввода-вывода в секунду.

Задержка случайного чтения 16K

В ходе тестирования задержки случайного чтения 16K, KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) показала превосходную задержку чтения в большинстве протестированных диапазонов глубины очереди. В нижней части диапазона, CD9P-R начала с приблизительно 33 мкс при глубине очереди 1 / количестве заданий 1. Она оставалась в тесной группе с лучшими показателями на протяжении части тестирования с умеренной параллельностью, в целом оставаясь ниже 100 мкс.

По мере увеличения глубины очереди до самых высоких диапазонов параллельной обработки, у всех накопителей резко возрастала задержка. У CD9P-R пиковое значение составило приблизительно 713 мкс, уступая SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) и Kingston DC3000ME (7.68 ТБ), у которых оно превысило 820-845 мкс, в то время как Micron 9550 Max (12.8 ТБ) и Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) сохранили более низкую пиковую задержку.

4K Случайная запись

В тесте на скорость случайной записи 4K, Micron 7600 Max (6.4 ТБ) и Micron 9550 Max (12.8 ТБ) удерживали лидирующие позиции на протяжении большей части теста, поддерживая пиковую скорость 1,500-1,780 тыс. операций в секунду. Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) и Pascari X200P (7.68 ТБ) следовали за ними в верхнем диапазоне, а Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) и SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) менялись местами в среднем и верхнем диапазоне.

KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) достигла производительности 1,263.1 тыс. операций ввода-вывода в секунду при глубине ввода-вывода 32 / количестве заданий 16, что относит её к нижнему среднему сегменту по производительности случайной записи 4K-файлов.

Задержка случайной записи 4K

Тестирование задержки случайной записи 4K показало одну из самых изменчивых картин в группе, и KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) снова занял среднее место. При низкой глубине очереди задержка записи CD9P-R начиналась в диапазоне 9-13 мкс при глубине очереди IODepth 1, что конкурентоспособно, но немного выше, чем у лучших показателей при этих настройках. В средней части теста накопитель удерживался в диапазоне 20-120 мкс, как и большинство других накопителей в группе.

При максимальной глубине очереди CD9P-R показал время задержки 200-410 мкс, оставаясь значительно ниже, чем Solidigm PS1010 (7.68 ТБ), пиковое значение которого составляло около 740 мкс, и демонстрируя значительную нестабильность, а также Pascari X200P (7.68 ТБ) с показателем 544 мкс. Micron 9550 Max (12.8 ТБ), Micron 7600 Max (6.4 ТБ) и Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) показали наиболее контролируемые профили задержки на протяжении всего исследования.

4K Произвольное чтение

Тестирование случайного чтения 4K показало один из наиболее интересных результатов в наших тестах FIO для KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ). При самых низких значениях глубины очереди, IODepth 1 / NumJobs 1 и IODepth 2 / NumJobs 1, CD9P-R явно выделился среди остальных, показав приблизительно 32.3 тыс. операций ввода-вывода в секунду (126 МБ/с). По мере увеличения параллельной обработки остальные устройства догнали его, и к пику тестирования ситуация изменилась. SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) лидировал по параллельной обработке с показателем 2 555,6 тыс. операций ввода-вывода в секунду. В то же время KIOXIA CD9P-R достигла 2,165.0 тыс. IOPS при глубине ввода-вывода 32 / количестве заданий 16, фактически сравнявшись с Micron 9550 Max (12.8 ТБ) с показателем 2,164.8 тыс. IOPS и заняв второе место в группе. За ней следовали Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) и Pascari X200P (7.68 ТБ), а Micron 7600 Max (6.4 ТБ) и Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) оказались в нижней части списка.

Задержка случайного чтения 4K

Задержка случайного чтения 4K подтвердила данные графика IOPS: KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ) показал самую низкую измеренную задержку чтения при малой глубине очереди среди протестированных нами накопителей в сравнительной группе. Начиная примерно с 30 мкс при IODepth 1 / NumJobs 1, CD9P-R показал почти вдвое меньшую задержку, чем большинство конкурирующих накопителей, сгруппировавшись в диапазоне 60-90 мкс в той же точке данных. В средней части теста CD9P-R сохранил свое лидерство по задержке, оставаясь ниже группы при IODepth 8 и 16, прежде чем сблизиться с группой по мере увеличения параллельной обработки. При самых высоких протестированных глубинах очереди все накопители перешли в диапазон 120-275 мкс, при этом SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) показал самую высокую задержку — примерно 200 мкс. KIOXIA CD9P-R завершила сканирование примерно через 236 мкс, что поместило ее в середину группы.

GPU Direct Storage

Одним из тестов, проведенных на этом тестовом стенде, был тест Magnum IO GPU Direct Storage (GDS). GDS — это функция, разработанная NVIDIA, которая позволяет графическим процессорам обходить центральный процессор при доступе к данным, хранящимся на NVMe-накопителях или других высокоскоростных устройствах хранения. Вместо маршрутизации данных через центральный процессор и системную память, GDS обеспечивает прямую связь между графическим процессором и устройством хранения, значительно снижая задержку и повышая пропускную способность данных.

Как работает функция GPU Direct Storage

Традиционно, когда графический процессор обрабатывает данные, хранящиеся на NVMe-накопителе, данные сначала должны пройти через центральный процессор и системную память, прежде чем достигнут графического процессора. Этот процесс создает узкие места, поскольку центральный процессор выступает в качестве посредника, увеличивая задержку и потребляя ценные системные ресурсы. Технология GPU Direct Storage устраняет эту неэффективность, позволяя графическому процессору получать доступ к данным непосредственно с устройства хранения через шину PCIe. Этот прямой путь уменьшает накладные расходы на перемещение данных, обеспечивая более быструю и эффективную передачу данных.

Задачи искусственного интеллекта, особенно те, которые связаны с глубоким обучением, требуют больших объемов данных. Обучение больших нейронных сетей требует обработки терабайтов данных, и любая задержка в передаче данных может привести к недоиспользованию графических процессоров и увеличению времени обучения. Технология GPU Direct Storage решает эту проблему, обеспечивая максимально быструю доставку данных на графический процессор, минимизируя время простоя и максимизируя вычислительную эффективность.

Кроме того, GDS особенно полезен для рабочих нагрузок, связанных с потоковой передачей больших наборов данных, таких как обработка видео, обработка естественного языка или вывод в реальном времени. Снижая зависимость от ЦП, GDS ускоряет перемещение данных и высвобождает ресурсы ЦП для других задач, что еще больше повышает общую производительность системы.

Пропускная способность последовательного чтения GDSIO

Результаты анализа пропускной способности последовательного чтения GDSIO подчеркнули высокую производительность чтения накопителя KIOXIA CD9P-R (7.68 ТБ). Во всех трех сегментах размеров блоков CD9P-R показал самую высокую пропускную способность при большинстве потоков.

В сегменте с размером блока 16K, CD9P-R показал производительность около 0.3 ГиБ/с при 16K/1 потоке, отставая от большинства конкурентов. Такие накопители, как Pascari X200P (7.68 ТБ) и Micron 7600 Max (6.4 ТБ), вошли в этот сегмент с производительностью примерно 0.55-0.6 ГиБ/с в одном потоке. По мере увеличения количества потоков, CD9P-R агрессивно наращивал производительность, опережая группу в среднем диапазоне. К 16K/16 он обогнал большинство конкурентов, а к 16K/64 достиг примерно 2.0 ГиБ/с, что стало самым высоким показателем в группе на тот момент. При 16K/128 CD9P-R удерживал производительность на уровне примерно 1.9 ГиБ/с и оставался в числе лидеров, в то время как показатели нескольких других накопителей стабилизировались или снизились. Преимущество CD9P-R в пропускной способности чтения 16K обусловлено тем, насколько эффективно она масштабируется с количеством потоков, а не доминированием одного потока.

В сегменте блоков размером 128 КБ CD9P-R показал скорость около 1.6 ГиБ/с при 128K/1, что является одним из лучших показателей в группе при таком количестве потоков, наряду с SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ). В диапазоне средних потоков скорость плавно увеличивалась, достигнув примерно 3.9 ГиБ/с при 128K/8, что стало самым высоким показателем в группе на тот момент, в то время как большинство конкурентов по-прежнему находились в диапазоне от 1.7 до 2.0 ГиБ/с. В сегментах 128K/16 и 128K/32 CD9P-R продолжал лидировать, в то время как другие накопители увеличивали свою производительность. При скоростях 128K/64 и 128K/128 Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) и Micron 9550 Max (12.8 ТБ) догнали и превзошли CD9P-R, достигнув примерно 5.2–5.3 ГиБ/с, в то время как CD9P-R достиг пика примерно в 5.1 ГиБ/с, а затем снизил скорость до примерно 4.8 ГиБ/с при 128K/128.

В сегменте блоков размером 1 млн. носителей CD9P-R показал скорость чтения около 3.9 ГиБ/с при 1M/1 и стабильно увеличивался с каждым последующим количеством потоков. При 1M/128 он достиг примерно 6.2 ГиБ/с, что является самым высоким пиковым показателем скорости чтения в сравнительной группе. Pascari X200P (7.68 ТБ) и Micron 9550 Max (12.8 ТБ) немного отставали, достигнув примерно 6.1 ГиБ/с каждый, за ними следовали Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) и Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) с показателем около 6.0 ГиБ/с. Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) достиг примерно 5.9 ГиБ/с, а Micron 7600 Max (6.4 ТБ) явно отставал, достигнув примерно 5.6 ГиБ/с.

Задержка последовательного чтения GDSIO

Диаграмма задержки последовательного чтения GDSIO показала, что все восемь накопителей следовали практически идентичным траекториям на протяжении всего сканирования. Значения задержки в основном зависят от размера блока и количества потоков, а не от характеристик конкретного накопителя, что делает эту диаграмму менее информативной, чем результаты по пропускной способности и количеству операций ввода-вывода в секунду.

В однопоточном режиме (блок 16K, 1 поток) CD9P-R показал время примерно 44 мкс, что ставит его в середину группы. Более быстрые накопители в этой конфигурации включали Pascari X200P (7.68 ТБ) с временем примерно 26 мкс, SanDisk DC SN861 (7.68 ТБ) с временем примерно 26 мкс и Micron 7600 Max (6.4 ТБ) с временем примерно 27 мкс. На другом конце спектра находились Kingston DC3000ME (7.68 ТБ) с временем примерно 83 мкс и Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) с временем примерно 71 мкс, что является самым большим отклонением по времени однопоточного чтения в группе.

В ходе дальнейшего сканирования линии сходились. Все накопители достигли диапазона 20 000–22 000 мкс к моменту 1M/128, при этом CD9P-R с результатом приблизительно 20.3 мс оказался в нижней части группы, что соответствует его более высокой пропускной способности в данной конфигурации.

Пропускная способность последовательной записи GDSIO

Анализ пропускной способности последовательной записи GDSIO выявил существенные различия в рамках группы.

Накопитель Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) продемонстрировал резкое падение пропускной способности записи при большом количестве потоков в сегменте блоков размером 128 КБ. После достижения конкурентоспособной скорости 3.9 ГиБ/с при 128 КБ/32, скорость резко упала примерно до 2.5 ГиБ/с при 128 КБ/64, а затем до всего лишь 1.6 ГиБ/с при 128 КБ/128, что составляет менее половины пропускной способности большинства конкурирующих накопителей в этой конфигурации. Снижение продолжалось и в сегменте 1 МБ, где пиковая скорость накопителя достигла всего 4.2 ГиБ/с при умеренном количестве потоков, а затем снова снизилась на верхнем пределе. Это устойчивое падение при высокой многопоточной нагрузке на запись является наиболее значительной аномалией в наборе данных. В сегменте 1M также наблюдалось резкое падение пропускной способности Micron 9550 Max (12.8 ТБ): с приблизительно 4.7 ГиБ/с при 1M/32 до примерно 2.2 ГиБ/с при 1M/64, после чего произошло частичное восстановление при 1M/128.

В сегменте блоков размером 16K все накопители показали близкие результаты в диапазоне от 0.6 до 1.5 ГиБ/с, с различиями всего в несколько десятых ГиБ/с при большинстве значений количества потоков. CD9P-R начал работу примерно с 0.7 ГиБ/с при 16K/1, увеличился до примерно 1.5 ГиБ/с при 16K/32, а затем стабилизировался. Micron 9550 Max (12.8 ТБ) стал исключением, резко упав до примерно 0.7 ГиБ/с при 16K/128, в то время как остальные накопители группы оставались в диапазоне от 1.2 до 1.4 ГиБ/с.

В сегменте 128K CD9P-R показал одни из лучших результатов при малом количестве потоков. При 128K/1 он достиг примерно 2.7 ГиБ/с, находясь в верхней части группы, и увеличил скорость до примерно 4.7 ГиБ/с при 128K/8, что стало самым высоким показателем в группе на тот момент. Начиная с 128K/16, Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) и Micron 9550 Max (12.8 ТБ) превзошли CD9P-R, достигнув примерно 5.1–5.3 ГиБ/с на своих пиковых значениях. CD9P-R удерживал скорость на уровне примерно 4.1–4.5 ГиБ/с на протяжении всего оставшегося сегмента 128K.

В сегменте блоков размером 1 МБ CD9P-R показал скорость приблизительно 4.9 ГиБ/с при 1M/1, что является самым высоким показателем в группе при такой однопоточной конфигурации. Тем не менее, скорость оставалась практически неизменной на уровне примерно 4.3-4.4 ГиБ/с при всех последующих количествах потоков, вместо дальнейшего роста. Большинство других накопителей использовали дополнительные потоки для дальнейшего увеличения скорости: Micron 9550 Pro (7.68 ТБ), Micron 7600 Max (6.4 ТБ) и Pascari X200P (7.68 ТБ) превзошли CD9P-R при 1M/4 и выше, достигнув пиковой пропускной способности приблизительно 5.2-5.7 ГиБ/с. Максимальная скорость записи CD9P-R, составляющая 4.9 ГиБ/с, заняла пятое место среди восьми накопителей, уступив Micron 9550 Max (5.69 ГиБ/с), Micron 9550 Pro (5.54 ГиБ/с), Micron 7600 Max (5.44 ГиБ/с) и Pascari X200P (5.41 ГиБ/с).

Задержка последовательной записи GDSIO

В сегменте 16K все накопители показали близкие результаты при малом количестве потоков. При 16K/1 CD9P-R показал примерно 21 мкс, самую низкую задержку записи в группе в этой конфигурации, чуть ниже, чем у Solidigm PS1010 (7.68 ТБ) с примерно 22 мкс. За ним следовал Pascari X200P (7.68 ТБ) с примерно 25 мкс, а Micron 9550 Max (12.8 ТБ) и Micron 7600 Max (6.4 ТБ) показали около 30 мкс. При 16K/128 Micron 9550 Max подскочил примерно до 2,500 мкс, что стало самой высокой задержкой записи в группе в этой конфигурации, в то время как CD9P-R остался на уровне примерно 1,500 мкс и сохранил одно из самых низких значений в группе.

В сегменте 128K резкое падение пропускной способности Solidigm PS1010 отразилось на графике задержки в виде скачка примерно до 9,700 мкс при 128K/64, что стало наиболее заметной аномалией в этой части сканирования. CD9P-R следовал за основной группой на протяжении всего сегмента 128K, оставаясь в диапазоне от 1,900 до 3,800 мкс как при 128K/64, так и при 128K/128.

В сегменте 1M два накопителя показали повышенные пики задержки при 1M/64, что соответствует снижению их пропускной способности в этой конфигурации. Micron 9550 Max (12.8 ТБ) и Micron 9550 Pro (7.68 ТБ) достигли примерно 27 000–28 000 мкс при 1M/64, а затем продолжили рост при 1M/128. CD9P-R достиг примерно 14 500 мкс при 1M/64, что отражает более стабильную пропускную способность записи в этой конфигурации, и завершил тестирование при приблизительно 29 100 мкс при 1M/128. Pascari X200P (7.68 ТБ) показал самую низкую задержку записи при 1M/128 — примерно 25 000 мкс. Наибольшие значения при соотношении 1M/128 были зафиксированы у Micron 9550 Pro — приблизительно 44 900 мкс, у Solidigm PS1010 — приблизительно 40 700 мкс, а у Micron 7600 Max — приблизительно 36 000 мкс.

Заключение

Накопитель KIOXIA CD9P-R E3.S 7.68TB делает именно то, что должен делать накопитель с интенсивным чтением, и данные теста подтверждают это от начала до конца. Последовательное чтение заняло одно из первых мест в группе с показателем 14 235,9 МБ/с в нашем тесте с 128K, фактически сравнявшись с Pascari X200P, а реальная сигнатура накопителя проявилась при низкой глубине очереди: примерно 30 мкс задержки случайного чтения 4K при QD1, что почти вдвое меньше 60-90 мкс, зафиксированных большинством участников исследования. Низкая задержка чтения сохранилась и в тесте GPU Direct Storage, где CD9P-R показал стабильное масштабирование с увеличением количества потоков и достиг максимальной пропускной способности чтения 1M, составляющей приблизительно 6.2 ГиБ/с.

Компромиссы очевидны и соответствуют конструкции накопителя с 1 DWPD, а не противоречат ей. Производительность записи оказалась средней: 128K последовательных записей со скоростью 6,912.4 МБ/с — на последнем месте в группе, а пиковая пропускная способность последовательной записи GDSIO составила 4.9 ГиБ/с, заняв пятое место среди восьми накопителей. Семейство Micron 9550 лидировало по этим показателям как по пропускной способности, так и по задержке. Ничто из этого не является недостатком CD9P-R; это SSD с интенсивным чтением, и покупателям, которым необходима стабильная производительность записи, следует обратить внимание на универсальный CD9P-V.

Стабильность под нагрузкой — это еще одна важная составляющая. При использовании контрольных точек DLIO с профилем LLAMA 3.1 405B, CD9P-R стабилизировался на уровне 572 секунд на проход и оставался в пределах диапазона от 553 до 590 секунд, характерного для основных устройств Gen5, избегая колебаний, которые вывели Pascari X200P на отметку в 674.5 секунды. Платформа также хорошо масштабируется за пределы нашего образца: семейство CD9P-R достигает 30.72 ТБ в форм-факторе E3.S и 61.44 ТБ в 2.5-дюймовом форм-факторе на одной и той же архитектуре, что позволяет одной проверкой охватывать все — от высокопроизводительных вычислительных узлов до уровней чтения с высокой плотностью.

Для облачных вычислительных систем, конвейеров обработки данных для ИИ, доставки контента и виртуализированных уровней чтения с преимущественно чтением шаблонов доступа CD9P-R легко рекомендовать. Он сочетает в себе высочайшую пропускную способность чтения Gen5 с самой низкой задержкой чтения с низким QD в нашей сравнительной группе и большой емкостью стека, а также демонстрирует стабильную работу при длительной нагрузке.

Страница товара – KIOXIA CD9P-R 7.68TB

В рейтинге лучших корпоративных SSD-накопителей Kioxia CD9P-R занимает первое место по производительности при интенсивном чтении.