Обзор SSD-накопителя Solidigm PS1010

Solidigm D7-PS1010 — это высокопроизводительный твердотельный накопитель PCIe 5, разработанный для ресурсоемких задач в корпоративных и облачных центрах обработки данных, особенно в конвейерах обработки данных для искусственного интеллекта и машинного обучения. Этот SSD входит в обширный портфель Solidigm и предлагает емкости от 1.92 ТБ до 15.36 ТБ в форм-факторах U.2 и E3.S. Созданный для стандартных задач, требующих длительного хранения данных, PS1010 гарантирует лучшую в своем классе производительность и высокую надежность, что делает его подходящим для различных высокопроизводительных вычислительных сред.

Накопитель Solidigm PS1010, работающий на основе обновленного интерфейса Gen5 и 176-слойной TLC 3D NAND памяти, демонстрирует впечатляющие показатели производительности. Заявленная скорость последовательного чтения достигает 14 500 МБ/с, а скорость последовательной записи — до 9 300 МБ/с. Производительность при случайном чтении и записи также впечатляет: до 3.1 млн IOPS для чтения и до 400 000 IOPS для записи. Solidigm указывает, что такая производительность достигается при среднем энергопотреблении в активном режиме 23 Вт и в режиме ожидания 5 Вт, что делает накопитель энергоэффективным без ущерба для скорости. Более того, поддержка нескольких режимов энергопотребления позволяет пользователям сбалансировать производительность и энергоэффективность в зависимости от своих потребностей.

Накопитель Solidigm PS1010 включает в себя функции, обеспечивающие целостность и безопасность данных. Он поддерживает спецификации NVMe 2.0 и NVMe-MI v1.2 и обеспечивает высокую совместимость и управляемость в различных системах. Накопитель соответствует сертификатам TCG Opal 2.02 и FIPS 140-3 уровня 2, обеспечивая надежную безопасность благодаря шифрованию устройства и механизмам безопасной загрузки. Аттестация устройства подтверждает подлинность и отсутствие изменений в микропрограмме, добавляя дополнительный уровень доверия. Безопасная загрузка гарантирует, что при запуске загружается только доверенное программное обеспечение, защищая от несанкционированных атак на микропрограмму и загрузчик. Кроме того, шифрование AES-256 XTS защищает все данные, хранящиеся на накопителе, обеспечивая безопасность конфиденциальной информации даже в случае физического повреждения накопителя.

Для удобства управления PS1010 предоставляет возможности управления NVMe как внеполосным, так и внутриполосным способом. Внеполосный NVMe-MI с использованием SMBus и PCIe-VDM позволяет системным администраторам отслеживать и управлять SSD через выделенный интерфейс, обеспечивая гибкость и контроль без влияния на основные пути передачи данных. Внутриполосный NVMe-MI обеспечивает прямой доступ к функциям управления через тот же интерфейс, который используется для передачи данных, упрощая процесс управления и уменьшая потребность в дополнительном оборудовании.

Как указано выше, этот накопитель хорошо подходит для задач искусственного интеллекта/машинного обучения, обеспечивая до 50% более высокую пропускную способность на определенных этапах конвейера по сравнению с другими накопителями. Он идеально подходит в качестве NVMe-накопителя для кэширования данных в серверах с графическими процессорами или в высокопроизводительных флэш-накопителях, поддерживающих менее производительные системы хранения данных. Его способность эффективно обрабатывать реальные условия ввода-вывода делает его подходящим для высокопроизводительных вычислений, серверов общего назначения и баз данных для оперативной аналитической обработки (OLAP).

Помимо высокой производительности, PS1010 включает в себя расширенные функции защиты данных. Усовершенствованное тестирование на случай потери питания (PLI) гарантирует сохранение данных при внезапных сбоях электропитания. Накопитель также обеспечивает надежную сквозную защиту данных с помощью ECC (кода коррекции ошибок), охватывающего 99% SRAM накопителя, что помогает предотвратить повреждение данных. Модель уязвимости к скрытому повреждению данных (SDC) оценивается в впечатляющие 1E-25, что обеспечивает высокую надежность данных на протяжении всего срока службы накопителя.

Технические характеристики Solidigm PS1010

Параметр	Описание
Рабочий диапазон	1.92 ТБ, 3.84 ТБ, 7.68 ТБ, 15.36 ТБ
Форм-фактор	U.2 (15 мм), E3.S (7.5 мм)
Интерфейс	PCIe 5.0 x4
Тип NAND	176-слойная TLC 3D NAND
Последовательное чтение	До 14,500 МБ / с
Последовательная запись	До 9,300 МБ / с
Случайное чтение (4 КБ)	До 3,100K IOPS
Произвольная запись (4 КБ)	До 400K IOPS
Задержка (чтения)	До 60 мкс
Задержка (записи)	До 8 мкс
Выносливость	1.0 DWPD
Среднее время наработки на отказ (MTBF)	2.5 миллионов часов
Частота неисправимых битовых ошибок (UBER)	1 сектор на 1018 биты прочитаны
Потребляемая мощность (активная)	До 23W
Энергопотребление (в режиме ожидания)	5W
Рабочая Температура	0 ° C до 77 ° C
Температура в нерабочем состоянии	-40 85 ° C до ° C
Удар (в нерабочем состоянии)	1,000 г (макс.) при 0.5 мс
Вибрация (в нерабочем состоянии)	3.13 GRMS (5-800 Гц) Макс.
Влажность (нерабочая)	5% до 95% (без конденсации)
Высота (рабочая)	от -1,000 до 10,000 футов
Высота (нерабочий режим)	от -1,000 до 40,000 футов
Безопасность.	TCG Opal 2.02, FIPS 140-3 Уровень 2, шифрование AES-256 XTS
Управляемость	NVMe-MI v1.2, SMBus, PCIe-VDM, внутриполосное и внеполосное управление.
ГАРАНТИЯ	5 лет

Solidigm PS1010 — это вертикально интегрированное решение, в котором контроллер, микропрограммное обеспечение, DRAM и NAND разработаны собственными силами компании.

• Контроллер: SK Hynix ACNT081
• DRAM: SK Hynix H5AG48DXND
• NAND: SK Hynix H25T3TCG8C

Компания Solidigm также предлагает инструмент Solidigm Storage Tool (SST) для управления накопителями. Версия 1.13 вышла в июне 2024 года и поддерживает Windows, Linux и ESXi.

Solidigm D7-PS1010 Performance

Для тестирования SSD-накопителя Solidigm PS1010 Gen5 мы используем сервер Dell PowerEdge R760 в нашей тестовой лаборатории. Это универсальный стоечный сервер форм-фактора 2U, поддерживающий два процессора Intel Xeon 4-го поколения и имеющий конфигурации, позволяющие установить до 24 NVMe-накопителей. Этот сервер предназначен для смешанных рабочих нагрузок, баз данных и VDI.

Конфигурация Dell PowerEdge R760

• Два процессора Intel Xeon Gold 6430 (32 ядра/64 потока, базовая частота 1.9 ГГц)
• 1 ТБ оперативной памяти DDR5
• Ubuntu 22.04

Для максимальной гибкости мы также сотрудничали с компанией Serial Cables, которая предоставила нам 8-отсековый PCIe Gen5 JBOF для тестирования SSD-накопителей U.2/U.3, M.2 и EDSFF. Это позволяет нам тестировать все существующие и перспективные типы накопителей на одном и том же тестовом оборудовании.

Сравнительный анализ рабочих нагрузок

При тестировании устройств хранения данных лучше всего использовать тестирование приложений, а синтетическое тестирование — на втором месте. Хотя синтетические тесты не идеально отражают реальные рабочие нагрузки, они помогают оценить устройства хранения данных с точки зрения повторяемости, что упрощает сравнение сопоставимых решений. Эти рабочие нагрузки предлагают широкий спектр тестовых профилей, от тестов «четырех углов» и тестов на определение размера передачи данных в базах данных до трассировки из различных сред VDI.

В этом обзоре мы сравниваем SSD-накопители Solidigm PS1010 с Samsung PM1743 и KIOXIA CM7-R при всех рабочих нагрузках.

Анализ пиковой производительности fio

Используемый нами пакет скриптов fio — это автоматизированный скрипт, предназначенный для предварительной подготовки и поверхностного тестирования накопителей в единообразном режиме, который можно найти здесь, на GitHub . Мы использовали его для проведения тестов последовательного чтения и записи 256K для определения пиковой пропускной способности и тестов случайного чтения и записи 4K для определения пиковой производительности.

Максимальная пропускная способность и полоса пропускания	Solidigm PS1010 7.68TB	KIOXIA CM7-R 7.68TB	Samsung PM1743 7.68TB
Последовательное чтение 256K (1T/64Q)	14,848MB / с	12,092MB / с	14,495MB / с
Последовательная запись 256 КБ (1 Т/64Q)	7,117MB / с	5,796MB / с	6,052MB / с
Случайное чтение 4K (8T/32Q)	2,084,960 IOPS	1,963,066 IOPS	1,900,838 IOPS
Случайная запись 4K (8T/32Q)	408,721 IOPS	301,061 IOPS	319,758 IOPS

Твердотельный накопитель Solidigm PS1010 объемом 7.68 ТБ демонстрирует выдающуюся производительность в нескольких ключевых областях по сравнению со своими конкурентами. Он лидирует по скорости последовательного чтения 256 КБ — 14 848 МБ/с, превосходя KIOXIA CM7-R и Samsung PM1743, что делает его идеальным для приложений с интенсивным чтением.

При последовательной записи 256 КБ он демонстрирует хорошие результаты со скоростью 7,117 МБ/с. PS1010 также показывает высокую производительность при случайном чтении 4K с показателем 2 084 960 IOPS, превосходя накопители KIOXIA и Samsung. При случайной записи 4K PS1010 показал отличные результаты, достигнув 408 721 IOPS, снова опередив модели Samsung и KIOXIA.

Анализ рабочей нагрузки VDBench

В этих тестах используется стандартный генератор рабочих нагрузок vdBench с механизмом написания сценариев для автоматизации и сбора результатов на большом вычислительном кластере. Это позволяет нам повторять одни и те же рабочие нагрузки на различных устройствах хранения, включая флэш-массивы и отдельные устройства хранения. В процессе тестирования этих бенчмарков вся поверхность диска заполняется данными, а затем выделяется участок диска, равный 25% от его емкости, для имитации реакции диска на рабочие нагрузки приложений. Это отличается от тестов с полной энтропией, которые используют 100 процентов диска и доводят его до стационарного состояния. В результате эти показатели отражают более высокие устойчивые скорости записи.

Профили:

• Чтение случайных данных 4K: 100% чтение, 128 потоков, iorate 0-120%.
• Случайная запись 4K: 100% запись, 128 потока, скорость записи 0-120%.
• Чтение случайных данных 64K: 100% чтение, 128 потоков, iorate 0-120%.
• Случайная запись 64K: 100% запись, 128 потока, скорость записи 0-120%.
• Последовательное чтение 16K: 100% чтения, 32 потоков, скорость чтения 0-120%.
• Последовательная запись 16K: 100% запись, 16 потоков, скорость записи 0-120%.
• Последовательное чтение 64K: 100% чтения, 32 потоков, скорость чтения 0-120%.
• Последовательная запись 64K: 100% запись, 16 потоков, скорость записи 0-120%.
• 4K, 8K и 16K, 70R/30W, случайный набор резьбы, 64 нити, 0-120% йорат
• Синтетическая база данных: SQL
• Трассировки полного клонирования VDI и трассировки связанных клонов

Случайные и последовательные рабочие нагрузки

В нашем первом тесте VDBench, в режиме случайного чтения 4K, Solidigm PS1010 демонстрирует пропускную способность 729 тыс. операций ввода-вывода в секунду, но с задержкой 96.6 мкс, немного уступая накопителю KIOXIA.

В тесте случайной записи 4k лучшим оказался накопитель Solidigm, показавший 941 тыс. операций ввода-вывода в секунду при задержке 526.7 мкс. Накопители Samsung и KIOXIA отстали, показав 730 тыс. и 700 тыс. операций ввода-вывода в секунду соответственно.

Переходя к производительности случайного чтения 64K, PS1010 показал лучшие результаты с большим отрывом. В операциях чтения он достиг 192K IOPS при задержке 165.9 мкс, в то время как накопители Samsung PM1742 и KIOXIA CM7 завершили тест с результатом около 145K IOPS.

При случайной записи 64K данных PS1010 достиг пиковой производительности в 63K IOPS с задержкой 249.1 мс.

В тесте на последовательное чтение со скоростью 64 КБ Solidigm PS1010 снова показал лучшие результаты, достигнув 177 000 операций ввода-вывода в секунду (11.1 ГБ/с) при задержке 360.8 мкс. Это заметно быстрее, чем у двух других протестированных накопителей.

В сегменте последовательной записи 64K Solidigm PS1010 остается лидером с впечатляющим пиком в 67K IOPS (или 4.17 ГБ/с) при задержке 953.7 мкс.

Смешанные рабочие нагрузки

Наш первый тест смешанной нагрузки — это тест 4K 70/30, в котором Solidigm PS1010 показал 651 тыс. операций ввода-вывода в секунду всего за 97 мкс. Этого было достаточно для второго места, хотя и значительно меньше пикового значения KIOXIA в 881 тыс. операций ввода-вывода в секунду.

В тесте 8K 70/30 Solidigm PS1010 приблизился к показателям накопителя KIOXIA, достигнув пика в 545 тыс. операций ввода-вывода в секунду при задержке 116.2 мкс.

В нашем сегменте с 16K задачами Solidigm PS1010 показал лучший результат, достигнув 404 тыс. операций ввода-вывода в секунду при времени обработки 78.8 мкс. Накопители KIXOIA и Samsung заметно отстали, показав пиковые значения в 329 тыс. и 290 тыс. операций ввода-вывода в секунду соответственно.

Накопитель Solidigm показал очень хорошие результаты в тесте последовательного чтения 16K данных. В режиме записи он достиг максимума примерно в 205 000 операций ввода-вывода в секунду и завершил тест за 75.3 мкс.

В очередной раз Solidigm PS1010 показала лучшие результаты по последовательному чтению 16 тыс. операций в секунду, достигнув пиковой производительности в 404 тыс. операций ввода-вывода в секунду при задержке 78.8 мкс.

SQL-нагрузки

В нашей первой задаче с использованием SQL-запросов лидировал Solidigm PS1010 с показателем 451 тыс. операций ввода-вывода в секунду (IOPS) при времени выполнения 70.6 мкс. Второе место с большим отрывом занял KIOXIA CM7 с показателем 396 тыс. IOPS при времени выполнения 80.5 мкс.

Что касается сегмента SQL 90/10, PS1010 сохранил свою лидирующую позицию с показателем 416 тыс. операций ввода-вывода в секунду при задержке 76.3 мкс.

Наконец, тест SQL 80/20, где накопитель Solidigm откатился на второе место (хотя и очень близко к KIOXIA), показав 396 тыс. операций ввода-вывода в секунду с задержкой 80.1 мкс.

Рабочие нагрузки Oracle

В нашей первой рабочей нагрузке Oracle твердотельный накопитель Solidigm PS1010 занял второе место с показателем 393 тыс. операций ввода-вывода в секунду (IOPS) при времени 89.9 мкс. Лидером стал накопитель KIOXIA CM7 с показателем 417 тыс. IOPS при времени 85.1 мкс.

Далее следует рабочая нагрузка Oracle 90/10, где PS1010 занял первое место с показателем 312 тыс. операций ввода-вывода в секунду при задержке 69.9 мкс.

В последнем тесте 80/20 накопители Solidigm и KIOXIA показали одинаковую производительность к концу теста, достигнув пика в 304 тыс. операций ввода-вывода в секунду при задержке 71.6 мкс.

Рабочие нагрузки VDI

Далее следуют тесты VDI FC (полное клонирование). В режиме загрузки новый накопитель Solidigm показал впечатляющие 380 тыс. операций ввода-вывода в секунду с задержкой 90.8 мкс, заняв первое место. За ним следует CM7 с 348 тыс. операций ввода-вывода в секунду и задержкой 99.1 мкс.

В тесте VDI FC Initial Login накопитель PS1010 снова показал лучшие результаты (с большим отрывом), выдав 246 тыс. IOPS при задержке 119.8 мкс. Следующим по производительности оказался KIOXIA, показавший чуть менее 200 тыс. IOPS при задержке 151 мкс.

В рамках конкурса VDI FC Monday Login устройство PS1010 заняло второе место с показателем 147 тыс. операций ввода-вывода в секунду при времени выполнения 107 мкс.

Последние тесты — это наш VDI LC (Linked Clone). Первым идет тест загрузки, где PS1010 вернул себе первое место с 175 тыс. IOPS при времени 91 мкс. CM7 показал относительно близкий результат — 160 тыс. IOPS при времени 99 мкс.

В случае первоначального входа в систему VDI LC, Solidigm PS1010 немного отстал, достигнув 73 тыс. IOPS при задержке 107.3 ​​мс — немного лучше, чем пиковое значение Samsung PM1748 в 70 тыс. IOPS с задержкой 118 мкс. CM7 вырвался вперед с 88 тыс. IOPS при задержке 87.7 мкс.

В качестве заключительного теста мы проанализировали результаты VDI LC Monday Login, которые показали, что Solidigm PS1010 немного отстает от накопителя KIOXIA, выдав 114 000 операций ввода-вывода в секунду при задержке 138.4 мкс.

Заключение

SSD-накопитель Solidigm D7-PS1010 — это превосходный выбор для предприятий, стремящихся оптимизировать работу своих центров обработки данных с помощью высокопроизводительных SSD-накопителей Gen5. Впечатляющие скорости чтения и записи, а также надежные функции безопасности делают его идеально подходящим для конвейеров обработки данных в области ИИ/машинного обучения и других ресурсоемких задач. Способность накопителя эффективно справляться с реальными условиями ввода-вывода обеспечивает стабильную производительность в различных приложениях, от серверов общего назначения до баз данных. В наших тестах Four Corners FIO он превзошел аналогичные SSD-накопители Gen5 с производительностью 1DWPD. Основные показатели включают скорость последовательного чтения 14.8 ГБ/с, скорость записи 7.1 ГБ/с и более 2 млн IOPS при случайном чтении 4K.

Кроме того, расширенные функции защиты данных D7-PS1010, такие как улучшенное тестирование на предмет неизбежной потери питания (PLI) и надежная сквозная защита данных с помощью ECC, обеспечивают уверенность в целостности и надежности данных. Поддержка нескольких режимов питания и гибких форм-факторов (U.2 и E3.S) повышает его универсальность, обеспечивая энергоэффективность и совместимость с широким спектром конфигураций центров обработки данных.

Твердотельные накопители Gen5 открывают новый уровень производительности, критически важный для современных задач искусственного интеллекта, высокопроизводительных вычислений и других ресурсоемких рабочих нагрузок, использующих графические процессоры или другие ускорители. Преимущество по сравнению с Gen4 ощутимо: организации могут задействовать вдвое больше графических процессоров при том же количестве накопителей по сравнению с системами хранения данных, использующими SSD-накопители Gen4. Независимо от того, идет ли речь о задачах искусственного интеллекта или более распространенных сценариях корпоративного использования, Solidigm PS1010 демонстрирует отличные результаты в ходе наших тестов, показывая чрезвычайно конкурентоспособную производительность на вершине лидирующих позиций среди накопителей Gen5.

Страница продукта Solidigm