Western Digital SN861 Gen5 SSD: Vielseitige Lösungen für moderne Hyperscale- und Unternehmensanforderungen

Es ist offensichtlich, dass die neuesten Gen5-SSDs, wie die Western Digital SN861, die Geschäftsergebnisse beeinflussen. Als Beweis genügt ein Blick auf ihre Auswirkungen auf die KI-Revolution.

Gesponsert von Western Digital

Die Western Digital Ultrastar® DC SN861 SSD wurde entwickelt, um die Hochleistungsanforderungen sowohl von Hyperscale-Rechenzentren als auch von Unternehmensumgebungen zu erfüllen. Die SN861 unterstützt eine PCIe® Gen5-Schnittstelle und ist in verschiedenen Formfaktoren erhältlich, darunter U.2 und E1.S, sodass sie für zahlreiche Bereitstellungsszenarien geeignet ist. Es ist jedoch nicht so einfach, die SN861 in verschiedenen Formfaktoren herzustellen; Western Digital hat den Funktionsumfang der SN861 mit Bedacht so entwickelt, dass er zu seinen Zielmärkten passt.

Die Gen5-Schnittstelle verleiht dem SN861 einen sofortigen Leistungsschub gegenüber der vorherigen Generation SN655. Die Vorteile des neuen Laufwerks liegen noch viel tiefer, mit Funktionen wie Flexible Data Placement (FDP) im E1.S-Formfaktor. FDP reduziert die Schreibverstärkung und optimiert die Datenplatzierung. Das SN861 umfasst erweiterte Sicherheitsfunktionen wie End-to-End-Datenschutz, AES-XTS-Verschlüsselung und TCG OPAL 2.01. Der Controller trägt auch dazu bei, den Stromverbrauch der SSD zu reduzieren, der im Leerlauf durchschnittlich unter 5 Watt liegt. Darüber hinaus unterstützt das Laufwerk mehrere Standards wie NVMe® 2.0 und OCP Cloud Spec 2.0.

Während die Sicherheits- und Effizienzfunktionen von entscheidender Bedeutung sind, bringt jede Generationsaktualisierung einen erheblichen Leistungssprung mit sich, und das SN861 bildet da keine Ausnahme. Das Laufwerk bietet sequentielle Lesegeschwindigkeiten von bis zu 13,700 MB/s und zufällige Lese-IOPS von bis zu 3.3 Millionen, was für Anwendungen wie KI/ML und Big Data Analytics unerlässlich ist. Beide Versionen des SN861 verbrauchen im Betrieb durchschnittlich 20 Watt und im Leerlauf weniger als 5 Watt. Die Leistung ist einstellbar, sodass sich das Energieprofil des Laufwerks problemlos an die erwartete Arbeitslast anpassen lässt. Hyperscaler beispielsweise betreiben ihre E1.S-Laufwerke oft in viel niedrigeren Leistungszuständen.

Interessanterweise sind die beiden Formfaktoren des SN861 zwar technisch sehr ähnlich aufgebaut, Western Digital hat jedoch jedes Laufwerk auf bestimmte Workloads abgestimmt. Bei der E1.S-Version bedeutet dies beispielsweise Funktionen wie FDP und eine auf Cloud-Workloads abgestimmte Leistung. Das U.2-Laufwerk hingegen wird seinen Weg in hochleistungsfähige Enterprise-Workloads und zweifellos auch in neue Workloads wie KI finden, die von dem massiven Leistungssprung des Laufwerks profitieren können.

EDSFF und FDP

FDP bietet Hyperscalern wie Meta erhebliche Vorteile, indem es die Leistung und Zuverlässigkeit ihrer SSDs bei Workloads wie CacheLib optimiert. FDP reduziert den Write Amplification Factor (WAF), was zu verbesserten Schreibgeschwindigkeiten und einer längeren SSD-Lebensdauer führt, was für die Bewältigung massiver Datenverarbeitungsaufgaben entscheidend ist.

Die Technologie verbessert die Datenorganisation, indem sie ähnliche Daten intelligent gruppiert, Überbereitstellung minimiert und den Bedarf an intensiver Speicherbereinigung reduziert. FDP unterstützt außerdem mehrere Namespaces und gewährleistet so eine konsistente Leistung bei unterschiedlichen Workloads. Diese Optimierung verbessert die Anwendungsleistung und -beständigkeit und senkt die Gesamtbetriebskosten (TCO) für große Speicherinfrastrukturen erheblich.

Die Unterstützung für FDP in der E1.S-Version des Ultrastar SN861 bestätigt, dass das Laufwerk für die Anforderungen von Hyperscalern bereit ist, aber FDP ist nur ein Teil der Gleichung. Die E1.S-Version des Laufwerks muss die Leistungsanforderungen von Hyperscalern erfüllen, insbesondere die QoS bei der Leseleistung.

U.2 Für Unternehmen

So spannend das E1.S-Laufwerk für Hyperscale-Anwendungsfälle auch ist, das U.2 SN861 ist das Laufwerk, das die meisten Unternehmen einsetzen werden. Wir haben das Laufwerk einer Reihe von Tests unterzogen, um die Gesamtleistung in unserer Standardtestsuite zu messen.

Western Digital Ultrastar DC SN861 SSD-Datenblatt

Um die Leistung der in diesem Vergleich verwendeten Enterprise NVMe® Gen5 SSDs zu messen, nutzten wir eine Fio-Testsuite für Four Corners-Workloads und Vdbench für gemischte Workloads. Das von uns verwendete Fio-Skriptpaket ist ein automatisiertes Skript, das so eingerichtet ist, dass es Laufwerke auf konsistente Weise vorkonditioniert und leicht testet. hier auf github zu finden. Damit haben wir sequentielle Lese- und Schreibtests mit 256 K für Spitzenbandbreite und zufällige Lese- und Schreibtests mit 4 K für Spitzendurchsatz durchgeführt.

Wenn wir uns die Leistungsdaten der Western Digital SN861 ansehen, wird deutlich, dass sie ihre Gen5-Schnittstelle gut nutzt. Beim sequentiellen Lesen maß sie 13.3 GB/s und landete damit auf Platz zwei hinter der Samsung PM1743 mit 14.5 GB/s. Beim sequentiellen Schreiben belegte die SN861 mit einer Geschwindigkeit von 5 GB/s den ersten Platz und überholte damit die beiden anderen vergleichbaren Gen7.7-Modelle. Die Samsung PM6.1 kam mit 1743 GB/s am nächsten.

Die zufällige 4K-Leseleistung war mit 2.11 Mio. IOPS besonders stark, gefolgt von 1.96 Mio. IOPS vom KIOXIA CM7-R. Auch bei der zufälligen 4K-Schreibleistung kam der Western Digital SN861 mit einer Geschwindigkeit von 474 IOPS an die Spitze, gefolgt vom Samsung PM1743 mit 320 IOPS. Bei unseren Four-Corner-Workloads erreichte der Western Digital SN861 in drei von vier Tests den besten Wert.

Um die SN861 Gen5 SSD zu testen, nutzten wir die Dell® PowerEdge® R760 in unserem Testlabor. Es handelt sich um einen äußerst vielseitigen 2U-Rackmount-Server, der zwei Intel Xeon-Prozessoren der 4. Generation unterstützt und über Konfigurationen verfügt, die bis zu 24 NVMe-Laufwerke unterstützen. Dieser Server ist für gemischte Workloads, Datenbanken und VDI vorgesehen. Es ist zu beachten, dass die Version des CM7-R, die wir in diesem Test testen, von einem Dell-Server mit Dells Firmware-Build stammt. Dieses Laufwerk kann mit der Standard-Firmware von KIOXIA anders funktionieren.

Dell PowerEdge R760-Konfiguration:

• Dual Intel® Xeon® Gold 6430 (32 Kerne/64 Threads, 1.9 GHz Basis)
• 1 TB DDR5-RAM
• Ubuntu 22.04

Für höchste Flexibilität haben wir auch mit Serial Cables zusammengearbeitet, die uns ein 8-Bay PCIe Gen5 JBOF für U.2/U.3-, M.2- und EDSFF-SSD-Tests zur Verfügung gestellt haben. Dadurch können wir alle aktuellen und neuen Laufwerkstypen auf derselben Testhardware testen. VDbench wurde auch genutzt, um die skalierte Leistung unserer SSD-Auswahl bei verschiedenen Workload-Typen zu vergleichen. Unser Testverfahren für diese Benchmarks füllt die gesamte Laufwerksoberfläche mit Daten und partitioniert dann einen Laufwerksabschnitt, der 25 % der Laufwerkskapazität entspricht, um zu simulieren, wie das Laufwerk auf Anwendungsworkloads reagieren könnte. Dies unterscheidet sich von Vollentropietests, bei denen 100 % des Laufwerks genutzt und in einen stabilen Zustand versetzt werden. Daher spiegeln diese Zahlen höhere, anhaltende Schreibgeschwindigkeiten wider.

Profile:

• 16K sequentielles Lesen: 100 % Lesen, 32 Threads, 0-120 % Leserate
• 16K Sequentielles Schreiben: 100 % Schreiben, 16 Threads, 0-120 % Iorate
• 4K, 8K und 16K 70R/30W Random Mix, 64 Threads, 0-120 % Iorate
• Synthetische Datenbank: SQL und Oracle
• VDI-Vollklon- und Linked-Clone-Traces

Unser erster Vdbench-Test maß die sequentielle 16K-Leseleistung bei einer 32-Thread-Last. Hier haben wir einen Spitzendurchsatz von 325K IOPS und 5.1 GB/s bei 98 μs vom Western Digital SN861 gemessen, der Kopf an Kopf mit dem KIOXIA CM7-R lag und 329K IOPS maß. Der PCIe Gen5 Samsung PM1743 maß 289K IOPS und der Samsung PM9A3, den wir als Referenz-Gen4-SSD mitbrachten, maß 227K IOPS.Wenn wir unseren Fokus auf die Schreibleistung mit derselben sequentiellen Arbeitslast von 16 K verlagern, bietet die Western Digital SN861 einen deutlichen Vorsprung gegenüber den anderen U.2 PCIe Gen5 SSDs, mit denen wir sie verglichen haben. Die SN861 maß einen Spitzenwert von 200 K IOPS und 3.1 GB/s bei 78 μs, mit einem guten Vorsprung sowohl vor der KIOXIA CM7-R als auch vor der Samsung PM1743. Verglichen mit der Gen4-Landschaft hatten alle einen deutlichen Vorsprung vor der Samsung PM9A3, die 131 K IOPS maß.Unsere nächsten drei Tests untersuchen die Skalierung von Blockgrößen in einem zufälligen Übertragungstest mit einem 70/30 R/W-Mix. Der erste Test hat eine Blockgröße von 4K gemessen. Hier stellen wir fest, dass die Western Digital SN861 und die KIOXIA CM7-R eine sehr ähnliche Leistung aufweisen, wobei die SN861 903K IOPS bei 70 μs gegenüber 881K IOPS der CM7-R misst. Die Samsung PM1743 hinkt mit einer Spitzengeschwindigkeit von 521K IOPS hinterher, während die Gen4 PM9A3 396K IOPS misst.Bei unserem 8/70 R/W-Zufallstest mit einer Blockgröße von 30 K überholte der Western Digital SN861 den KIOXA CM7-R und maß einen Spitzenwert von 682 K IOPS bei 93 μs, während der CM7-R 599 K IOPS erreichte. Der Samsung PM1743 lag mit 414 K IOPS zurück, während der Gen4 PM9A3 301 K IOPS maß.Unser letzter zufälliger 70/30 R/W-Test untersucht eine Blockgröße von 16 K. Der Western Digital SN861 bleibt hier deutlich in Führung und misst einen Spitzenwert von 434 K IOPS bei 143 μs, während der CM7-R 337 K IOPS misst. Der Samsung PM1743 bleibt mit 231 K IOPS zurück, während der Gen4 PM9A3 183 K IOPS misst.Unsere nächste Testgruppe konzentriert sich auf eine synthetische SQL-Arbeitslast. In diesem ersten Test stellen wir fest, dass der Western Digital SN861 mit einer Spitzengeschwindigkeit von 7 IOPS bei 407 μs gegenüber 78 IOPS des CM396-R knapp vor dem KIOXIA CM7-R liegt. Der Samsung PM1743 lag mit einem Spitzenwert von 340 IOPS zurück, während der Gen4 PM9A3 310 IOPS maß.Bei der SQL-Arbeitslast in einem 80/20 R/W-Mix liegt der Western Digital SN861 weiterhin vor dem KIOXIA CM7-R und misst einen Spitzenwert von 424 K IOPS bei 75 μs gegenüber 407 K beim CM7-R. Der Samsung PM1743 folgte diesen beiden mit einer Spitzengeschwindigkeit von 322 K IOPS, wobei der Gen4 PM9A3 281 K IOPS misst.Bei einer Erhöhung der Leseverteilung auf eine 90/10 R/W-Aufteilung in unserer SQL-Arbeitslast konnte der Western Digital SN861 seinen Vorsprung gegenüber dem KIOXIA CM7-R weiter behaupten und 411 IOPS bei 77 μs gegenüber 398 IOPS des CM7-R messen. Der Samsung lag mit einer Spitzengeschwindigkeit von 328 IOPS immer noch hinter den beiden, und der Gen4 PM9A3 maß 297 IOPS.Nach unseren SQL-Tests konzentrieren wir uns auf eine synthetische Oracle-Arbeitslast. Hier zeigen unsere drei Gen5-SSDs starke Verbesserungen gegenüber der Gen4 Samsung PM9A3. Die Western Digital SN861 behielt ihre Führung mit einer Spitzengeschwindigkeit von 445 IOPS bei 80 μs vor der KIOXIA CM7-R mit 417 IOPS. Dahinter landeten die Samsung PM1743 mit 317 IOPS und die PM9A3 mit 267 IOPS.Durch die Verschiebung der R/W-Verteilung unserer synthetischen Oracle-Arbeitslast auf 80/20 verringerte sich die Verteilung zwischen Western Digital SN861 und KIOXIA CM7-R. Der SN861 maß einen Spitzenwert von 309 IOPS bei 71 μs und der CM7-R 304 IOPS. Der Samsung PM1743 maß einen Spitzenwert von 252 IOPS, während der Gen4 PM9A3 auf 228 IOPS kam.Bei unserer letzten synthetischen Oracle-Arbeitslast mit einem R/W-Mix von 90/10 war der Abstand zwischen Western Digital SN861 und KIOXIA CM7-R ähnlich gering. Der SN861 hatte eine Spitzengeschwindigkeit von 296 IOPS bei 74 μs, während der CM7-R 292 IOPS maß. Der Samsung PM1743 lag mit einer Spitzengeschwindigkeit von 250 IOPS weiter zurück, während der Gen4 PM9A3 231 IOPS maß.Unsere letzten sechs Workloads konzentrieren sich auf VDI-Traces von Full-Clone- und Linked-Clone-VMs. Diese decken jeweils drei Szenarien ab: Booten, Erstanmeldung und Montagsanmeldung. Unser Test deckt ein Full-Clone-Boot-Szenario ab, bei dem der Western Digital SN861 370 IOPS bei 94 μs gemessen hat, gegenüber 7 IOPS beim KIOXIA CM348-R. Der Samsung PM1743 lag mit 263 IOPS zurück, der Gen4 PM9A3 mit 227 IOPS.In unserem Szenario für die erste Anmeldung setzte sich der KIOXIA CM7-R mit 861 IOPS bei 196 μs gegenüber dem SN163 mit 861 IOPS an die Spitze des Western Digital SN181. Der Samsung PM1743 maß 157 IOPS in der Spitze, während der Gen4 PM9A3 117 IOPS erreichte.Im Monday Login-Profil lagen Western Digital SN861 und KIOXIA CM7-R Kopf an Kopf. Der SN861 maß einen Spitzenwert von 158 IOPS bei 99 μs, während der CM7-R 160 IOPS maß. Der Samsung PM1743 maß 126 IOPS und der Gen4 PM9A3 kam auf 83 IOPS.In unseren letzten drei Tests haben wir uns dieselben Profile in einem VDI Linked Clone-Setup angesehen, beginnend mit einem Bootvorgang. Der KIOXIA CM7-R kam mit 161 IOPS als Erster ins Ziel, gefolgt vom Western Digital SN861 mit 156 IOPS bei 102 μs. Der Samsung PM1743 maß dann 138 IOPS, gefolgt vom Gen4 PM9A3 mit 110 IOPS.Bei unserem Test mit einem Initial Login-Profil hatte der KIOXIA CM7-R die höchste Geschwindigkeit von 89 IOPS, dicht gefolgt vom Western Digital SN861 mit 85 IOPS bei 102 μs. Der Samsung PM1743 folgte mit 70 IOPS, gefolgt von seinem Gen4-Geschwistermodell mit 53 IOPS.Bei unserer letzten VDI-Arbeitslast, die ein Monday Login-Profil abdeckte, lag der Western Digital SN861 mit einer Spitzengeschwindigkeit von 122 IOPS bei 129 μs in Führung, gefolgt vom KIOXIA CM7-R mit 115 IOPS. Der Samsung PM1743 maß 95 IOPS, gefolgt vom Gen4 PM9A3 mit einer Spitzengeschwindigkeit von 64 IOPS.

Western Digital SN861 und AI

In einem etwas verwandten Weg zur Arbeit mit dem SN861 in diesem Bericht haben wir auch mit der vorherigen Generation gearbeitet Western Digital Ultrastar DC SN655 innerhalb der OpenFlex™ Data24-Plattform, die die Western Digital Systems Group bereitstellt. In einer Demo für FMS '24 zeigten wir eine KI-Demo mit einem GPU-Server, der Data24 NVMe-oF™-Plattform und Gen4 SN655 SSDs.

Bei unseren Tests mit NVIDIA® IndeX® lag der Schwerpunkt auf der Nutzung der erweiterten volumetrischen Visualisierungsfunktionen, um riesige Datensätze mit hoher Genauigkeit zu verarbeiten. IndeX nutzt GPU-Beschleunigung, um eine interaktive Echtzeit-Visualisierung von 3D-Volumendaten bereitzustellen, die für Branchen wie die Öl- und Gasförderung, die medizinische Bildgebung und die wissenschaftliche Forschung von entscheidender Bedeutung ist.

Um optimale Leistung zu erzielen, insbesondere in GPU-intensiven Umgebungen, ist ein Hochgeschwindigkeitsdatenaustausch zwischen GPUs und Speicher erforderlich. Um beispielsweise die Bandbreite einer NVIDIA H100 GPU vollständig auszulasten, mussten wir einen Durchsatz von etwa 64 GB/s erreichen, was den Einsatz leistungsstarker NVMe-Speicherlösungen und Technologien wie NVIDIA GPUDirect™ erfordert. Diese Integration reduziert die Latenz und maximiert den Datendurchsatz, wodurch eine effiziente GPU-Auslastung für eine schnellere und effektivere Verarbeitung großer Datensätze gewährleistet wird.

Wenn wir uns die Bandbreitenunterschiede zwischen dem Gen4 SN655 mit 6.8 GB/s Spitzenleistung und dem SN13.7 mit 861 GB/s ansehen, sind die Vorteile eines Wechsels zu einer Gen5-SSD offensichtlich. Um mit dem Modell der vorherigen Generation 64 GB/s zu erreichen, benötigen Sie zehn SSDs, während der SN861 dieses Ziel mit nur fünf erreichen konnte. Dieser Unterschied könnte es Ihnen ermöglichen, die Anzahl der Laufwerke für zusätzliche Bandbreite oder Kapazität zu erhöhen.

Leistung und Kapazität werden entscheidend sein, damit der Speicher mit den Anforderungen von KI und anderen fortschrittlichen Anwendungen mithalten kann. Die Gen5-Schnittstelle und die allgemeine Leistungssteigerung, die das SN861 gegenüber Gen4-Laufwerken bietet, sind in dieser Hinsicht sehr überzeugend. Das bedeutet, dass diese Laufwerke mehr GPUs in einem einzigen Speichersystem unterstützen und sicherstellen können, dass diese GPUs schnell genug versorgt werden, um eine vollständige Auslastung zu gewährleisten.

Schlussfolgerung

Das SN861 stellt für Western Digital einen großen Sprung nach vorne dar. Das Laufwerk ist in Formfaktoren erhältlich, die sowohl Hyperscale- als auch Enterprise-Kunden unterstützen, wobei Laufwerksfunktionen wie FDP im E1.S-Laufwerk auf ihre zukünftigen Anwendungsfälle abgestimmt sind. Die Gen5-Schnittstelle ist jedoch der offensichtlichste Vorteil der Laufwerke und bietet ein beeindruckendes Gesamtleistungsprofil.

Die Western Digital SN861 bot von Anfang an eine starke Leistung und belegte bei unseren ersten Four-Corner-Workloads drei Spitzenplätze, wobei die maximale sequentielle Bandbreite und der zufällige Durchsatz gemessen wurden. Zu den Highlights zählen eine zufällige 4K-Leseleistung von 2.11 Mio. IOPS und eine zufällige 4K-Schreibleistung von 474 IOPS. Die sequentielle Leseleistung war stark und erreichte im Vergleich zur Samsung PM1743 mit 13.3 GB/s den zweiten Platz, obwohl sie bei der sequentiellen Schreibbandbreite mit 7.7 GB/s die Führung übernehmen konnte.

Bei unseren VDbench-Workloads, die sich hauptsächlich auf gemischte Workloads oder kleinere Blockgrößenübertragungen konzentrierten, zeigte der SN861 weiterhin außergewöhnlich gute Ergebnisse. Wir maßen eine starke sequentielle Schreibgeschwindigkeit von 16K von 200K IOPS und lagen in den 70/30 R/W-Mix-Tests mit 4K-, 8K- und 16K-Übertragungsgrößen deutlich vorn. Bei unseren VDI-Workloads wechselte der SN861 den Spitzenplatz mit dem KIOXIA CM7-R, die in einigen Bereichen Kopf an Kopf lagen. Insgesamt zeigte der Western Digital SN861 in unserem Testfeld eine starke Leistung.

Es ist offensichtlich, dass die neuesten Gen5-SSDs, wie die Western Digital SN861, die Geschäftsergebnisse beeinflussen. Wenn Sie einen Beweis dafür brauchen, schauen Sie sich einfach ihren Einfluss auf die KI-Revolution an. Wir haben es bei unseren Tests gesehen: KI-Systeme benötigen schnellen Speicher, damit GPUs funktionieren, sei es in einem Cache wie im obigen NVIDIA IndeX-Beispiel oder in gemeinsam genutzten Speicherarrays oder GPU-Servern. Western Digital hat die SN861 sehr gut für diese fortgeschrittenen Workloads positioniert und bietet gleichzeitig FDP-fähige SKUs für Hyperscaler an.

Western Digital-Rechenzentrumsspeicher

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