メモリ基本講座【番外編】「NVMe Gen4 SSD 9400」のパフォーマンスを評価してみた【第1回】

2023/05/02

本ブログは、Micron社の最新SSDである「NVMe Gen4 SSD 9400」（以下「9400」）の30.72TBのパフォーマンスをサーバで測定した結果を2回にわたりお伝えします。
第1回目は、「9400」と「NVMe GEN4 SSD 7450」（以下「7450」）のシーケンシャルアクセスでの単体評価を比較します。

「9400」は以前ご紹介した「7450」よりハイエンドモデルとなり、車で例えるならフェラーリ社のような高級車でしょうか。「7450」でソフトウエアRAIDを構築し、パフォーマンス測定した結果については以下のブログよりご確認ください。

【参考】

メモリ基本講座【番外編】「NVMe GEN4 SSD 7450」のパフォーマンスを評価してみた【第1回】

メモリ基本講座【番外編】「NVMe GEN4 SSD 7450」のパフォーマンスを評価してみた【第2回】

なお、RAIDでも測定したかったのですが、「NVMe Gen4 SSD 9400」の30.72TB の価格もフェラーリクラスのため、弊社の経費の問題で1本用意するのが限界でした。

1.「9400」はどんなSSD？

Micron社より176層3D TLC NANDが搭載された、NVMe Gen4対応の「9400」がリリースされました。
フォームファクタはU.3（U.2サーバでも動作可能）をサポートされており、Enterprise/データセンター、HPC向けにパフォーマンスを重要視したSSDとなります。
ハイエンドモデルでHDDの高容量帯がサポートされているので、弊社のお客様でも非常に興味を持たれる方が多い製品となります。
「9400」の詳細スペックは表1をご参照ください。

表1. 「9400」のスペック

出典： Micron 9400 SSD Product Brief

2.「9400」vs「7450」

今回は、以前ご紹介した「7450」と「9400」の比較をしてみたいと思います。
「7450」はMainstream製品で、MicronのNVMeでコストとパフォーマンスのバランスが取れたSSDとなり、多くのアプリケーションでの採用/評価実績があります。

「9400」は「7450」よりハイエンドモデルとなり、HPCやAI等、多くのデータを高速で処理しなければならないアプリケーションに向いているSSDとなります。
今回、「9400PRO 30.72TB」と「7450PRO 15.36TB」のパフォーマンス比較をします。容量が異なるため、単純比較は難しいのですが、各シリーズの最大容量での比較という意味でご容赦ください。

まず、データシートでのシーケンシャルアクセススペックを表2で簡単に比較してみました。

表2. 「9400 30.72TB」と「7450 15.35TB」のスペック比較

左右にスクロールしてご覧ください

	9400PRO 30.72TB	7450PRO 15.36TB
Sequential Read (128KB)	7,000MB/s：17W	6,800MB/s：12.1W
Sequential Write (128KB)	7,000MB/s：23W	5,600MB/s：16.6W
コントローラ	他社	Micron
NAND	Micron 3D TLC 176L	Micron 3D TLC 176L
TBW (Random 4KB)	56,064TB	28,000TB
DWPD	1	1
MTTF	200万時間	200万時間
Warranty	5年間	5年間

表2を見ればわかる通り、「9400」のスペックが良い結果となっています。NANDは同じ3D TLC 176Lを採用していますが、コントローラが異なります。「9400」は他社製のコントローラを採用し、パフォーマンスに重点をおいたファームウエアとなっています。そのため、当たり前のことですが、消費電力は「9400」の方が高いです。では、実際にパフォーマンス測定をしたら、どのくらいの差分になるか確認をしてみましょう。

評価対象SSD

9400PRO：30.72TB
7450PRO：15.36TB

評価対象SSDは弊社にて検証機を準備しています。「少しでも評価してみたい」とお考えの方は、検証機を貸出しできますので、お気軽にお問い合わせください。

評価するサーバ

弊社で所有している検証機サーバで評価しました。

表3. サーバスペック

サーバ	Supermicro AS-2024US-TRT
CPU	AMD EPYC 7302 3.0GHz 16 Core
メモリ	DDR4-3200 128GB
OS	Ubuntu 22.04.1 LTS

図1. AS-2024-US-TRT

出典：SUPERMICRO A+ Server 2024US-TRT (Complete System Only)

パフォーマンス測定ツール

今回のSSDのパフォーマンス測定では、fio-3.28を使用しました。

図2. fioのバージョン

fioのコマンドオプション

今回はシーケンシャルアクセスでデータシートスペックと同等なパフォーマンスが出るかを確認するため、以下の条件で測定しました。
今回はnumjobsで並列するジョブ数を8にしました。

表4. fio測定条件

アクセス方法	シーケンシャルリードシーケンシャルライト
ブロックサイズ	シーケンシャル：128KB
QD	32
測定容量	9400：30.72TB 7450：15.36TB

左右にスクロールしてご覧ください

[Seq-Write]
thread
rw=write
bs=128k
norandommap=1
iodepth=32
numjobs=8
direct=1
group_reporting=1
ioengine=libaio
filename=/dev/nvme0n1
invalidate=1
size=100%
loops=1

左右にスクロールしてご覧ください

[Seq-Read]
thread
rw=read
bs=128k
norandommap=1
iodepth=32
numjobs=8
direct=1
group_reporting=1
ioengine=libaio
filename=/dev/nvme0n1
invalidate=1
size=100%
loops=1

図3. fioのコマンド

3. fioで測定してみる

fioのコマンド実行

以下のコマンドを実行し、fioでパフォーマンス測定をします。

左右にスクロールしてご覧ください

fio xxxx.fio　--output xxxx.txt

xxxx.fio は図3で表示したコマンドが記載されたファイルになります。
今回は各SSDのシーケンシャルアクセスのAverageパフォーマンスを測定しました。

パフォーマンス結果

図4. 「9400」 vs 「7450」シーケンシャルアクセスパフォーマンス比較

各2回測定した結果となり、測定時間としては、シーケンシャルリード、ライトそれぞれ、9400は約11時間、7450は約6時間になります。
測定前にnvme formatコマンドを実行し、フォーマット後、fioを実行しています。

図4の結果を見て分かる通り、当たり前ですが、9400のパフォーマンスが良いことが分かりました。

特にライトについては、約2,000MB/sの差が出ています。ライトのパフォーマンスを重要視する場合は、9400を選択した方が良いですね。
次回はランダムアクセスでの比較を実施します。

4. まとめ

今回は「9400」を「7450」と比較し、データシートスペック値が出ているか！？を確認するべく測定した結果をお伝えしました。
実運用時はRAIDを構築したり、ＱＤやBlock Sizeをアプリケーションに合わせてカスタマイズしたりなど、本ブログの評価とは違った構成になると思います。そのため、この結果はあくまでも参考値として見ていただければと思います。
実は、今年6月～7月に「9400」についてウェビナーを企画しています。その時にさらに詳細なパフォーマンス測定を実施するので、お楽しみに！！

改めて、NVMe SSDについて知りたい！と思った方は、下記のブログを参照してください。

メモリ基本講座「NVMe とは何ぞや」

エンジニア必見！NVMeパフォーマンス測定結果公開　CPUの違いでパフォーマンスに差は出るのか！？
【メモリ基礎講座番外編】

さて、次回ですが、「9400」 vs 「7450」のランダムアクセス時のパフォーマンス比較結果をセキララにお伝えします。

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