KIOXIA CD8P-V 6.4TB PCIe 5 Review

Introducción a las prestaciones del KIOXIA CD8P-V 6.4TB PCIe 5

Kioxia es hoy en día uno de los proveedores de almacenamiento más importantes del mundo y uno de los motores que impulsan esa infinidad de centros de datos que se están construyendo y actualizando para dar soporte a la revolución de la IA generativa. Unidades como la KIOXIA CD8P-V 6.4TB PCIe 5 a la que dedicamos esta review impulsan esta revolución.

Muchas veces se habla únicamente de los procesadores y aceleradoras de IA, pero tanto los interfaces de red como las unidades de almacenamiento más modernas forman también una parte crítica de esta revolución. Dentro del catálogo de Kioxia, uno de sus modelos más económicos es esta unidad CD8P-V, que podemos encontrar en tamaños de entre 1.6 y 12 TB de capacidad, en un formato estándar usando una interfaz U.2 con un formato físico de 15 mm, que es el estándar de esta industria. 

Este modelo está orientado a dar una solución que se puede adaptar, con precios económicos, a varios escenarios de uso, lo que la convierte en una de las unidades más polivalentes de la marca, que podemos montar en todo tipo de servidores, incluidos servidores de aplicaciones, bases de datos, comunicaciones, etc.

Características técnicas de la KIOXIA CD8P-V 6.4TB PCIe 5

• Modelo: CD8P-V 6.4TB (equivalente: KCD81PUG6T40 / KCD8XPUG6T40 / KCD8DPUG6T40)
• Capacidad: 6,400 GB
• Factor de forma: 2.5" (15 mm de grosor)
• Interfaz: PCIe® 5.0, NVMe™ 2.0 (x4)
• Velocidad máxima de interfaz: 128 GT/s (PCIe Gen5 x4)
• Tipo de memoria: BiCS FLASH™ TLC
• Rendimiento (máx. aproximado):
  • Lectura secuencial 128 KiB: 12,000 MB/s
  • Escritura secuencial 128 KiB: 3,500 MB/s
  • Lectura aleatoria 4 KiB: ~1,900K IOPS
  • Escritura aleatoria 4 KiB: ~300K IOPS
• Voltaje: 12 V ±10 %, 3.3 V ±15 %
• Consumo (activo): 21 W (típ.)
• Consumo (ready): 5 W (típ.)
• MTTF: 2,500,000 horas
• Garantía: 5 años
• DWPD: 3
• Dimensiones: grosor 15 mm, ancho 69.85 mm, longitud 100.45 mm
• Peso: hasta 130 g
• Temperatura operación: 0 °C a 76 °C
• Temperatura no operación: -40 °C a 85 °C
• Humedad operación: 5 % a 95 % R.H.
• Vibración operación: 21.27 m/s² {2.17 Grms} (5–800 Hz)
• Shock operación: 9.8 km/s² {1,000 G} (0.5 ms)

Fabricación y estructura del silicio

La CD8P-V se basa en la tecnología de memoria flash 3D TLC de KIOXIA (BiCS FLASH). En términos generales, BiCS FLASH es una implementación de memoria NAND en capas (3D) que apila celdas de memoria verticalmente para aumentar la densidad por oblea sin necesidad de reducciones agresivas del proceso de fabricación de las propias memorias. La ventaja práctica para una unidad de centro de datos es doble: mayor densidad por paquete (lo que permite capacidades muy elevadas, de más de 30 TB, en tamaños 2.5″/U.2 y E3.S) y mejor relación coste/GB que las NAND tradicionales.

En este caso Kioxia ha usado sus reconocidas memorias BiCS FLASH™ generación 5 TLC, lo que significa que en cada celda escribe tres bits de datos, algo habitual en unidades de uso combinado que permiten alta durabilidad pero también reducen los costes generales sobre tecnologías SLC. Estas memorias cuentan con una estructura de 112 capas apiladas unas sobre otras. No es el proceso más avanzado de la marca, pero sí uno con unos resultados de fiabilidad contrastados. 

Y aunque Kioxia es conocida por la calidad de sus unidades domésticas, estas de entorno empresarial llevan un tratamiento especial. KIOXIA aplica además procesos específicos de validación para uso 24×7: burn-in térmico, pruebas de retención y pruebas de resistencia (endurance cycling), además de una garantía directa y específica para este segmento de su catálogo. Estas unidades están clasificadas para uso 3 DWPD (Drive Writes Per Day) o, lo que es lo mismo, grabaciones completas del disco de hasta tres veces al día.

Son perfectas para su uso en bases de datos, servidores de virtualización y modos de caché intensiva, donde se aplique mucha cantidad de lectura y escritura de datos. Se incluyen versiones con soporte SIE y SED. 

Controladora y firmware (arquitectura de I/O)

Todo en esta unidad ha sido fabricado y diseñado por la propia Kioxia, desde las memorias hasta la controladora. KIOXIA ha diseñado la electrónica de la CD8P-V para maximizar el potencial del enlace PCIe 5.0 x4 y la especificación NVMe 2.0. La controladora integra un frontend NVMe que gestiona colas de comandos profundas, procesamiento paralelo de canales NAND y robustos mecanismos ECC y corrección de errores (LDPC avanzado con monitorización de contadores de errores por bloque y ECC adaptativo por niveles).

El subsistema firmware también está diseñado en casa y concentra estas prestaciones: wear leveling balance (para no “quemar” ciertas celdas del disco), recolección de basura, gestión térmica y políticas QoS para garantizar respuesta sostenida sin picos de latencia. Además, ayuda a la paralelización del acceso a la unidad para maximizar el rendimiento de las celdas y, cómo no, de las prestaciones de la controladora.

Entre las capacidades de seguridad encontramos versiones con las siguientes características: SIE (Sanitize Instant Erase) permite el borrado seguro instantáneo de los datos almacenados, por ejemplo mediante “crypto erase”; SED (Self-Encrypting Drive) añade cifrado de datos mediante mecanismos de encriptación integrados, con soporte para estándares TCG Opal y Ruby SSC en esta serie de discos.

Interfaz, rendimiento y gestión térmica

La interfaz PCIe 5.0 x4 duplica el ancho de banda por carril respecto a PCIe 4.0, permitiendo a la CD8P-V ofrecer mejoras notables en rendimiento secuencial y aleatorio. En términos de especificación, la serie reporta cifras de hasta 2.000k IOPS en lectura aleatoria y 400k IOPS en escritura aleatoria en condiciones óptimas, con incrementos secuenciales importantes frente a la generación PCIe 4.0 anterior.

Puede parecer que la escritura es “lenta”, pero estas unidades están pensadas para trabajar en entornos paralelos muy exigentes y concentran todo su potencial en la entrega de la información y en cómo la controladora gestiona la grabación de la información, normalmente usando múltiples unidades al mismo tiempo.

Cómo no, el rendimiento sostenido en entornos reales depende de la configuración térmica y del sistema host: el paquete U.2 de 2,5″ con 15 mm de altura necesita un diseño de bahía y flujo de aire que permita disipar la energía en write-heavy workloads. La carcasa y el encapsulado de esta unidad, realmente sólido, ayuda a la transferencia, pero sin duda tienen una alta dependencia de la refrigeración global del sistema donde se instalan. 

KIOXIA también incorpora protección contra pérdidas de energía (power-loss protection), integridad de la ruta de datos (end-to-end data protection) y telemetría SMART/NVMe que facilita el monitoreo proactivo en plataformas de gestión centralizada de gran cantidad de unidades.

Máquina de pruebas:

• Procesador: AMD EPYC 9374F
• Placa base: Gigabyte R283-Z96-AAJ1
• RAM: G.Skill F5-6000R3036G16GQ4-G5
• Fuente: Gigabyte R283-Z96-AAJ1
• Refrigeración: Gigabyte R283-Z96-AAJ1

Temperatura en reposo, con disipador

Temperatura en carga, con disipador

Atto Lectura Secuencial

Atto Escritura Secuencial

AS-SSD Lectura secuencial

AS-SSD Escritura secuencial

Crystal DM Lectura secuencial

Crystal DM Escritura secuencial

IOMeter QD32 Lectura (KIOPs)

IOMeter QD32 Escritura (KIOPs)

Anvil Storage Pro 1.0 lectura x10

Anvil Storage Pro 1.0 Escritura x10

3DMark Storage Benchmark

PCMark 10 Drive Performance (long test)

 

PCMark 10 Drive Performance Consistency Test

AJA Video System Test (128GB Video 4K) Lectura

AJA Video System Test (128GB Video 4K) Lectura

AJA Video System Test (128GB Video 4K) Escritura

TxBench (Basic Test)

TxBench (Basic Test) Random Q1T1 4k Lectura

TxBench (Basic Test) Random Q1T1 4k Escritura

Formatos físicos y otras opciones

El KCD8XPUG6T40 se ofrece en formatos orientados a centros de datos: U.2 (2.5″, 15 mm) es la presentación clásica compatible con servidores existentes, la que nosotros hemos recibido para este análisis y que podemos encontrar en infinidad de servidores, sistemas NAS de alto rendimiento, etc.

Pero esta serie CD8P está también disponible en factor EDSFF E3.S en entornos que priorizan densidad y eficiencia térmica por rack. La existencia de variantes E3.S y U.2 permite a los integradores escoger según la densidad por rack, la refrigeración disponible y la capacidad de las diferentes controladoras existentes en el mercado.

KIOXIA clasifica fácilmente sus unidades empresariales dependiendo del objetivo funcional de las mismas:

• lectura intensiva (R)
• uso mixto (V — como la CD8P-V)
• soluciones de ultra alto rendimiento/latencia para cargas específicas (series CM orientadas a HPC/AI en sus niveles más altos).

Dentro del catálogo de las CD8P destacamos al menos dos ramas:

• CD8P-V (mixed-use, 3 DWPD, enfoque en balance rendimiento/endurance para cloud generalista)
• CD8P-R (read-intensive, orientada a scale-out y cachés con menor DWPD pero mayor densidad disponible en E3.S, con opciones de capacidad superiores).

Las gamas CM, que representan la punta de lanza en rendimiento y frecuentemente incorporan las últimas generaciones de BiCS y arquitecturas avanzadas como CBA, estas unidades de la gama CD8P ofrecen una mejor relación coste/IOPS para despliegues masivos donde el coste por TB y la eficiencia energética son factores críticos. Por tanto, estas unidades que hoy probamos son ideales para nodos de virtualización, contenedores de aplicativos, bases de datos medianas y sistemas que requieren IOPS sostenidas sin llegar al perfil extremo de escritura.

Sus capacidades de resistencia de uso las hacen perfectamente hábiles y confiables en despliegues 24×7; la telemetría y las funciones de integridad la hacen adecuada para sistemas de gestión donde se requiera también capacidades de anticiparse a cualquier problema dentro de las unidades. Con sus cinco años de garantía empresarial, son una buena opción para disponer de rendimiento y calidad por un precio bastante adecuado. Sus formatos variados y amplio rango de capacidades también nos permiten elegir la unidad más adecuada para cada uso.

Conclusión

Después de analizar esta unidad de forma independiente, podemos concluir que es una serie perfecta para esos sistemas donde vamos a usar máquinas virtuales con funciones heterogéneas, donde además se busque la eficiencia energética, la facilidad de gestión en un formato tradicional PCI Express accesible a cualquier servidor reciente.

Kioxia además ofrece en ellas un rendimiento más que solvente; son muy eficientes a nivel de consumo de energía, lo que hace todo más sencillo, sobre todo a la hora de gestionar el calor generado usando muchas unidades de forma simultánea. Sin duda no es la mejor unidad del catálogo reciente de Kioxia, pero sí una unidad magnífica para confiar nuestros datos en nuestro nuevo servidor de máquinas virtuales o para un NAS empresarial de altas prestaciones.

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