옵테인 여동생! P1600X짱 [P1600X 118GB]

 2021년, Intel이 Optane 사업의 종료를 발표하기 1년 전이죠. 일부 Optane 사랑꾼들이 좋아할 Optane SSD가 발표되었습니다.

 바로 P1600X죠.

 M.2 2280 폼팩터를 가지는 기존의 Optane 제품은 PCIe 3.0 x2으로 제한되었으나, P1600X는 PCIe 3.0 x4의 인터페이스를 가지고 있었습니다.

 물론, M.2 22110 폼팩터로 눈을 돌리면 PCIe 3.0 x4 인터페이스를 갖춘 P4801X나 905P도 있긴한데, 아무래도 M.2 2280보다는 활용처가 떨어지는 것이 단점이죠. 전력 소비량에 따른 발열도 심하고요.

 그런 의미에서, P1600X는 저를 포함한 일부 유저들이 정말 환영하는 제품이었습니다. 

 출시가는 턱없이 비쌌지만, 한 번 저렴하게 풀린 적이 있었죠. 그때 하나 사놓았는데, 조금 더 사놓을 걸 후회하는 제품입니다. 그런데 지금보니 P5800X 1.6TB의 가성비에 비하면...... 뭐, 신품이니까요!

 아무튼, 이번에도 시작해봅시다. 

Appearance

 박스에는 모델명을 비롯한 여러 정보가 적혀있습니다.

 본품은 다른 M.2 Optane SSD처럼 파란 PCB가 눈에 띕니다.

 후면에는 좀 부담스러울 정도로 많은 정보들이 기입되어 있습니다. 이걸 무슨 감성이라고 해야할까요, 약간 노트북에 스티커 덕지덕지 부착하는... 그런 느낌?

 참고로, 생산 중 Intel 로고가 바뀌었기에, P1600X의 PCB에 새겨진 Intel 로고도 한 번 교체되었습니다.

Internal Components

문외한의 입장에서 일부 IC만 찾아보았으며, 제조시기 등에 따라 변경될 가능성이 있습니다.

 컨트롤러는 Intel SLMXT를 사용합니다. 이전에 리뷰한 Optane Memory 시리즈의 컨트롤러(SLLXT)와는 다르지만, Optane Memory H20의 컨트롤러와는 동일한 것으로 알려져있습니다.

 사용된 저장매체는 NAND가 아닌 3D XPoint인데, 두 칩으로 구성된 것을 볼 때, 각 칩은 64GB로 보이며, 1세대 3D XPoint의 저장 밀도가 128Gb임을 감안하면 QDP로 4개의 Die를 이용한 것으로 보입니다.
 이에 따른 예상 PN은 Intel 29P64BxxxDNFx입니다. 

 간혹 2세대 3D XPoint로 착각하시는 분들도 계신데, 일단 1세대로 알려져있습니다. 다만, 정확한 마킹이 드러난 리뷰를 본적이 없어서 확답은 드리기가 어려운데, 보증기간이 끝나면 한 번 마킹을 직접 확인해보도록 하겠습니다 ㅎㅎ;;

 PMIC는 마킹을 확인할 수 없게 처리되어 있으나, 기존 Optane SSD들의 PCB를 생각한다면, Renesas의 소자일 확률이 매우 높아보입니다.

Datasheet

 Intel Ark에는 SEQ, RND 성능과 소비전력이 표기되어 있습니다.

 Product Brief에는 조금 더 자세한 성능이 표기되어 있으며, 표기된 성능의 Block Size와 QD를 확인할 수 있습니다. 지연시간에 대한 자세한 정보는 나와있지 않으나, 4k 성능일 확률이 높습니다.

 뭐, 실제로 측정해보죠. 50%가 아니라 average인 것도 포인트입니다.

 그외에는 58GB SKU가 118GB SKU보다 읽기 성능이 높다, 정도일까요? 긴 수명은 유명하니까요.

Notable Points

Naming

 정말 쓸데없는 포인트인데, P1600X는 "Optane DC SSD"로 분류되는, 이른바 eSSD입니다. 하지만, P1600X의 정식 명칭에는 DC라는 명칭이 쏙 빠지며, "Intel Optane SSD P1600X"가 되었습니다.

 왜인지는 모르겠지만, 쓸데없고 눈에 거슬리는 포인트입니다.

History of P1600X

 아무튼, Optane DC SSD에선 최초이자 최후의 M.2 2280 폼팩터인 P1600X 입니다만, 갑작스럽게 출시된 제품은 아닙니다.

 Optane Memory M10과 Optane SSD 800P는 PCIe 3.0 x2의 제품으로 존재하였는데, 각각 후속 라인업으로 Optane Memory M15와 Optane SSD 815P를 준비했거든요.

 그리고 위에서 볼 수 있듯, 적합성 선언서에는 이 M15와 815P, P1600X가 함께 등장합니다. 그리고 이 셋은 M.2 2280에 PCIe 3.0 x4의 인터페이스를 가진다는 것도 공통점이죠.

 심지어 웹에서 확인할 수 있는 일부 M15 QS의 모습은 P1600X와 상당히 유사한 외형을 보입니다. 대상으로 하는 시장은 다른 셋이었지만, 일부 설계는 공유한다고 생각할 수 있죠.

 첨언하자면, 800P에선 PLP 지원을 명시하지 않았는데, 815P는 지원한다고 명시되었으며, P1600X 또한 PLP를 보장하고 있습니다.

SW Report

 벤치마크 이전의 모습으로 기억하는데, 개인 서버에서 구르며 읽쓰기량이 꽤 쌓인 모습입니다. 

 smartmontools와 NVMe-CLI의 id-ctrl 결과는 GitHub에 첨부하도록 하겠습니다.

DUT Summary

벤치마크를 진행할 SSD에 관한 요약입니다.

 Optane Memory M시리즈와 다르게 절전 상태를 지원하지 않는 모습입니다. 마치 초기형 Optane Memory 같네요. 

 LBA 크기는 512B와 4096B의 두 가지를 지원하며, 4096B의 성능이 더 우수하다고 명시되었습니다.

Comparison Device

 비교군은 아래와 같습니다.

 일반적으로 성능 비교에는 SZ983을 이용하지만, LBA 크기가 4096B이기에 일부 벤치마크에선 문제가 발생합니다. 따라서 이러한 경우에는 예외적으로 비교군으로 사용하기 위해 983 ZET도 등장시켰습니다.
 이전 Z-SSD 리뷰에서 두 제품간 성능 차이가 크게 나지 않았기에 충분히 타협할 수 있는 선택지라고 판단했습니다.

 그리고, 엄연히 따지면 Optane Memory M10시리즈가 진짜로 전작이며, Optane Memory는 전전작에 해당합니다.

Test Platform

 테스트 환경은 위와 같습니다. Windows 25H2(26200.6899)에 종속되는 도구들을 제외하고는 모두 FIO 3.41을 통해 Rocky Linux 10(6.12.0-55.12.1.el10_0)에서 실행되며, io_uring과 Polling을 적극적으로 활용합니다. 또한, 양쪽 다 기본 Inbox Driver를 사용합니다.

 HW 사양에 대해서는 상단 우측의 fastfetch를 통해서 확인할 수 있지만, 다시 언급하자면, AMD의 9600X를 사용하고 있습니다. DUT는 5.0 x16 연결이 가능한 PEG 슬롯에 장착됩니다.

 자세한 벤치마크 방법론에 대해서는 이전에 작성한 Refresh Benchmark를 참고해 주시길 바랍니다.

cSSD Benchmarking

start /wait Rundll32.exe advapi32.dll/ProcessIdleTasks

 Windows에서는 위의 명령어를 실행하고 15분 뒤를 IDLE 상태로 정의해 벤치마크를 진행합니다. 각 벤치마크 사이에는 5분의 휴식 시간이 부여되며, Purge는 Linux에서 nvme format 명령어를 통해 수행했습니다. 

CrystalDiskMark 9.0.1

 CDM에서는 P1600X가 SEQ Read 1798 MB/s, SEQ Write 1115 MB/s를 기록했습니다. P4800X에는 전반적으로 밀리지만, Optane Memory보다는 확실하게 높은 성능을 보여줍니다.

 특히, 4k QD1에서는 Read 313 MB/s, Write 261 MB/s로 P4800X의 315/274 MB/s에 상당히 근접한 모습입니다.

3DMark Storage Benchmark

 3DMark에서는 P1600X가 4342점을 기록해 P4800X와 SZ983보다 낮은 모습을 보였습니다. Optane Memory 32GB는 용량이 작아 테스트를 실행할 수 없었습니다.

SPECworkstation 4.0

 SPECworkstation에서는 P1600X가 1.41을 기록했습니다.

 SZ983은 4kB LBA로 인해 종합 점수를 산출하지 못해, 대신 512B LBA를 사용하는 983 ZET를 비교군으로 추가했으며, P1600X가 983 ZET의 1.25를 앞섰습니다. Optane Memory 32GB는 용량 부족으로 테스트를 완료하지 못했습니다.

 세부 워크로드를 살펴보면, MayaVenice, mcad, proddev에서는 P1600X가 P4800X보다 높은 성능을 보여주었습니다.
 반면, ccx에서는 983 ZET가 가장 우수했으며, handbrake나 maya와 같은 워크로드에서는 P4800X가 앞서는 등 워크로드에 따라 꽤 다른 양상을 확인할 수 있습니다.

Fill Drive

 나래온 더티테스트와 비슷한 벤치마크입니다. FOB상태로 시작하여, SEQ 128k QD256으로 드라이브 전체를 2회 채우며, 0.1s 단위로 값을 측정합니다. 1회차와 2회차 사이의 휴식은 충분히 부여됩니다.

 우선 전체 비교군을 한 그래프에 모아봤습니다.

 P1600X는 특이하게도 LBA 크기에 따라 꽤 다른 모습을 보여줍니다. 512B에서는 평균 1117 MB/s로 거의 완벽하게 평탄한 반면, 4kB에서는 평균 1037 MB/s로 약 7% 낮아졌으며, 구간별 성능 변동도 뚜렷하게 관찰됩니다.

 2회차에서도 P1600X는 512B에서 1117 MB/s, 4kB에서 1037 MB/s로 1회차와 사실상 동일한 평균 속도를 보여주었습니다. 특히, 4kB LBA에서 관찰됐던 구간별 성능 변화도 그대로 반복되어, LBA 크기에 따른 특성이 재현되는 모습입니다.

 첫 번째와 두 번째의 Fill Drive에 대한 전체 평균값은 기본적으로 1116.75 MB/s, 4kB LBA에서는 1037.41 MB/s를 기록했습니다. 

 첫 번째 Fill Drive에 대한 하위 1% 속도는 512B LBA에서 1115.42 MB/s, 4kB LBA에서는 921.95 MB/s를 기록했습니다. 평균값과 비교하면 512B는 거의 차이가 없지만, 4kB에서는 성능 편차가 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있습니다.

Low QD Performance by RW Ratio 

 이전과 마찬가지로 Pre-Conditioning 이후에 측정하며, Burst 성능을 측정하기 위해서 각 단계에서 가해지는 I/O의 양은 GB 단위가 되지 않습니다. 다시 말해, 매우 가벼운 부하입니다. 전체 용량의 75%는 이미 채워져 있지만요.

 LBA 크기에 따른 차이는 쓰기 비율이 높은 구간에서 주로 나타났습니다.

 512B LBA는 100% 쓰기에서 QD2와 QD4가 각각 약 665 MB/s, 1035 MB/s로, 4kB LBA의 약 605 MB/s, 945 MB/s보다 높은 성능을 보여줍니다.

 반면, QD1은 거의 차이가 없으며, 읽기 비율이 높아질수록 두 LBA 설정의 성능 차이도 줄어드는 모습입니다.

Weighted Graph 

 QD1 80%, QD2 15%, QD4 5%로 가중치를 부여해 보기 쉽게 나타냅니다.

 P1600X는 읽기 비율이 높아질수록 빠르게 성능이 증가하며, R40:W60 이후부터는 비교군 중 가장 우수한 모습을 보여줍니다. 512B LBA와 4kB LBA의 차이는 여기서는 상당히 작게 나타나는데, 512B LBA가 더 우수한 모습을 보입니다.

 완전한 읽쓰기를 제외하고 산출한 평균에서는 P1600X가 570.7 MB/s로 가장 높은 성능을 기록했으며, 4kB LBA에서도 563.7 MB/s로 큰 차이가 없었습니다. 앞선 그래프에서 확인했듯이, 읽기 비율이 높아질수록 성능이 크게 상승한 영향으로, P4800X보다도 높은 평균값을 보여줍니다.

eSSD Benchmarking

 Purge 직후를 제외한 모든 단계 사이에는 휴식 시간이 부여되지 않습니다. Pre-Conditioning은 User Capacity의 2배를 쓰고나서도 Steady State에 진입할 때까지 이를 계속 진행합니다. 
 Steady State는 SEQ의 경우엔 대역폭의 기울기가 ±10%인 상태를 30초간 유지하는 것을 기준으로 하며, RND의 경우에는 IOPS의 기울기가 ±10%인 상태를 30초간 유지하는 것을 기준으로 합니다. 이를 달성할 수 없을 땐 User Capacity의 23배까지 쓰기를 진행합니다.

 모든 워크로드는 User Capacity의 전체 영역에 대해서 진행하며, 각각 30초의 적응 시간을 가진 후에 5분 동안 성능측정을 진행합니다. 다시 말해, 128k Read 성능을 측정한다면 QD1 ~ QD256까지 총 9개의 작업이 있으며, 모든 작업이 30초의 적응 시간과 5분의 측정시간이 부여됩니다.

 역시 자세한 벤치마크 방법론에 대해서는 이전에 작성한 Refresh Benchmark를 참고해주시길 바랍니다.

4-Corners Performance

SEQ Pre-Conditioning

 SEQ Pre-Conditioning은 약 4분을 거쳐 512B LBA는 1090 MB/s의 속도로, 4kB LBA는 1010 MB/s의 속도로 Steady State에 진입했습니다. 

 이쪽은 전체 그래프를 원하시는 분들께 드리는 선물입니다.

SEQ 128k Performance

 SEQ Read에서는 512B와 4kB LBA 사이에 거의 차이가 없었으며, P1600X는 최대 약 1.8 GB/s의 성능을 보여주었습니다.

 반면, SEQ Write에서는 앞서 관찰한 것처럼 LBA 크기에 따른 차이가 이어졌습니다. 512B는 약 1.1 GB/s, 4kB는 약 1.0 GB/s 수준으로, 전반적으로 512B LBA가 조금 더 높은 성능을 유지했습니다.

RND Pre-Conditioning

 RND Pre-Conditioning에서는 SEQ Pre-Conditioning과 차이가 크지 않은, 5분 이하의 시간을 거쳐 512B LBA는 254k IOPS, 4kB LBA는 236k IOPS의 속도로 Steady State에 진입했습니다.

 여기선 Z-SSD라고 하더라도 Optane SSD와는 비교하기가 힘들어, 전체 그래프는 보여드리기가 힘들지만, 어느정도 축소한 그래프를 보여드립니다.

RND 4k Performance

 평상시와 같은 설정의 그래프인데, 솔직히 SCM 급에서는 읽기가 좀 힘들죠. 

 Y축의 최댓값을 100 µs로 줄였습니다. 

 RND Read에서는 P1600X가 약 420k IOPS 부근까지 10µs 이하의 낮은 지연시간을 유지했으며, 512B LBA와 4kB LBA 사이에는 거의 차이가 없었습니다. 절대적인 IOPS는 P4800X나 SZ983보다 낮지만, 포화되기 전까지의 P50 지연시간은 상당히 낮은 모습입니다.

 RND Write는 512B LBA에서 255k IOPS, 4kB LBA에서 약 239k IOPS로 포화되며, 여기서는 LBA 크기에 따른 차이가 조금 더 나타났습니다. P4800X에는 크게 밀리지만, Optane Memory와 SZ983보다는 높은 쓰기 성능을 보여줍니다.

4-Corners Consistency

 QD에 따른 4-Corners Performance의 안정적인 정도를 제시합니다. 상위 99.9%값과 평균을 이용하는데, SEQ 128k에서는 Bandwidth를 기준으로, RND 4k에서는 IOPS를 기준으로 계산합니다. 참고로, RND 4k에서 QD1에 대한 값은 이후 Tail Latency에서 자세히 살펴보기에 제외됩니다.

 512B LBA에서는 4-Corners 전반이 99% 안팎의 높은 일관성을 유지했습니다.

 반면, 4kB LBA에서는 Read 성능은 거의 그대로였지만, SEQ Write는 약 85~88%, RND Write는 약 91~97%까지 떨어져, 앞서 관찰한 쓰기 성능 변동이 일관성 지표에도 그대로 반영되는 모습입니다.

Specific Workload Performance

 4-Corners Performance가 아닌 워크로드를 분리했습니다. 단, 워크로드 이름은 편의상 붙인 것뿐이며, 실제 환경에서는 다양한 Block Size와 RW 비율이 나타난다는 것을 명심해야 합니다. Block Size들의 정확한 비율과 RW 비율을 결정하기 힘들어 대략 분류한, 가상의 워크로드입니다.

OCP BootBench

 Hyperscale에서의 Boot Drive로 사용될 때의 성능을 측정하는 벤치마크입니다. SEQ Write로 User Capacity가 2번 채워지면, 동기 쓰기, TRIM, 읽기가 동시에 가해지며, 결과의 지표는 읽기 IOPS입니다. 60k IOPS를 통과하면 합격입니다.

 여기서도 SZ983은 결과값을 내지 못해 983 ZET로 가져왔습니다.

 P1600X는 52,527 IOPS를 기록해 Optane Memory는 앞섰지만, P4800X와 983 ZET에는 뒤처졌습니다.

 그리고 60k IOPS가 합격점이란 것을 생각하면, P1600X가 이를 통과하지 못했다는 것도 인상적입니다. 일단 P1600X는 Boot Drive라는 포지션도 잡고있으니 말이죠.

SEQ 128k R95:W05

 P1600X는 LBA 크기와 관계없이 거의 동일한 모습을 보여주었습니다. 처리량은 약 1.75 GB/s로 Optane Memory보다는 높았지만, P4800X와 SZ983에는 뒤처졌습니다.

RND 4k R70:W30

 역시 RND Workload에 대해서는 Y축을 일부 조정합니다.

 512B LBA가 311k IOPS, 4kB LBA가 293k IOPS까지 확장되었습니다. P4800X에는 크게 밀리지만, Optane Memory와 SZ983보다는 확실히 높은 성능을 보여줍니다.

RND 4k R50:W50

 역시 RND Workload에 대해서는 ... (2)

 512B LBA가 271k IOPS, 4kB LBA가 249k IOPS까지 확장되었습니다. 앞선 R70:W30보다 LBA 크기에 따른 차이가 조금 더 커졌으며, P4800X와의 격차도 크게 벌어지는 모습입니다.

 다만, 포화되는 QD가 다르다는 점도 포인트입니다. 

RND 512B Read

  역시 RND Workload ... (3)

 이번엔 좀 공격적으로 50 µs까지 줄였습니다.

 P1600X는 약 1.5M IOPS까지 확장되며 비교군 중 가장 높은 성능을 보여주었습니다.
 특히, 1M IOPS를 넘어선 영역에서도 P50 지연시간을 10µs 이하로 유지하는 모습이 인상적이며, 4kB LBA인 P1600X와 SZ983은 512B I/O를 수행할 수 없어 결과에서 제외됩니다.

 개인적으로 생각하는 P4800X 세대의 가장 아쉬운 점은 512B Read 성능이 아닌가 싶습니다.

Random 4k QD1 Tail Latency

 Latency에서 가장 느린 구간을 의미합니다. 그렇기 때문에 QoS(Quality of Service)에 큰 영향을 미치고, 실제로 eSSD의 데이터시트에서는 QoS를 명시하고 있습니다. 

 여기에선 100ms나 10ms 단위가 아닌, 모든 개별 I/O에 대한 지연시간을 카운트하여 그래프를 그립니다. 그렇기 때문에 데이터가 상당히 방대해, 이 항목은 RND 4k QD1에 대해서만 진행합니다.

 4k QD1의 QoS는 뛰어난 비교군 중에서도 최상급이었습니다. 특히, Optane Memory 32GB와 비교하면 Tail Latency가 크게 줄어든 것이 눈에 띄죠. RND Write에서는 P4800X 375GB와 IOPS의 차이가 거의 없음에도 불구하고, Tail Latency에선 격차가 상당했습니다.

 개인적으로는 SZ983 240GB의 RND Write QoS 역시 여전히 놀랍다고 생각합니다. 평균 성능은 P1600X나 P4800X에 미치지 못하지만, 99.999% Latency에서는 P4800X를 넘어 P1600X와 비슷한 수준에서 경쟁합니다. 

 P1600X의 4kB LBA가 원활한 쓰기 성능을 보여주지 못했다는 점도 기억하실텐데, QD1에서는 512B LBA와 큰 차이가 없었지만, QD2부터 즉시 99.999% 지연시간이 늘어나는 모습을 확인할 수 있었습니다.

Closing

 P1600X의 가장 큰 특징은 유일무이하게 실제로 출시된, PCIe 3.0 x4를 지원하는 M.2 2280 폼팩터의 Optane SSD라는 점입니다. 후기에 등장한 이 작은 친구는 이전 제품보다 더 우수한 처리량과 Tail Latency를 보여주었습니다. 

 하지만, 여전히 더 큰 체급의 컨트롤러를 사용하는 900P, P4800X 등과 비교하면, SEQ 성능과 높은 QD의 처리량에서는 차이가 뚜렸했으며, OCP BootBench도 52.5k IOPS로 합격선인 60k IOPS에 도달하지 못한 부분은 아쉽습니다. 

 이번 리뷰에서는 LBA 형식에 따른 성능 차이도 흥미로운 점입니다. nvme-cli 또는 smartctl을 통해서는 4k LBA가 더 우수하며, 실제로 대부분의 SSD에서는 4k LBA가 더 좋다고 평가받습니다. 이는 단순히 성능의 문제가 아니라 CPU 등 리소스 측면에서도 평가받는 점인데, P1600X에서는 쓰기 일관성이 떨어졌습니다. 여러 커뮤니티에서 P1600X를 4k LBA로 포맷하려는 시도를 본 저로써는 기분이 좀 이상하네요.

 어찌되었든, P1600X는 512B LBA와 9600X 기반의 테스트 시스템에서, 쓰기 지연시간을 제외하고는 스펙시트를 초과하는 성능을 보여주었습니다. Intel 기반의 테스트 시스템에서도 한 번 더 굴릴 예정이니, 느긋하게 기다려주세요.

 그럼, 조금 현실적인 얘기로 돌아가볼까요? 현재 P1600X의 중고가는 굉장히 가파르게 상승하였고, 가성비가 상당히 떨어지게 되었습니다. 몇 년 전, 저렴하게 풀릴 때는 빈자(貧者)의 Optane이라고 고평가를 받으며, 당시 800P를 사용하던 일부 유저들의 지갑을 열었지만, 현재는 말그대로 부자(富者)의 Optane이라고 할만합니다. 대충 찾아보니 지금은 118GB SKU가 US $250가 넘는 중고가를 형성하고 있으니말이죠.

 그러네요. 적어도 이런 가격이라면, 선뜻 구매를 권하기는 어려운 SSD가 되었습니다. 하지만 저렴하게 구할 수 있다면 이야기는 달라지겠죠. Homelab에서 작고 귀여운 최고급 ZFS SLOG를 희망하시거나, M.2 2280에서 최고의 성능을 가지는 Optane SSD를 부팅용으로 사용하고 싶으신 분들에겐, 그야말로 최적의 SSD라고 할 수 있겠습니다. 

 이젠 정말 끝이 보이네요. 올해 안에는 밀린 데이터를 전부 리뷰할 수 있을 것 같습니다. 그럼, 다음은 QLC eSSD 리뷰로 찾아뵙겠습니다.

가장 빠르거나 가장 큰 Optane은 아니지만, 누군가에겐 최고의 Optane이었습니다.

Reference

• Intel Optane SSD P1600X Product Brief - Meet the New, Data Center-Optimized SSDs for Boot, Logging, and Caching
• White Paper (Enterprise and Cloud | Intel Optane SSDs) - Introducing the Intel Optane SSD P1600X Series for Boot Drives
• Intel PCN118652-00
• Intel Declaration of Conformity, SD1811061 Rev.6
• Product Quick Reference Matrix 2019 Q3