SSD NVMe EXCERIA PLUS G3 de KIOXIA

Alexandre Laurent

- Titre : SSD NVMe EXCERIA PLUS G3 de KIOXIA

- Auteur : Alexandre Laurent

- Parution : 20 mars 2024

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Voir également :

- Test du SSD externe EXCERIA PLUS de KIOXIA

- Test du SSD externe XS1000 de Kingston

- Test du SSD externe, chiffré Vault Privacy 80 ES de Kingston

Sommaire

- I. Introduction

- I-A. SSD Portable EXCERIA PLUS G3

- II. Déballage

- III. Indicateurs S.M.A.R.T.

- III-A. KIOXIA SSD Utility

- III-B. Protection par mot de passe

- IV. Performances

- IV-A. Benchmarks

- IV-B. Performances avec une queue de taille 1

- IV-C. Taille de blocs

- IV-C-1. Utilitaire dd

- IV-C-2. ATTO Disk Benchmark

- IV-D. Transfert continu

- IV-E. Utilisation simultanée en lecture et écriture

- V. Remarques

- VI. Remerciements

I - Introduction

KIOXIA est une société japonaise née en 2018 de la scission de la branche mémoire flash NAND de Toshiba.

I-A - SSD Portable EXCERIA PLUS G3

L’EXCERIA PLUS G3 est un SSD interne au format M.2 2280 (S4-M) et proposant une interface de connexion NVMe 1.4 supportant le PCIe 4x4. Il est proposé en deux capacités : 1 To et 2 To. Le modèle présenté dans cet article a une capacité de 2 To et il est garanti trois ans. De plus, il a une endurance estimée à 1 200 To en écriture (contre 600 To pour le modèle 1 To).

KIOXIA propose plusieurs produits EXCERIA PLUS : des SSD externes, des cartes SD et microSD. La principale différence est la vitesse de fonctionnement (les PRO sont plus rapides que les PLUS et les PLUS plus rapides que ceux sans mention). Ce EXCERIA PLUS G3 offre donc des performances supérieures au EXCERIA PLUS G2 et inférieure au EXCERIA PRO.

Ce matériel est garanti cinq ans par le constructeur.

II - Déballage

Le disque est emballé dans une boîte en carton mettant en avant le nom de la marque, le produit contenu, la capacité, la vitesse de lecture séquentielle maximale et son nom :

L’arrière de la boîte n’ajoute que quelques informations techniques, comme le format, l’interface du bus de transfert et la garantie.

La boîte s’ouvre par le côté et donne accès à une languette permettant de tirer le contenu de la boîte. Le SSD est inséré dans un emplacement formé dans le carton, il est lui-même emballé dans une pochette en plastique.

Dans le carton, qu’il est possible de déplier, on retrouve la notice en plusieurs langues et un avertissement à propos de la chauffe des composants.

Le SSD est donc un disque interne au format M.2 2280, simple face. Sur la partie arrière est collée une étiquette avec les certifications et les numéros pour l’identifier. À l’avant, les puces sont recouvertes d’une étiquette décoratrice rappelant le modèle et la marque.

Sous cette dernière, on retrouve un contrôleur Physon PS5021-E21, soit un processeur ARM Cortex R5, gravé par TSMC en 12 nm et pouvant manipuler jusqu’à 4 To de stockage. Ce contrôleur ne dispose pas de DRAM. La documentation indique aussi les performances de celui-ci : 5 000 Mo/s en lecture séquentielle, 4 500 Mo/s en écriture séquentielle, 780 000 opérations par secondes de lectures aléatoires en 4K et 800 000 opérations par seconde en écritures aléatoires en 4K.

En comparaison, KIOXIA annonce 5 000 Mo/s en lecture séquentielle, mais 3 900 Mo/s en écriture séquentielle. Une autre différence se trouve au niveau des accès aléatoires : 680 000 en lecture 4K et 950 000 en écriture 4K.

KIOXIA annonce des performances différentes pour le EXCERIA PLUS G3 1 To : 770 000 lectures 4K aléatoires par seconde pour ce dernier.

Finalement, en mémoire, le SSD embarque quatre puces TH58LKT2Z25BA8K, NAND Flash BICS6 162 couches.

III - Indicateurs S.M.A.R.T.

Les indicateurs S.M.A.R.T. permettent de fournir des informations quant au bon fonctionnement du disque et notamment, de donner des indications sur son état de santé.

Ces indicateurs sont lisibles avec un outil tel que CrystalDiskInfo, dont voici le rapport :

----------------------------------------------------------------------------
(02) KIOXIA-EXCERIA PLUS G3 SSD
----------------------------------------------------------------------------
Model : KIOXIA-EXCERIA PLUS G3 SSD
Firmware : ELFA01.2
Serial Number : 9D6KF0TVZ0EA
Disk Size : 2000,3 GB
Interface : NVM Express
Standard : NVM Express 1.4
Transfer Mode : PCIe 4.0 x4 | PCIe 4.0 x4
Power On Hours : 0 heures
Power On Count : 2 fois
Host Reads : 0 GB
Host Writes : 0 GB
Temperature : 20 C (68 F)
Health Status : Bon (100 %)
Features : S.M.A.R.T., TRIM, VolatileWriteCache
Drive Letter :

-- S.M.A.R.T. --------------------------------------------------------------
ID RawValues(6) Attribute Name
01 000000000000 Avertissement critique
02 000000000125 Température composite
03 000000000064 Cellules de rechange disponibles
04 000000000005 Seuil de cellules de rechange disponibles
05 000000000000 Pourcentage utilisé
06 000000000001 Unités de données lues
07 000000000000 Unités de données écrites
08 000000000024 Commandes de lecture de l'hôte
09 000000000000 Commandes d'écriture de l'hôte
0A 000000000000 Temps occupé du contrôleur
0B 000000000002 Cycles d'alimentation
0C 000000000000 Heures de mise sous tension
0D 000000000000 Arrêts dangereux
0E 000000000000 Erreurs d'intégrité des médias et des données
0F 000000000000 Nombre d'entrées du journal d'informations sur les erreurs

Ou avec smartctl sous Linux :

smartctl 7.4 2023-08-01 r5530 [x86_64-linux-6.5.3-1-MANJARO] (local build)
Copyright (C) 2002-23, Bruce Allen, Christian Franke, www.smartmontools.org

=== START OF INFORMATION SECTION ===
Model Number:                       KIOXIA-EXCERIA PLUS G3 SSD
Serial Number:                      9D6KF0TVZ0EA
Firmware Version:                   ELFA01.2
PCI Vendor/Subsystem ID:            0x1e0f
IEEE OUI Identifier:                0x8ce38e
Controller ID:                      0
NVMe Version:                       1.4
Number of Namespaces:               1
Namespace 1 Size/Capacity:          2 000 398 934 016 [2,00 TB]
Namespace 1 Formatted LBA Size:     512
Namespace 1 IEEE EUI-64:            8ce38e 0500f425ec
Local Time is:                      Sun Feb  4 13:59:34 2024 UTC
Firmware Updates (0x12):            1 Slot, no Reset required
Optional Admin Commands (0x0017):   Security Format Frmw_DL Self_Test
Optional NVM Commands (0x005f):     Comp Wr_Unc DS_Mngmt Wr_Zero Sav/Sel_Feat Timestmp
Log Page Attributes (0x0e):         Cmd_Eff_Lg Ext_Get_Lg Telmtry_Lg
Maximum Data Transfer Size:         64 Pages
Warning  Comp. Temp. Threshold:     83 Celsius
Critical Comp. Temp. Threshold:     85 Celsius

Supported Power States
St Op     Max   Active     Idle   RL RT WL WT  Ent_Lat  Ex_Lat
0 +     5.50W       -        -    0  0  0  0        0       0
1 +     3.60W       -        -    1  1  1  1        0       0
2 +     2.10W       -        -    2  2  2  2        0       0
3 -   0.0500W       -        -    3  3  3  3     1500    2500
4 -   0.0050W       -        -    4  4  4  4     5000   30000

Supported LBA Sizes (NSID 0x1)
Id Fmt  Data  Metadt  Rel_Perf
0 +     512       0         2
1 -    4096       0         1

=== START OF SMART DATA SECTION ===
SMART overall-health self-assessment test result: PASSED

SMART/Health Information (NVMe Log 0x02)
Critical Warning:                   0x00
Temperature:                        33 Celsius
Available Spare:                    100%
Available Spare Threshold:          5%
Percentage Used:                    0%
Data Units Read:                    1 640 058 [839 GB]
Data Units Written:                 1 674 972 [857 GB]
Host Read Commands:                 23 913 936
Host Write Commands:                20 344 323
Controller Busy Time:               8
Power Cycles:                       2
Power On Hours:                     1
Unsafe Shutdowns:                   0
Media and Data Integrity Errors:    0
Error Information Log Entries:      0
Warning  Comp. Temperature Time:    0
Critical Comp. Temperature Time:    0
Temperature Sensor 1:               33 Celsius

Error Information (NVMe Log 0x01, 16 of 255 entries)
No Errors Logged

Read Self-test Log failed: Invalid Field in Command (0x002)

III-A - KIOXIA SSD Utility

KIOXIA propose un utilitaire, appelé KIOXIA SSD Utility, permettant d’obtenir des informations sur le périphérique, de mettre à jour le micrologiciel, ou encore de protéger le contenu avec un mot de passe. Ce logiciel ne fonctionne que sur Windows.

La version testée est la 6.0.0.22.

À l’ouverture (et si un SSD de la marque est connecté), le logiciel présente des informations générales sur le SSD : capacité et espace libre, santé, température et une indication concernant l’emplacement sur lequel le SSD est connecté et si les performances seront optimales :

La section de mise à jour du micrologiciel permet de mettre à jour le logiciel embarqué sur le SSD, et ce depuis Internet ou depuis un fichier :

La section SMART présente les registres S.M.A.R.T. du SSD et permet d’avoir des détails sur les indications données par ces derniers :

Les alertes représentent des événements rencontrés par le SSD et dont l’utilisateur doit se préoccuper.

Les alertes sont produites par le logiciel SSD Utility. Celui-ci doit donc être en fonctionnement pour obtenir les alertes.

L’onglet « Détails du SSD » est un récapitulatif des informations sur le SSD :

L’onglet « Format NVMe » permet de reformater le SSD ou d’effectuer un effacement sécurisé :

Finalement, les catégories « System », « Réglages » et « Aide » proposent, respectivement :

- un ensemble d’informations sur le système (BIOS, fabricant, mémoire, carte mère, système d’exploitation, processeur et les autres périphériques de stockage) ;

- la possibilité de paramétrer la langue, d’activer la journalisation et de paramétrer si le logiciel doit démarrer avec le PC ou rester ouvert après fermeture de la fenêtre ;

- la faculté d’ouvrir la page de support de KIOXIA et d’enregistrer un rapport d’assistance.

III-B - Protection par mot de passe

Le logiciel SSD Utility de KIOXIA possède la fonctionnalité de protéger le SSD avec un mot de passe (comme vu dans le test du SSD externe EXCERIA PLUS). Pour cela, le logiciel inclut l’utilitaire sedutil. Le contrôleur est annoncé compatible TCG OPAL 2.0, toutefois, le logiciel de KIOXIA ne donne pas l’accès à la fonctionnalité pour le EXCERIA PLUS G3. L’utilitaire sedutil indique que ce SSD n’est pas compatible OPAL.

IV - Performances

IV-A - Benchmarks

Le constructeur annonce 5 000 Mo/s en lecture et 3 900 Mo/s en écriture.

Sur le site officiel, KIOXIA mentionne l’utilisation de CrystalDiskMark en version 8.0.4.

Il est possible de confirmer ses performances, sous Windows avec CrystalDiskMark 8.0.4 :

Par contre, dans ce test, il est remarquable que les E/S par secondes (IOPS) sont inférieures à celles annoncées par le constructeur. En effet, ici, nous avons 251 068 IOPS en lecture et 168 147 en écriture.
Un aspect intéressant est donc d’observer la variation des performances IOPS par rapport à la taille du fichier de test :

Le nombre d’opérations par seconde en écriture varie suivant la taille du fichier de test et reste majoritairement stable pour les opérations en lecture. Grâce à une telle observation, il est possible de faire l’hypothèse que le constructeur utilise un fichier de test d’un gigaoctet.

Physon, le constructeur du contrôleur indique bien la taille du fichier de test (1 Go) dans sa documentation, contrairement à KIOXIA.

Sous Linux, l’outil KDiskMark (version 3.1.4 et reposant sur fio 3.36) donne des résultats légèrement en deçà de ceux attendus :

Toutefois, les performances optimales peuvent être obtenues avec un fichier de test de 32 Go :

IV-B - Performances avec une queue de taille 1

Tous les logiciels ne profitent pas des performances maximales comme rapportées par les benchmarks. Un cas courant est l’utilisation d’une queue d’entrée/sortie de 1 (l’utilitaire sous Linux dd en est un exemple). Dans un tel cas, les débits sont inférieurs :

CrystalDiskMark (Windows)

KDiskMark (Linux)

Une différence non négligeable est visible entre les performances sous Windows et sous Linux.

IV-C - Taille de blocs

IV-C-1 - Utilitaire dd

Une question souvent rencontrée concerne la taille de bloc à utiliser avec l’utilitaire dd (option bs) afin d’obtenir les meilleures performances. Pour ce test, un fichier d’une taille de 64 Go est utilisé avec dd :

Ces résultats permettent de déterminer qu’en écriture, une taille de 256 Ko est optimale, alors qu’une taille de 32 Mo le sera pour une opération de lecture avec dd.

IV-C-2 - ATTO Disk Benchmark

Le logiciel ATTO Disk Benchmark permet d’effectuer un test similaire sous Windows. En plus de varier la taille des blocs, il est aussi possible de varier la queue des opérations d’entrées/sorties.

IV-D - Transfert continu

Un autre test intéressant est celui d’un transfert continu, semblable à la copie d’un immense fichier. Le test suivant lit et écrit un fichier de 1.8 To, en d’autres termes, il remplit l’intégralité du stockage disponible.

Le test est effectué sous Linux avec dd. En lecture, les performances obtenues sont :

Les performances sont stables autour de 3.4 Go/s, comme attendu sous Linux. Par contre, une baisse de performance est visible à la fin du test.

Le même test en écriture montre des caractéristiques particulières :

En effet, une première baisse de performance se fait ressentir autour des 450 Go. Une seconde baisse de performance est visible après 1,1 To de données copiées. Cela ramène à un débit moyen de 425 Mo/s et un remplissage du SSD s’étalant sur 1 heure 20.

IV-E - Utilisation simultanée en lecture et écriture

Le fait d’effectuer une lecture simultanément à une écriture sur le SSD EXCERIA PLUS G3 de KIOXIA est aussi un scénario envisageable. Dans un tel cas, les performances sont partagées inéquitablement entre l’opération de lecture et celle d’écriture. En effet, l’écriture sera fortement ralentie (un tiers du débit total, soit 1 Go/s sous Linux) si une lecture est aussi en cours. La lecture est évidemment aussi ralentie (~ 2 Go/s) :

Rapidement, les performances diminuent fortement, aussi bien en lecture, qu’en écriture.

V - Remarques

Les performances annoncées par le constructeur peuvent être retrouvées. De plus, le SSD ne chauffe pas au point de ralentir son efficacité. Finalement, la copie continue est certes ralentie, à deux reprises, mais le premier ralentissement est après 400 Go de données transférés, ce qui est finalement un cas rare.

VI - Remerciements

Developpez.com tient à remercier KIOXIA de nous avoir fourni le SSD NVMe EXCERIA PLUS G3.
Vous pouvez retrouver le KIOXIA EXCERIA PLUS G3 sur la page officielle de KIOXIA. Pour la France, ce SSD est proposé dans les boutiques LDLC et TopAchat.

Merci à chrtophe et Franck Talbart pour leurs suggestions. Merci également à escartefigue pour sa relecture orthographique.