PBlaze7 P7A40性能評(píng)測(cè)

1、簡(jiǎn)介

PBlaze7 7A40 系 列 基 于 憶 恒 創(chuàng) 源 自 主 統(tǒng) 一 架 構(gòu) 平 臺(tái) MUFP（Memblaze Unified Framework Platform）開發(fā)，使用全新技術(shù)的國(guó)產(chǎn)主控平頭哥鎮(zhèn)岳510芯片，以及國(guó)產(chǎn)長(zhǎng)江存儲(chǔ)的晶棧 Xtacking 3D TLC NAND，全面提升了產(chǎn)品性能和能效比。在提升系統(tǒng)性能和響應(yīng)速度的同時(shí)，大幅提高了數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用程序運(yùn)行的速率，支持多樣化的工作負(fù)載和應(yīng)用場(chǎng)景，可為AI、數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算、虛擬化等應(yīng)用帶來(lái)強(qiáng)勁的加速能力。本次測(cè)評(píng)的為7.68TB容量版本，適用于數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級(jí)服務(wù)器應(yīng)用。

2、外觀和架構(gòu)

在外觀上，PBlaze7 7A40采用了憶恒創(chuàng)源的家族化設(shè)計(jì)語(yǔ)言，外觀與PBlaze7 7940幾乎相同，如果不直接對(duì)比，很難發(fā)現(xiàn)其中的差異。產(chǎn)品使用單PCB的設(shè)計(jì)，因此在15mm的U.2殼體上可以進(jìn)行更多的散熱設(shè)計(jì)，如大量的散熱鰭片、兩端開孔，以加大SSD與空氣的接觸面積，并降低多盤部署下對(duì)服務(wù)器進(jìn)風(fēng)的影響。

在產(chǎn)品架構(gòu)上，具有兩大亮點(diǎn)：

自主統(tǒng)一的架構(gòu)平臺(tái)：PBlaze7 7A40基于憶恒創(chuàng)源統(tǒng)一架構(gòu)平臺(tái)MUFP開發(fā)，這一平臺(tái)使得產(chǎn)品能夠充分發(fā)揮硬件優(yōu)勢(shì)，帶來(lái)高達(dá)3,300K IOPS的4K隨機(jī)讀性能和1,000K IOPS的4K隨機(jī)寫性能，并保障產(chǎn)品的可靠性。

主控和NAND組合：PBlaze7 7A40采用了平頭哥鎮(zhèn)岳510主控，并搭配長(zhǎng)江存儲(chǔ)Xtacking 3D TLC NAND閃存，這兩項(xiàng)強(qiáng)強(qiáng)組合使得該產(chǎn)品在性能和能效比上都有顯著提升。

3、產(chǎn)品規(guī)格

在產(chǎn)品規(guī)格上，劃分為PBlaze7 7A40和PBlaze7 7A46兩種規(guī)格，PBlaze7 7A40是DWPD為1的標(biāo)準(zhǔn)容量，適用于讀寫均衡的業(yè)務(wù)場(chǎng)景；而PBlaze7 7A46提供了更大的OP空間，DWPD達(dá)到了3，可以支持寫入為主的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

4、測(cè)試平臺(tái)信息

5、測(cè)試工具—eBird

eBird是由鸞起科技研發(fā)的專業(yè)SSD測(cè)試設(shè)備，它提供了從NVMe協(xié)議級(jí)到系統(tǒng)應(yīng)用級(jí)的完整測(cè)試方案。eBird平臺(tái)能夠滿足SSD在研發(fā)、量產(chǎn)到企業(yè)驗(yàn)收各個(gè)階段的測(cè)試需求，不僅提供了規(guī)測(cè)試內(nèi)容，還能將產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)和容易觸發(fā)的問(wèn)題整合成測(cè)試用例提供給客戶，且用例庫(kù)不斷更新迭代。

eBird測(cè)試設(shè)備支持多端口測(cè)試，可以同時(shí)對(duì)多臺(tái)機(jī)器并行測(cè)試，且各測(cè)試端口間相互獨(dú)立，互不干擾。它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接測(cè)試設(shè)備和測(cè)試機(jī)，支持Windows、Linux和國(guó)產(chǎn)OS系統(tǒng)，能夠構(gòu)建與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景一致的測(cè)試環(huán)境，使測(cè)試結(jié)果更真實(shí)可信。

在整機(jī)掉電測(cè)試方面，eBird能夠模擬正常和異常的掉電情況，以及不同盤狀態(tài)（如主盤從盤）的組合測(cè)試。還支持填盤和數(shù)據(jù)校驗(yàn)等操作，以確保測(cè)試的全面性。

eBird提供豐富的測(cè)試框架和接口，包括NVMe協(xié)議級(jí)別、應(yīng)用級(jí)別、SSD整機(jī)掉電以及PCIe Link級(jí)別和開發(fā)級(jí)別等測(cè)試內(nèi)容。用戶可以自主增加測(cè)試用例。

eBird還提供了豐富的測(cè)試套件，包括協(xié)議級(jí)的NVMe協(xié)議覆蓋測(cè)試、PCIe Link層的測(cè)試套件、NVMe應(yīng)用級(jí)測(cè)試等。它還提供了功耗測(cè)量套件和Trace打印功能，幫助用戶更清晰地了解命令發(fā)送和處理流程，定位問(wèn)題。

6、性能測(cè)試

6.1 空盤性能測(cè)試

空盤性能測(cè)試目的：

空盤性能測(cè)試旨在評(píng)估SSD在沒有任何前期數(shù)據(jù)寫入影響下的性能，這可以提供一個(gè)基準(zhǔn)性能指標(biāo)，反映出SSD在最佳狀態(tài)下的表現(xiàn)。

測(cè)試工具與方法：

常用的測(cè)試工具包括FIO（Flexible I/O Tester），這是一個(gè)開源的I/O性能測(cè)試工具，可以對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行隨機(jī)讀寫、順序讀寫等負(fù)載測(cè)試。

測(cè)試時(shí)，通常建議使用裸盤測(cè)試以獲得真實(shí)的云盤性能，這意味著在沒有文件系統(tǒng)和分區(qū)的情況下進(jìn)行測(cè)試。如果是已經(jīng)使用過(guò)的盤，在測(cè)試前需進(jìn)行SE（security erase）操作。

性能指標(biāo)：

空盤測(cè)試中，主要關(guān)注的性能指標(biāo)包括在不同IO大小、隊(duì)列深度、線程個(gè)數(shù)、順序或者隨機(jī)條件下的性能表現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注IOPS（每秒輸入/輸出操作次數(shù)）、吞吐量（Throughput）和延遲（Latency）3類指標(biāo)。測(cè)試結(jié)果如下：

從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，在非滿盤的狀態(tài)下，P7A40表現(xiàn)還是非常優(yōu)秀的，順序讀性能達(dá)到了14.3GB/s; 順序?qū)懶阅苁欠浅?yōu)秀的，在業(yè)界是處于大幅領(lǐng)先的地位，達(dá)到11.2GB/s. 隨機(jī)讀寫性能也是表現(xiàn)出來(lái)超高水準(zhǔn)，隨機(jī)讀性能高達(dá)3300KIOPS，隨機(jī)寫的性能我們?cè)诤竺鍿NIA測(cè)試中進(jìn)行實(shí)測(cè)。

6.2 滿盤性能測(cè)試

滿盤性能測(cè)試目的：

滿盤性能測(cè)試用于評(píng)估SSD在存儲(chǔ)空間接近或達(dá)到滿載時(shí)的性能，這對(duì)于了解SSD在實(shí)際應(yīng)用中的性能衰減和耐久性至關(guān)重要。

測(cè)試工具與方法：

與空盤測(cè)試類似，滿盤測(cè)試可以使用FIO進(jìn)行。在進(jìn)行滿盤測(cè)試前，需要對(duì)SSD進(jìn)行預(yù)處理（SE后再預(yù)填充數(shù)據(jù)），使其達(dá)到或接近滿盤狀態(tài)。

預(yù)處理可能包括使用特定的數(shù)據(jù)模式填充SSD，比如順序填充、隨機(jī)填充、真實(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)填充等，以模擬不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下滿盤條件。

性能指標(biāo)：

滿盤測(cè)試同樣關(guān)注IOPS、吞吐量和延遲這3個(gè)指標(biāo)，體現(xiàn)的是SSD在高負(fù)載或接近飽和狀態(tài)下的性能表現(xiàn)。測(cè)試結(jié)果如下：

在高負(fù)載，滿盤的狀態(tài)下，P7A40表現(xiàn)依然是非常優(yōu)秀，順序/隨機(jī)讀的性能幾乎沒啥影響，順序讀14.2GB/s，隨機(jī)讀3269KIOPS；滿盤狀態(tài)下，由于SSD 后臺(tái)任務(wù)的觸發(fā)，從而引起SSD寫性能稍微下降也是非常合理正常的。

P7A40 無(wú)論是滿盤還是非滿盤狀態(tài)下表現(xiàn)出的性能都是令人印象深刻的，維持了其GEN5系列一直以來(lái)的高性能表現(xiàn)。

7、SNIA測(cè)試

SNIA是一個(gè)非營(yíng)利組織，負(fù)責(zé)制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。SNIA推廣與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化、加速、格式化和保護(hù)相關(guān)的技術(shù)。下圖是SNIA對(duì)數(shù)據(jù)格式、傳輸、保護(hù)等定義以及后續(xù)發(fā)展方向的研究。

SNIA為SSD提供了標(biāo)準(zhǔn)的性能測(cè)試方法。ebird提供了涵蓋SNIA所述標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試套件。使用該套件，對(duì)PBlaze7 P7A40做了如下測(cè)試：

7.1 IOPS測(cè)試（SNIA IOPS）

IOPS測(cè)試用于評(píng)估SSD的隨機(jī)讀寫性能，覆蓋了多種讀/寫混合比例（RW Mix）和塊大?。˙lock Size, BS）的組合。IOPS測(cè)試總體信息如下：

測(cè)試需要在SNIA PTS（Performance Test Specification）規(guī)定的穩(wěn)態(tài)（Steady State）條件下進(jìn)行。達(dá)到穩(wěn)態(tài)的方法是對(duì)整盤進(jìn)行128K順序?qū)懀顫M盤2遍，然后再使用給定的Data Pattern進(jìn)行IOPS測(cè)試。填充的數(shù)據(jù)不能是全0或者全1，而應(yīng)該用隨機(jī)數(shù)據(jù)（Data Pattern為RAND）填充，避免一些SSD具備全0/1檢測(cè)功能導(dǎo)致的結(jié)果失真。注意這里的隨機(jī)數(shù)據(jù)不是指隨機(jī)寫，隨機(jī)寫是指LBA的隨機(jī)，隨機(jī)數(shù)據(jù)是指每個(gè)LBA內(nèi)數(shù)據(jù)內(nèi)容的隨機(jī)。

IOPS測(cè)試通常包括7種讀寫混合比例（從100%讀到100%寫）和8種塊大小（從0.5KB到1024KB）。

先對(duì)4K、64K、1024K進(jìn)行了測(cè)試，為了確認(rèn)測(cè)試結(jié)果的一致性，測(cè)試一共測(cè)試了6次，見下圖Round1 ~ Round6?？梢钥吹?，P7A40都能順利進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，并表現(xiàn)出了極佳的IOPS性能，穩(wěn)態(tài)下的隨機(jī)寫性能也達(dá)到了官方給出的500K IOPS值。測(cè)試結(jié)果如下：

用表格的形式列出IOPS測(cè)試結(jié)果，如下：

除了上述4k、64K、1024K進(jìn)行了測(cè)試，還對(duì)0.5K、8K、16K、32K、128K進(jìn)行了測(cè)試，所有的測(cè)試都進(jìn)行了6輪，以確定結(jié)果的一致性和穩(wěn)定性，測(cè)試結(jié)果如下：

用表格的形勢(shì)列出結(jié)果：

在不同的塊大小和不同的讀寫比例的隨機(jī)混合讀寫測(cè)試模式下，IOPS結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下表。橫向看，在相同讀寫比例下，隨著塊大小的增加，IOPS的下降趨勢(shì)非常平穩(wěn)。縱向看，在相同的塊大小下，不同讀寫比例下的總IOPS性能的比例關(guān)系也符合理論結(jié)果。可見P7A40在混合隨機(jī)讀寫性能調(diào)試方面是下足了功夫的。

ebird自帶的數(shù)據(jù)分析軟件，能夠?qū)⒉煌x寫比例及塊大小下的IOPS結(jié)果進(jìn)行3D展示，更能展現(xiàn)性能過(guò)度的平穩(wěn)性。

7.2 吞吐量測(cè)試（SNIA Throughput, SNIA TP）

吞吐量測(cè)試是在穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行的，使用100%讀取和100%寫入方式，對(duì)1024K和128K的塊大?。˙lock Size）進(jìn)行順序I/O量測(cè)。

吞吐量測(cè)試總體信息如下：

在測(cè)試前，同樣需要預(yù)先對(duì)被測(cè)盤用128K順序?qū)懙姆绞教顫M盤兩遍，測(cè)試盤進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，然后再開始進(jìn)行吞吐量測(cè)試。

128K和1024K塊大小的吞吐量測(cè)試結(jié)果見下圖：

為了確保結(jié)果的一致性和穩(wěn)定性，一般會(huì)測(cè)試5輪。

下圖是128K順序讀寫的吞吐量測(cè)試結(jié)果，連續(xù)測(cè)試5次，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定。

下圖是1024K順序讀寫的吞吐量測(cè)試結(jié)果，連續(xù)測(cè)試5次，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定。

用表格的形勢(shì)將吞吐量測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下：

128K 順序讀：13698MiB/s =14.36GB/s; 順序?qū)懀?0691 MiB/s =11.20 GB/s

7.3 時(shí)延測(cè)試（SNIA Latency, SNIA LAT）

時(shí)延測(cè)試在穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行，關(guān)注隨機(jī)I/O的量測(cè)，使用指定的塊大小和讀寫混合比例，捕獲平均和最大延遲時(shí)間。測(cè)試結(jié)果同樣通過(guò)SNIA報(bào)告中的數(shù)據(jù)表格和2D圖表展示，包括平均延遲和最大延遲時(shí)間。

時(shí)延測(cè)試的基本信息如下：

下面兩張圖是在不同的塊大小下，吞吐量測(cè)試中體現(xiàn)的平均IO時(shí)延以及最大IO時(shí)延，經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，平均寫時(shí)延再5.5us以內(nèi)，而最大寫時(shí)延也在2ms以內(nèi)。

以表格的形式展現(xiàn)測(cè)試結(jié)果，見下表。

表中術(shù)語(yǔ)：

ART: Average Response Time

MRT: Maximum Response Time

對(duì)不同塊大小和隨機(jī)讀寫比例的測(cè)試結(jié)果，按照IOPS、ART、MRT、99.999%時(shí)延四個(gè)角度，用3D Plot方式展現(xiàn)如下。

7.4 飽和寫測(cè)試（Write Saturation Test, SNIA WSAT）

飽和寫測(cè)試對(duì)SSD進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的隨機(jī)4K寫操作，評(píng)估SSD在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期寫入后的性能表現(xiàn)。這個(gè)測(cè)試有助于了解SSD在持續(xù)寫入壓力下的性能衰減情況，對(duì)于評(píng)估SSD的長(zhǎng)期可靠性和性能維持能力至關(guān)重要。

寫飽和測(cè)試開始時(shí)，需要對(duì)被測(cè)盤進(jìn)行SE操作，使其恢復(fù)到接近FOB的狀態(tài)。

測(cè)試基本信息如下：

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的4K隨機(jī)寫入后，得到了寫飽和測(cè)試的結(jié)果，如下面兩張圖所示。

在橫軸方向上，有兩種展現(xiàn)形勢(shì)，一個(gè)是時(shí)間，另一個(gè)是寫入數(shù)據(jù)量，可以分別代表在不同的時(shí)間和寫入量情況下的IOPS表現(xiàn)?？梢钥吹?，P7A40在寫飽和達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，4K隨機(jī)IOPS性能也有500k以上(2GB/s)。

寫飽和測(cè)試結(jié)果用表格表示如下：

寫飽和測(cè)試最后達(dá)到了穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，見下圖。

8、結(jié)語(yǔ)

本文從性能的角度評(píng)測(cè)了PBlaze7 P7A40。

在空盤狀態(tài)下，PBlaze7 P7A40以其卓越的性能表現(xiàn)脫穎而出。特別值得一提的是，在4K隨機(jī)讀測(cè)試中，該SSD的讀速度高達(dá)3316K IOPS，這一成績(jī)甚至超越了官方的產(chǎn)品規(guī)格。

即便在滿盤狀態(tài)下，PBlaze7 P7A40的性能依舊強(qiáng)勁不減。在4K隨機(jī)寫測(cè)試中，該SSD的寫入速度達(dá)到了2483K IOPS，顯示出其在高負(fù)載條件下依然能夠保持出色的性能。

無(wú)論是在空盤還是滿盤狀態(tài)，PBlaze7 P7A40均展現(xiàn)出了卓越的性能，特別是在4K隨機(jī)讀寫性能方面，其表現(xiàn)在TLC企業(yè)級(jí)SSD中堪稱頂尖。通過(guò)SNIA標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試，進(jìn)一步證實(shí)了PBlaze7 P7A40的高性能和穩(wěn)定性，這使得它成為了企業(yè)級(jí)應(yīng)用的理想之選。通過(guò)這些嚴(yán)格的測(cè)試，我們有信心斷言，PBlaze7 P7A40完全能夠滿足企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)的嚴(yán)苛要求。