去年10月我們?cè)u(píng)測(cè)了憶恒創(chuàng)源的國(guó)產(chǎn)滿血企業(yè)級(jí)PCIe 5.0 SSD——PBlaze7 7940。數(shù)字到了9就被認(rèn)為是極限，14GB/s也是PCIe 5.0接口的滿血速度，而今年“小海豚”憶恒創(chuàng)源百尺竿頭更進(jìn)一步，PBlaze7 7A40將全國(guó)產(chǎn)與極致性能推到了全新的高度。

在計(jì)算機(jī)常用的16進(jìn)制表達(dá)中，排在9后面的就是A。憶恒創(chuàng)源PBlaze7 7A40使用平頭哥鎮(zhèn)岳510 主控和長(zhǎng)江存儲(chǔ)Xtacking 3D TLC NAND閃存，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的全國(guó)產(chǎn)化，并在延續(xù)14GB/s滿血讀取能力的同時(shí)，將4K隨機(jī)讀取性能從PBlaze7 7940的2800K IOPS進(jìn)一步提升到3300K IOPS，4K隨機(jī)寫(xiě)性能則提升至1000K IOPS，也是目前基于TLC NAND，首個(gè)穩(wěn)態(tài)下4K隨機(jī)寫(xiě)性能突破百萬(wàn)IOPS的產(chǎn)品。

鎮(zhèn)岳510是阿里巴巴平頭哥去年宣布的首款企業(yè)級(jí)SSD主控芯片，內(nèi)置玄鐵910 RISC-V多核CPU，采用平頭哥自研芯片架構(gòu)，支持DDR5 DRAM緩存，主機(jī)接口采用PCIe 5.0標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)通路與命令通路大量采用定制硬件模塊加速，實(shí)現(xiàn)高性能和低功耗。

PBlaze7 7A40是鎮(zhèn)岳510在阿里云內(nèi)部使用后，首個(gè)采用該主控的第三方企業(yè)級(jí)SSD。得益于平頭哥深厚的芯片研發(fā)功底，憶恒創(chuàng)源MUFP自主統(tǒng)一架構(gòu)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，以及雙方緊密的技術(shù)配合，從產(chǎn)品立項(xiàng)到完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，PBlaze7 7A40只用了5個(gè)季度，是憶恒創(chuàng)源開(kāi)發(fā)速度最快的產(chǎn)品。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)eTLC閃存基于晶棧®Xtacking®架構(gòu)，具備高性能、高耐久、低延遲、低功耗的特性。PBlaze7 7A40利用平頭哥主控架構(gòu)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)優(yōu)化I/O路徑、精簡(jiǎn)處理流程和優(yōu)化數(shù)據(jù)排布，大幅提高NAND的讀寫(xiě)效率，將4K隨機(jī)讀取延遲降低至55μs，4K隨機(jī)寫(xiě)入延遲更是低至5μs。

PBlaze7 7A40系列包括讀取密集型的7A40和混合型的7A46，分別提供1 DWPD和3 DWPD寫(xiě)入耐久度。前面提到的百萬(wàn)IOPS隨機(jī)寫(xiě)正是6.4TB容量點(diǎn)。本次我們?cè)u(píng)測(cè)的是PBlaze7 7A40 7.68TB，但后面也會(huì)通過(guò)調(diào)整命名空間至6.4TB來(lái)模擬PBlaze7 7A46 6.4TB的性能。

測(cè)試平臺(tái)和產(chǎn)品信息展示

測(cè)試平臺(tái)：

• CPU：AMD Ryzen 7 7800X3D
• 主板：技嘉X670 AORUS ELITE AX
• 內(nèi)存：金士頓DDR5-6000 16GB *2
• SSD：Plextor M6Pro 128GB（系統(tǒng)盤(pán)）
• 憶恒創(chuàng)源PBlaze7 7A40 7.68TB

OS：Ubuntu 22.04 LTS

通過(guò)smartmontools工具可以查看SSD的一些基本信息，這次測(cè)試的憶恒創(chuàng)源PBlaze7 7A40用戶可用容量7.68TB，提供3個(gè)固件插槽，其中Slot 1為只讀屬性，支持在線固件升級(jí)，默認(rèn)電源狀態(tài)最大功耗25W。

OP（預(yù)留空間）大小可以影響到SSD的4K隨機(jī)寫(xiě)性能和隨機(jī)寫(xiě)壽命。下圖是通過(guò)nvme-cli工具將用戶的可用容量從7.68TB下調(diào)至6.4TB，從而模擬PBlaze7 7A46 6.4TB，SSD的4K隨機(jī)寫(xiě)性能將從500K IOPS翻倍提升至1000K IOPS，寫(xiě)壽命上升至3 DWPD。

理論性能測(cè)試

1.GFIO測(cè)試：4K隨機(jī)寫(xiě)入511K IOPS，4K隨機(jī)讀取3337K IOPS

GFIO為功能強(qiáng)大的fio提供了一個(gè)圖形化界面，不過(guò)配置文件還是需要提前動(dòng)手寫(xiě)好，然后在GFIO中加載。GFIO會(huì)每秒刷新顯示測(cè)試過(guò)程中的傳輸帶寬和IOPS數(shù)值。測(cè)試開(kāi)始前需要先對(duì)SSD進(jìn)行預(yù)處理，首先格式化SSD，順序填盤(pán)2次，128KB順序讀QD1性能，由于PBlaze7 7A40支持預(yù)讀功能，當(dāng)SSD檢測(cè)到當(dāng)前讀取的邏輯地址連續(xù)，SSD會(huì)提前加載后面邏輯地址包含的數(shù)據(jù)，大幅縮短讀延遲，并極大優(yōu)化小壓力下的順序讀取性能。本環(huán)節(jié)PBlaze7 7A40在QD1順序讀壓力下表現(xiàn)出了超過(guò)5.8GB/s的讀性能，非常強(qiáng)悍。

隨機(jī)性能方面，首先格式化SSD，使用128KB QD512參數(shù)順序?qū)懭肴P(pán)1次，再使用4K Q64T8參數(shù)隨機(jī)寫(xiě)全盤(pán)3小時(shí)，可以看到穩(wěn)態(tài)下PBlaze7 7A40 7.68TB的測(cè)試成績(jī)?yōu)?09K IOPS。

4K隨機(jī)讀取測(cè)試使用Q256T16參數(shù)進(jìn)行，穩(wěn)態(tài)下PBlaze7 7A40 7.68TB的測(cè)試成績(jī)?yōu)?337K IOPS。三星PM1743的4K隨機(jī)讀取性能為2500K IOPS，而憶恒創(chuàng)源上一代PBlaze7 7940就達(dá)到了2800K IOPS的水平，本次測(cè)試的PBlaze7 7A40更是實(shí)現(xiàn)了3300K IOPS的4K隨機(jī)讀性能，這樣的提升幅度可謂驚人。

2.ezfio測(cè)試：隨機(jī)讀3217K IOPS，6.4TB隨機(jī)寫(xiě)突破1000K IOPS

ezFIO是一個(gè)可重復(fù)進(jìn)行企業(yè)級(jí)SSD穩(wěn)態(tài)性能測(cè)試的腳本。在測(cè)試開(kāi)始前會(huì)有兩次全盤(pán)容量寫(xiě)入的預(yù)處理階段，幫助模擬企業(yè)級(jí)SSD的長(zhǎng)期性能。ezFIO同時(shí)支持Windows和Linux平臺(tái)，測(cè)試完成后可自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。

為了滿足PBlaze7 7A40的測(cè)試需求，我們?cè)俅涡薷牧薳zFIO測(cè)試腳本，將QD深度從512進(jìn)一步擴(kuò)展到1024，以充分體現(xiàn)Pblaze7 7A40的性能潛力。實(shí)測(cè)憶恒創(chuàng)源PBlaze7 7A40 7.68TB在穩(wěn)態(tài)下4K隨機(jī)讀取IOPS達(dá)到3217K IOPS（標(biāo)稱值3300K需要更高的QD深度），4K隨機(jī)寫(xiě)入IOPS達(dá)到505K IOPS。在QD=1的情況下，4K隨機(jī)讀取/寫(xiě)入延遲分別為55/5 μs，表現(xiàn)出色。

不同Block Size下穩(wěn)態(tài)順序/隨機(jī)讀寫(xiě)測(cè)試，其中順序讀取速度達(dá)到14310 MB/s，實(shí)現(xiàn)了PCIe 5.0 x4接口下的滿速讀取。

混合讀寫(xiě)相比純讀純寫(xiě)對(duì)SSD的壓力更高，也更能體現(xiàn)SSD在實(shí)際使用中的表現(xiàn)。測(cè)試使用4K QD1024混合隨機(jī)讀寫(xiě)（讀寫(xiě)比70：30）進(jìn)行，PBlaze7 7A40 7.68TB的表現(xiàn)非常出色，穩(wěn)態(tài)4K混合隨機(jī)讀寫(xiě)平均IOPS達(dá)到976986，標(biāo)準(zhǔn)差13425，變異系數(shù)1.37%。

接下來(lái)通過(guò)刪除并新建namespace的方法將PBlaze7 7A40從7.68TB調(diào)整為6.4TB，模擬PBlaze7 7A46 6.4TB的表現(xiàn)。可以看到穩(wěn)態(tài)下4K隨機(jī)讀取IOPS依然達(dá)到3217K IOPS（標(biāo)稱值3300K需要更高的QD深度）。穩(wěn)態(tài)4K隨機(jī)寫(xiě)入IOPS則提升至1000K IOPS。在QD=1的情況下，4K隨機(jī)讀取/寫(xiě)入延遲分別為55/5 μs。

不同Block Size下穩(wěn)態(tài)順序/隨機(jī)讀寫(xiě)測(cè)試，讀取部分變化不大，寫(xiě)入性能有提升。

OP至6.4TB后，穩(wěn)態(tài)4K混合隨機(jī)讀寫(xiě)平均IOPS達(dá)到1497324，標(biāo)準(zhǔn)差19281，變異系數(shù)1.29%，混合讀寫(xiě)性能相比之前又有大幅提升。

憶恒創(chuàng)源PBlaze7 7A40 7.68TB穩(wěn)態(tài)4K混合隨機(jī)讀寫(xiě)百位分延遲表現(xiàn)：

OP至6.4TB后的穩(wěn)態(tài)4K混合隨機(jī)讀寫(xiě)百分位延遲：

3.SNIA SSS PTS-E 2.0測(cè)試

SSS PTS的全稱為Solid State Storage Performance Test Specification，即固態(tài)存儲(chǔ)性能測(cè)試規(guī)范，它由SNIA存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會(huì)制定，當(dāng)前最新版本是2.0，包括針對(duì)企業(yè)級(jí)SSD的PTS-E規(guī)范以及針對(duì)消費(fèi)級(jí)SSD的PTS-C規(guī)范。

通常，基于NAND閃存的SSD在FOB（Fresh-Out-of-the-Box）階段以及格式化之后，由于NAND中并沒(méi)有有效的用戶數(shù)據(jù)填充，因此在寫(xiě)入時(shí)并不需要執(zhí)行垃圾回收動(dòng)作，致使SSD性能偏高。隨著SSD的繼續(xù)使用，NAND會(huì)逐漸被有效的用戶數(shù)據(jù)和無(wú)效數(shù)據(jù)填滿，致使在新的寫(xiě)入操作發(fā)生時(shí)，需先執(zhí)行GC，導(dǎo)致SSD寫(xiě)性能下降并最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

PTS是針對(duì)SSD穩(wěn)態(tài)性能的測(cè)試，為了方便不同SSD的穩(wěn)態(tài)性能具有可比性，要求測(cè)試在沒(méi)有文件系統(tǒng)干擾的情況下進(jìn)行，通俗的說(shuō)就是SSD在沒(méi)有建立FAT、NTFS、EXT等分區(qū)的情況下進(jìn)行。

為了使SSD達(dá)到穩(wěn)態(tài)，PTS測(cè)試需要先執(zhí)行預(yù)處理，也就是我們常說(shuō)的“填盤(pán)”，隨后執(zhí)行最多25輪的一系列隨機(jī)混合讀寫(xiě)操作，包括512字節(jié)、4K、8K、16K、32K、64K、128K和1024K塊大小，每個(gè)塊大小又分別對(duì)應(yīng)0/100、5/95、35/65、50/50、65/35、95/5和100/0七種不同的讀寫(xiě)比例，共56個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目執(zhí)行1分鐘，每一輪測(cè)試耗時(shí)56分鐘。

穩(wěn)態(tài)的判定方式為：檢查測(cè)試窗口中的4K隨機(jī)寫(xiě)入、64K R65:W35混合隨機(jī)讀寫(xiě)和1024K隨機(jī)讀三項(xiàng)成績(jī)，允許波動(dòng)范圍+-10%，如連續(xù)5輪均符合要求，則判定SSD已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。

SSS PTS測(cè)試結(jié)果需摘取穩(wěn)態(tài)下所有56個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的性能結(jié)果，并根據(jù)需要，用數(shù)據(jù)表格、2D或3D圖示三種形式進(jìn)行展現(xiàn)。為壓榨PBlaze7 7A40的性能，本次測(cè)試使用了16個(gè)任務(wù)數(shù)量，每個(gè)任務(wù)QD為256，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下面表格：

通過(guò)調(diào)整用戶容量為6.4TB，模擬PBlaze7 7A46的性能表現(xiàn)，可以看到，穩(wěn)態(tài)下，SSD的隨機(jī)寫(xiě)和混合讀寫(xiě)性能提升明顯。

模擬實(shí)際應(yīng)用測(cè)試

VDBench測(cè)試：PCIe 5.0百尺竿頭更進(jìn)一步

VDBench是甲骨文推出的存儲(chǔ)性能評(píng)估工具，能夠支持去重和壓縮等特性。我們將使用它來(lái)測(cè)試4KB混合讀寫(xiě)（讀70%寫(xiě)30%），并模擬Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、VSI、VDI三種企業(yè)級(jí)應(yīng)用負(fù)載。

4KB混合隨機(jī)讀寫(xiě)測(cè)試，憶恒創(chuàng)源PBlaze7 7A40 7.68TB獲得979K IOPS的出色成績(jī)。在OP至6.4TB容量后，性能進(jìn)一步提升至1501K IOPS，能夠勝任更加繁重的工作負(fù)載。

Oracle、VDI、VSI三個(gè)模擬企業(yè)級(jí)應(yīng)用的測(cè)試模型相對(duì)復(fù)雜，對(duì)SSD性能要求也比較高。其中，Oracle測(cè)試數(shù)據(jù)模型中讀寫(xiě)占比分別為83.14%和16.86%，在讀和寫(xiě)操作中，不同BS塊大小又各自對(duì)應(yīng)不同的占比。測(cè)試時(shí)使用Dedupratio=3，Compratio=3參數(shù)，最終，PBlaze7 7A40 7.68TB在Oracle測(cè)試環(huán)節(jié)表現(xiàn)出了123815 IOPS的性能，OP至6.4TB后則進(jìn)一步提升至170740 IOPS，性能出眾。

Virtual Desktop Infrastructure測(cè)試數(shù)據(jù)模型中，讀寫(xiě)混合比例為59.48:40.52。4K、16K、32K和64K讀取分別占比39.35%、16.47%、10.37%和12.86%，隨機(jī)存取占比80%。4K和8K寫(xiě)入分別占比61.11%和13.05%，隨機(jī)存取占比80%。Dedupratio=7，Compratio=8。此環(huán)節(jié)PBlaze7 7A40 7.68TB的峰值IOPS達(dá)到93952，OP至6.4TB后峰值IOPS則提升至152942，表現(xiàn)令人滿意。

Virtual Storage Infrastructure測(cè)試數(shù)據(jù)模型中，讀寫(xiě)混合比例為57.4：42.6。4K、8K、60K讀取占比分別為25.68%、26.31%和10.52%，隨機(jī)存取占比80%。4K和8K隨機(jī)寫(xiě)入占比分別為59.62%和14.81%，隨機(jī)存取占比80%。此環(huán)節(jié)PBlaze7 7A40 7.68TB的峰值IOPS達(dá)到64978，OP至6.4TB后峰值IOPS則提升至106707，滿足多樣化工作負(fù)載和應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)性能的需求。

能效測(cè)試

每瓦性能的提升也是PBlaze7 7A40的進(jìn)步之一。我們目前缺少直接測(cè)量U.2接口固態(tài)硬盤(pán)功耗的手段，但憶恒創(chuàng)源在nvme-cli開(kāi)源工具中提供的插件，可以幫助我們獲取更多標(biāo)準(zhǔn)SMART項(xiàng)之外的信息，包括閃存磨損信息、主機(jī)和閃存寫(xiě)入量、全生命周期寫(xiě)入放大率、溫度（當(dāng)前、歷史最低、歷史最高），以及本次我們要用到的功耗信息（最低/最高/實(shí)時(shí)）。

順序?qū)懭霚y(cè)試中，實(shí)時(shí)功耗19W：

順序讀取測(cè)試中，實(shí)時(shí)功耗13瓦：

4K隨機(jī)寫(xiě)入測(cè)試中，實(shí)時(shí)功耗18瓦：

4K隨機(jī)讀取測(cè)試中，實(shí)時(shí)功耗16瓦：

作為參考，目前使用16通道主控的高性能企業(yè)級(jí)SSD，即便是PCIe 4.0產(chǎn)品，功耗也普遍在20W以上；以低功耗著稱的小海豚自家PBlaze6 6530（8通道主控、6.8GB/s讀和4.8GB/s寫(xiě)），典型功耗也要11到12W。可以說(shuō)，相較于以往產(chǎn)品，PBlaze7 7A40在實(shí)現(xiàn)性能翻倍的同時(shí)，功耗不升反降，甚至遠(yuǎn)低于其它同類PCIe 5.0 SSD產(chǎn)品，足見(jiàn)其能效比之高。而更低的SSD功耗，也將在多盤(pán)密集部署下，顯著降低對(duì)服務(wù)器散熱的影響。

總結(jié)

一年前憶恒創(chuàng)源推出的首款PCIe 5.0 SSD PBlaze7 7940現(xiàn)在已經(jīng)取得了15萬(wàn)片的銷量規(guī)模，累計(jì)總?cè)萘砍^(guò)1000PB，足見(jiàn)AI等應(yīng)用對(duì)于高性能SSD的迫切渴求。而這一過(guò)程中，PBlaze7 7940的品質(zhì)也被市場(chǎng)充分驗(yàn)證，憶恒創(chuàng)源也成為率先實(shí)現(xiàn)PCIe 5.0 SSD批量部署的國(guó)產(chǎn)品牌。

致力于閃存技術(shù)持續(xù)突破的憶恒創(chuàng)源今年推出的PBlaze7 7A40實(shí)現(xiàn)了企業(yè)級(jí)SSD的全國(guó)產(chǎn)化：平頭哥鎮(zhèn)岳510主控搭配長(zhǎng)江存儲(chǔ)Xtacking 3D TLC NAND閃存。在硬件架構(gòu)和自研固件的深度優(yōu)化下，PBlaze7 7A40百尺竿頭更進(jìn)一步4K隨機(jī)讀取達(dá)到了3300K IOPS的全新性能高度，是主流PCIe 4.0 SSD的3倍。能效比方面，同主流PCIe 4.0 SSD相比，PBlaze7 7A40每瓦4K隨機(jī)讀取性能提升110%，每瓦4K隨機(jī)寫(xiě)性能提升73%，以卓越性能和卓越能效比繼續(xù)引領(lǐng)著企業(yè)級(jí)PCIe 5.0 SSD的發(fā)展方向。

不論是先前的率先實(shí)現(xiàn)規(guī)模部署，率先實(shí)現(xiàn)10GB/s順序?qū)懶阅?，還是今天PBlaze7 7A40再次將性能和能效比提升到了前所未有的新高度，都足以證明國(guó)產(chǎn)SSD已經(jīng)完全不輸國(guó)際品牌產(chǎn)品，更讓我們有理由相信，國(guó)產(chǎn)閃存必將崛起，重塑市場(chǎng)格局，引領(lǐng)國(guó)際閃存存儲(chǔ)市場(chǎng)新的潮流！

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