近三年，SSD的性能迎来了突飞猛进的增长，从3GB/s，到7GB/s大关，再向速度更快的14GB/s全面进发；国产闪存迅速崛起，不仅带给市场更多选择，其发展速度更是让人感到兴奋。今天我们要聊的PBlaze7 7940正是这样一款有着14GB/s读速度，且采用长江存储晶栈®Xtacking® 3.0闪存打造的SSD，来自忆恒创源（Memblaze），也是我们测试的首款企业级PCIe 5.0 SSD作品。
北京忆恒创源科技股份有限公司，江湖人称“小海豚”，是企业级SSD领域非常有名的本土品牌，成立于2011年，是PCIe SSD赛道非常资深的玩家。作为参考，NVMe协议的正式落地是2014年，国内首款NVMe SSD也是由小海豚于2015年推出。
作为一家成立近13年的企业级PCIe SSD厂商，忆恒创源在产品的硬件设计、固件开发、可靠性验证等方面积累了丰富的经验，其PBlaze系列SSD凭借出色的性能和高可靠性，广泛应用于数据库、虚拟化、云计算、大数据以及人工智能等领域，受到国内乃至海外众多客户的广泛好评，其标志性的蓝色海豚logo在行业内也越来越深入人心。
PBlaze7 7940系列基于忆恒创源自主统一架构平台MUFP开发，使用PCIe 5.0接口并支持NVMe 2.0规范协议。它保持了忆恒创源一贯的“高性能”产品特点，128K顺序读14GB/s、4K随机读2800K IOPS，是目前所有已知的PCIe 5.0 SSD的第一梯队水准；128K顺序写10GB/s，实测11GB/s，也是目前写入速度最快的SSD之一。
特别值得一提的是，作为一款国产品牌SSD，PBlaze7 7940使用了长江存储晶栈®Xtacking® 3.0的最新一代eTLC闪存，它是继PBlaze6 6531、PBlaze6 6541之后，忆恒创源又一款采用国产闪存技术的作品，也是长江存储在企业级市场应用的又一个重要的里程碑。
通过拆解可以看到长江存储新一代X3-9070闪存，结合PBlaze7 7940出色的读写性能，忆恒创源和长江存储联手展现了什么叫遥遥领先。
PBlaze7 7940系列企业级SSD分为7940和7946两个子系列，前者面向读密集型业务应用场景，对应容量为3.84TB、7.68TB和15.36TB，寿命1 DWPD，也就是7PBW、14PBW和28PBW；后者面向混合读写型的业务应用场景，对应容量3.2TB、6.4TB和12.8TB，寿命3 DWPD，也就是17.5PBW、35PBW和70PBW。
产品形态方面，PBlaze7 7940提供HHHL AIC、2.5寸U.2、E1.S、E3.S多种选择，灵活应对各种不同平台的部署需求。本次评测的是7.68TB的2.5寸U.2版本。
测试平台和产品信息展示
测试平台：
CPU：intel Core i9-13900KS（禁用C State）
主板：ROG MAXIMUS Z690 HERO
内存：金士顿DDR5-6000 16GB *2
SSD：Plextor M6Pro 128GB（系统盘）
忆恒创源PBlaze7 7940 7.68TB
OS：Ubuntu 22.04 LTS
通过smartmontools工具可以查看SSD的一些基本信息：本文测试的这片PBlaze7 7940用户可用容量是7.68TB；支持128个namespace命名空间，默认配置1个；当前LBA格式为512B，支持512+8、4096、4096+8、4096+64五种格式，其中，多出来的8个或64字节用于存放Metadata元数据，如端到端数据保护信息（PI），或其它一些重要的元数据，用于防止数据静默错误发生，降低数据出错风险，这也是企业级SSD有别于消费级SSD的一个重要差别。
SSD提供3个固件插槽，其中Slot 1为只读属性，支持在线固件升级；企业级功能方面如带外命令，持久化日志等，详细的支持列表可以在小海豚官网查看。PBlaze7 7940支持5档电源状态，默认为企业级SSD常见的25W，可通过标准nvme命令进行调整。根据忆恒创源介绍，在硬件设计与固件的深度优化下，PBlaze7 7940系列拥有高达970 MB/s的每瓦连续读取性能，换算过来大约为14.5W，并不算高，外媒TweakTown在评测中也有提到，PBlaze7 7940的运行温度比友商PCIe 5.0 SSD要低很多。
OP（预留空间）大小主要影响SSD的4K随机写性能和随机写寿命。上图是通过nvme-cli工具将用户的可用容量从7.68TB下调至6.4TB，SSD的4K随机写性能将从400K IOPS提高至700K IOPS，写寿命上升至3 DWPD。
理论性能测试
1.GFIO写入测试：顺序写11GB/s，随机写401K IOPS
Linux下的硬盘性能测试工具大都离不开功能强大的fio。GFIO为fio提供了一个图形化界面，不过配置文件还是需要提前动手写好，然后在GFIO中加载。GFIO会每秒刷新显示测试过程中的传输带宽和IOPS数值。
首先是顺序写入性能测试。由于企业级SSD并不需要借助模拟SLC充当缓存进行写加速，因此也就不存在“缓外掉速”一说。测试过程使用128KB QD512参数，运行2个小时，通过GFIO界面可以看到，PBlaze7 7940的写入速度始终非常平稳，维持在11GB/s，比标称的10GB/s还要快一些。
4KB随机写入方面，使用Q64T4运行参数，预热时间为300秒，稳态下PBlaze7 7940的测试成绩为401K IOPS，同样达标。
2.ezfio测试：随机读2828K IOPS，调至6.4TB后随机写升至700K IOPS
ezFIO是一个可重复进行企业级SSD稳定态性能测试的脚本。在测试开始前会有两次全盘容量写入的预处理阶段，帮助模拟企业级SSD的长期性能。ezFIO同时支持Windows和Linux平台，测试完成后可自动生成测试报告。
我们在ezFIO脚本基础上进行了一些修改，将QD深度从256扩展到512，并修改测试中QD与Thread的测试组合，以最大化激发PBlaze7 7940的极限性能。实测忆恒创源PBlaze7 7940 7.68TB在稳定态下4K随机读取IOPS达到2828K IOPS，4K随机写入IOPS达到411K IOPS，再次超过了标称值。在QD=1的情况下，4K随机读取/写入延迟分别为54/9 μs，非常的低。
不同Block Size下稳定态顺序/随机读写测试，其中顺序读取速度达到14122 MB/s。以上这些实测成绩均达到甚至优于PBlaze7 7940 7.68TB的标称值。
接下来我们通过删除并新建namespace的方法将PBlaze7 7940从7.68TB调整为6.4TB，模拟PBlaze7 7946 6.4TB的表现。可以看到，稳态下，SSD的4K随机读取IOPS仍然可以达到2828K IOPS，稳定态4K随机写入IOPS则提升至700K IOPS。在QD=1的情况下，4K随机读取/写入延迟分别为54/9 μs。
不同Block Size下稳定态顺序/随机读写测试，读取部分变化不大，写入性能有提升。
忆恒创源PBlaze7 7940 7.68TB稳定态4K混合随机读写百位分延迟表现：
调整容量为6.4TB后的稳定态4K混合随机读写百分位延迟：
3.SNIA SSS PTS-E 2.0测试
SSS PTS的全称为Solid State Storage Performance Test Specification，即固态存储性能测试规范，它由SNIA存储网络行业协会制定，当前最新版本是2.0，包括针对企业级SSD的PTS-E规范以及针对消费级SSD的PTS-C规范。
通常，基于NAND闪存的SSD在FOB（Fresh-Out-of-the-Box）阶段以及格式化之后，由于NAND中并没有有效的用户数据填充，因此在写入时并不需要执行垃圾回收动作，致使SSD性能偏高。随着SSD的继续使用，NAND会逐渐被有效的用户数据和无效数据填满，致使在新的写入操作发生时，需先执行GC，导致SSD写性能下降并最终达到一个稳定状态。
PTS是针对SSD稳态性能的测试，为了方便不同SSD的稳态性能具有可比性，要求测试在没有文件系统干扰的情况下进行，通俗的说就是SSD在没有建立FAT、NTFS、EXT等分区的情况下进行。
为了使SSD达到稳定态，PTS测试需要先执行预处理，也就是我们常说的“填盘”，随后执行最多25轮的一系列随机混合读写操作，包括512字节、4K、8K、16K、32K、64K、128K和1024K块大小，每个块大小又分别对应0/100、5/95、35/65、50/50、65/35、95/5和100/0七种不同的读写比例，共56个测试项目，每个测试项目执行1分钟，每一轮测试耗时56分钟。
稳定态的判定方式为：检查测试窗口中的4K随机写入、64K R65:W35混合随机读写和1024K随机读三项成绩，允许波动范围+-10%，如连续5轮均符合要求，则判定SSD已经进入稳定态。
SSS PTS测试结果需摘取稳态下所有56个测试项目的性能结果，并根据需要，用数据表格、2D或3D图示三种形式进行展现。为压榨PBlaze7 7940的性能，本次测试使用了8个任务数量，每个任务QD为64，测试结果见下面表格：
通过调整用户容量为6.4TB，模拟PBlaze7 7946的性能表现，可以看到，稳定态下，SSD的随机写和混合读写性能提升明显。
模拟实际应用测试
VDBench测试：大幅领先企业级PCIe 4.0 SSD产品
VDBench是甲骨文推出的存储性能评估工具，能够支持去重和压缩等特性。我们将使用它来测试4KB随机读取、4KB随机写入、4KB混合读写（读70%写30%）三种情况，并模拟Oracle数据库、VSI、VDI四种企业级应用负载。
下图中横轴为IOPS，越长越好，纵轴为对应的延迟，单位微秒，越低越好。iorate的原理是VDBench先以预先设定好的最大QD测试一次IOPS，而后以其作为100%基准，按照curve参数中给出的压力百分比，去测试不同QD下的IOPS和延迟。
4KB随机性能使用Q64T8进行测试。由于VDBench的测试原理和设置参数与FIO并不相同，因此二者并不具备可比性。4K随机读方面，PBlaze7 7940在7.68TB容量下，和6.4TB容量下的性能几乎完全相同，达到约2500K IOPS的水平，也展现出了很高的一致性。
在7.68TB容量下，PBlaze7 7940的4K随机写超过400K IOPS，小幅超过官方性能数值；增加OP，将可用容量调整至6.4TB后，4K随机写性能超过700K IOPS，非常优秀。
4KB混合随机读写测试，PBlaze7 7940同样展现出了非常优秀的成绩，在6.4TB容量下突破120万IOPS大关。
Oracle、VDI、VSI三个模拟企业级应用的测试模型相对复杂，对SSD性能要求也比较高。其中，Oracle测试数据模型中读写占比分别为83.14%和16.86%，在读和写操作中，不同BS块大小又各自对应不同的占比。测试时使用Dedupratio=3，Compratio=3参数，最终，PBlaze7 7940在Oracle测试环节表现出了251522 IOPS的性能，和我们测试过的PCIe 4.0企业级SSD相比有着30%到140%的领先。
Virtual Desktop Infrastructure测试数据模型中，读写混合比例为59.48:40.52。4K、16K、32K和64K读取分别占比39.35%、16.47%、10.37%和12.86%，随机存取占比80%。4K和8K写入分别占比61.11%和13.05%，随机存取占比80%。Dedupratio=7，Compratio=8。此环节PBlaze7 7940的峰值IOPS达到306649，和此前测试过的PCIe 4.0企业级SSD相比同样有着50%到200%的提升。
Virtual Storage Infrastructure测试数据模型中，读写混合比例为57.4：42.6。4K、8K、60K读取占比分别为25.68%、26.31%和10.52%，随机存取占比80%。4K和8K随机写入占比分别为59.62%和14.81%，随机存取占比80%。在负载较低时，四种情况下的延迟表现接近，增加OP后可以极大地提升最高IOPS表现。Dedupratio=4，Compratio=4。此环节PBlaze7 7940的峰值IOPS达到219570，和PCIe 4.0 SSD相比领先幅度同样达到50%到190%。
总结
PBlaze7 7940是我们测试的首款国产企业级PCIe 5.0的SSD，由于长江存储eTLC闪存的使用，也让本次测试更有意义。忆恒创源对PBlaze7 7940的定位是“为性能而生，胜任任何工作负载”。从测试结果看，PBlaze7 7940 7.68TB在实测中确实有着达到甚至超出标称性能的出色表现，这不仅能够为国内各个行业的业务应用带来更强的性能支撑，同时，PBlaze7 7940更是国产闪存技术发展的又一次阶段性胜利，让国产PCIe 5.0的企业级SSD同样达到世界领先性能水平。
最后简单回顾下历史脉络。21世纪10年代固态存储器爆发式增长，忆恒创源作为最早一批投身企业级PCIe SSD开发的公司，在业绩成长的同时积累了相当深厚的存储技术。10年后，也就是20年代我国在存储芯片自产上获得成功，解决了最核心的存储芯片制造难题，忆恒创源作为方案供应商恰好就推出了相应的企业级存储产品，在性能指标上继续保持领先水平。这绝非是巧合，而是国内科技产业在协同进步的典型案例。
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