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国产满血企业级PCIe 5.0 SSD:忆恒创源PBlaze7 7940评测

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Essence 发表于 2023-11-29 16:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
点击数:3065|回复数:10
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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xiaokey 发表于 2023-11-29 19:03 | 显示全部楼层
也就是太贵了,这个东西没问题,什么时候大船的时候撸一把。
幻风灵月 发表于 2023-11-29 19:54 | 显示全部楼层
xiaokey 发表于 2023-11-29 19:03
也就是太贵了,这个东西没问题,什么时候大船的时候撸一把。

国内有啥大船啊,基本等某个IDC下架。
yhhuada66 发表于 2023-11-29 21:49 | 显示全部楼层
绝对的好东西呀,眼馋
指原莉乃 发表于 2023-11-29 22:04 | 显示全部楼层
3T的硬盘只用了20%路过。。。
doymll 发表于 2023-12-1 10:49 | 显示全部楼层
第一次听过这个牌子,不过我还是等大船货.我的两块intel暂时还没挂
redyan9985 发表于 2023-12-4 08:16 | 显示全部楼层
这电容真大
tsammammb 发表于 2023-12-5 20:52 | 显示全部楼层
doymll 发表于 2023-12-1 10:49
第一次听过这个牌子,不过我还是等大船货.我的两块intel暂时还没挂

之前喵光被禁、固态还没涨价的时候短暂有一拨清货的新5920/6536 AIC盘,其他同代的非全新盘也流出不少,全新3.84t八九百,当然涨价后价格很快翻翻了
yhhuada66 发表于 2023-12-5 22:05 | 显示全部楼层
tsammammb 发表于 2023-12-5 20:52
之前喵光被禁、固态还没涨价的时候短暂有一拨清货的新5920/6536 AIC盘,其他同代的非全新盘也流出不少, ...

是的,899的价格,见过,没入手,很快就没有了
doymll 发表于 2023-12-6 14:23 | 显示全部楼层
tsammammb 发表于 2023-12-5 20:52
之前喵光被禁、固态还没涨价的时候短暂有一拨清货的新5920/6536 AIC盘,其他同代的非全新盘也流出不少, ...

这样的价格真不错.不过企业盘我用量很少.大容量的我直接上HDD.
公司行情还是没什么大起色.能省则省
tulei 发表于 2023-12-25 13:34 | 显示全部楼层
等15.36T的大船货
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