实现性能、耐久度、价格的平衡

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  长久以来,人们对于企业级SSD的印象大都是性能优秀,但价格昂贵。因此厂商一直在想办法降低企业级产品的成本,最有效的办法显然是从SSD中最花钱的地方着手——闪存。可能有人会说采用TLC闪存不就解决这个问题了吗?但在苛刻的企业级环境下,TLC闪存的耐用性无法满足应用需求。因此经过长期努力,由英特尔与美光联合创办的IMFT半导体公司终于为我们带来了基于3D堆叠技术的3DNAND MLC闪存,并将它应用在企业级SSD上,如本次我们将进行测试的这款英特尔SSD DC P3520系列1.2TB。那么3D NANDMLC闪存将带来哪些好处?采用这类闪存的企业级SSD将会有怎样的表现呢?
  与其他半导体产品类似,闪存类产品也可以通过生产工艺的改进来降低成本,如现在的闪存从早期的50nm已经进化到目前的15~16nm,不过闪存跟处理器、GPU都不一样,先进的生产工艺虽然带来了更大的容量,但对于SSD来说也是一把双刀剑。15~16Rm同类型的NAND闪存在可靠性及性能上明显不如20nm及更老工艺的产品,因为工艺越先进,闪存的氧化层越薄,可靠性也就越差,因此单纯靠生产工艺的进步来降低闪存的成本显然并不可行。
  3D NAND闪存解决问题的思路就完全不一样。3D顾名思义就是在以往采用平面设计的闪存上,立体堆叠更多的闪存——如果以前的普通闪存是平房,那么3D NAND闪存就是摩天大厦。这样一来可以有效提升单位面积内的闪存容量、降低成本。厂商也不再需要一味追求生产工艺,转而堆叠更多的层数就可以了。当前英特尔的3D闪存单颗Die可堆叠32层,并借助FG浮栅极技术,较其他厂商的3D NAND拥有更大的存储容量。如闪存类型为MLC,其单颗Die的容量可达32GB,如果为TLC,则单颗Die的容量更可达到48GB(其他厂商的3D NAND闪存单Die容量一般为32GB TLC、16GB MLC)。而一颗闪存芯片里最多可集成8颗Die,也就是意味着一颗TLC闪存芯片的容量即可达到最大384GB,打造总容量达10TB的SSD也不是难事。
  同时,3D NAND MLC闪存的采用也为消费者带来了实际的好处。采用3D NAN D M LC闪存的英特尔SSD DC P3520系列1.2TB在美国新蛋上的售价在619美元左右(折合人民币4300元),而其他采用普通平面MLC闪存的英特尔企业级SSD价格则明显高过它。如英特尔的消费级SSD 750系列1.2TB的售价还在810美元左右,采用SATA接口的DC S3510系列1.2TB售价也在637美元。当然,3D NAND MLC的耐用性还是比不上英特尔的HET MLC闪存芯片(采用HET闪存芯片的英特尔企业级SSD写入寿命一般可达到10PB以上,可支持每天全盘写入10次以上,并连续使用5年),但仍拥有不短的写入寿命——本次测试的1.12TB产品标称可写入寿命达到1480TB,2TB产品更可达2490TB。而为了进一步提升稳定性,英特尔SSD DC P3520系列产品也都拥有长达200万小时的MTBF平均故障间隔时间,并支持LDPC纠错与掉电保护技术。
  同时为了保证性能,英特尔SSD DC P3520系列也采用了在P3700上出现过的CH29AE41AB 18通道NVMe主控芯片,配备了5颗美光D DR3 1600内存,总计1.25GB的容量做缓存,用于存放FTL映射表。当前英特尔SSD DC P3520系列共有450GB、1.12TB、2TB三种容量可以选择,每种容量都有PCIe插卡式与2.5英寸U.2两种产品形态供消费者选择。接下来,就让我们通过对其中1.2TB产品的体验来看看这款采用3D NANAD MLC SSD到底有怎样的表现。
  远胜普通消费级NVMe产品 高队列深度性能突出
  为了让各位读者能更直观地了解英特尔SSD DC P3520系列固态盘的性能,我們采用一款拥有PCIe 3.0 x4带宽的东芝饥饿鲨RD400消费级NVMe SSD与它进行了对比。这款NVMeSSD的接口带宽达到4GB/s,再加上对NVMe技术的支持,其规格指标也非常强悍。接下来就让我们从测试中来看看,英特尔SSD DC P3520系列会有怎样的表现?
  基准测试
  首先从AS SSD基准测试来看,在连续读取速度上,英特尔SSD DC P3520系列的优势并不明显,较消费级NVMe SSD还有一定的距离。不过在写入性能上,它的优势较大,其连续写入速度逼近1400MB/s,领先消费级NVMe SSD约400MB/s。而在对服务器至关重要的随机4KB高队列深度性能上,它的表现更远远优于消费级NVMe SSD。其中DC P3520的AS SSD随机4KB 0D64读取10PS达到307651,而消费级NVMe SSD只有它的70.8%。在写入性能上也是如此,DC P3520的AS SSD随机4KB QD64写入IOPS达到285641,消费级NVMe SSD则只有178586IOPS,仅为英特尔SSD DC P3520系列性能的62%。因此最后在AS SSD总体性能评估上,英特尔SSD DC P3520系列固态盘的性能也领先了近1000分。
  PerFormance rest 10Meter服务器应用环境测试
  当然基准测试只是一方面,接下来我们还采用PerFormance Test与IOMeter测试了英特尔SSD DC P3520系列固态盘在实际服务器应用环境下的性能。首先在PerFormance Test的文件服务器测试、网络服务器测试中,英特尔SSD DC P3520系列固态盘均以一定的优势领先消费级产品。而在考察从QD1到QD4、QD16、QD32、QD64、QD128多个队列深度,更为专业的IOMeter服务器环境测试中,英特尔SSD DC P3520系列固态盘在高队列深度下表现出的优势就更加突出。   从QD1~QD16低队列深度来看,在这些环境下,消费级NVMe SSD往往还具备一定优势,毕竟普通用户面对的往往只是启动一个游戏、打开一个图片处理软件或是同时浏览一下网页、视频。而服务器应用环境下,存储系统所面对的则是大量连线用户在短时间内的读写访问需求,因此它必须拥有极强的并发任务处理能力暨高队列深度随机IOPS性能才能满足需求。从测试来看,自QD32开始英特尔SSD DC P3520系列的IOPS性能就超越了消费级NVMe SSD,并在QD128下将领先幅度扩大到12818IOPS。
  网络服务器测试中,两者在高队列深度下的性能差距更大,英特尔SSD DC P3520系列始终保持着随着队列深度增加、IOPS性能不断增加的正比关系,而消费级NVMe SSD则在QD16以后,IOPS性能就出现停滞甚至有所下降,因此在QD128的高队列深度下,英特尔SSD DC P3520系列的IOPS性能领先幅度达到了40724IOPS。最后在工作站、数据库服务器下的测试也是如此,在QD128下,英特尔SSD DC P3520系列在工作站应用环境下较消费级产品的领先幅度也达到了14065IOPS。总体来看,虽然英特尔SSD DC P3520在低队列深度下的性能并不耀眼,但在QD32~QD128高队列深度下,英特尔SSD DC P3520系列均表现出了极强的并发任务处理能力,队列深度越高其展现出的IOPS性能就越强,显然它非常适合用于有大量用户同时访问的服务器存储设备。
  维护很轻松完善的工具箱软件
  我们知道,由于闪存先天的读写机制(无效数据不会立即擦除、写入数据时需要擦除整个数据块),因此SSD存在越用越慢的情况。同时对于注重寿命的服务器存储产品来说,一般也不会将垃圾效率设置得非常高,所以为了避免SSD在长时间使用后性能大幅下降,英特尔特别为SSD DC P3520系列配备了固态驱动器工具箱。该工具箱有几大功能,如SSD Optimizer可以对SSD强制执行Trim功能删除无效数据、清理出空白块,从而提升SSD长时间使用后的性能。而安全擦除则可永久删除SSD上的所有数据,包括分区信息,将SSD的性能恢复到初始状态。同时固件更新、诊断扫描功能也能大大简化工作人员对服务器存储设备的定期維护。
  追求性能、耐久度、价格三者平衡的企业级SSD
  综合以上测试,我们认为英特尔SSD DC P3520系列是一款在性能、耐久度、价格上努力达成平衡的产品——性能上借助支持NVMe技术的18通道主控芯片,3D NAND MLC闪存,它的高队列深度性能非常突出,远远优于消费级NVMe SSD,能够满足服务器应用的需求;而在价格与耐久度上,3D NANDMLC的采用大幅降低了SSD的成本,虽然其耐久度比不上英特尔的HET高耐久度闪存颗粒,但却比TLC闪存要好很多,往往1TB TLC SSD的标称写入寿命也就只有240TB,寿命仅有英特尔SSD DC P3520系列1.2TB的1 6%,再加上五年免费质保,也为用户提供了可靠的保障;更值得一提的是英特尔SSD DCP3520系列诱人的性价比,1.2TB 619美元的价格甚至比一些同容量消费级NVMe SSD还要便宜。因此如果您的服务器或工作站存储设备并不需要一天全盘写入10多次,对耐用度的要求也不是十分苛刻,但需要强大的性能与实惠的价格,那么英特尔SSDDC P3520系列就是为这类需求量身打造的优质解决方案。
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