当QLC碰见数据中央——Intel D5-P4420 7.68T评测_数据_测试

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差不多是在十年以前，Intel重新为自家的CPU产品设计了命名方案，曾几何时I3、I5、I7盘踞了我们的日常生活。
这种友好的命名规则极大帮助了消费者，特殊是一些非专业用户。
人们只须要知道同时期的I7比I5好，I5比I3强就行了，而不必要去分辨那些诸如QX9650的繁芜数字组合。

去年Intel把这套命名规则悄悄地搬到了SSD产品线上，从2018年下半年开始发布的数据中央新产品都会被命名为D3、D5、D7等等

当QLC碰见数据中央——Intel D5-P4420 7.68T评测_数据_测试智能

NAND经由多年的蜕变已经从SLC、MLC、平面 TLC变成了现在主流的3D TLC，而下一代QLC也逐渐登上了舞台。
这样的蜕变使得NAND的容量越来越大，本钱越来越低。
但带来的副浸染则是擦写次数及写入性能的降落。

Intel在更早的时候也曾经发布过基于QLC NAND的消费级产品660P。
性能虽说不敢阿谀，但价格倒真的是够便宜，大品牌的五年质保也为其赢得了一部分用户青睐。
以是说只要定位找得准，纵然性能不是那么的拔尖，也一样能得到不错的实际效果。

Intel把P4420/P4320这样的QLC NVME SSD划分为D5级别，如果拿CPU来类比的话这属于中端产品定位。
Intel给它们的评语是Large，Affordable，Reliable。

Large：巨大的。
QLC和TLC比较多了一位来存储数据，容量增加33%。
以是Intel 数据中央级别 QLC NVME SSD的起步容量为7.68T，这在Intel产品线中只有P4510和P4610的最高容量能勉强摸到尾灯，更别说15T朝上的尺子形状的P4326了。
Affordable：便宜的。
QLC能供应更低的每GB价格，在相同容量下可以为企业降落更多本钱Reliable：可靠的。
这点可能会让人产生质疑，由于QLC的可擦写次数要小于TLC。
然而不要忽略一点，寿命不但与擦写次数有关，还与容量有关。
根据Intel官方给出的数据，在128K连续与4K随机负载各占50%的情形下，P4420可以供应2DWPD的寿命（P4320为1DWPD），那么7.68T容量的盘即可供应高达28100TBW（P4320为14100TBW）的写入寿命。
而3D TLC产品P4510也只不过是13.88PBW

不是随便一款SSD都能被称为数据中央级，Intel把这样的一款QLC产品送进数据中央，想必也经历过精益求精。
被视为大水猛兽，避之尤恐不及的QLC，在Intel这样的行业巨子调教下究竟能迸发出多少能量，本日我就来测试一下

大容量与高冗余

这次我们测试的是Intel基于3D QLC NAND的数据中央SSD——D5-P4420。
当然他还有一个兄弟款D5-P4320，从官方给出的参数看来险些只有写入寿命的差异。
但实际上到底是若何，我们也将在不久之后为大家奉上

截止目前Intel D5-P4420还仅有一种容量——7.68T

接口则是采取U.2这种在数据中央比较常见的存储接口

背面则是和Intel其他的U.2盘一样做了增加散热面积的突起式设计

边上也贴有型号贴纸

盘体表面的螺丝一共有两个，都隐蔽在正面贴纸下面

拆开盘体后可见D5-P4420是双PCB设计，这样设计的好处是可以在有限的空间里容纳更多的NAND。
缺陷则是靠中间的那两面无法享受到外壳的散热福利

主控的Spec Code是SLLWY，暂时还没有关于这款主控的详细资料

闪存编号为29F02T2AMCQH2，这是一款单颗4Tb（512GB）的3D QLC颗粒。
通盘共24颗，容量总计12288GB。
终极成品容量仅为7.68T，也便是说有相称之多的OP空间，这么做也是够奢侈的了。

缓存采取镁光的DDR4颗粒，单颗8Gb（1GB），通盘总计10颗。
按照一样平常产品的逻辑每1TB的NAND会搭配1GB的DRAM做缓存，而D5-P4420用了十颗，想必是和ECC内存一样在DRAM上也做了冗余。

电源管理芯片是IDTP78，这个常常涌如今Intel企业级（数据中央级）SSD上，算是久经磨练的成熟办理方案了

完全掉电保护方案的电力来自于这颗尼吉康1300uf大电容

Windows下正常识别

格式化之后实际容量为6.98T

出厂态与稳定态

环球存储网络工业协会（SNIA）将SSD的写入性能状态分为三个阶段

FOB：出厂态。
一样平常指全新盘的状态，当然也有一些办法让旧盘也能规复出厂态，比如Secure Erase。
这个状态是SSD性能最强的阶段，如何尽可能的提升出厂态的性能以及延长出厂态的持续韶光也是消费级SSD最重点优化的方向之一

Steady State：稳定态。
指SSD经由长期负载利用，数据写入与垃圾回收达到相对平衡时的状态。
此时是SSD最真实的性能表现，也是企业级的重点稽核范围。
以是这部分的性能是企业级(数据中央级)SSD重点优化的方向

Transition：过渡期。
指从出厂态到稳定态的过渡阶段，如何从出厂态平滑的过渡是这个阶段的重点

而我们平时看到的以AS SSD和CDM为首的测试工具都是针对SSD出厂态性能进行的测试，适宜家用厂家，但并不能反响企业级（数据中央级）SSD的真实性能

可以看到P4420在这两款测试工具中的表现不如现在的中高端NVME SSD。
这是企业级（数据中央级）SSD不同优化策略所导致的

我们采取IOMETER这样的测试办法对SSD进行持续的高强度写入才能看到稳定态的情形

可以看到P4420在NTFS文件系统下，利用QD32 4K随机写入大约13000秒之后进入稳定态。
并且其在出厂态时性能摆动巨大，而进入稳定态之后颠簸大幅收窄，这也能够看得出来P4420作为数据中央SSD重点的优化方向

128K连续写入离散度

SNIA标准测试

为了探究企业级（数据中央级）SSD的真实性能，SNIA的PTS为我们制订明晰标准化测试流程。
我这次的测试也完备按照标准流程走下来。
下面将分别测试D5-P4420的IOPS、吞吐量、延迟。

测试平台如下：

CPUIntel XEON W-3265主板SuperMicro X11SPA-T内存Micro DDR4-2933 RDIMM 16G6操作系统CentOS 7.6 1810 X86_64测试软件FIO 3.14

测试SSD信息如下：

品牌Intel型号D5-P4420容量7.68T序列号BTLL9051069B7P6FGN固件版本3DV10110

IOPS测试

准备事情——关闭设备写入缓存，设置测试Queue Depth=32，Thread Count=4预热——实行Secure Erase，然后以Block Size=128KiB持续写入两倍SSD容量开始——随机读写比率分别设置为100/0，95/5，65/35，50/50，35/65，5/95，0/100共七种，每种读写比例均利用1024KiB，128KiB，64KiB，32KiB，16KiB，8KiB，4KiB，512B共八种不同尺寸的数据块。
每种数据块实行一分钟，每轮测试总计78=56分钟。
然后重复上述动作最多25轮记录——记录每个读写比例的每个数据块在一分钟内的均匀IOPS，以4K 100%写入作为剖断是否进入稳定态的依据，若连续5轮的4K 100%写入IOPS都未超过均匀值的正负10%即视为进入稳定态

不愧是Intel的数据中央级产品，D5-P4420在第一个回合即进入稳定态。
虽然如此，但也可以看到第一轮和第三轮的颠簸比较大，险些是压在及格线上，但好歹也算是通过了

其他大小的数据块IOPS收敛至稳定态的结果图

IOPS测试结果图表

这项测试的目的是仿照最严苛的环境，从而探求这款SSD的性能底线在哪里，给用户一个保底选项供参考。
而在实际利用过程中险些是不会达到这样变态的环境的，换句话说完备不用担心日常环境中会涌现比这个测试还要低的性能。

Intel P4420 7.68T在稳定态下QD32 4K随机写入IOPS约为58919，这比官方给出的35000要赶过很多。
这样的反向虚标也表示出了Intel对付自家首款企业级QLC产品的谨慎。

而QD32 4K随机读取IOPS仅有67172，这并不是一个很好的数据，大概相称于中档SATA企业盘。
其缘故原由在于这项测试采取不同数据块以及不同写入比例持续高压态势，使得主控疲于搪塞这种随机要求，主控资源几近枯竭。
此时的性能瓶颈已经不再是QLC，而是主控。
如何在这种极度环境下合理调配读取和写入的资源，这便是要由固件所决定的了。
显然P4420的固件在此时选择了优先写入，以是就只能在一定程度上捐躯读取性能了。

吞吐量测试

准备事情——关闭设备写入缓存，设置测试Queue Depth=32，Thread Count=1预热——实行Secure Erase，然后以Block Size=1024KiB持续写入两倍SSD容量实行——顺序读写比例设置为100/0，0/100共两种，每种读写比例都利用1024KiB数据块实行一分钟，每轮测试总计21=2分钟，然后重复上述动作至多25轮

P4420在顺序读写中表现出的稳定性显然是要强于随机读写，连续五轮险些没有什么颠簸

在吞吐量前次序读取达到2977MB/S，这是主流NVME的水平，也基本打到官方标注的参数。
顺序写入则达到了1036MB/S，大概是中小容量3D TLC的水准，这对付一个QLC SSD来说算是一个不错的成绩了，毕竟写入是QLC的一大短板。

延迟测试

准备事情——关闭设备写入缓存，设置测试Queue Depth=1，Thread Count=1预热——实行Secure Erase，然后以Block Size=128KiB持续写入两倍SSD容量开始——随机读写比例设置为100/0，65/35，0/100共三种每种读写比例都利用512B，4K，8K共三种不同大小数据块。
每种数据块实行一分钟，每轮测试总计33=9分钟。
然后重复上述动作最多25轮记录——每个读写比例每个数据块的均匀延迟和最大延迟，以4K 100%写入均匀延迟为作为是否进入稳定态的依据，若连续5轮的均匀延迟均未超过均匀值的正负10%即视为进入稳定态

在延迟测试中P4420同样在第一轮即进入稳定态，延迟的颠簸幅度不大。
只有第四轮超过了-5%，剩下的均在5%之内

这是其他数据块与读写比例的延迟收敛效果

P4420均匀延迟测试结果

在均匀延迟的测试中，D5-P4420的写入延迟表现精良，4K 100%写入均匀延迟仅有19.02微秒，低于官方给出的30微秒。
但读取延迟就有些放飞自我了，4K 100%读取均匀延迟达到了163.84微秒，赶过官方数据130微秒。
这也从另一个层面反响出了D5-P4420针对写入进行优化的特点

最大延迟测试

在最大延迟方面，4K读写最大延迟基本都在17毫秒旁边，也不算是一个出色的结果

找准定位才是关键

自从QLC问世的那一天起，就一贯被人带着有色眼镜去看。
什么垃圾性能、几天就坏这样的大帽子一个接一个的扣了上来。
但给出这些评价的人当中，又有几个真正存心地去理解过一款QLC产品呢？

从性能方面来看，以往被弃之如敝屣的QLC并没有那么的不堪。
P4420大多数和中高端SATA企业盘相仿，而在容量、吞吐量上有着不小的上风。
看来Intel之以是会把它定位为D5，高于D3-S4610不是没有道理的。

从耐久度方面看，经由这么多天的摧残，写入量超过了150T，而估量寿命显示依然有99%。
照这样守旧预估7.68T的D5-P4420至少也可以承载15PB的写入量，基本可以达到Intel官方给出的2DWPD

以目前的存储技能而言，速率与容量二者不可兼得。
通过对P4420的测试，我认为它非常适宜CEPH这样具有分层功能的存储系统，作为HDD上一层的缓存来存储温热数据。
而Intel的定位也是瞄准了在分层存储系统中代替掉TLC，同样本钱下可以缓存更多的温热数据。

当然QLC该当有QLC的价格，如果强行卖到与同级别TLC一样的售价的话，我认为那是不得当的。