(英特尔)Intel Optane SSD DC P4800X 750G AIC全方位测评

 自从2017年问世以来,Intel Optane SSD产品在消费级一直是超神级别的存在。Optane SSD 900P/905P与其他产品完全不在一个次元上。莫说是超越,哪怕是能够接近于他的对手也没有出现过。然而Optane SSD的数据中心级产品P4800X是否依然具有强大的统治力呢?今天我们就来看一下
       Intel 的P4800X系列目前有两大类,其中后面带有Intel® Optane™ SSD DCP4800X Series with Intel® Memory Drive Technology字样的SKU开头为MDT,在使用IMDT技术(通俗来说就是一种把傲腾SSD当做内存来使用的技术)时不需要在购买额外授权。而普通版本的P4800X的SKU开头为SSD,在使用IMDT的时候需要单独购买License才可以

 

       这次我们收到的是普通版的P4800X,容量为750GB。官方给出的参考性能为顺序读写2500和2200 MB/S,随机读写均为550000 IOPS,读写延迟也均为10微秒
 
 
       P4800X从接口上分为2.5英寸U.2版和PCI-E AIC版本,这次是我们收到的是PCI-E AIC版,采用PCI-E 3.0 X4接口的HHHL板型
 
 
       后面并没有背板,可以看到颗粒裸露在外
 
 
       标签被贴在了顶部,标签上除了型号容量以外,右侧还可以看到“Engineering Sample”,说明这是一片工程样品
 
 
       散热片的形状和家用级的900P/905P略有不同
 
 
       PCB的背面还可以看到Intel的LOGO
 
 
       PCB构造与900P/905P完全相同
 
 
主控编号是QSCJ,这是一个工程样板的编号。正式版为SLL3D,也与家用级的900P/905P一致
 

 

       3D XPoint颗粒,正反面各14枚,总计28枚。编号全部是29P32B1BMDNF2,单颗容量为32GB,总计约890GB。实际可用750GB,预留了大约20%的冗余空间
 
 
       PCB上的电源管理模块
 
 
       角落里的空焊。在905P上被补为RGB灯的接口,而在P4800X和900P则是空焊位
 

 

性能测试

      测试平台如下:

CPU
Intel XEON W-3265
主板
SuperMicro X11SPA-T
内存
Micron DDR4-2933 RDIMM 16G*6
操作系统
CentOS 7.6 1810 X86_64
测试软件
FIO 3.17

 

     测试SSD信息如下:
 
品牌
Intel
型号
Optane SSD DC P4800X
容量
750G
序列号
PHKS7174001T750BGN
固件版本
E2010311

 

       在Windows操作系统正常识别
 
 
       格式化之后实际可用空间约为698GB
 
 
       使用常见的测试工具Crystal Disk Mark进行测试,1GB的数据块和32GB的数据块测试成绩没有什么区别
 
 

 

       Intel的Optane SSD和普通SSD有一处显著不同,Optane SSD无法通过我们常见的方法进行Secure Erase,比如我们使用常见的PartedMagic对P4800X进行擦除的话会出现下面的错误
 
 
       虽然Optane不需要通过Secure Erase来恢复性能,那么我们还是想要做这种操作那该如何呢?此时Intel为我们提供了官方工具Intel® Solid State Drive DataCenter Tool(ISDCT)
       ISDCT兼容目前Windows和Linux等主流操作系统,我这里使用的是基于Linux发行版CentOS的版本。Intel提供了rpm包,直接rpm -ivh进行安装即可
       ISDCT功能十分强大,我这里只做Secure Erase,其他的就不再过多介绍了
 
 
       首先要运行isdct show -intelssd 看一下要Erase的盘的Index是多少。由于我这测试机上当前只有P4800X这一块Intel 数据中心级SSD,所以他的Index也理所当然的是0了
 
 
       然后执行 isdct start -intelssd 0 -nvmeformat 执行擦除。在-nvmeformat后面还可以加入SecureEraseSetting=(0|1|2),这里的0代表No Secure Erase,1代表UserData Erase,2代表Crypto Erase。如果不加SecureEraseSetting参数,那么默认SecureEraseSetting=2
       执行过程需要数分钟,请耐心等待
 

差强人意的峰值表现

       在很多人眼里,傲腾应该是天下无敌的。那么我们这次换个思路,先看看傲腾的短板。在以往对于家用级Optane SSD 900P/905P的测试中我们发现持续读写吞吐量是他们的一个短板,那么在P4800X之中有什么改变吗?
 
 
       在128K和1024K两种不同大小数据块的测试中,P4800X的持续读写吞吐量依然不是那么顶尖。持续读取距离PCI-E 3.0 X4的带宽上限仍有较大距离。而持续写入虽然不错,但在数据中心级固态硬盘中并不突出
 
 
       相比于自家的高端TLC产品P4610还有一定的差距
       出厂态随机读写峰值上的表现也比较一般,4K随机读取峰值在56万IOPS左右,随机写入峰值在53万IOPS左右,并不如P4610在出厂态下的表现
 
 
 
       但是在上面的图表中我们也能看得到,P4800X在Q4T2时就基本达到峰值,后续并没有更多长进。P4800X在低队列纵深下相对于P4610有着很大的优势,只不过这种优势随着队列纵深的提高而逐渐被蚕食甚至反超,这有点让我想到了那则著名的寓言——龟兔赛跑。不过这种低队列纵深的性能表现同时也让P4800X有着更广泛的应用适配环境
 

近乎完美的混合负载

       作为数据中心级SSD最重要的性能指标,稳定态混合负载下的IOPS是我们要重点考察的项目。纵使峰值能可以上天,但3分钟真男人这种玩法在数据中心环境是混不下去的
 
 
       上面那个图,想必大家看过很多次了。那是SNIA为我们绘制的SSD从出厂态逐渐进入稳定态的IOPS变化曲线,许多的SSD评测中也都做过引用。然而这些曲线所对应的SSD都是基于NAND为存储介质的,而今天的主角3D XPoint是下面这样的
 
 
       几乎是一条直线,仿佛不存在什么出厂态和稳定态。这源于3D XPoint和NAND写入上的根本区别。NAND在写入的时候需要将存储器内的原有状态擦除后再进行写入,而3D XPoint可以无需擦除直接写入。这样使得Optane SSD不需要什么缓存,也不需要任何任何GC算法。这样可以使得主控的全部性能用来进行IO操作,而不必分心垃圾回收
       这样的稳定性在SNIA标准测试下依然得到了延续
 
 
     不仅4K,几乎所有的数据块大小都是直线无波动。5轮直接判定为稳定态
 
 
       在稳定态下4K随机读写的IOPS均超过50万,和官方标称的双55万相差无几
 

 

 

       Optane SSD P4800X在混合负载测试中表现是压倒性的,以数倍的优势领先于自家的高端TLC NAND产品P4610

 
       不知道大家有没有注意到,在之前的几个DC级别SSD测试中,随机写入性能和官方标称参数都差不多,但是读取性能却相差很大,而P4800X的读取性能却几乎没差呢?
       这是好几个原因共同构成的结果:
1.     许多数据中心级SSD针对高深度队列进行优化,测试的QD32队列深度无法使其达到最佳性能
2.     这又回到了上面的问题,基于NAND的SSD需要分配资源进行垃圾回收,而SNIA标准测试的压力巨大,垃圾回收几乎一刻不停。这样侵占了主控资源也导致读取性能有所降低

尚需优化的延迟

       傲腾还有一个重要卖点便是低延迟,官方标称的读写延迟均为10微秒,下面我们来看一下实际的表现
 
 
       与IOPS的表现类似,P4800X在延迟上的稳定性表现依旧出色,在各个数据块大小下几乎是直线状态,5轮即判定进入稳定态
 
 
       P4800X的4K随机写入延迟大约为20.21微秒,距离官方标称参数有一定差距,相比P4610还要稍微高一点
 
 
       4K随机读取延迟约为19.17毫秒,虽然依然没有达到官方参数,但相比P4610的74毫秒却好了数倍
 

 

 
       在偶然性相对较高的最大延迟测试中,则是大幅领先于P4610了。这也再一次印证了P4800X的稳定性,没有大幅波动
 

 

 

 

       P4800X在延迟上的表现其实已经挺好了,但是官方参考数值给的太高导致我们产生了一定的错觉
 

总结

       P4800X整体上性能和家用级别的900P/905P相仿,不过由于对手的变强,基于3D XPointOptane SSD没有表现出消费级那样一骑绝尘的优势。但其在稳定性上表现依旧无与伦比,几乎可以说P4800X没有出厂态,没有过渡态,只有稳定态,出厂态即是稳定态。无论采用何种的数据块,怎样的严酷摧残,只要在散热得到保障的情况下,任何测试无法动摇其性能。坚若磐石的稳定性正是数据中心环境下最需要的品格

       低队列即可达到最佳性能更是目前任何NAND SSD无法比拟的。毫不夸张地讲,在钱包允许的前提下P4800X可以适应当今数据中心中任何应用场景
       通过对900P/905P/P4800X的测试,我可以深切地体会到3D XPoint的强大。但也从中发现目前Intel的Optane SSD系列产品还并不完美。无论是顺序读写还是随机读写Optane SSD的上限距离PCI-E 3.0 X4的理论极限还有较大差距,而且不同容量的Optane SSD性能几乎没有什么区别。所以我认为当前Intel Optane SSD所采用的这颗编号为SLL3D的主控有些拖了存储介质3D XPoint的后腿。希望在下一代的产品中能够看到一个更加完美的Optane SSD
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