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D5與QLC
差不多是在十年以前，Intel重新為自家的CPU產(chǎn)品設(shè)計了命名方案，曾幾何時I3、I5、I7占領(lǐng)了我們的日常生活。這種友好的命名規(guī)則極大幫助了消費者，特別是一些非專業(yè)用戶。人們只需要知道同時代的I7比I5好，I5比I3強就行了，而不必要去分辨那些諸如QX9650的復(fù)雜數(shù)字組合。
去年Intel把這套命名規(guī)則悄悄地搬到了SSD產(chǎn)品線上，從2018年下半年開始發(fā)布的數(shù)據(jù)中心新產(chǎn)品都會被命名為D3、D5、D7等等
NAND經(jīng)過多年的演化已經(jīng)從SLC、MLC、平面 TLC變成了現(xiàn)在主流的3D TLC，而下一代QLC也逐漸登上了舞臺。這樣的演化使得NAND的容量越來越大，成本越來越低。但帶來的副作用則是擦寫次數(shù)及寫入性能的降低。
Intel在更早的時候也曾經(jīng)發(fā)布過基于QLC NAND的消費級產(chǎn)品660P。性能雖說不敢恭維，但價格倒真的是夠便宜，大品牌的五年質(zhì)保也為其贏得了一部分用戶青睞。所以說只要定位找得準(zhǔn)，即使性能不是那么的拔尖，也一樣能獲得不錯的實際效果。
Intel把P4420/P4320這樣的QLC NVME SSD劃分為D5級別，如果拿CPU來類比的話這屬于中端產(chǎn)品定位。Intel給它們的評語是Large，Affordable，Reliable。
Large：巨大的。QLC和TLC相比多了一位來存儲數(shù)據(jù)，容量增加33%。所以Intel 數(shù)據(jù)中心級別 QLC NVME SSD的起步容量為7.68T，這在Intel產(chǎn)品線中只有P4510和P4610的最高容量能勉強摸到尾燈，更別說15T朝上的尺子形狀的P4326了。
Affordable：便宜的。QLC能提供更低的每GB價格，在相同容量下可以為企業(yè)降低更多成本
Reliable：可靠的。這點可能會讓人產(chǎn)生質(zhì)疑，因為QLC的可擦寫次數(shù)要小于TLC。然而不要忽略一點，壽命不但與擦寫次數(shù)有關(guān)，還與容量有關(guān)。根據(jù)Intel官方給出的數(shù)據(jù)，在128K連續(xù)與4K隨機負載各占50%的情況下，P4420可以提供2DWPD的壽命（P4320為1DWPD），那么7.68T容量的盤即可提供高達28100TBW（P4320為14100TBW）的寫入壽命。而3D TLC產(chǎn)品P4510也只不過是13.88PBW
不是隨便一款SSD都能被稱為數(shù)據(jù)中心級，Intel把這樣的一款QLC產(chǎn)品送進數(shù)據(jù)中心，想必也經(jīng)歷過千錘百煉。被視為洪水猛獸，避之尤恐不及的QLC，在Intel這樣的行業(yè)巨頭調(diào)教下究竟能迸發(fā)出多少能量，今天我就來測試一下
大容量與高冗余
這次我們測試的是Intel基于3D QLC NAND的數(shù)據(jù)中心SSD——D5-P4420。當(dāng)然他還有一個兄弟款D5-P4320，從官方給出的參數(shù)看來幾乎只有寫入壽命的區(qū)別。但實際上到底是怎樣，我們也將在不久之后為大家奉上
截止目前Intel D5-P4420還僅有一種容量——7.68T
接口則是采用U.2這種在數(shù)據(jù)中心比較常見的存儲接口
背面則是和Intel其他的U.2盤一樣做了增加散熱面積的突起式設(shè)計
邊上也貼有型號貼紙
盤體外面的螺絲一共有兩個，都隱藏在正面貼紙下面
拆開盤體后可見D5-P4420是雙PCB設(shè)計，這樣設(shè)計的好處是可以在有限的空間里容納更多的NAND。缺點則是靠中間的那兩面無法享受到外殼的散熱福利
主控的Spec Code是SLLWY，暫時還沒有關(guān)于這款主控的詳細資料
閃存編號為29F02T2AMCQH2，這是一款單顆4Tb（512GB）的3D QLC顆粒。全盤共24顆，容量總計12288GB。最終成品容量僅為7.68T，也就是說有相當(dāng)之多的OP空間，這么做也是夠奢侈的了。
緩存采用鎂光的DDR4顆粒，單顆8Gb（1GB），全盤總計10顆。按照一般產(chǎn)品的邏輯每1TB的NAND會搭配1GB的DRAM做緩存，而D5-P4420用了十顆，想必是和ECC內(nèi)存一樣在DRAM上也做了冗余。
電源管理芯片是IDTP78，這個經(jīng)常出現(xiàn)在Intel企業(yè)級（數(shù)據(jù)中心級）SSD上，算是久經(jīng)考驗的成熟解決方案了
完整掉電保護方案的電力來自于這顆尼吉康1300uf大電容
Windows下正常識別
格式化之后實際容量為6.98T
出廠態(tài)與穩(wěn)定態(tài)
全球存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會（SNIA）將SSD的寫入性能狀態(tài)分為三個階段
FOB：出廠態(tài)。一般指全新盤的狀態(tài)，當(dāng)然也有一些方式讓舊盤也能恢復(fù)出廠態(tài)，比如Secure Erase。這個狀態(tài)是SSD性能最強的階段，如何盡可能的提升出廠態(tài)的性能以及延長出廠態(tài)的持續(xù)時間也是消費級SSD最重點優(yōu)化的方向之一
Steady State：穩(wěn)定態(tài)。指SSD經(jīng)過長期負載使用，數(shù)據(jù)寫入與垃圾回收達到相對平衡時的狀態(tài)。此時是SSD最真實的性能表現(xiàn)，也是企業(yè)級的重點考察范圍。所以這部分的性能是企業(yè)級(數(shù)據(jù)中心級)SSD重點優(yōu)化的方向
Transition：過渡期。指從出廠態(tài)到穩(wěn)定態(tài)的過渡階段，如何從出廠態(tài)平滑的過渡是這個階段的重點
而我們平時看到的以AS SSD和CDM為首的測試工具都是針對SSD出廠態(tài)性能進行的測試，適合家用廠家，但并不能反映企業(yè)級（數(shù)據(jù)中心級）SSD的真實性能
可以看到P4420在這兩款測試工具中的表現(xiàn)不如現(xiàn)在的中高端NVME SSD。這是企業(yè)級（數(shù)據(jù)中心級）SSD不同優(yōu)化策略所導(dǎo)致的
我們采用IOMETER這樣的測試方式對SSD進行持續(xù)的高強度寫入才能看到穩(wěn)定態(tài)的情況
可以看到P4420在NTFS文件系統(tǒng)下，使用QD32 4K隨機寫入大約13000秒之后進入穩(wěn)定態(tài)。并且其在出廠態(tài)時性能擺動巨大，而進入穩(wěn)定態(tài)之后波動大幅收窄，這也能夠看得出來P4420作為數(shù)據(jù)中心SSD重點的優(yōu)化方向
128K連續(xù)寫入離散度
SNIA標(biāo)準(zhǔn)測試
為了探究企業(yè)級（數(shù)據(jù)中心級）SSD的真實性能，SNIA的PTS為我們制定了了標(biāo)準(zhǔn)化測試流程。我這次的測試也完全按照標(biāo)準(zhǔn)流程走下來。下面將分別測試D5-P4420的IOPS、吞吐量、延遲。
測試平臺如下：
CPUIntel XEON W-3265主板SuperMicro X11SPA-T內(nèi)存Micro DDR4-2933 RDIMM 16G*6操作系統(tǒng)CentOS 7.6 1810 X86_64測試軟件FIO 3.14
測試SSD信息如下：
品牌Intel型號D5-P4420容量7.68T序列號BTLL9051069B7P6FGN固件版本3DV10110
IOPS測試
準(zhǔn)備工作——關(guān)閉設(shè)備寫入緩存，設(shè)置測試Queue Depth=32，Thread Count=4
預(yù)熱——執(zhí)行Secure Erase，然后以Block Size=128KiB持續(xù)寫入兩倍SSD容量
開始——隨機讀寫比率分別設(shè)置為100/0，95/5，65/35，50/50，35/65，5/95，0/100共七種，每種讀寫比例均使用1024KiB，128KiB，64KiB，32KiB，16KiB，8KiB，4KiB，512B共八種不同尺寸的數(shù)據(jù)塊。每種數(shù)據(jù)塊執(zhí)行一分鐘，每輪測試總計7*8=56分鐘。然后重復(fù)上述動作最多25輪
記錄——記錄每個讀寫比例的每個數(shù)據(jù)塊在一分鐘內(nèi)的平均IOPS，以4K 100%寫入作為判定是否進入穩(wěn)定態(tài)的依據(jù)，若連續(xù)5輪的4K 100%寫入IOPS都未超過平均值的正負10%即視為進入穩(wěn)定態(tài)
不愧是Intel的數(shù)據(jù)中心級產(chǎn)品，D5-P4420在第一個回合即進入穩(wěn)定態(tài)。雖然如此，但也可以看到第一輪和第三輪的波動比較大，幾乎是壓在及格線上，但好歹也算是通過了
其他大小的數(shù)據(jù)塊IOPS收斂至穩(wěn)定態(tài)的結(jié)果圖
IOPS測試結(jié)果圖表
這項測試的目的是模擬最嚴苛的環(huán)境，從而探求這款SSD的性能底線在哪里，給用戶一個保底選項供參考。而在實際使用過程中幾乎是不會達到這樣變態(tài)的環(huán)境的，換句話說完全不用擔(dān)心日常環(huán)境中會出現(xiàn)比這個測試還要低的性能。
Intel P4420 7.68T在穩(wěn)定態(tài)下QD32 4K隨機寫入IOPS約為58919，這比官方給出的35000要高出很多。這樣的反向虛標(biāo)也體現(xiàn)出了Intel對于自家首款企業(yè)級QLC產(chǎn)品的謹慎。
而QD32 4K隨機讀取IOPS僅有67172，這并不是一個很好的數(shù)據(jù)，大概相當(dāng)于中檔SATA企業(yè)盤。其原因在于這項測試采用不同數(shù)據(jù)塊以及不同寫入比例持續(xù)高壓態(tài)勢，使得主控疲于應(yīng)付這種隨機請求，主控資源幾近枯竭。此時的性能瓶頸已經(jīng)不再是QLC，而是主控。如何在這種極端環(huán)境下合理調(diào)配讀取和寫入的資源，這就是要由固件所決定的了。顯然P4420的固件在此時選擇了優(yōu)先寫入，所以就只能在一定程度上犧牲讀取性能了。
吞吐量測試
準(zhǔn)備工作——關(guān)閉設(shè)備寫入緩存，設(shè)置測試Queue Depth=32，Thread Count=1
預(yù)熱——執(zhí)行Secure Erase，然后以Block Size=1024KiB持續(xù)寫入兩倍SSD容量
執(zhí)行——順序讀寫比例設(shè)置為100/0，0/100共兩種，每種讀寫比例都使用1024KiB數(shù)據(jù)塊執(zhí)行一分鐘，每輪測試總計2*1=2分鐘，然后重復(fù)上述動作至多25輪
P4420在順序讀寫中表現(xiàn)出的穩(wěn)定性顯然是要強于隨機讀寫，連續(xù)五輪幾乎沒有什么波動
在吞吐量上順序讀取達到2977MB/S，這是主流NVME的水平，也基本打到官方標(biāo)注的參數(shù)。順序?qū)懭雱t達到了1036MB/S，大概是中小容量3D TLC的水準(zhǔn)，這對于一個QLC SSD來說算是一個不錯的成績了，畢竟寫入是QLC的一大短板。
延遲測試
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