3D NAND MLC NVMe企業(yè)級(jí)SSD首測(cè)

　　長(zhǎng)久以來，人們對(duì)于企業(yè)級(jí)SSD的印象大都是性能優(yōu)秀，但價(jià)格昂貴。因此廠商一直在想辦法降低企業(yè)級(jí)產(chǎn)品的成本，最有效的辦法顯然是從SSD中最花錢的地方著手—閃存?？赡苡腥藭?huì)說采用TLC閃存不就解決這個(gè)問題了嗎？但在苛刻的企業(yè)級(jí)環(huán)境下，TLC閃存的耐用性無法滿足應(yīng)用需求。因此經(jīng)過長(zhǎng)期努力，由英特爾與美光聯(lián)合創(chuàng)辦的IMFT半導(dǎo)體公司終于為我們帶來了基于3D堆疊技術(shù)的3DNAND MLC閃存，并將它應(yīng)用在企業(yè)級(jí)SSD上，如本次我們將進(jìn)行測(cè)試的這款英特爾SSD DC P3520系列1.2TB。那么3D NANDMLC閃存將帶來哪些好處？采用這類閃存的企業(yè)級(jí)SSD將會(huì)有怎樣的表現(xiàn)呢？

　　與其他半導(dǎo)體產(chǎn)品類似，閃存類產(chǎn)品也可以通過生產(chǎn)工藝的改進(jìn)來降低成本，如現(xiàn)在的閃存從早期的50nm已經(jīng)進(jìn)化到目前的15～16nm，不過閃存跟處理器、GPU都不一樣，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝雖然帶來了更大的容量，但對(duì)于SSD來說也是一把雙刃劍。15～16nm同類型的NAND閃存在可靠性及性能上明顯不如20nm及更老工藝的產(chǎn)品，因?yàn)楣に囋较冗M(jìn)，閃存的氧化層越薄，可靠性也就越差，因此單純靠生產(chǎn)工藝的進(jìn)步來降低閃存的成本顯然并不可行。

　　3D NAND閃存解決問題的思路就完全不一樣。3D顧名思義就是在以往采用平面設(shè)計(jì)的閃存上，立體堆疊更多的閃存—如果以前的普通閃存是平房，那么3D NAND閃存就是摩天大廈。這樣一來可以有效提升單位面積內(nèi)的閃存容量、降低成本。廠商也不再需要一味追求生產(chǎn)工藝，轉(zhuǎn)而堆疊更多的層數(shù)就可以了。當(dāng)前英特爾的3D閃存單顆Die可堆疊32層，并借助FG浮柵極技術(shù)，較其他廠商的3D NAND擁有更大的存儲(chǔ)容量。如閃存類型為MLC，其單顆Die的容量可達(dá)32GB，如果為TLC，則單顆Die的容量更可達(dá)到48GB（其他廠商的3D NAND閃存單Die容量一般為32GB TLC、16GB MLC）。而一顆閃存芯片里最多可集成8顆Die，也就是意味著一顆TLC閃存芯片的容量即可達(dá)到最大384GB，打造總?cè)萘窟_(dá)10TB的SSD也不是難事。

　　同時(shí)，3D NAND MLC閃存的采用也為消費(fèi)者帶來了實(shí)際的好處。采用3D NAND MLC閃存的英特爾SSD DC P3520系列1.2TB在美國(guó)新蛋上的售價(jià)在619美元左右（折合人民幣4300元），而其他采用普通平面MLC閃存的英特爾企業(yè)級(jí)SSD價(jià)格則明顯高過它。如英特爾的消費(fèi)級(jí)SSD 750系列1.2TB的售價(jià)還在810美元左右，采用SATA接口的DC S3510系列1.2TB售價(jià)也在637美元。當(dāng)然，3D NAND MLC的耐用性還是比不上英特爾的HET MLC閃存芯片（采用HET閃存芯片的英特爾企業(yè)級(jí)SSD寫入壽命一般可達(dá)到10PB以上，可支持每天全盤寫入10次以上，并連續(xù)使用5年），但仍擁有不短的寫入壽命—本次測(cè)試的1.2TB產(chǎn)品標(biāo)稱可寫入壽命達(dá)到1480TB，2TB產(chǎn)品更可達(dá)2490TB。而為了進(jìn)一步提升穩(wěn)定性，英特爾SSD DC P3520系列產(chǎn)品也都擁有長(zhǎng)達(dá)200萬小時(shí)的MTBF平均故障間隔時(shí)間，并支持LDPC糾錯(cuò)與掉電保護(hù)技術(shù)。

　　同時(shí)為了保證性能，英特爾SSD DC P3520系列也采用了在P3700上出現(xiàn)過的CH29AE41AB 18通道NVMe主控芯片，配備了5顆美光DDR3 1600內(nèi)存，總計(jì)1.25GB的容量做緩存，用于存放FTL映射表。當(dāng)前英特爾SSD DC P3520系列共有450GB、1.2TB、2TB三種容量可以選擇，每種容量都有PCIe插卡式與2.5英寸U.2兩種產(chǎn)品形態(tài)供消費(fèi)者選擇。接下來，就讓我們通過對(duì)其中1.2TB產(chǎn)品的體驗(yàn)來看看這款采用3D NANDMLC SSD到底有怎樣的表現(xiàn)。

　　遠(yuǎn)勝普通消費(fèi)級(jí)NVMe產(chǎn)品 高隊(duì)列深度性

　　能突出

　　為了讓各位讀者能更直觀地了解英特爾SSD DC P3520系列固態(tài)盤的性能，我們采用一款擁有PCIe 3.0 x4帶寬的東芝饑餓鯊RD400消費(fèi)級(jí)NVMe SSD與它進(jìn)行了對(duì)比。這款NVMe SSD的接口帶寬達(dá)到4GB/s，再加上對(duì)NVMe技術(shù)的支持，其規(guī)格指標(biāo)也非常強(qiáng)悍。接下來就讓我們從測(cè)試中來看看，英特爾SSD DC P3520系列會(huì)有怎樣的表現(xiàn)？

　　基準(zhǔn)測(cè)試

　　首先從AS SSD基準(zhǔn)測(cè)試來看，在連續(xù)讀取速度上，英特爾SSD DC P3520系列的優(yōu)勢(shì)并不明顯，較消費(fèi)級(jí)NVMe SSD還有一定的距離。不過在寫入性能上，它的優(yōu)勢(shì)較大，其連續(xù)寫入速度逼近1400MB/s，領(lǐng)先消費(fèi)級(jí)NVMe SSD約400MB/s。而在對(duì)服務(wù)器至關(guān)重要的隨機(jī)4KB高隊(duì)列深度性能上，它的表現(xiàn)更遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于消費(fèi)級(jí)NVMe SSD。其中DC P3520的AS SSD隨機(jī)4KB QD64讀取IOPS達(dá)到307651，而消費(fèi)級(jí)NVMe SSD只有它的70.8%。在寫入性能上也是如此，DC P3520的AS SSD隨機(jī)4KB QD64寫入IOPS達(dá)到285641，消費(fèi)級(jí)NVMe SSD則只有178586IOPS，僅為英特爾SSD DC P3520系列性能的62%。因此最后在AS SSD總體性能評(píng)估上，英特爾SSD DCP3520系列固態(tài)盤的性能也領(lǐng)先了近1000分。

　　PerFormance Test+IoMeter服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境測(cè)試

　　當(dāng)然基準(zhǔn)測(cè)試只是一方面，接下來我們還采用PerFormance Test與IO Meter測(cè)試了英特爾SSD DC P3520系列固態(tài)盤在實(shí)際服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境下的性能。首先在PerFormance Test的文件服務(wù)器測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器測(cè)試中，英特爾SSD DC P3520系列固態(tài)盤均以一定的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品。而在考察從QD1到QD4、QD16、QD32、QD64、QD128多個(gè)隊(duì)列深度，更為專業(yè)的IOMeter服務(wù)器環(huán)境測(cè)試中，英特爾SSD DC P3520系列固態(tài)盤在高隊(duì)列深度下表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)就更加突出。

　　從QD1～QD16低隊(duì)列深度來看，在這些環(huán)境下，消費(fèi)級(jí)NVMe SSD往往還具備一定優(yōu)勢(shì)，畢竟普通用戶面對(duì)的往往只是啟動(dòng)一個(gè)游戲、打開一個(gè)圖片處理軟件或是同時(shí)瀏覽一下網(wǎng)頁、視頻。而服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境下，存儲(chǔ)系統(tǒng)所面對(duì)的則是大量連線用戶在短時(shí)間內(nèi)的讀寫訪問需求，因此它必須擁有極強(qiáng)的并發(fā)任務(wù)處理能力暨高隊(duì)列深度隨機(jī)IOPS性能才能滿足需求。從測(cè)試來看，自QD32開始英特爾SSD DC P3520系列的IOPS性能就超越了消費(fèi)級(jí)NVMe SSD，并在QD128下將領(lǐng)先幅度擴(kuò)大到12818IOPS。

　　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器測(cè)試中，兩者在高隊(duì)列深度下的性能差距更大，英特爾SSD DC P3520系列始終保持著隨著隊(duì)列深度增加、IOPS性能不斷增加的正比關(guān)系，而消費(fèi)級(jí)NVMe SSD則在QD16以后，IOPS性能就出現(xiàn)停滯甚至有所下降，因此在QD128的高隊(duì)列深度下，英特爾SSD DC P3520系列的IOPS性能領(lǐng)先幅度達(dá)到了40724IOPS。最后在工作站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器下的測(cè)試也是如此，在QD128下，英特爾SSD DC P3520系列在工作站應(yīng)用環(huán)境下較消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的領(lǐng)先幅度也達(dá)到了14065IOPS?？傮w來看，雖然英特爾SSD DC P3520在低隊(duì)列深度下的性能并不耀眼，但在QD32～QD128高隊(duì)列深度下，英特爾SSD DC P3520系列均表現(xiàn)出了極強(qiáng)的并發(fā)任務(wù)處理能力，隊(duì)列深度越高其展現(xiàn)出的IOPS性能就越強(qiáng)，顯然它非常適合用于有大量用戶同時(shí)訪問的服務(wù)器存儲(chǔ)設(shè)備。

　　維護(hù)很輕松 完善的工具箱軟件

　　我們知道，由于閃存先天的讀寫機(jī)制（無效數(shù)據(jù)不會(huì)立即擦除、寫入數(shù)據(jù)時(shí)需要擦除整個(gè)數(shù)據(jù)塊），因此SSD存在越用越慢的情況。同時(shí)對(duì)于注重壽命的服務(wù)器存儲(chǔ)產(chǎn)品來說，一般也不會(huì)將垃圾效率設(shè)置得非常高，所以為了避免SSD在長(zhǎng)時(shí)間使用后性能大幅下降，英特爾特別為SSD DC P3520系列配備了固態(tài)驅(qū)動(dòng)器工具箱。該工具箱有幾大功能，如SSD Optimizer可以對(duì)SSD強(qiáng)制執(zhí)行Trim功能刪除無效數(shù)據(jù)、清理出空白塊，從而提升SSD長(zhǎng)時(shí)間使用后的性能。而安全擦除則可永久刪除SSD上的所有數(shù)據(jù)，包括分區(qū)信息，將SSD的性能恢復(fù)到初始狀態(tài)。同時(shí)固件更新、診斷掃描功能也能大大簡(jiǎn)化工作人員對(duì)服務(wù)器存儲(chǔ)設(shè)備的定期維護(hù)。

　　追求性能、耐久度、價(jià)格三者平衡的企業(yè)級(jí)SSD

　　綜合以上測(cè)試，我們認(rèn)為英特爾SSD DCP3520系列是一款在性能、耐久度、價(jià)格上努力達(dá)成平衡的產(chǎn)品—性能上借助支持NVMe技術(shù)的18通道主控芯片，3D NAND MLC閃存，它的高隊(duì)列深度性能非常突出，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于消費(fèi)級(jí)NVMe SSD，能夠滿足服務(wù)器應(yīng)用的需求；而在價(jià)格與耐久度上，3D NANDMLC的采用大幅降低了SSD的成本，雖然其耐久度比不上英特爾的HET高耐久度閃存顆粒，但卻比TLC閃存要好很多，往往1TB TLC SSD的標(biāo)稱寫入壽命也就只有240TB，壽命僅有英特爾SSD DC P3520系列1.2TB的16%，再加上五年免費(fèi)質(zhì)保，也為用戶提供了可靠的保障；更值得一提的是英特爾SSD DC P3520系列誘人的性價(jià)比，1.2TB 619美元的價(jià)格甚至比一些同容量消費(fèi)級(jí)NVMe SSD還要便宜。因此如果您的服務(wù)器或工作站存儲(chǔ)設(shè)備并不需要一天全盤寫入10多次，對(duì)耐用度的要求也不是十分苛刻，但需要強(qiáng)大的性能與實(shí)惠的價(jià)格，那么英特爾SSD DC P3520系列就是為這類需求量身打造的優(yōu)質(zhì)解決方案。

　　文、圖/馬宇川

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