3D NAND MLC NVMe企業(yè)級SSD首測

　　長久以來，人們對于企業(yè)級SSD的印象大都是性能優(yōu)秀，但價格昂貴。因此廠商一直在想辦法降低企業(yè)級產(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f采用TLC閃存不就解決這個問題了嗎？但在苛刻的企業(yè)級環(huán)境下，TLC閃存的耐用性無法滿足應用需求。因此經(jīng)過長期努力，由英特爾與美光聯(lián)合創(chuàng)辦的IMFT半導體公司終于為我們帶來了基于3D堆疊技術的3DNAND MLC閃存，并將它應用在企業(yè)級SSD上，如本次我們將進行測試的這款英特爾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SSD將會有怎樣的表現(xiàn)呢？

　　與其他半導體產(chǎn)品類似，閃存類產(chǎn)品也可以通過生產(chǎn)工藝的改進來降低成本，如現(xiàn)在的閃存從早期的50nm已經(jīng)進化到目前的15～16nm，不過閃存跟處理器、GPU都不一樣，先進的生產(chǎn)工藝雖然帶來了更大的容量，但對于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，因為工藝越先進，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計的閃存上，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，轉而堆疊更多的層數(shù)就可以了。當前英特爾的3D閃存單顆Die可堆疊32層，并借助FG浮柵極技術，較其他廠商的3D NAND擁有更大的存儲容量。如閃存類型為MLC，其單顆Die的容量可達32GB，如果為TLC，則單顆Die的容量更可達到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到最大384GB，打造總容量達10TB的SSD也不是難事。

　　同時，3D NAND MLC閃存的采用也為消費者帶來了實際的好處。采用3D NAND MLC閃存的英特爾SSD DC P3520系列1.2TB在美國新蛋上的售價在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SSD價格則明顯高過它。如英特爾的消費級SSD 750系列1.2TB的售價還在810美元左右，采用SATA接口的DC S3510系列1.2TB售價也在637美元。當然，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SSD寫入壽命一般可達到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—本次測試的1.2TB產(chǎn)品標稱可寫入壽命達到1480TB，2TB產(chǎn)品更可達2490TB。而為了進一步提升穩(wěn)定性，英特爾SSD DC P3520系列產(chǎn)品也都擁有長達200萬小時的MTBF平均故障間隔時間，并支持LDPC糾錯與掉電保護技術。

　　同時為了保證性能，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1.25GB的容量做緩存，用于存放FTL映射表。當前英特爾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)供消費者選擇。接下來，就讓我們通過對其中1.2TB產(chǎn)品的體驗來看看這款采用3D NANDMLC SSD到底有怎樣的表現(xiàn)。

　　遠勝普通消費級NVMe產(chǎn)品 高隊列深度性

　　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消費級NVMe SSD與它進行了對比。這款NVMe SSD的接口帶寬達到4GB/s，再加上對NVMe技術的支持，其規(guī)格指標也非常強悍。接下來就讓我們從測試中來看看，英特爾SSD DC P3520系列會有怎樣的表現(xiàn)？

　　基準測試

　　首先從AS SSD基準測試來看，在連續(xù)讀取速度上，英特爾SSD DC P3520系列的優(yōu)勢并不明顯，較消費級NVMe SSD還有一定的距離。不過在寫入性能上，它的優(yōu)勢較大，其連續(xù)寫入速度逼近1400MB/s，領先消費級NVMe SSD約400MB/s。而在對服務器至關重要的隨機4KB高隊列深度性能上，它的表現(xiàn)更遠遠優(yōu)于消費級NVMe SSD。其中DC P3520的AS SSD隨機4KB QD64讀取IOPS達到307651，而消費級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4KB QD64寫入IOPS達到285641，消費級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總體性能評估上，英特爾SSD DCP3520系列固態(tài)盤的性能也領先了近1000分。

　　PerFormance Test+IoMeter服務器應用環(huán)境測試

　　當然基準測試只是一方面，接下來我們還采用PerFormance Test與IO Meter測試了英特爾SSD DC P3520系列固態(tài)盤在實際服務器應用環(huán)境下的性能。首先在PerFormance Test的文件服務器測試、網(wǎng)絡服務器測試中，英特爾SSD DC P3520系列固態(tài)盤均以一定的優(yōu)勢領先消費級產(chǎn)品。而在考察從QD1到QD4、QD16、QD32、QD64、QD128多個隊列深度，更為專業(yè)的IOMeter服務器環(huán)境測試中，英特爾SSD DC P3520系列固態(tài)盤在高隊列深度下表現(xiàn)出的優(yōu)勢就更加突出。

　　從QD1～QD16低隊列深度來看，在這些環(huán)境下，消費級NVMe SSD往往還具備一定優(yōu)勢，畢竟普通用戶面對的往往只是啟動一個游戲、打開一個圖片處理軟件或是同時瀏覽一下網(wǎng)頁、視頻。而服務器應用環(huán)境下，存儲系統(tǒng)所面對的則是大量連線用戶在短時間內(nèi)的讀寫訪問需求，因此它必須擁有極強的并發(fā)任務處理能力暨高隊列深度隨機IOPS性能才能滿足需求。從測試來看，自QD32開始英特爾SSD DC P3520系列的IOPS性能就超越了消費級NVMe SSD，并在QD128下將領先幅度擴大到12818IOPS。

　　網(wǎng)絡服務器測試中，兩者在高隊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列深度增加、IOPS性能不斷增加的正比關系，而消費級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的高隊列深度下，英特爾SSD DC P3520系列的IOPS性能領先幅度達到了40724IOPS。最后在工作站、數(shù)據(jù)庫服務器下的測試也是如此，在QD128下，英特爾SSD DC P3520系列在工作站應用環(huán)境下較消費級產(chǎn)品的領先幅度也達到了14065IOPS。總體來看，雖然英特爾SSD DC P3520在低隊列深度下的性能并不耀眼，但在QD32～QD128高隊列深度下，英特爾SSD DC P3520系列均表現(xiàn)出了極強的并發(fā)任務處理能力，隊列深度越高其展現(xiàn)出的IOPS性能就越強，顯然它非常適合用于有大量用戶同時訪問的服務器存儲設備。

　　維護很輕松 完善的工具箱軟件

　　我們知道，由于閃存先天的讀寫機制（無效數(shù)據(jù)不會立即擦除、寫入數(shù)據(jù)時需要擦除整個數(shù)據(jù)塊），因此SSD存在越用越慢的情況。同時對于注重壽命的服務器存儲產(chǎn)品來說，一般也不會將垃圾效率設置得非常高，所以為了避免SSD在長時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)驅動器工具箱。該工具箱有幾大功能，如SSD Optimizer可以對SSD強制執(zhí)行Trim功能刪除無效數(shù)據(jù)、清理出空白塊，從而提升SSD長時間使用后的性能。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的性能恢復到初始狀態(tài)。同時固件更新、診斷掃描功能也能大大簡化工作人員對服務器存儲設備的定期維護。

　　追求性能、耐久度、價格三者平衡的企業(yè)級SSD

　　綜合以上測試，我們認為英特爾SSD DCP3520系列是一款在性能、耐久度、價格上努力達成平衡的產(chǎn)品—性能上借助支持NVMe技術的18通道主控芯片，3D NAND MLC閃存，它的高隊列深度性能非常突出，遠遠優(yōu)于消費級NVMe SSD，能夠滿足服務器應用的需求；而在價格與耐久度上，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系列誘人的性價比，1.2TB 619美元的價格甚至比一些同容量消費級NVMe SSD還要便宜。因此如果您的服務器或工作站存儲設備并不需要一天全盤寫入10多次，對耐用度的要求也不是十分苛刻，但需要強大的性能與實惠的價格，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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