PBlaze7 P7A40性能评测

1、简介

PBlaze7 7A40 系 列 基 于 忆 恒 创 源 自 主 统 一 架 构 平 台 MUFP（Memblaze Unified Framework Platform）开发，使用全新技术的国产主控平头哥镇岳510芯片，以及国产长江存储的晶栈 Xtacking 3D TLC NAND，全面提升了产品性能和能效比。在提升系统性能和响应速度的同时，大幅提高了数据处理和应用程序运行的速率，支持多样化的工作负载和应用场景，可为AI、数据库、云计算、虚拟化等应用带来强劲的加速能力。本次测评的为7.68TB容量版本，适用于数据中心和企业级服务器应用。

2、外观和架构

在外观上，PBlaze7 7A40采用了忆恒创源的家族化设计语言，外观与PBlaze7 7940几乎相同，如果不直接对比，很难发现其中的差异。产品使用单PCB的设计，因此在15mm的U.2壳体上可以进行更多的散热设计，如大量的散热鳍片、两端开孔，以加大SSD与空气的接触面积，并降低多盘部署下对服务器进风的影响。

在产品架构上，具有两大亮点：

自主统一的架构平台：PBlaze7 7A40基于忆恒创源统一架构平台MUFP开发，这一平台使得产品能够充分发挥硬件优势，带来高达3,300K IOPS的4K随机读性能和1,000K IOPS的4K随机写性能，并保障产品的可靠性。

主控和NAND组合：PBlaze7 7A40采用了平头哥镇岳510主控，并搭配长江存储Xtacking 3D TLC NAND闪存，这两项强强组合使得该产品在性能和能效比上都有显著提升。

3、产品规格

在产品规格上，划分为PBlaze7 7A40和PBlaze7 7A46两种规格，PBlaze7 7A40是DWPD为1的标准容量，适用于读写均衡的业务场景；而PBlaze7 7A46提供了更大的OP空间，DWPD达到了3，可以支持写入为主的业务场景。

4、测试平台信息

测试硬盘类型	MEMBLAZE_P7A40DT0768Y00
测试硬盘容量	7681G
操作系统	Ubuntu 20.04.4 LTS
CPU型号	AMD Ryzen 9 9900X 12-Core Processor
主板型号	ASUSTeK COMPUTER INC. PRIME X870-P
内存型号	DDR5 32GB
测试套件	鸾起科技SSD专业测试套件 eBird

5、测试工具—eBird

eBird是由鸾起科技研发的专业SSD测试设备，它提供了从NVMe协议级到系统应用级的完整测试方案。eBird平台能够满足SSD在研发、量产到企业验收各个阶段的测试需求，不仅提供了规测试内容，还能将产品经验和容易触发的问题整合成测试用例提供给客户，且用例库不断更新迭代。

eBird测试设备支持多端口测试，可以同时对多台机器并行测试，且各测试端口间相互独立，互不干扰。它通过网络连接测试设备和测试机，支持Windows、Linux和国产OS系统，能够构建与实际应用场景一致的测试环境，使测试结果更真实可信。

在整机掉电测试方面，eBird能够模拟正常和异常的掉电情况，以及不同盘状态（如主盘从盘）的组合测试。还支持填盘和数据校验等操作，以确保测试的全面性。

eBird提供丰富的测试框架和接口，包括NVMe协议级别、应用级别、SSD整机掉电以及PCIe Link级别和开发级别等测试内容。用户可以自主增加测试用例。

eBird还提供了丰富的测试套件，包括协议级的NVMe协议覆盖测试、PCIe Link层的测试套件、NVMe应用级测试等。它还提供了功耗测量套件和Trace打印功能，帮助用户更清晰地了解命令发送和处理流程，定位问题。

6、性能测试

6.1 空盘性能测试

空盘性能测试目的：

空盘性能测试旨在评估SSD在没有任何前期数据写入影响下的性能，这可以提供一个基准性能指标，反映出SSD在最佳状态下的表现。

测试工具与方法：

常用的测试工具包括FIO（Flexible I/O Tester），这是一个开源的I/O性能测试工具，可以对存储设备进行随机读写、顺序读写等负载测试。

测试时，通常建议使用裸盘测试以获得真实的云盘性能，这意味着在没有文件系统和分区的情况下进行测试。如果是已经使用过的盘，在测试前需进行SE（security erase）操作。

性能指标：

空盘测试中，主要关注的性能指标包括在不同IO大小、队列深度、线程个数、顺序或者随机条件下的性能表现，重点关注IOPS（每秒输入/输出操作次数）、吞吐量（Throughput）和延迟（Latency）3类指标。测试结果如下：

从测试结果来看，在非满盘的状态下，P7A40表现还是非常优秀的，顺序读性能达到了14.3GB/s; 顺序写性能是非常优秀的，在业界是处于大幅领先的地位，达到11.2GB/s. 随机读写性能也是表现出来超高水准，随机读性能高达3300KIOPS，随机写的性能我们在后面SNIA测试中进行实测。

6.2 满盘性能测试

满盘性能测试目的：

满盘性能测试用于评估SSD在存储空间接近或达到满载时的性能，这对于了解SSD在实际应用中的性能衰减和耐久性至关重要。

测试工具与方法：

与空盘测试类似，满盘测试可以使用FIO进行。在进行满盘测试前，需要对SSD进行预处理（SE后再预填充数据），使其达到或接近满盘状态。

预处理可能包括使用特定的数据模式填充SSD，比如顺序填充、随机填充、真实业务数据填充等，以模拟不同业务场景下满盘条件。

性能指标：

满盘测试同样关注IOPS、吞吐量和延迟这3个指标，体现的是SSD在高负载或接近饱和状态下的性能表现。测试结果如下：

在高负载，满盘的状态下，P7A40表现依然是非常优秀，顺序/随机读的性能几乎没啥影响，顺序读14.2GB/s，随机读3269KIOPS；满盘状态下，由于SSD 后台任务的触发，从而引起SSD写性能稍微下降也是非常合理正常的。

P7A40 无论是满盘还是非满盘状态下表现出的性能都是令人印象深刻的，维持了其GEN5系列一直以来的高性能表现。

7、SNIA测试

SNIA是一个非营利组织，负责制定国际标准和规范。SNIA推广与数据存储、传输、基础设施优化、加速、格式化和保护相关的技术。下图是SNIA对数据格式、传输、保护等定义以及后续发展方向的研究。

SNIA为SSD提供了标准的性能测试方法。ebird提供了涵盖SNIA所述标准的测试套件。使用该套件，对PBlaze7 P7A40做了如下测试：

7.1 IOPS测试（SNIA IOPS）

IOPS测试用于评估SSD的随机读写性能，覆盖了多种读/写混合比例（RW Mix）和块大小（Block Size, BS）的组合。IOPS测试总体信息如下：

测试需要在SNIA PTS（Performance Test Specification）规定的稳态（Steady State）条件下进行。达到稳态的方法是对整盘进行128K顺序写，填满盘2遍，然后再使用给定的Data Pattern进行IOPS测试。填充的数据不能是全0或者全1，而应该用随机数据（Data Pattern为RAND）填充，避免一些SSD具备全0/1检测功能导致的结果失真。注意这里的随机数据不是指随机写，随机写是指LBA的随机，随机数据是指每个LBA内数据内容的随机。

IOPS测试通常包括7种读写混合比例（从100%读到100%写）和8种块大小（从0.5KB到1024KB）。

先对4K、64K、1024K进行了测试，为了确认测试结果的一致性，测试一共测试了6次，见下图Round1 ~ Round6。可以看到，P7A40都能顺利进入稳态，并表现出了极佳的IOPS性能，稳态下的随机写性能也达到了官方给出的500K IOPS值。测试结果如下：

用表格的形式列出IOPS测试结果，如下：

除了上述4k、64K、1024K进行了测试，还对0.5K、8K、16K、32K、128K进行了测试，所有的测试都进行了6轮，以确定结果的一致性和稳定性，测试结果如下：

用表格的形势列出结果：

在不同的块大小和不同的读写比例的随机混合读写测试模式下，IOPS结果统计如下表。横向看，在相同读写比例下，随着块大小的增加，IOPS的下降趋势非常平稳。纵向看，在相同的块大小下，不同读写比例下的总IOPS性能的比例关系也符合理论结果。可见P7A40在混合随机读写性能调试方面是下足了功夫的。

ebird自带的数据分析软件，能够将不同读写比例及块大小下的IOPS结果进行3D展示，更能展现性能过度的平稳性。

7.2 吞吐量测试（SNIA Throughput, SNIA TP）

吞吐量测试是在稳态条件下进行的，使用100%读取和100%写入方式，对1024K和128K的块大小（Block Size）进行顺序I/O量测。

吞吐量测试总体信息如下：

在测试前，同样需要预先对被测盘用128K顺序写的方式填满盘两遍，测试盘进入稳态，然后再开始进行吞吐量测试。

128K和1024K块大小的吞吐量测试结果见下图：

为了确保结果的一致性和稳定性，一般会测试5轮。

下图是128K顺序读写的吞吐量测试结果，连续测试5次，测量结果稳定。

下图是1024K顺序读写的吞吐量测试结果，连续测试5次，测量结果稳定。

用表格的形势将吞吐量测试结果统计如下：

128K 顺序读：13698MiB/s =14.36GB/s; 顺序写：10691 MiB/s =11.20 GB/s

7.3 时延测试（SNIA Latency, SNIA LAT）

时延测试在稳态条件下进行，关注随机I/O的量测，使用指定的块大小和读写混合比例，捕获平均和最大延迟时间。测试结果同样通过SNIA报告中的数据表格和2D图表展示，包括平均延迟和最大延迟时间。

时延测试的基本信息如下：

下面两张图是在不同的块大小下，吞吐量测试中体现的平均IO时延以及最大IO时延，经过多次测量，平均写时延再5.5us以内，而最大写时延也在2ms以内。

以表格的形式展现测试结果，见下表。

表中术语：

ART: Average Response Time

MRT: Maximum Response Time

对不同块大小和随机读写比例的测试结果，按照IOPS、ART、MRT、99.999%时延四个角度，用3D Plot方式展现如下。

7.4 饱和写测试（Write Saturation Test, SNIA WSAT）

饱和写测试对SSD进行长时间的随机4K写操作，评估SSD在经过长期写入后的性能表现。这个测试有助于了解SSD在持续写入压力下的性能衰减情况，对于评估SSD的长期可靠性和性能维持能力至关重要。

写饱和测试开始时，需要对被测盘进行SE操作，使其恢复到接近FOB的状态。

测试基本信息如下：

经过长时间的4K随机写入后，得到了写饱和测试的结果，如下面两张图所示。

在横轴方向上，有两种展现形势，一个是时间，另一个是写入数据量，可以分别代表在不同的时间和写入量情况下的IOPS表现。可以看到，P7A40在写饱和达到稳态后，4K随机IOPS性能也有500k以上(2GB/s)。

写饱和测试结果用表格表示如下：

写饱和测试最后达到了稳态状态，见下图。

8、结语

本文从性能的角度评测了PBlaze7 P7A40。

在空盘状态下，PBlaze7 P7A40以其卓越的性能表现脱颖而出。特别值得一提的是，在4K随机读测试中，该SSD的读速度高达3316K IOPS，这一成绩甚至超越了官方的产品规格。

即便在满盘状态下，PBlaze7 P7A40的性能依旧强劲不减。在4K随机写测试中，该SSD的写入速度达到了2483K IOPS，显示出其在高负载条件下依然能够保持出色的性能。

无论是在空盘还是满盘状态，PBlaze7 P7A40均展现出了卓越的性能，特别是在4K随机读写性能方面，其表现在TLC企业级SSD中堪称顶尖。通过SNIA标准的测试，进一步证实了PBlaze7 P7A40的高性能和稳定性，这使得它成为了企业级应用的理想之选。通过这些严格的测试，我们有信心断言，PBlaze7 P7A40完全能够满足企业级存储的严苛要求。