之前我们已经评测过采用长江存储闪存的第三方企业级固态硬盘，今天为大家带来的是长江存储原厂企业级SSD——YMTC PE321 6.4TB的评测。
长江存储PE321采用自家第三代三维闪存技术打造，使用2.5寸U.2规格，PCIe 4.0 x4接口，最大顺序读写速度7400/7000 MB/s。根据工况的不同，可以选择读取密集型（1 DWPD，1.92TB/3.84TB/7.68TB容量）和读写混合型（3 DWPD，1.6TB/3.2TB/6.4TB容量）两种选项。DWPD代表每日整盘写入次数，数值越大则写入耐久度越高。本次评测的是读写混合型的PE321 6.4TB。
拆开外壳可以看到主要芯片上都设计有导热胶，增强散热效果。位于下图右下角的是用户断电保护的储能电容，主控在监测到意外掉电时会利用储能电容将DRAM缓存中数据写入到NAND闪存中安全保存。
PCB的另一侧是主控和另外5颗DRAM缓存、8个NAND闪存颗粒。
擦除导热胶后可以一睹真容：来自深圳大普微的DPU616主控和编号为YMNA9TC1B1JF6C的长江存储晶栈®Xtacking2.0®技术eTLC闪存。这颗主控使用12nm FinFET工艺制造，拥有16个闪存通道，支持4K LDPC纠错。DPU616还在IO路径上进行了多项优化，从而在混合读写下提供更优的延迟和QoS表现。
测试平台和产品信息展示
测试平台：
CPU：AMD Ryzen 7 7800X3D
主板：技嘉X670 AORUS ELITE AX
内存：金士顿DDR5-6000 16GB *2
SSD：Plextor M6Pro 128GB（系统盘）
长江存储PE321 6.4TB
OS：Ubuntu 22.04 LTS
通过smartmontools工具可以查看SSD的一些基本信息：本文测试的这块长江存储PE321用户可用容量是6.4TB；支持32个namespace命名空间，默认配置1个；支持512B（当前使用），支持512+8、4096、4096+8四种格式，其中，多出来的8个字节可用于存放Metadata元数据，如端到端数据保护信息（PI），或其它一些重要的元数据，用于防止数据静默错误发生，降低数据出错风险，这也是企业级SSD有别于消费级SSD的一个重要差别。
长江存储PE321支持多达9种电源状态，可针对不同需求进行性能-功耗管理。
理论性能测试
1.GFIO写入测试
Linux下的硬盘性能测试工具大都离不开功能强大的fio。GFIO为fio提供了一个图形化界面，不过配置文件还是需要提前动手写好，然后在GFIO中加载。GFIO会每秒刷新显示测试过程中的传输带宽和IOPS数值。
首先是顺序写入性能测试。由于企业级SSD并不需要借助模拟SLC充当缓存进行写加速，因此也就不存在“缓外掉速”一说。测试过程使用128KB QD512参数，运行2个小时，通过GFIO界面可以看到，长江存储PE321 6.4TB在连续写入中保持了7000MB/s的写入性能。
4KB随机写入方面，使用Q64T4运行参数，预热时间为300秒，稳态下长江存储PE321 6.4TB的测试成绩为681K IOPS，同样达标。
2.ezfio测试：
ezFIO是一个可重复进行企业级SSD稳定态性能测试的脚本。在测试开始前会有两次全盘容量写入的预处理阶段，帮助模拟企业级SSD的长期性能。ezFIO同时支持Windows和Linux平台，测试完成后可自动生成测试报告。
我们在ezFIO脚本基础上进行了一些修改，将QD深度从256扩展到512，并修改测试中QD与Thread的测试组合，以充分体现长江存储PE321的极限性能。实测长江存储PE321 6.4TB在稳定态下4K随机读取IOPS达到1773K IOPS，4K随机写入IOPS达到691K IOPS，均超过了标称值。在QD=1的情况下，4K随机读取/写入延迟分别为66/7 μs，非常的低。
不同Block Size下稳定态顺序/随机读写测试，其中顺序读取速度达到7469MB/s。
长江存储PE321 6.4TB稳定态4K混合随机读写百位分延迟表现：
3.SNIA SSS PTS-E 2.0测试
SSS PTS的全称为Solid State Storage Performance Test Specification，即固态存储性能测试规范，它由SNIA存储网络行业协会制定，当前最新版本是2.0，包括针对企业级SSD的PTS-E规范以及针对消费级SSD的PTS-C规范。
通常，基于NAND闪存的SSD在FOB（Fresh-Out-of-the-Box）阶段以及格式化之后，由于NAND中并没有有效的用户数据填充，因此在写入时并不需要执行垃圾回收动作，致使SSD性能偏高。随着SSD的继续使用，NAND会逐渐被有效的用户数据和无效数据填满，致使在新的写入操作发生时，需先执行GC，导致SSD写性能下降并最终达到一个稳定状态。
PTS是针对SSD稳态性能的测试，为了方便不同SSD的稳态性能具有可比性，要求测试在没有文件系统干扰的情况下进行，通俗的说就是SSD在没有建立FAT、NTFS、EXT等分区的情况下进行。
为了使SSD达到稳定态，PTS测试需要先执行预处理，也就是我们常说的“填盘”，随后执行最多25轮的一系列随机混合读写操作，包括512字节、4K、8K、16K、32K、64K、128K和1024K块大小，每个块大小又分别对应0/100、5/95、35/65、50/50、65/35、95/5和100/0七种不同的读写比例，共56个测试项目，每个测试项目执行1分钟，每一轮测试耗时56分钟。
稳定态的判定方式为：检查测试窗口中的4K随机写入、64K R65:W35混合随机读写和1024K随机读三项成绩，允许波动范围+-10%，如连续5轮均符合要求，则判定SSD已经进入稳定态。
SSS PTS测试结果以数据表格、2D或3D图示三种形式进行展现。
模拟实际应用测试
VDBench测试：
VDBench是甲骨文推出的存储性能评估工具，能够支持去重和压缩等特性。我们将使用它来测试4KB随机读取、4KB随机写入、4KB混合读写（读70%写30%）三种情况，并模拟Oracle数据库、VSI、VDI四种企业级应用负载。
下图中横轴为IOPS，越长越好，纵轴为对应的延迟，单位微秒，越低越好。iorate的原理是VDBench先以预先设定好的最大QD测试一次IOPS，而后以其作为100%基准，按照curve参数中给出的压力百分比，去测试不同QD下的IOPS和延迟。
实测长江存储PE321 6.4TB的4K随机读取性能1771K IOPS，4K随机写入性能706K IOPS。
4KB混合随机读写测试，长江存储PE321 6.4TB同样获得了非常优秀的成绩：1067K IOPS。
Oracle、VDI、VSI三个模拟企业级应用的测试模型相对复杂，对SSD性能要求也比较高。其中，Oracle测试数据模型中读写占比分别为83.14%和16.86%，在读和写操作中，不同BS块大小又各自对应不同的占比。测试时使用Dedupratio=3，Compratio=3参数，最终，长江存储PE321 6.4TB在Oracle测试环节表现出了99076 IOPS的性能。
Virtual Desktop Infrastructure测试数据模型中，读写混合比例为59.48:40.52。4K、16K、32K和64K读取分别占比39.35%、16.47%、10.37%和12.86%，随机存取占比80%。4K和8K写入分别占比61.11%和13.05%，随机存取占比80%。Dedupratio=7，Compratio=8。此环节长江存储PE321 6.4TB的峰值IOPS达到103585。
Virtual Storage Infrastructure测试数据模型中，读写混合比例为57.4：42.6。4K、8K、60K读取占比分别为25.68%、26.31%和10.52%，随机存取占比80%。4K和8K随机写入占比分别为59.62%和14.81%，随机存取占比80%。Dedupratio=4，Compratio=4。此环节长江存储PE321 6.4TB的峰值IOPS达到73725。
总结：
长江存储PE321企业级固态硬盘使用了基于晶栈®Xtacking2.0®技术的第三代三维闪存技术打造，稳定可靠的长江存储原厂颗粒，将为数据中心和企业级服务器的平稳运行奠定坚实的基础。PE321的最大顺序读写速度（7400/7000 MB/s）和最大随机读写（1750K/640K IOPS）均处于行业领先水平。出色的随机读写低延迟表现，能够有效提升响应速度，满足高性能计算、人工智能、大数据、CDN等核心存储场景的需求。
