生成式AI和各種大模型不斷迭代，已成為驅(qū)動(dòng)各種應(yīng)用的核心，隨著模型規(guī)模和復(fù)雜度不斷增加，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備也提出了更大挑戰(zhàn)。

前言與拆解

憶聯(lián)（Union Memory）成立于2017年，是一家同時(shí)深耕企業(yè)級(jí)、數(shù)據(jù)中心級(jí)、消費(fèi)級(jí)固態(tài)硬盤，以及嵌入式存儲(chǔ)的全領(lǐng)域、全場(chǎng)景固態(tài)存儲(chǔ)解決方案提供商。我們今天測(cè)試的是憶聯(lián)的新一代PCIe 5.0企業(yè)級(jí)SSD產(chǎn)品：UH812a。

UH812a采用憶聯(lián)自主研發(fā)的企業(yè)級(jí)主控，具備14900 MB/s順序讀取速度和高達(dá)3500K IOPS的4K隨機(jī)讀取性能，能夠適配AI、數(shù)據(jù)庫(kù)、HPC、云、大數(shù)據(jù)等多場(chǎng)景應(yīng)用。

憶聯(lián)UH812a提供了U.2和E3.S 1T兩種形態(tài)，本次我們測(cè)試的是U.2版本。拆開SSD外殼可以看到位于下圖右下方的儲(chǔ)能電容，它為確保將DRAM緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)在異常掉電時(shí)100%寫入到閃存當(dāng)中提供電能。而消費(fèi)級(jí)的掉電保護(hù)通常就比較簡(jiǎn)單，只需確保SSD不變磚，而無(wú)法保證數(shù)據(jù)的完整性。

主控采用業(yè)界領(lǐng)先的7納米工藝制造，支持多層級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)，可適配3D TLC和3D QLC閃存。同上一代PCIe 4.0的憶聯(lián)UH811a 系列相比，UH812a的順序讀寫與隨機(jī)讀寫性能翻倍，同時(shí)隨機(jī)讀QD1時(shí)延≤55μs，改善43%。

UH812a提供1DWPD（每日全盤寫入次數(shù)）的寫入耐久度，而提高OP預(yù)留空間后的UH832a則可以提供3DWPD寫入耐久度。在固件層面，憶聯(lián)通過增強(qiáng)的LDPC糾錯(cuò)算法，通過LDPC+DSP算法引擎融合硬判決、軟判決和DSP等手段，最高可使閃存壽命提升5倍。

以下是UH812a/UH832a的規(guī)格參數(shù)，本次我們測(cè)試的是UH812a 7.68TB。

測(cè)試平臺(tái)和產(chǎn)品信息展示

測(cè)試平臺(tái)：
CPU：AMD Ryzen 7 7800X3D
主板：技嘉X670 AORUS ELITE AX
內(nèi)存：金士頓DDR5-6000 16GB *2
SSD：Plextor M6Pro 128GB（系統(tǒng)盤）
憶聯(lián)UH812a 7.68TB
OS：Ubuntu 24.04 LTS

通過smartmontools工具可以查看SSD的一些基本信息，這次測(cè)試的憶聯(lián)UH812a用戶可用容量7.68TB，提供2個(gè)固件插槽，支持在線固件升級(jí)，支持512/512+8/4096/4096+8/4096+64扇區(qū)格式。UH812a內(nèi)置了多個(gè)檔位功耗模式及動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能，能夠根據(jù)不同業(yè)務(wù)負(fù)載自動(dòng)匹配控制器主頻及內(nèi)部資源，通過精細(xì)化的電源管理降低能耗，實(shí)現(xiàn)盤級(jí)綠色節(jié)能。

UH812a支持多達(dá)128個(gè)Namespace，可以將單個(gè)物理SSD劃分成多個(gè)獨(dú)立的虛擬存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元都可以具備各自不同的扇區(qū)格式，并分配給特定的應(yīng)用。在Namespace下還可以設(shè)置IOPS和帶寬QoS閾值，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化流控的目標(biāo)。

理論性能測(cè)試

1.gfio測(cè)試：順序讀寫14.9/10.6 GB/s，4K讀寫時(shí)延55/6μs

Fio是一款功能強(qiáng)大的存儲(chǔ)性能測(cè)試軟件，gfio為其添加了圖形化界面方便使用。用戶依然需要通過文本編輯器寫好測(cè)試配置文件，然后通過gfio加載。測(cè)試過程中g(shù)fio會(huì)每秒刷新顯示傳輸帶寬和IOPS數(shù)值。測(cè)試首先從預(yù)處理填盤開始，使用128KB QD512順序填盤兩次。

憶聯(lián)UH812a 7.68TB平均寫入速度10.6GB/s，是三星PM1743a 7.68TB的1.77倍。

接下來(lái)測(cè)試順序讀取性能，平均帶寬14.9GB/s，比三星PM1743a的14GB/s更快。

隨機(jī)寫入性能測(cè)試，在執(zhí)行nvme format后使用128KB QD512參數(shù)順序?qū)懭肴P1次，再使用4K Q64T8參數(shù)隨機(jī)寫全盤3小時(shí)，可以看到穩(wěn)定態(tài)下憶聯(lián)UH812a 7.68TB的4K隨機(jī)寫入達(dá)到476K IOPS，超出標(biāo)稱值的470K IOPS。

讀寫延遲測(cè)試使用4K QD1隨機(jī)讀寫的方式進(jìn)行。憶聯(lián)UH812a 7.68TB的4K隨機(jī)寫入延遲平均值低于6μs：

4K隨機(jī)讀取延遲平均值55μs：

2.ezfio測(cè)試：4K隨機(jī)讀取3569K IOPS，混合讀寫1182K IOPS

在前面的gfio測(cè)試中我們檢驗(yàn)了憶聯(lián)UH812a的順序讀寫、穩(wěn)定態(tài)4K隨機(jī)寫入和讀寫平均延遲。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，企業(yè)級(jí)SSD會(huì)面臨更復(fù)雜的挑戰(zhàn)，比如混合讀寫，以及對(duì)延遲百分位數(shù)值的要求。ezFIO自動(dòng)測(cè)試腳本可以幫助我們進(jìn)行這方面的測(cè)試。

為了滿足憶聯(lián)UH812a的測(cè)試需求，我們對(duì)ezfio腳本進(jìn)行了一些修改，提高測(cè)試的最大隊(duì)列深度以充分展現(xiàn)UH812a的性能潛力。實(shí)測(cè)憶聯(lián)UH812a 7.68TB在穩(wěn)定態(tài)下4K隨機(jī)讀取IOPS達(dá)到3569K IOPS，4K隨機(jī)寫入IOPS達(dá)到470K IOPS。在QD=1的情況下，4K隨機(jī)讀取/寫入延遲分別為55/6μs，表現(xiàn)出色。

不同Block Size下穩(wěn)態(tài)順序/隨機(jī)讀寫測(cè)試，其中順序讀取速度達(dá)到14931 MB/s，實(shí)現(xiàn)了PCIe 5.0 x4接口下的滿速讀取。

混合讀寫相比純讀純寫對(duì)SSD的壓力更高，也更能體現(xiàn)SSD在實(shí)際使用中的表現(xiàn)。測(cè)試使用4K QD1024混合隨機(jī)讀寫（讀寫比70：30）進(jìn)行，憶聯(lián)UH812a 7.68TB的表現(xiàn)非常出色，穩(wěn)態(tài)4K混合隨機(jī)讀寫平均IOPS達(dá)到1182438，標(biāo)準(zhǔn)差1687，變異系數(shù)0.14%。

憶聯(lián)UH812a 7.68TB的穩(wěn)定態(tài)4K混合隨機(jī)讀寫百位分延遲表現(xiàn)：

3.SNIA SSS PTS-E 2.0測(cè)試：超出標(biāo)稱值的性能表現(xiàn)

SSS PTS的全稱為Solid State Storage Performance Test Specification，即固態(tài)存儲(chǔ)性能測(cè)試規(guī)范，它由SNIA存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會(huì)制定，當(dāng)前最新版本是2.0，包括針對(duì)企業(yè)級(jí)SSD的PTS-E規(guī)范以及針對(duì)消費(fèi)級(jí)SSD的PTS-C規(guī)范。

通常，基于NAND閃存的SSD在FOB（Fresh-Out-of-the-Box）階段以及格式化之后，由于NAND中并沒有有效的用戶數(shù)據(jù)填充，因此在寫入時(shí)并不需要執(zhí)行垃圾回收動(dòng)作，致使SSD性能偏高。隨著SSD的繼續(xù)使用，NAND會(huì)逐漸被有效的用戶數(shù)據(jù)和無(wú)效數(shù)據(jù)填滿，致使在新的寫入操作發(fā)生時(shí)，需先執(zhí)行GC，導(dǎo)致SSD寫性能下降并最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

PTS是針對(duì)SSD穩(wěn)態(tài)性能的測(cè)試，為了方便不同SSD的穩(wěn)態(tài)性能具有可比性，要求測(cè)試在沒有文件系統(tǒng)干擾的情況下進(jìn)行，通俗的說就是SSD在沒有建立FAT、NTFS、EXT等分區(qū)的情況下進(jìn)行。

為了使SSD達(dá)到穩(wěn)態(tài)，PTS測(cè)試需要先執(zhí)行預(yù)處理，也就是我們常說的“填盤”，隨后執(zhí)行最多25輪的一系列隨機(jī)混合讀寫操作，包括512字節(jié)、4K、8K、16K、32K、64K、128K和1024K塊大小，每個(gè)塊大小又分別對(duì)應(yīng)0/100、5/95、35/65、50/50、65/35、95/5和100/0七種不同的讀寫比例，共56個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目執(zhí)行1分鐘，每一輪測(cè)試耗時(shí)56分鐘。

穩(wěn)態(tài)的判定方式為：檢查測(cè)試窗口中的4K隨機(jī)寫入、64K R65:W35混合隨機(jī)讀寫和1024K隨機(jī)讀三項(xiàng)成績(jī)，允許波動(dòng)范圍+/-10%，如連續(xù)5輪均符合要求，則判定SSD已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。

SSS PTS測(cè)試結(jié)果需摘取穩(wěn)態(tài)下所有56個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的性能結(jié)果，并根據(jù)需要，用數(shù)據(jù)表格、2D或3D圖示三種形式進(jìn)行展現(xiàn)。為壓榨憶聯(lián)UH812a的性能，本次測(cè)試使用了16個(gè)任務(wù)數(shù)量，每個(gè)任務(wù)QD為256，測(cè)試結(jié)果見下面表格：

4K隨機(jī)讀取實(shí)測(cè)3568K IOPS，4K隨機(jī)寫入實(shí)測(cè)475K IOPS，均達(dá)到并超出標(biāo)稱值。

模擬實(shí)際應(yīng)用測(cè)試：全場(chǎng)景高效適配

VDBench測(cè)試：

VDBench是甲骨文推出的存儲(chǔ)性能評(píng)估工具，能夠支持去重和壓縮等特性。我們將使用它來(lái)測(cè)試4KB混合讀寫（讀70%寫30%），并模擬Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、VSI、VDI三種企業(yè)級(jí)應(yīng)用負(fù)載。

4KB混合隨機(jī)讀寫測(cè)試，憶聯(lián)UH812a 7.68TB獲得了1235K IOPS的好成績(jī)。如果將其OP至6.4TB容量，性能可以進(jìn)一步提升至1574K IOPS，能夠勝任更加繁重的工作負(fù)載。

Oracle、VDI、VSI三個(gè)模擬企業(yè)級(jí)應(yīng)用的測(cè)試模型相對(duì)復(fù)雜，對(duì)SSD性能要求也比較高。其中，Oracle測(cè)試數(shù)據(jù)模型中讀寫占比分別為83.14%和16.86%，在讀和寫操作中，不同BS塊大小又各自對(duì)應(yīng)不同的占比。測(cè)試時(shí)使用Dedupratio=3，Compratio=3參數(shù)，憶聯(lián)UH812a 7.68TB在Oracle測(cè)試環(huán)節(jié)表現(xiàn)出了316K的 IOPS，性能表現(xiàn)出眾。

Virtual Desktop Infrastructure測(cè)試數(shù)據(jù)模型中，讀寫混合比例為59.48:40.52。4K、16K、32K和64K讀取分別占比39.35%、16.47%、10.37%和12.86%，隨機(jī)存取占比80%。4K和8K寫入分別占比61.11%和13.05%，隨機(jī)存取占比80%。Dedupratio=7，Compratio=8。在這個(gè)環(huán)節(jié)中憶聯(lián)UH812a 7.68TB的峰值IOPS達(dá)到348K IOPS，表現(xiàn)令人滿意。

Virtual Storage Infrastructure測(cè)試數(shù)據(jù)模型中，讀寫混合比例為57.4：42.6。4K、8K、60K讀取占比分別為25.68%、26.31%和10.52%，隨機(jī)存取占比80%。4K和8K隨機(jī)寫入占比分別為59.62%和14.81%，隨機(jī)存取占比80%。這個(gè)測(cè)試中憶聯(lián)UH812a 7.68TB的峰值IOPS為298K IOPS，滿足多樣化工作負(fù)載和應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)性能的需求。

總結(jié)

本次的測(cè)試充分展現(xiàn)了憶聯(lián)UH812a在性能端的出眾表現(xiàn)：14931 MB/s的順序讀取速度、3569K IOPS的4K隨機(jī)讀取性能，475K IOPS的穩(wěn)定態(tài)4K隨機(jī)寫入性能。在QD隊(duì)列深度=1的情況下，UH812a的平均讀寫延遲僅有55/6μs。在復(fù)雜多變的混合讀寫工況下，UH812a同樣有著突出的成績(jī)。

作為英特爾至強(qiáng)平臺(tái)固態(tài)硬盤合作伙伴，憶聯(lián)深度參與了英特爾數(shù)據(jù)中心與人工智能事業(yè)部（DCAI）中國(guó)區(qū)關(guān)鍵組件驗(yàn)證計(jì)劃。截止目前，UH812a已全項(xiàng)通過了嚴(yán)苛的英特爾BKC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與PCIe鏈路穩(wěn)定性測(cè)試，以及SPDK、VROC、OPEA三項(xiàng)權(quán)威認(rèn)證，展現(xiàn)出優(yōu)秀的兼容性和可靠性。

值得一提的是，UH812a還通過了中國(guó)散裂中子源(CSNS)的中子輻照測(cè)試。根據(jù)憶聯(lián)官網(wǎng)的介紹，中子廣泛存在于宇宙射線、高海拔地區(qū)以及核電站周邊環(huán)境中，中子在穿透SSD存儲(chǔ)單元時(shí)可能導(dǎo)致意外的比特翻轉(zhuǎn)，引發(fā)數(shù)據(jù)出錯(cuò)。通過中子輻照測(cè)試的UH812a，在耐用性和可靠性方面為用戶筑牢了安全與效率的雙保險(xiǎn)。

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