芯片世界觀 | 英特爾Optane SSD DC P4800X評測，一張表看出貓膩

英特爾新推出的 3D XPoint 非易失性存儲器技術(shù)，在過去幾年里一直在造勢卻未見真容，一問世便成為英特爾企業(yè)級存儲平臺的主干力量。

英特爾 Optane SSD DC P4800X 是 NVMe 標(biāo)準(zhǔn)的 PCIe SSD，3D XPoint 內(nèi)存取代 NAND 閃存可提供優(yōu)于其他 NVMe SSD 的吞吐量與更低訪問延遲。

3D XPoint

3D XPoint 是一種強(qiáng)大的存儲技術(shù)，3D XPoint 是與占據(jù)市場主導(dǎo)地位的 NAND 閃存是完全不一樣的技術(shù)。盡管目前看，現(xiàn)在仍然是 NAND 蓬勃發(fā)展的時代，但技術(shù)的趨勢就是被新一代存儲技術(shù)所取代。一旦 NAND 在密度以及速度方面不能再有提升，很快就會被拋棄，而市場也拱手相讓下一代存儲技術(shù)(3D XPoint 就是其中之一），以保證行業(yè)繼續(xù)向前發(fā)展。

在未來幾年，還有許多新的內(nèi)存技術(shù)與 3D XPoint 相競爭，但目前看 3D XPoint 將成為一大主流技術(shù)。

短期而言，3D XPoint 是非常重要以及有意義的，因為它提供了一套全新的性能權(quán)衡標(biāo)準(zhǔn)，完全不像 NAND，因為它的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 NAND。

3D XPoint 讀和寫是以 bit（比特）或字（world）的方式，與 NAND 的 4k+頁面級別不同，能廣泛的應(yīng)用于消費級產(chǎn)品與企業(yè)級產(chǎn)品中。

然而，3D XPoint 也并非都是優(yōu)勢，但是由于時間、生產(chǎn)等原因，其價格較貴，這是市場較難接受的。第一代 3D XPoint 技術(shù)，由于生產(chǎn)規(guī)模的原因，所以主要針對專業(yè)和高利潤的市場：企業(yè)級、消費者緩存等。

英特爾 Optane SSD DC P4800X

它使用一個英特爾開發(fā)的新的 NVMe 控制器。在英特爾的企業(yè) NVMe SSD 中，比如 P3700 使用 18 通道的，而 Optane 卻是 7 通道的。我們對 375GB 容量的英特爾 Optane SSD DC P4800X 進(jìn)行測評，如下是側(cè)測評結(jié)果。

3D XPoint 內(nèi)存比 NAND 閃存具有更好的耐用性。3D XPoint 內(nèi)存的細(xì)粒度可避免由于大量頁面和擦除塊引起的損耗均衡和寫入放大器的困擾，這大大超過了驅(qū)動器所暴露的扇區(qū)大小，但驅(qū)動器仍然需要一些備用區(qū)域加存儲用于糾錯開銷，用于跟蹤邏輯塊和物理地址之間的映射的元數(shù)據(jù)以及類似于普通 SSD 的壞扇區(qū)的潛在替換。

與大多數(shù) NVMe SSD 一樣，Optane SSD DC P4800X 支持可配置的扇區(qū)大小。開箱即用，為了兼容，它模擬 512B 扇區(qū)，但是使用 NVMe FORMAT 命令可以切換到模擬 4kB 扇區(qū)。

較大的扇區(qū)大小減少了 SSD 控制器所需的元數(shù)據(jù)量，因此通常允許稍高的性能。

NVMe FORMAT 命令也是觸發(fā)整個驅(qū)動器的安全擦除的機(jī)制，而對于閃存 SSD，格式通常只包括向整個驅(qū)動器發(fā)出塊擦除命令。3D XPoint 存儲器不具有大的多兆字節(jié)擦除塊，因此 Optane SSD 的低級格式需要直接寫入整個驅(qū)動器，只需按順序填充即可。因此，雖然 2.4TB 閃存 SSD 可以在短短 13 秒內(nèi)執(zhí)行低級格式，但是 375GB Optane SSD DC P4800X 卻需要 6 分 47 秒的時間。這是一個足夠長的的時間，毫無防御的軟件工具或 SSD 評審者將放棄并假定驅(qū)動器已鎖定。

到目前為止，英特爾只開始出貨 375GB Optane SSD DC P4800X，并沒有更大容量的產(chǎn)品規(guī)格并沒有太多的曝光。

值得注意的是，產(chǎn)品規(guī)格書中關(guān)于 P4800X 的性能規(guī)格，涵蓋范圍不同于英特爾企業(yè)級 SSD 報告的一組指標(biāo)。在連續(xù)的性能方面根本沒有提及，但產(chǎn)品簡介對延遲卻做了很多說明，比如 QD1 讀寫的平均延遲時間。英特爾正在發(fā)布五項 QoS 指標(biāo)，這表明他們計劃為性能一致性設(shè)定一個新的標(biāo)準(zhǔn)。

英特爾關(guān)于吞吐量的聲明：讀取、寫入以及 70/30 讀 / 寫混合可實現(xiàn) 50 萬 IOPS 或更多。市場上已經(jīng)有可以提供超過 550k 隨機(jī)讀取 IOPS 的驅(qū)動器，但是這些 SSD 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 375GB，并且它們需要非常高的隊列深度才能達(dá)到 550k IOPS。甚至有幾個可以擊敗 500k 隨機(jī)寫 IOPS 的 TB 驅(qū)動器，但是它們無法無限期地保持這種性能。Optane SSD DC P4800X 具有絕對的和相對于其容量的前所未有的存儲性能水平。

顯然，P4800X 將不會占據(jù)堪稱猛獸級吞吐量的多 TB 產(chǎn)品的市場。P4800X 的容量有限但性能最高，這款 Optane SSD 與 SLC NAND SSD 最相像。SLC 已經(jīng)從 SSD 市場消失，因為幾乎所有客戶都傾向于通過使用 MLC NAND 通過犧牲一點點性能來提高其容量。最新的高性能 SLC SSD 之一是 Micron P320h，這是 2012 年的一款 PCIe SSD，NVMe 規(guī)格并采用了 34nm SLC NAND 閃存。目前看，任何仍然使用 P320h 的廠商，若希望得到低延遲性，都表現(xiàn)出對 P4800X 的興趣。在這個利基之外，Optane SSD 顯然是其原始吞吐量的理想選擇，但是對于某些用例而言，低容量可能是有問題的。

Optane SSD DC P4800X 的獨特而最顯著的性能優(yōu)勢，是不需要極高的隊列深度，就能達(dá)到完全吞吐量。企業(yè)客戶長期一直以來都被迫對不他們的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，因為從最快的 PCIe SSD 獲得全面的性能需要將其加載到 128 或更高的隊列深度，有時需要應(yīng)用程序會使用數(shù)十個線程的 I / O。P4800X 在低隊列深度情況下就可實現(xiàn)的高性能使得它更容易獲得更好的表現(xiàn)以及企業(yè)的青睞。

英特爾最初推出的 3D XPoint 內(nèi)存具有比 NAND 閃存高很多的寫入耐久性 - 高 1000 倍的數(shù)量級。Optane SSD DC P4800X 被認(rèn)為在五年內(nèi)可實現(xiàn)每天 30 次驅(qū)動寫入（DWPD）。英特爾表示，他們對新技術(shù)和未經(jīng)驗證的技術(shù)非常保守，而數(shù)學(xué)意味著 30 DWPD 并沒有超過最高配置的基于的企業(yè) SSD 的耐久性優(yōu)勢。在總共寫字節(jié)數(shù)方面，P4800X 只有基于 SLC 的 Micron P320h 的四分之三的耐久性。似乎第一代 3D XPoint 內(nèi)存不如原來計劃那么耐用 ，那么第二代和第三代部件將不得不加強(qiáng)，我們期待測試它們。

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