英特爾的Optane SSD資料中心級P4800X系列固態硬碟於2017年3月發布，承諾將一種名為3D XPoint（英特爾品牌名為Optane）的新型儲存層級記憶體（SCM）媒體推向市場。 P4800X同時推出了傳統的2.5吋NVMe固態硬碟（U.2）和PCIe擴充卡兩種版本。最初容量為375GB，並計劃在2017年底前達到1.5TB。雖然這個容量目標未能實現，但英特爾在11月推出了750GB的Optane產品。無論容量大小，P4800X的目標只有一個，那就是為資料中心中對延遲敏感的應用提供盡可能高的儲存速度。
鑑於驅動器的容量較小，企業不太可能將 JBOD 裝滿 P4800X SSD 用於主存儲。 儘管對於可以從更快的存儲中受益的應用程序（如小型分析數據集和 BI 用例）來說，這當然是可能的。 企業陣列供應商也沒有急於在他們的系統設計中大量採用 Optane，這主要也是因為容量限制。 然而，HPE 探索了使用 Optane 作為 3PAR 系統的緩存，而其他人當然希望隨著技術的成熟將此類存儲集成到他們的系統中。 然而，在軟件定義存儲領域，基於 Optane 的 SSD 有一組直接的優秀用例，在這些領域中，設計具有更大的靈活性來考慮這種新型存儲。
VMware vSAN 或許是該領域最引人注目的廠商，因為他們為 P4800X 提供了首日支持，並在超融合基礎架構 (HCI) 領域佔據絕對領先地位。 vSAN 的獨特優勢還在於其雙層架構，使其能夠充分利用這些小容量硬碟。 vSAN 儲存體被協調成磁碟組，其中一層用於所有寫入操作，另一層則面向容量的讀取操作。目前，vSAN 在寫入層中每個硬碟最多只能使用 600GB 的容量，因此 P4800X 的較小容量實際上並不會構成限制。對於 vSAN 使用者而言，這意味著在將 P4800X 用作快取盤的部署中，寫入操作可以以最快的速度傳輸到 vSAN 叢集。
本次評測對象為375GB U.2規格的P4800X固態硬碟。雖然它主要作為我們即將發布的vSAN評測的磁碟組的一部分，但我們還是運行了一些常規企業級固態硬碟測試，以便更全面地展現P4800X的性能表現。
Intel Optane SSD DC P4800X 規格
| 外形尺寸 | AIC HHHL，U.2 |
| 容量 | 375GB，750GB |
| 介面 | PCIe 3×4，NVMe |
| 潛伏 | <10μs |
| 服務質量 | |
| 4KB 隨機，隊列深度 1，讀/寫 | <60/100μs |
| 4KB 隨機，隊列深度 16，讀/寫 | <150/200μs |
| 倉庫工作量統計 | |
| 4KB 隨機，隊列深度 16，讀/寫 | 高達 550/500K IOPS |
| 4KB 隨機，隊列深度 16，混合 70/30 R/W | 高達 500K IOPS |
| 耐力 | |
| DWPD | 30 |
| PB 寫入 | |
| 375GB | 20.5體重體重 |
| 750GB | 41體重體重 |
性能
試驗台
我們的企業級固態硬碟評測使用聯想ThinkSystem SR850進行應用測試，使用戴爾PowerEdge R740xd進行綜合基準測試。 ThinkSystem SR850是一款配置精良的四核心CPU平台，其CPU效能遠超高效能本地儲存所需的極限。對於CPU資源要求不高的綜合測試，則使用更傳統的雙核心伺服器。無論使用哪種伺服器，我們的目標都是在符合儲存廠商最大硬碟規格的前提下，盡可能全面展現本地儲存的效能。
聯想 ThinkSystem SR850
- 4 個 Intel Platinum 8160 CPU（2.1GHz x 24 核）
- 16 x 32GB DDR4-2666Mhz ECC 內存
- 2 個 RAID 930-8i 12Gb/s RAID 卡
- 8 個 NVMe 托架
- VMware ESXI 6.5
戴爾 PowerEdge R740xd
- 2 個英特爾金牌 6130 CPU（2.1GHz x 16 核）
- 16 x 16GB DDR4-2666MHz ECC 內存
- 1x PERC 730 2GB 12Gb/s RAID 卡
- 附加 NVMe 適配器
- Ubuntu-16.04.3-桌面-amd64
測試背景和比較
StorageReview企業測試實驗室提供靈活的架構，用於在與管理員實際部署環境相近的環境中對企業儲存設備進行基準測試。該實驗室整合了各種伺服器、網路、電源調節和其他網路基礎設施，使我們的工作人員能夠模擬真實環境，從而在評測過程中準確評估設備效能。
我們在評測中融入了實驗室環境和測試流程的詳細內容，以便IT專業人員和儲存採購負責人能夠了解我們取得以下結果的條件。我們所有的評測均未接受被測設備製造商的付費或監督。有關StorageReview企業測試實驗室及其網路功能的更多詳情，請參閱相關頁面。
本次審查的可比性：
- 記憶 PBlaze5 3.2TB
- 英特爾 P4510 2TB
- 三星 PM1725a 1.6TB
- 華為ES3000 V5 3.2TB
- 東芝 PX04 1.6TB
SideFX 的胡迪尼
Houdini 測試專門用於評估與 CGI 渲染相關的儲存效能。此測試平台是我們實驗室常用的戴爾 PowerEdge R740xd伺服器的變體版本，配備雙 Intel 6130 CPU 和 64GB DRAM。我們在此伺服器上安裝了裸機運行的 Ubuntu Desktop (ubuntu-16.04.3-desktop-amd64) 作業系統。基準測試的輸出結果以完成測試所需的時間（秒）來衡量，時間越短越好。
Maelstrom 演示代表了渲染管線的一部分，它通過演示其有效使用交換文件作為擴展內存形式的能力來突出存儲的性能。 測試不會寫出結果數據或處理點，以隔離延遲對底層存儲組件的影響。 測試本身由五個階段組成，我們將其中三個階段作為基準測試的一部分運行，如下所示：
- 從磁盤加載打包點。 這是從磁盤讀取的時間。 這是單線程的，可能會限制整體吞吐量。
- 將點解壓縮到一個平面數組中，以便對其進行處理。 如果這些點不依賴於其他點，則可以調整工作集以保留在核心中。 這一步是多線程的。
- （未運行）處理點。
- 將它們重新打包成適合存儲回磁盤的分桶塊。 這一步是多線程的。
- （未運行）將分桶塊寫回磁盤。
英特爾傲騰固態硬盤 DC P4800X 以 1,520.4 秒的成績在 Houdini 測試中名列榜首。 P4800X 擁有所有傲騰驅動器中最好的性能，也是最好的整體性能。
VDBench 工作負載分析
在對存儲設備進行基準測試時，應用程序測試是最好的，綜合測試排在第二位。 雖然不能完美代表實際工作負載，但綜合測試確實有助於為具有可重複性因素的存儲設備設定基準，從而可以輕鬆地在競爭解決方案之間進行“同類”比較。 這些工作負載提供了一系列不同的測試配置文件，從“四個角”測試、常見的數據庫傳輸大小測試到來自不同 VDI 環境的跟踪捕獲。 所有這些測試都利用通用的 vdBench 工作負載生成器，以及一個腳本引擎來自動化和捕獲大型計算測試集群的結果。 這使我們能夠在各種存儲設備上重複相同的工作負載，包括閃存陣列和單個存儲設備。 我們針對這些基準測試的測試過程用數據填充整個驅動器表面，然後將驅動器部分分區為驅動器容量的 25%，以模擬驅動器如何響應應用程序工作負載。 這與使用 100% 的驅動器並使它們進入穩定狀態的全熵測試不同。 因此，這些數字將反映更高的持續寫入速度。
簡介：
- 4K 隨機讀取：100% 讀取，128 個線程，0-120% 重複率
- 4K 隨機寫入：100% 寫入，64 線程，0-120% iorate
- 64K 順序讀取：100% 讀取，16 線程，0-120% 迭代
- 64K 順序寫入：100% 寫入，8 個線程，0-120% 迭代
- 綜合數據庫：SQL 和 Oracle
- VDI 完整克隆和鏈接克隆跟踪
對於 4K 峰值隨機性能，Intel Optane SSD DC P4800X（以下簡稱 P4800X）以比其他驅動器低得多的延遲開始，然後在 500K IOPS 後突然上升，最後以 585,754 IOPS 結束，延遲為 213μs .
憑藉 4K 峰值寫入性能，P4800X 表現更佳，以大約 554K IOPS 的峰值性能和僅 155μs 的延遲排名第二。
切換到順序工作負載，在我們的 64K 讀取中，我們看到了與 4K 讀取類似的模式。 P4800X 開始時的延遲比其他驅動器低得多，然後以約 35K IOPS 的速度飆升，並以 40,558μs 的延遲達到 2.53 IOPS 或 394GB/s 的峰值。 這使該驅動器總體排名第四。
對於 64K 寫入，P4800X 位居第二，峰值性能約為 34,700 IOPS 或 2.17GB/s，延遲為 380μs，然後略有下降。
對於我們的 SQL 工作負載，我們看到 P4800X 以 286,548 IOPS 的峰值得分大幅躍居前列，延遲僅為 111 微秒。
在我們的 SQL90-10 中，P4800X 以 276,530 IOPS 的最高分和 114 微秒的延遲繼續其統治地位。
在 SQL 80-20 中保持第一名的 P4800X 在大約 266K IOPS 時達到峰值，延遲大約為 111μs，然後出現小幅下降。
轉到我們的 Oracle 工作負載，P4800X 以接近 248K IOPS 的峰值得分和 127μs 的延遲位居第二。
在 Oracle 90-10 中，P4800X 以 276,703 IOPS 的峰值性能和僅 79 微秒的延遲擊敗了其他驅動器。
同樣在 Oracle 80-20 中，我們看到 P4800X 以 265,769 IOPS 和僅 82 微秒的延遲領先。
接下來，我們切換到 VDI 克隆測試、完整克隆 (FC) 和鏈接克隆 (LC)。 對於 VDI FC Boot，P4800X 起步非常強勁，隨後以 167,856 IOPS 的峰值性能和 199μs 的延遲躍居第三。
在 VDI FC Initial Login 中，P4800X 以 108,159 IOPS 和 274μs 的延遲再次排名第三。
對於 VDI FC Monday Login，P4800X 以 97,198 IOPS 的峰值性能和 163μs 的延遲躍居第二。
接下來是 VDI LC Boot，P4800X 以 93,095 IOPS 的分數和 171μs 的延遲位居榜首。
VDI LC Initial Login 以 4800 IOPS 的得分和 66,463μs 的延遲獲得了 P118X 的另一個冠軍。
最後，在我們的 VDI LC 星期一登錄測試中，P4800X 以 67,085 IOPS 和 235μs 的延遲位居第二。
結語
英特爾傲騰固態硬盤 DC P4800X 是另一款採用英特爾 3D XPoint 技術發布的驅動器。 顧名思義，該驅動器專為數據中心設計，採用常見的 U.2 和 AIC HHHL 外形規格。 立即變得明顯的缺點之一是該驅動器僅提供 375GB 和 750GB 容量。 這一方面限制了它的用例，但另一方面，它的用例主要面向低延遲比容量更重要的工作負載和應用程序。 在這方面，Optane 技術已證明自己在企業和最終用戶工作負載方面處於行業領先地位。
P4800X 的小容量是我們在正常的基準測試中出現小漏洞的原因。 驅動器容量不夠大，無法運行 SQL 或 Sysbench，因此它們沒有出現在單驅動器評測中。 在我們能夠運行的第一個應用程序分析工作負載（SideFX 的 Houdini）中，P4800X 以 1,520.4 秒的總成績名列前茅。 在我們的 VDBench 中，P4800X 在隊列深度較低的情況下全面佔據主導地位。 高端性能更多地與 P4800X 混合在一起，一些傳統的 NVMe 產品在性能上超過了它。 然而，它確實在 SQL 和 Oracle 90-10 和 80-20 等領域擊敗了其他人。 P4800X 的亮點包括在兩個 4K 測試中均超過 2.53 萬次 IOPS，在 64K 讀取中為 2.17GB/s，在 64K 寫入中為 4800GB/s。 在所有三個 SQL 測試中，P250X 的 IOPS 超過 4800 萬，在我們的 Oracle 測試中達到或超過 4800K IOPS。 但撇開峰值性能不談，英特爾傲騰 P79X 的延遲極低。 在每項測試中，延遲開始時都非常低，通常比所有其他驅動器低得多。 在少數情況下，P90X 具有峰值性能，Oracle 10-82 中的延遲低至 80μs，Oracle 20-XNUMX 中的延遲低至 XNUMXμs。
對於低延遲工作負載，目前沒有什麼能比得上英特爾傲騰固態盤 DC P4800X。 雖然傳統 NVMe 產品在某些方面可以在總帶寬和 IOPS 方面超越它，但一般來說，P4800X 不適合基於其價格/容量指標的這些用例。 不過，一旦企業驅動器達到更高的容量點，想想英特爾傲騰技術的可能性是令人興奮的； 尤其是 2TB 級別的產品，它仍然是陣列供應商的最愛，儘管 30TB SAS SSD 很常見。 在我們圍繞 vSAN 的特定用例中，P4800X 為寫入緩存層提供了最快的性能。 對於想要充分利用 vSAN 的任何人來說，P4800X 是事實上的標準。
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