Intel SSD DC P3700 2.5″ NVMe SSD 評測

by StorageReview 企業實驗室 on 2015 年 12 月 11 日

企業 ◇ SSD

Intel SSD DC P3700系列SSD是Intel為主流應用和存儲系統提供商設計的最新NVMe SSD。 P3700 具有 2.5 英寸和 PCIe 附加卡外形規格，容量高達 2TB。在高端，P3700 提供高達 2,800MB/s 的順序讀取、2,000MB/s 的順序寫入和 450,000 次隨機 4K 讀取 IOPS。不過，除了英雄數據之外，英特爾還專門針對 P3700 性能的可預測性，了解 IOPS 的一致性與高端性能同樣重要。

P3700 驅動器是英特爾的垂直集成解決方案；他們生產控制器、NAND（20nm MLC）和固件。這使英特爾能夠更好地了解驅動器的特性，並使支持和未來的增強更加流暢。英特爾包括對大多數現代操作系統的驅動程序支持，並且該驅動器在其五年保修期內的額定驅動器寫入次數為每天 17 次。

P3700 是英特爾廣泛的企業級 SSD 產品線的一部分。它與 P3500 和 P3600 之間的最大區別主要在於續航能力。雖然 P3700 的吞吐量確實比 P3500 和 P3600 略有提高，但三個驅動器的延遲保持不變。然而，P3700 作為註釋提供了高達 17 DWPD 的耐力報價，而 P3500 和 P3600 分別提供 3 和 3 DWPD。英特爾還提供了 P3608，它在一個附加卡上或多或少有兩個 P3600，使單個 P4 SSD 的容量 (5000TB) 和性能 (3600MB/s) 翻了一番。

我們的評測是針對 2 英寸外形尺寸的 2.5TB 容量。

英特爾 SSD DC P3700 NVMe SSD規格

系列名稱：Intel SSD DC P3700 系列
容量：400GB、800GB、1.6TB、2TB
順序讀取：最多 2800
持續寫入：高達 2000
性能（MB/秒）
- 讀取：最多 460
- 寫入：最多 175
隨機 I/O 讀取
寫入操作（每秒 70/30 讀/寫 4KB K-IOPS）：高達 265
終身耐力：每天 17 次驅動器寫入
延遲讀/寫：20µs / 20µs
接口：非易失性存儲器 express (NVMe*) PCIe* 3.0 x4
外形尺寸高度/重量：
- 2.5 英寸：15 毫米/最大 125 克
- AIC：半高半長 (HHHL) /195 克
預期壽命：2 萬小時平均無故障時間 (MTBF)，230 年
電源消耗功率
- 活動：<25W（寫入）/<11W（讀取）
- 閒置：4W 典型值
NAND 閃存：Intel NAND 閃存多層單元 (MLC) 20nm
工作溫度：
- 2.5 英寸 FF：0° C 至 35° C 環境溫度，建議氣流，0° 至 70° C 外殼溫度
- AIC：0° C 至 55° C 環境溫度，建議氣流
RoHS 合規性：符合歐盟 (EU) RoHS 合規性指令的要求
軟件支持：英特爾® 固態盤數據中心工具

設計和建造

英特爾 DC P3700 是一款 NVMe 固態硬盤，具有 2.5 英寸的外形尺寸和 15 毫米的 Z 軸高度。它比其他 SSD 更厚，但它仍然適合大多數陣列，因為許多陣列設計用於容納 3.5 英寸 HDD 以及更厚的 2.5 英寸 HDD。外殼是拉絲金屬，頂部有標籤，上面有序列號/型號等信息。對角有英特爾品牌。頂部有四顆螺絲，用來取下外殼。

驅動器的側面有四個安裝孔（每側 2 個）。

驅動器底部有貫穿整個表面的凹槽用於散熱。有 4 個安裝孔。底部還可以看到PCIe接口，雖然看起來和SAS接口很像，但是性能卻要高很多。

內部驅動器具有雙 PCB 板，帶有英特爾 20 納米 MLC NAND 和英特爾 NVMe 控制器。

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。

我們在 SuperMicro SuperServer 3700U-TNR2028T+ 系統中測試了 Intel SSD DC P4，同時將其與以下其他 NVMe SSD 進行了比較：

三星 XS1715 企業級 NVMe SSD
記憶 PBlaze 4 固態硬盤

應用程序工作負載分析

為了解企業級儲存設備的效能特徵，必須對實際生產環境中的基礎架構和應用工作負載進行建模。因此，我們對 Intel SSD DC P3700 的首個基準測試是使用 SysBench 測試 MySQL OLTP 效能，以及使用模擬 TCP-C 工作負載測試Microsoft SQL Server OLTP 效能。在我們的應用工作負載測試中，每個硬碟將執行 2-4 個配置相同的虛擬機器。

StorageReview 的Microsoft SQL Server OLTP 測試協定採用事務處理效能委員會基準測試 C (TPC-C) 的最新草案，該基準測試是一個線上事務處理基準測試，可模擬複雜應用程式環境中的活動。與合成效能基準測試相比，TPC-C 基準測試更能準確評估資料庫環境中儲存基礎架構的效能優勢和瓶頸。在本次評測中，我們使用的每個 SQL Server 虛擬機器執行個體都包含一個 333GB（1,500 規模）的 SQL Server 資料庫，並在 15,000 個虛擬使用者的負載下測量交易效能和延遲。

在查看 SQL Server 輸出時，Intel 驅動器的單個 VM 吞吐量最高，為 3,157.469 TPS；但是，XS1715 的 TPS 誤差在 0.1 以內。英特爾驅動器的總和為 3,157.341 TPS，處於領先地位。

查看 15k 用戶 SQL Server 基準測試期間的平均延遲結果顯示，英特爾驅動器以 7 毫秒和總計 7 毫秒位居榜首。結果與三星 SSD 相同，而 Memblaze 驅動器的總時間為 7.5 毫秒。

下一個應用程序基準測試包括通過 SysBench 測量的 Percona MySQL OLTP 數據庫。此測試測量平均 TPS（每秒事務數）、平均延遲以及平均 99% 延遲。 Percona 和 MariaDB 在其最新版本的數據庫中使用 Fusion-io 閃存感知應用程序 API，儘管為了進行比較，我們在其“傳統”塊存儲模式下測試了每個設備。

在平均每秒事務處理基準測試中，英特爾固態盤 DC P3700 表現出最佳性能，總計為 5,779.7 TPS，略微超過了單個 VM 達到 5,717.2 TPS 的 Memblaze 驅動器。

平均延遲結果與 Intel 驅動器以 22.15 毫秒總計位居排行榜首位的情況大致相同。 Memblaze 是下一個最佳表現者，單個 VM 的運行時間在 22.34 毫秒到 22.42 毫秒之間，總延遲為 22.38 毫秒。

就我們最壞情況下的 MySQL 延遲情況（第 99 個百分位延遲）而言，英特爾驅動器的總延遲僅為 45.97 毫秒，令人印象深刻，而 Memblaze 顯示 VM 的運行時間介於 58.03 毫秒和 58.00 毫秒之間。

企業綜合工作負載分析

快閃記憶體效能會隨著磁碟機逐漸適應工作負載而變化，這意味著在進行每次fio 綜合基準測試之前，必須對快閃記憶體儲存進行預處理，以確保基準測試的準確性。所有可比較的驅動器均預先設定為穩定狀態，並施加 16 個執行緒的高負載，每個執行緒的未處理佇列為 16。

預處理和初級穩態測試：

吞吐量（讀+寫 IOPS 聚合）
平均延遲（讀+寫延遲一起平均）
最大延遲（峰值讀取或寫入延遲）
延遲標準偏差（讀+寫標準偏差一起平均）

預處理完成後，每個設備都會在多個線程/隊列深度配置文件中按時間間隔進行測試，以顯示輕度和重度使用情況下的性能。我們對英特爾固態盤 DC P3700 的綜合工作負載分析使用兩個配置文件，它們廣泛用於製造商規範和基準測試。重要的是要考慮到合成工作負載永遠不會 100% 代表生產工作負載中看到的活動，並且在某些方面不准確地描繪了現實世界中不會發生的場景中的驅動器。

4k
- 100% 讀取和 100% 寫入
8k
- 70% 讀取/30% 寫入

在我們的吞吐量 4k 寫入預處理測試中，英特爾 P3700 表現最佳，因為它開始時大約為 400,000 IOPS，並達到略低於 170,000 IOPS 的穩定狀態。三星 XS1715 的爆破結果僅次於英特爾驅動器，儘管它跌至最後一位，落後於更穩定的 Memblaze。

接下來我們看看平均延遲，英特爾和三星驅動器開始時都在 0.6 毫秒左右，並在 20 分鐘後達到峰值。在剩下的測試中，英特爾驅動器仍然是兩者中最穩定的，位居榜首。然而，Memblaze 是驅動器延遲方面最一致的。

測量最大延遲顯示英特爾 SSD 是最穩定的驅動器，具有明顯的優勢，在整個測試過程中徘徊在 25 毫秒左右的延遲標記上，沒有任何重大峰值。在我們的最大延遲讀數期間，三星，尤其是 Memblaze 出現了重大峰值。

標準偏差計算旨在更輕鬆地可視化 SSD 延遲性能結果的一致性。在這種情況下，英特爾驅動器開始時表現強勁，儘管它在 22 分鐘左右顯示出顯著的延遲峰值。之後它保持相當穩定，位居榜首，到最後不到 1.5 毫秒。

在主要的 4k 綜合基準測試中，Memblaze 驅動器以令人印象深刻的 717,172 IOPS 在讀取列中名列前茅，而 Intel 驅動器則以 172,672 IOPS 表現出最佳寫入性能。

當查看平均延遲時，結果或多或少相同，因為英特爾驅動器顯示 0.56 毫秒讀取和 1.48 毫秒寫入，僅次於 Memblaze 驅動器。

在最大延遲方面，英特爾 P3700 的寫入性能最高，僅為 33.1 毫秒，而三星的最大讀取延遲最高，為 5.8 毫秒。

當查看標準偏差時，結果與英特爾驅動器的寫入延遲再次領先，為 1.377 毫秒。三星 XS1715 的讀取延遲最高，為 0.08 毫秒。

我們的下一個工作負載使用 8k 傳輸，讀取操作佔 70%，寫入操作佔 30%。同樣，在切換到主要測試之前，我們將從預處理結果開始。在吞吐量方面，英特爾驅動器在測試開始時以顯著優勢顯示出最高性能，最終以大約 176,000 IOPS 的穩定狀態位居第二。

平均延遲講述了一個類似的故事，英特爾驅動器在測試開始時表現出最佳性能，只是在 70 分鐘左右出現了一個大峰值。到最後，它在 1.6 毫秒左右達到穩定狀態，再次獲得第二名。

在查看最大延遲時，英特爾驅動器是迄今為止性能最好的驅動器，顯示出始終如一的延遲。 Memblaze 驅動器發布了非常不一致的延遲，在整個基準測試期間發布了巨大的峰值。

在測試的第一部分，標準偏差顯示了所有驅動器在所有地方的延遲。同樣，英特爾 P3700 顯示出最好的結果，因為它僅在少數情況下達到 1.2 毫秒的峰值。

在我們對 Intel P3700 驅動器進行全面預處理後，我們對其進行了主要的 8k 70/30 測試。在吞吐量方面，英特爾驅動器在整個測試中表現出最佳吞吐量，直到最後，Memblaze 在最後一個隊列深度超過 166,250 IOPS 時脫穎而出。

平均延遲結果顯示了類似的結果，Intel 和 Memblaze 驅動器並駕齊驅直到非常均勻，後者在終端中再次拉開距離。英特爾驅動器的啟動時間約為 0.2 毫秒。

查看最大延遲顯示英特爾驅動器的整體結果最好，因為它僅在少數情況下超過 20 毫秒大關。然而，Samsun XS1715 擁有最一致的結果，因為它的延遲峰值最少。

標準偏差結果證明了英特爾和 Memblaze 驅動器之間的性能並駕齊驅，一直到終端隊列深度。然而，總體而言，英特爾驅動器發布了最佳的整體結果，範圍為 0.2 毫秒至 1.15 毫秒。

結語

Intel P2 提供高達 3700TB 的容量，是該系列的頂級驅動器，專為主流應用程序和存儲系統提供商而設計。英特爾確實以大規模的方式推出了他們新的 NVMe 企業驅動器系列，具有三種不同的產品線和兩種不同的外形尺寸（2.5 英寸和 PCIe 附加卡），總共涵蓋 12 種不同的容量。沒有多少公司（除了三巨頭）能夠負擔得起如此令人印象深刻的發布。 P3700 驅動器及其係列也是垂直集成解決方案，這意味著英特爾生產控制器、NAND（20nm MLC）和固件（英特爾還為操作系統提供驅動程序支持）。這使英特爾能夠更好地了解驅動器的特性，使他們能夠有效地支持他們的驅動器並在未來提供更精簡的增強功能。

在查看性能時，很明顯英特爾 DC P3700 是一個強大的執行者，因為它在我們測試的許多工作負載中處於領先地位。也就是說，我們將其與三星 XS1715 1.6TB 和 Memblaze PBlaze4 3.2TB NVMe SSD 進行了對比。在我們的 SQL Server 測試中，英特爾驅動器的吞吐量最高，達到令人印象深刻的 3,157.5 TPS 以及 3,157.341 TPS 的領先總和。此外，英特爾驅動器在平均延遲方面與三星 XS1715 並列領先，為 7.0 毫秒。在我們的 Sysbench 測試中，我們再次看到令人印象深刻的性能，最高 TPS 為 5,779.7，總平均延遲為 22.15 毫秒，最壞情況（第 99 個百分位）總結果為 45.97 毫秒。

在我們的主要綜合基準測試中，英特爾 DC P3700 的 4k 吞吐量為 457,230 IOPS 讀取，最高寫入性能為 172,672 IOPS。在平均延遲方面，英特爾驅動器發布了 0.56 毫秒的讀取和領先的 1.48 毫秒寫入，同時領先的最大延遲/標準偏差讀取性能分別為 8.5 毫秒讀取和 0.236 毫秒。在我們的 3700k 8/70 工作負載中，英特爾 DC P30 的表現明顯好轉，因為該驅動器的性能記錄在所有類別中都接近排行榜的前列。

優點