英特爾 SSD DC P4510 評測

by 亞當·阿姆斯特朗 on 2018 年 4 月 6 日

企業 ◇ SSD

今年稍早推出的DC P4510系列是英特爾全新的資料中心級NVMe固態硬碟。 P4510專為雲端環境設計（其宣傳口號為「雲端靈感，儲存優化」），是英特爾首款企業級64層3D NAND固態硬碟。憑藉這項技術，英特爾成功將硬碟容量提升至8TB，同時維持了U.2介面、15mm厚度的外型尺寸。

擴展的容量可以幫助公司整合工作負載或更好地支持更廣泛的雲工作負載，使服務提供商能夠增加用戶數量並提高數據服務水平。除了大容量外，該驅動器還改進了 QoS，它利用智能固件算法使主機和後台讀/寫數據保持最佳平衡。 P4510 的讀取速度為 3.2GB/s，寫入速度為 3GB/s，讀取速度為 637K IOPS，寫入速度為 139K IOPS。

該驅動器系列還通過使用帶內機制和帶外訪問來增強對驅動器健康和狀態的 SMART 監控，從而最大限度地減少服務中斷。這有助於在突然斷電的情況下防止數據隨之丟失。 P4510 在其新的 3D NAND 中內置了固件增強功能，可以優先處理主機工作負載，從而確保更好的服務水平。

Intel DC P4510 提供 1TB、2TB、4TB 和 8TB 容量，採用 NVMe 規範 1.2。對於本次審查，我們將查看 2TB 和 8TB 型號。

英特爾 DC P4510 規格

容量	1TB	2TB	4TB	8TB
介面	PCIe 3.1 x4，NVMe 1.2
外形尺寸	U.2 2.5” 15mm
NAND閃存	英特爾 3D NAND 技術，64 層，TLC
性能
128k 順序讀取	高達 3,200MB/秒
128k 順序寫入	高達 3,000MB/秒
4k隨機讀取	高達 637,000 次 IOPS
4k隨機寫入	高達 139,000 次 IOPS
延遲讀/寫	110μs
可靠性
終身寫入	13.88PB
DWPD	1
平均無故障時間	2萬小時
UBER	每 1^10 位讀取 17 個扇區
振動
操作	2.17 GRMS (5-700 赫茲)
非工作溫度	3.13 GRMS (5-800 赫茲)
休克	1000G（0.5毫秒）
電力
有效	16W
空閒	5W

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：

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 P4510 的基準測試包括：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。

SQL Server 性能

每個 SQL Server VM 都配置有兩個虛擬磁盤：100GB 卷用於啟動，500GB 卷用於數據庫和日誌文件。從系統資源的角度來看，我們為每個 VM 配置了 16 個 vCPU、64GB DRAM 並利用了 LSI Logic SAS SCSI 控制器。雖然我們之前測試的 Sysbench 工作負載在存儲 I/O 和容量方面使平台飽和，但 SQL 測試正在尋找延遲性能。

此測試使用執行在 Windows Server 2012 R2 虛擬機器上的 SQL Server 2014，並由 Quest 的資料庫基準測試工具進行壓力測試。 StorageReview 的Microsoft SQL Server OLTP 測試協定採用事務處理效能委員會 (TPPC) 基準測試 C (TPC-C) 的最新草案，TPC-C 是一款線上事務處理基準測試工具，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。本次評測中使用的每個 SQL Server 虛擬機器執行個體均包含一個 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。

SQL Server 測試配置（每個虛擬機）

在Windows Server 2012 R2
存儲空間：分配 600GB，使用 500GB
SQL Server 2014的
- 數據庫大小：1,500 規模
- 虛擬客戶端負載：15,000
- 內存緩衝區：48GB
測試時長：3 小時
- 2.5 小時預處理
- 30分鐘採樣期

在我們的 SQL Server 事務基準測試中，P4510 以 12,625.4 TPS 排名第三，比表現最好的 PBlaze10.7 落後 4。

對於 SQL 平均延遲，P4510 以 9 毫秒再次排在第三位。

系統性能

下一個應用基準測試是使用SysBench 對Percona MySQL OLTP 資料庫進行測量。此測試測量平均 TPS（每秒交易數）、平均延遲以及平均第 99 個百分位延遲。

每個Sysbench虛擬機器都配置了三個虛擬磁碟：一個用於啟動（約 92GB），一個用於預先建置的資料庫（約 447GB），第三個用於待測資料庫（270GB）。從系統資源角度來看，我們為每個虛擬機器配置了 16 個虛擬 CPU、60GB DRAM，並使用了 LSI Logic SAS SCSI 控制器。

Sysbench 測試配置（每個虛擬機）

中央操作系統 6.3 64 位
Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- 數據庫表：100
- 數據庫大小：10,000,000
- 數據庫線程：32
- 內存緩衝區：24GB
測試時長：3 小時
- 2 小時預處理 32 個線程
- 1 小時 32 個線程

在 Sysbench 事務基準測試中，P4510 以 7,346.8TB 的 8 TPS 和 6,537TB 的 2 TPS 位居第二和第三。

在平均延遲方面，P4510 與上述排名相同，8TB 以 17.4ms 的延遲位居第二，2TB 以 19.6ms 位居第三

我們的最壞情況延遲基準再次與 8TB P4510 以 30.9 毫秒位居第二，2TB 版本以 35.6 毫秒位居第三。

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。
（不運行）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 P4510 在 Houdini 測試中表現出色，以 2,595.7 秒的成績在非 Optane 驅動器中排名第二。總體排名第七。 2TB 表現不佳，為 2,845.6 秒。

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建立基線，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

在我們的第一個 VDBench 工作負載分析隨機 4K 讀取中，8TB Intel DC P4510 的峰值性能為 642,149 IOPS，延遲為 198µs。這使得驅動器排在 Memblaze PBlaze5 之後，僅次於 Toshiba PX04。 2TB 版本以 621,469 IOPS 的峰值性能和 205µs 的延遲排名第四。

對於隨機 4K 寫入，8TB P4510 的峰值約為 433K IOPS，耗時 36µs。但是，它立即出現性能下降和延遲激增，使其與 P3700 持平並位居第三。 2TB 排在最後，峰值性能為 233,299 IOPS，延遲為 540µs。

切換到順序工作負載後，8TB P4510 能夠以 04 IOPS 或 64GB/s 的峰值得分和 39,502µs 的延遲，在 2.5K 讀取中以 396 IOPS 或 2GB/s 的成績擊敗東芝 PX37,582，位居第二。 2.35TB 再次以 425 IOPS 或 XNUMXGB/s 和 XNUMXµs 的延遲位居第四。

對於 64K 寫入，8TB P4510 再次排名第三，峰值性能為 26,150 IOPS 或 1.63GB/s，延遲為 605µs。同樣，2TB 的寫入性能更差，以 15,453 IOPS 或 966MB/s 和 1.02ms 的延遲排在倒數第二位。

接下來我們看看 SQL 工作負載。對於第一個基準測試，8TB P4510 以 241,242 IOPS 的峰值性能和 132µs 的延遲以微弱優勢位居第二。 2TB P4510 以 188,170 IOPS 和 170µs 的峰值性能排名第四。

在 SQL 90-10 中，8TB 驅動器再次位居第二，峰值為 213,390 IOPS，延遲為 146µs，然後降至 200K IOPS 以下，延遲略有上升。 2TB 版本的峰值性能為 182,868 IOPS，延遲為 196µs，排名第四。

在 SQL 80-20 中，我們看到相同的放置具有與 8TB P4510 類似的效果，峰值為 204,683 IOPS，延遲為 156µs，然後略有下降。 2TB 版本的峰值為 150,201 IOPS，延遲為 209µs，然後性能略有下降，排名第三。

我們的下一批基準測試著眼於 Oracle 工作負載。第一個顯示 8TB P4510 位居第二，峰值性能為 191,472 IOPS，延遲為 188µs。 2TB 達到 136,675 IOPS 的峰值性能，延遲為 237µs，排名第四。

對於 Oracle 90-10，8TB P4510 以 5 IOPS 的峰值性能和 177,256µs 的延遲差點超過 PBlaze124。 2TB 版本達到 137,302 IOPS 的峰值，延遲為 160µs。

在 Oracle 80-20 測試中，8TB P4510 再次以 177,851 IOPS 的峰值性能和 130µs 的延遲排名第二。 2TB 驅動器達到 127,888 IOPS 的峰值和 171µs 的延遲，位居第三。

接下來我們切換到我們的 VDI 克隆測試，完整和鏈接。對於 VDI 完整克隆啟動，8TB P4510 以 160,678 IOPS 的峰值性能和 215µs 的延遲位居第二。 2TB 版本與東芝驅動器並駕齊驅，峰值性能為 138,821 IOPS，延遲為 244µs。

使用 VDI FC 初始登錄時，8TB P4510 的峰值為 79,306 IOPS，延遲為 375µs，然後性能略有下降。它再次位居第二。 2TB 版本緊隨其後，峰值性能為 54,562 IOPS，延遲為 546µs。

VDI FC Monday Login 看到 8TB P4510 以 67,351 IOPS 的峰值性能和 236µs 的延遲位居第二。 2TB P4510 以 51,803 IOPS 的峰值性能和 307µs 的延遲排名第三。

在 VDI LC 啟動測試中，我們看到 8TB P4510 在 Memblaze 和 Toshiba 之後排名第三，峰值性能為 75,572 IOPS，延遲為 211µs。緊隨其後的是具有 2 IOPS 和 4510µs 延遲的 65,274TB P244。

VDI LC Initial Login 的 8TB P4510 排名第二，峰值性能為 48,495 IOPS，延遲為 205µs。排在第三位的是 2TB 版本，具有 31,468 IOPS 和 252µs 的延遲。

最後，我們的 VDI LC Monday Login 的 8TB P4510 以 48,324 IOPS 的峰值性能和 328µs 的延遲位居第二。 2TB 驅動器以 35,999 IOPS 和 439µs 延遲跌至倒數第二。

結語

英特爾 DC P4510 NVMe SSD 系列是該公司專為雲設計的新型數據中心驅動器。這些驅動器採用 U.2 外形規格，最大容量高達 8TB，採用英特爾的 64 層 3D NAND。這種能力轉化為更廣泛的雲工作負載、更多用戶和更好的服務水平。 P4510 具有增強的 QoS，可平衡主機和後台讀寫。它還監控驅動器健康狀況和狀態，以幫助確保可用性和數據保護。

查看我們應用程序工作負載分析中的性能，英特爾固態盤 DC P4510 在我們的 SQL Server 測試中取得了不錯的成績，達到 12,625.4 TPS 和 9 毫秒的平均延遲。兩個 Memblaze 驅動器都以微弱優勢擊敗了它。在 Sysbench 中，8TB P4510 以 7,346.8 TPS、平均延遲 17.4 毫秒和最壞情況下的 30.9 毫秒位居第二，而 2TB 達到 6,537 TPS、平均延遲 17.4 毫秒和最差情況 35.6 毫秒 -案例場景。在 Houdini 測試中，8TB P4510 在非 Optane 驅動器中以 2,595.7 秒排名第二，總體排名第七。 2TB 版本能夠達到 2,845.6 秒。

對於 VDBench 工作負載分析，8TB P4510 在所有基準測試中排名第二或第三。它確實提供了令人印象深刻的數字，例如，在隨機 4K 中，它能夠達到超過 642K IOPS 讀取和 433K IOPS 寫入（儘管它在達到峰值後性能急劇下降）。在順序工作負載中，該驅動器達到 2.5GB/s 的讀取速度和 1.63GB/s 的寫入速度。對於 SQL 工作負載，P4510 能夠達到超過 241K IOPS，213-90 達到 10K IOPS，204-80 超過 20K IOPS。對於我們的 Oracle 工作負載，Intel 驅動器能夠達到超過 191K IOPS 以及 177K IOPS（90-10 和 80-20）。在 Oracle 90-10 中，英特爾幾乎趕上了領跑者 PBlaze5。對於我們的 VDI FC 測試，該驅動器能夠在啟動時達到超過 160K IOPS，在初始登錄時達到 79K IOPS，在星期一登錄時達到 67K IOPS。對於 VDI LC，該驅動器在啟動時達到了 75K IOPS，在初始登錄時達到了 48K IOPS，在星期一登錄時達到了 48K IOPS。

P4510 在大多數基準測試中表現出色，輕鬆改進了之前的 P4500。憑藉各種容量產品和外形規格，英特爾已將 P4510 很好地定位為他們的 NVMe 主力，尤其是容量最高的 8TB 型號。