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你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,請(qǐng)大家不吝賜教,您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問(wèn)。

測(cè)試背景

??在"FPGA實(shí)現(xiàn)高帶寬NVMe SSD讀寫(xiě)"帖子中介紹了項(xiàng)目背景及系統(tǒng)架構(gòu)、FPGA實(shí)現(xiàn)NVMe讀寫(xiě)的大致實(shí)現(xiàn)方法。項(xiàng)目中需要將圖像傳感器產(chǎn)生的高速數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)穩(wěn)定的持續(xù)存儲(chǔ),即不僅要求較高的存儲(chǔ)帶寬,還同時(shí)需要該存儲(chǔ)帶寬保持始終穩(wěn)定、持續(xù)。

??在項(xiàng)目做系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候,隨手在網(wǎng)上搜到的NVMe SSD的讀寫(xiě)速度的測(cè)試都是這樣的:

你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
??這些信息使得我們?cè)谧鱿到y(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候,信心滿(mǎn)滿(mǎn)的,認(rèn)為只要做好NVMe的讀寫(xiě)控制器后,買(mǎi)來(lái)硬盤(pán),裝上就萬(wàn)事大吉了。

??偶然的一次好奇,我們用另外的一個(gè)測(cè)速軟件HD Tune Pro進(jìn)行了測(cè)試,于是乎,發(fā)現(xiàn)了這樣的測(cè)速結(jié)果:

你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
??SSD持續(xù)讀寫(xiě)的速度發(fā)生下降,絕大多數(shù)SSD在某個(gè)容量后,其速度發(fā)生斷崖式下降。以Teclast 240GB SSD為例,在寫(xiě)入數(shù)據(jù)達(dá)到約36GB時(shí)速度開(kāi)始大幅度降低,大容量讀寫(xiě)時(shí)最低寫(xiě)入速度甚至低于50MB/s。

??這個(gè)結(jié)果不僅讓我們驚得一身冷汗,原來(lái),傳說(shuō)中的高速是有時(shí)間限制的!但是一個(gè)更大的問(wèn)題又隨之而來(lái)的產(chǎn)生了:這些測(cè)速軟件的底層操作原理及過(guò)程是什么?萬(wàn)一HD Tune Pro得出的數(shù)據(jù)再不可靠呢?項(xiàng)目驗(yàn)收的時(shí)候,再發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題,就不是錢(qián)和時(shí)間的問(wèn)題了。會(huì)連累與項(xiàng)目相關(guān)的多方單位,而且把自己好不容易積累的專(zhuān)業(yè)信用一次丟個(gè)精光,就沒(méi)前途了。越想越不靠譜,看來(lái)一個(gè)專(zhuān)業(yè)的項(xiàng)目,確實(shí)涉及到方方面面的東西,連測(cè)試工具都不能采用普通的方法。要擼起袖子自己干了,做個(gè)專(zhuān)業(yè)的NVMe SSD測(cè)速!

測(cè)試平臺(tái)

??測(cè)試平臺(tái)使用上一個(gè)帖子中介紹的ZCU106+FMC擴(kuò)展子板系統(tǒng),該平臺(tái)基于PCIe 3.0協(xié)議,使用ARM裸機(jī)結(jié)合FPGA實(shí)現(xiàn)NVMe SSD的讀寫(xiě)功能。

??待測(cè)NVMe SSD 選用了幾款具有代表性的高性能SSD,其中有一款神秘嘉賓,待后面詳細(xì)介紹:

??三星980 500GB
??三星PM981 256GB
??三星SM961 256GB (960 pro聯(lián)想品牌機(jī)用)
??三星980 PRO 1TB
??憶芯科技1TB SSD (StarBlaze S1200CMT1)
??憶芯科技2TB SSD (StarBlaze S1200ITT2)

??三星的SSD是我們很多人在裝機(jī)時(shí)首選的SSD品牌之一。在待測(cè)的三星品牌的SSD中,三星980、980 PRO和PM981選用的閃存芯片是低成本的TLC顆粒(數(shù)據(jù)引自京東旗艦店),三星SM961選用的是MLC顆粒。因?yàn)門(mén)LC顆粒的每個(gè)cell可以寫(xiě)入3個(gè)二進(jìn)制位,MLC顆粒的每個(gè)cell可以寫(xiě)入2個(gè)二進(jìn)制位,所以TLC的結(jié)構(gòu)比MLC復(fù)雜,速度比MLC慢,壽命比MLC短。高速緩存方面,三星980去掉了緩存;三星980 PRO選用的是1GB緩存芯片;三星PM981和SM961緩存芯片大小都為512MB。對(duì)于三星980 PRO,它最高支持PCIe 4.0接口,可以進(jìn)一步提高SSD的讀寫(xiě)性能。

??本次測(cè)試的神秘嘉賓就是憶芯的2TB SSD(StarBlaze S1200ITT2)。憶芯科技基于國(guó)產(chǎn)主控芯片和顆粒,并自主研發(fā)的高性能低功耗NVMe SSD主控已量產(chǎn)出貨,固件解決方案也已交付行業(yè)客戶(hù),推出的高性能NVMe固態(tài)硬盤(pán)已通過(guò)Intel、AMD、飛騰、兆芯、龍芯、海光、申威、鯤鵬等各大平臺(tái)和麒麟、統(tǒng)信等操作系統(tǒng)兼容性認(rèn)證。此次測(cè)試不僅是和國(guó)外的廠商進(jìn)行對(duì)比,也是對(duì)國(guó)內(nèi)公司的一種支持。而后的測(cè)試結(jié)果,反而給了我們展示了另外一種驚艷,憶芯的性能完全顛覆了我們對(duì)國(guó)產(chǎn)SSD的認(rèn)識(shí),具體數(shù)據(jù),且看后文。

??基于SSD結(jié)構(gòu)和容量的考慮,我們認(rèn)為三星980 PRO是目前市場(chǎng)上能找到的性能最好的NVMe SSD,它的讀寫(xiě)性能應(yīng)該是所有待測(cè)SSD中最好的,其次應(yīng)該是三星980和三星SM961,三星PM981,國(guó)產(chǎn)憶芯科技的兩款SSD因?yàn)橹皼](méi)用過(guò),市場(chǎng)上的測(cè)評(píng)不多,對(duì)其性能,我們也是很期待。

??這些測(cè)試盤(pán)的照片依次如下:

你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試

測(cè)試方法、項(xiàng)目

??硬盤(pán)相關(guān)的讀寫(xiě)方式,總體上分為三種:順序讀寫(xiě)、隨機(jī)讀寫(xiě)和4K讀寫(xiě)。順序讀寫(xiě)即連續(xù)讀寫(xiě),可以理解為有序的讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)。在讀寫(xiě)的過(guò)程中會(huì)遵循先后順序進(jìn)行工作。隨機(jī)讀寫(xiě)則不遵循先后順序進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě),即數(shù)據(jù)是隨機(jī)分布在硬盤(pán)的某個(gè)或某些扇區(qū)中,沒(méi)有連續(xù)性。4K讀寫(xiě),顧名思義為讀寫(xiě)4KB大小的數(shù)據(jù),由于大多數(shù)硬盤(pán)的物理扇區(qū)大小都是4KB,所以硬盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的最小單位為4KB。4K讀寫(xiě)就是依據(jù)4K對(duì)齊的原則進(jìn)行的隨機(jī)讀寫(xiě),寫(xiě)入的數(shù)據(jù)可以完全占用使用的扇區(qū)。

??對(duì)比這三種讀寫(xiě)方式,順序讀寫(xiě)的特點(diǎn)是讀寫(xiě)時(shí)間短、讀寫(xiě)數(shù)據(jù)大且集中、具備連續(xù)性,隨機(jī)讀寫(xiě)的特點(diǎn)是讀寫(xiě)數(shù)據(jù)小、具有分散性,4K讀寫(xiě)除了具備隨機(jī)讀寫(xiě)的特性,由于是基于4K對(duì)齊進(jìn)行讀寫(xiě),可以完全占用硬盤(pán)中所使用的扇區(qū),提高訪(fǎng)問(wèn)速度,4K讀寫(xiě)性能的強(qiáng)弱直接影響到大量小文件讀寫(xiě)時(shí)的效率。后兩者讀寫(xiě)方式更多地應(yīng)用于小容量文件數(shù)據(jù)。

??針對(duì)項(xiàng)目中大容量持續(xù)讀寫(xiě)的要求,選用順序讀寫(xiě)的方式測(cè)試不同SSD的讀寫(xiě)特性。

??測(cè)試中,采用兩種測(cè)試方法:
??一次讀寫(xiě)一定總量的數(shù)據(jù)而得到的總平均速度,這個(gè)數(shù)據(jù)總量從5GB開(kāi)始,最高到500GB,每次得到的測(cè)試速度,都是從0扇區(qū)開(kāi)始寫(xiě)入/讀出,一直到本次測(cè)試的數(shù)據(jù)總量停止后,讀寫(xiě)期間的平均速度。
??在順序讀寫(xiě)測(cè)試中使用大區(qū)塊測(cè)試(如200GB)時(shí),測(cè)試區(qū)會(huì)跨越高速區(qū)及低速區(qū)(如果有),得到的速度為平均讀速度,不利于準(zhǔn)確評(píng)估SSD的性能,在實(shí)際使用中,也無(wú)法按照平均速度安排數(shù)據(jù)吞吐,因?yàn)榘凑掌骄俣确峙涞娜蝿?wù),在高速區(qū)SSD硬盤(pán)“吃不飽”,低速區(qū),會(huì)出現(xiàn)丟數(shù)據(jù)的情況。
??因此,除平均速度的測(cè)試,還采用了適合的區(qū)塊大?。?GB~50GB之間,視硬盤(pán)的具體測(cè)試情況而定),分區(qū)測(cè)試的方法。具體是在SSD中選取相應(yīng)位置及大小的分區(qū)(即邏輯扇區(qū))進(jìn)行讀寫(xiě)測(cè)試,來(lái)比較不同邏輯扇區(qū)(且把這個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)物理扇區(qū))的讀寫(xiě)速度。

??在所有測(cè)試中,均采用了三次測(cè)試,取平均值的方法。

SSD測(cè)試結(jié)果

準(zhǔn)確性測(cè)試

??分別向SSD寫(xiě)入10GB和20GB的數(shù)據(jù),隨后按照寫(xiě)入的順序讀取這些數(shù)據(jù),并和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)作對(duì)比。發(fā)現(xiàn)讀出和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)一致,可以證明順序讀寫(xiě)的功能是正常執(zhí)行的,數(shù)據(jù)上沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤。

??準(zhǔn)確性測(cè)試通過(guò)后,便可以進(jìn)行單盤(pán)順序讀寫(xiě)的測(cè)試。讀寫(xiě)的大小在10GB~400GB之間,具體大小會(huì)依據(jù)每個(gè)SSD的容量和測(cè)速結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。比如三星 PM981 SSD,因?yàn)榈阶x寫(xiě)50GB時(shí)速度偏低,所以會(huì)將該類(lèi)型的SSD的讀寫(xiě)大小調(diào)整至10GB~50GB之間。

你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
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數(shù)據(jù)讀出性能

??首先看市場(chǎng)上的性能旗艦三星980 PRO的表現(xiàn),其讀出速度基本穩(wěn)定在2.6GB/s-2.7GB/s之間,于其他測(cè)試盤(pán)相比,除了表現(xiàn)最差的三星PM981,所有的盤(pán)與其他的盤(pán)并沒(méi)有很明顯的差別。而且僅從數(shù)據(jù)讀出的速度看,三星980 PRO難以被稱(chēng)之為旗艦,相比同門(mén)的980,速度上甚至還不如。國(guó)產(chǎn)憶芯的兩款SSD,在讀出性能上略遜于三星的主流產(chǎn)品,基本上在同一水平線(xiàn)上。幾款產(chǎn)品中,三星PM981的性能與其他產(chǎn)品相比明顯差了一塊。開(kāi)始的前70-100GB的讀出速度與其他產(chǎn)品持平,但是超過(guò)了100GB后,數(shù)據(jù)讀出的速度遽然陡降,跌到了2GB/s-2.2GB/s的水平。其中虛線(xiàn)的速度三星PM981在一開(kāi)始測(cè)試中的結(jié)果,實(shí)線(xiàn)是在以后幾次測(cè)試中的結(jié)果。(對(duì)于這個(gè)差異,我們?cè)诤笪闹杏懻摗#┦菑娜粘^k公的角度,三星PM981的這種讀出性能也是可以接受的。畢竟在辦公使用中,很少出現(xiàn)超過(guò)100GB的大數(shù)據(jù)讀出。從性?xún)r(jià)比角度,不為用不到的性能或功能付費(fèi),確實(shí)是一種合理的選擇,只要其價(jià)格對(duì)應(yīng)比較低就可以了。

數(shù)據(jù)寫(xiě)入性能

??這個(gè)性能相對(duì)于SSD數(shù)據(jù)讀出速度來(lái)說(shuō),要重要一些,也是可以區(qū)分不同檔次SSD的重要依據(jù)。在很多工業(yè)應(yīng)用中,需要及時(shí)、迅速的響應(yīng)并存儲(chǔ)生成的數(shù)據(jù),但是在數(shù)據(jù)的讀出中,可以略慢些也不影響應(yīng)用。

??還是先看性能旗艦三星980 PRO的表現(xiàn),三星980 PRO在100GB以?xún)?nèi)時(shí),寫(xiě)入速度穩(wěn)定在2.5GB/s,但大于100GB時(shí),速度開(kāi)始降低,寫(xiě)入200GB的速度為2.1 GB/s,300GB的速度為1.95 GB/s, 500GB的速度為1.86GB/s,再后面的容量就沒(méi)去測(cè)試了。

??三星SM961的寫(xiě)入速度穩(wěn)定性讓人感嘆,總?cè)萘?56GB的盤(pán),從10GB開(kāi)始測(cè)試,為1.5GB/s,20GB,50GB,100GB,直到200GB,快接近滿(mǎn)盤(pán)了,寫(xiě)入速度始終穩(wěn)定在1.5GB/s。其寫(xiě)入速度雖然比三星980 PRO低,但是其優(yōu)秀的穩(wěn)定性可以適用于一些工業(yè)應(yīng)用中。

??容量為500GB的三星980 SSD更像是適用于商業(yè)及辦公中,在開(kāi)始的10GB及20GB測(cè)試中,其寫(xiě)入速度為2.4GB/s本可以和三星980 PRO持平,但是從30GB開(kāi)始,SSD的寫(xiě)入速度就開(kāi)始下降,50GB的寫(xiě)入速度為1.9GB/s,70GB的寫(xiě)入速度為1.7GB/s,100GB的寫(xiě)入速度為1.5GB/s,大于250GB時(shí),速度已經(jīng)跌至1GB/s以下,一直到400GB,總平均速度就跌到了477MB/s。按理來(lái)說(shuō),三星980 SSD的性能應(yīng)該是僅次于三星980 PRO的,但是在寫(xiě)入20GB之后,速度就開(kāi)始往下降了。在寫(xiě)入不到SSD總?cè)萘?0%的數(shù)據(jù)時(shí)就已經(jīng)掉速,那么在實(shí)際的應(yīng)用上就更不方便迅速地存儲(chǔ)大容量數(shù)據(jù),那測(cè)速軟件測(cè)出相對(duì)較高的速度,對(duì)使用者角度來(lái)說(shuō)將會(huì)起到誤導(dǎo)的效果。

??三星PM981 SSD在一開(kāi)始的測(cè)試寫(xiě)入10GB大小時(shí)就已經(jīng)低于1.5GB/s,到50GB時(shí)已經(jīng)跌至500MB/s以下。連續(xù)測(cè)試幾次后,發(fā)現(xiàn)即使是10GB的寫(xiě)入速度和讀出速度和一開(kāi)始的結(jié)果比,都有所下降,甚至從0地址開(kāi)始,只寫(xiě)入5GB大小的數(shù)據(jù)時(shí),速度都跌至531MB/s,寫(xiě)入10 GB的數(shù)據(jù)速度就跌至405MB/s,隨著數(shù)據(jù)量增大,寫(xiě)入速度進(jìn)一步下跌至366MB/s(20GB),353MB/s(30GB),344MB/s(50GB),數(shù)據(jù)量進(jìn)一步增大后,速度基本穩(wěn)定在330 MB/s。故,用灰色的虛線(xiàn)表示三星PM981一開(kāi)始速度測(cè)試的結(jié)果,灰色實(shí)線(xiàn)表示該盤(pán)在后續(xù)的反復(fù)測(cè)試中的,比較穩(wěn)定的速度。三星PM981 SSD使用的是TLC閃存顆粒,按照相關(guān)資料說(shuō),這種顆粒的壽命有限,而且速度會(huì)隨著次數(shù)的增加而下滑,但是就經(jīng)過(guò)了幾次測(cè)試,5GB數(shù)據(jù)的寫(xiě)入速度就只有最初測(cè)試數(shù)據(jù)的一半還不到,這是不是有點(diǎn)太………………。不管怎樣,如果他夠便宜,確實(shí)也是一種選擇。

??三星PM981 SSD給人一種虛幻的感覺(jué),一開(kāi)始測(cè)試的速度是還可以的。如果拿著這個(gè)自己測(cè)試過(guò)的盤(pán)交給客戶(hù),客戶(hù)一測(cè)試,就只有我們給出的測(cè)試結(jié)果的一半,客戶(hù)一定覺(jué)得是我們?cè)诿沈_他們,而我們卻滿(mǎn)心歡喜的認(rèn)為完成了指標(biāo)任務(wù)。我想,我會(huì)被這種情況弄得斷了路,但自己都不知道是怎么敗的。從科學(xué)的角度,一種東西的速度標(biāo)成應(yīng)該是以測(cè)試出來(lái)的最低速為準(zhǔn),而不該是按照某一次測(cè)出的最大值。SSD性能和運(yùn)動(dòng)比賽不一樣的,比賽是看某一次的最高速度而稱(chēng)之為記錄,但是應(yīng)用產(chǎn)品中的性能,應(yīng)該是按照最低速來(lái)衡量的。

??經(jīng)分析,三星PM981選用的TLC閃存顆粒,是導(dǎo)致該SSD在多次測(cè)試后速度大幅度降低的關(guān)鍵因素之一。前面也提到,TLC顆粒的每個(gè)cell可以寫(xiě)入3個(gè)二進(jìn)制位,這種顆粒要比每個(gè)cell可以寫(xiě)入2個(gè)二進(jìn)制位的MLC和只能寫(xiě)一個(gè)二進(jìn)制位的SLC的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,但存儲(chǔ)的位數(shù)越多,需要的電位精度就越高,充電就更困難,檢驗(yàn)失敗還需要重新充電,寫(xiě)入就變得很慢;讀取時(shí)也需要更高的精度,因此也會(huì)稍慢一些。所以TLC的性能和成本都是最低的,壽命也是最短的。大多數(shù)U盤(pán)都是采用TLC芯片顆粒。

國(guó)產(chǎn)憶芯的寫(xiě)入速度

??兩款SSD,寫(xiě)入的速度雖然普遍低于三星980 PRO,但是以穩(wěn)定性而言,憶芯1T的SSD在280GB以?xún)?nèi)都能達(dá)到穩(wěn)定的寫(xiě)入速度,直到寫(xiě)入280GB時(shí)才有大幅降速的現(xiàn)象,但是同樣寫(xiě)入280GB數(shù)據(jù),憶芯耗時(shí)大大小于三星,2T的SSD更是持續(xù)穩(wěn)定在2.2GB/s,甚至讀寫(xiě)1.8TB大小的數(shù)據(jù)時(shí),也能保持穩(wěn)定。對(duì)比市場(chǎng)上的性能旗艦三星980 PRO,寫(xiě)入200GB的速度為2.1 GB/s,300GB的速度為1.95 GB/s,500GB的速度為1.86GB/s??梢?jiàn)憶芯S1200ITT2的寫(xiě)入速度有多強(qiáng)悍?。。?/p>

??憶芯SSD擁有國(guó)內(nèi)自研的主控芯片和閃存顆粒,而且能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的速度,實(shí)屬不易。2T的SSD表面更是有一塊厚的散熱板,所以我認(rèn)為溫度同樣是SSD能保證寫(xiě)入速度穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一。

??在測(cè)試之初,本著支持國(guó)產(chǎn)的想法。但是最后的測(cè)試結(jié)果卻是讓?xiě)浶居米约旱膶?shí)力展示了國(guó)產(chǎn)品牌的桀驁。憶芯的產(chǎn)品完全不需要以國(guó)產(chǎn)的原因予以照顧,直接硬實(shí)力!很明顯,憶芯的這款產(chǎn)品才是真正的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域性能之王,是名不見(jiàn)經(jīng)傳的掃地僧,一旦出手,驚艷世人。

??關(guān)于憶芯SSD更多的詳細(xì)情況及銷(xiāo)售,請(qǐng)直接聯(lián)系北京憶芯科技有限公司——馮經(jīng)理:
??郵箱:hero.feng@starblaze-tech.com
??電話(huà):18683435252

你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試

分區(qū)讀寫(xiě)測(cè)試

源起

??在分析幾款SSD讀出和寫(xiě)入速度的表現(xiàn)時(shí),可以看到三星980和憶芯1TB的盤(pán)出現(xiàn)了較大幅度的跌落,在400GB處寫(xiě)入速度都不到500MB/s。三星980是從20GB的時(shí)候開(kāi)始下降一步步降到較低的值,而憶芯1TB SSD則是280GB后,一下子出現(xiàn)了一個(gè)很大幅度(>1GB/s)的速度跌落。三星980 PRO和980類(lèi)似,只是每次速度跌落的幅度很小,在500GB處仍能保持1.86GB/s以上的寫(xiě)入速度。(三星PM981 SSD算是穩(wěn)定的低,< 500MB/s)三星SM961是穩(wěn)定的保持在一個(gè)可以接受的,較高的速度上(1.5GB/s)。憶芯2TB則是恐怖的穩(wěn)定在了2.2GB/s。

??我們?cè)噲D理解SSD中出現(xiàn)的速度跌落現(xiàn)象,把它歸結(jié)為盤(pán)中使用高速緩存的結(jié)果。當(dāng)一次連續(xù)寫(xiě)入的文件過(guò)大時(shí),高速緩存耗光,速度就開(kāi)始跌落了。如果按照這個(gè)設(shè)想的話(huà),在向SSD中的不同位置一次寫(xiě)入同樣大小的文件,速度就是一樣的。隨手驗(yàn)證了一下,發(fā)現(xiàn)似乎不是這樣的,在SSD中的不同開(kāi)始位置的扇區(qū)寫(xiě)入同樣大小的文件,速度會(huì)不一樣?。。?/p>

??于是,似乎就有了進(jìn)行分區(qū)測(cè)試的必要了,即對(duì)硬盤(pán)的不同起始位置寫(xiě)入/讀出同樣大小的數(shù)據(jù),測(cè)試速度。

測(cè)試

??鑒于前面測(cè)試的結(jié)果,
??三星PM981,以5GB為塊大小進(jìn)行分區(qū)讀寫(xiě),
??三星SM961,以5GB為塊大小進(jìn)行分區(qū)讀寫(xiě),
??三星980 SSD,以20GB為塊大小進(jìn)行分區(qū)讀寫(xiě),
??三星980 PRO和憶芯科技的兩款SSD,因?yàn)樗麄兊娜萘看笄疑弦粋€(gè)測(cè)試中的表現(xiàn)較好,則以100GB為塊大小進(jìn)行分區(qū)讀寫(xiě)。

你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
??幾款SSD的讀出速度如圖所示,他們的性能穩(wěn)定且相近,讀出速度介于2.7GB/s到2.8GB/s之間。在這幾款產(chǎn)品中,旗艦三星980 PRO表現(xiàn)的反而不夠好,在300-600GB區(qū)間反而只有2.67GB/s的讀出速度。在寫(xiě)入測(cè)試表現(xiàn)不佳的三星SM961,其數(shù)據(jù)讀出速度可以達(dá)到測(cè)試中的最大值2.8GB/s,可見(jiàn)該盤(pán)在需要頻繁寫(xiě)入較大的數(shù)據(jù),但是需要讀出較多數(shù)據(jù)的應(yīng)用中是一個(gè)不錯(cuò)的選擇(如果該盤(pán)價(jià)格較低的話(huà))。

你所不知道的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度及國(guó)貨的驚喜--基于FPGA的速度測(cè)試
??三款在總平均寫(xiě)入速度中表現(xiàn)穩(wěn)定的憶芯2T,三星PM981分區(qū)測(cè)試的寫(xiě)入速度與前面總速度的測(cè)試結(jié)果一致,兩個(gè)測(cè)試結(jié)果相互得到驗(yàn)證。
??三星PM981的表現(xiàn)似乎符合關(guān)于緩存的猜測(cè),在每次寫(xiě)入5GB的數(shù)據(jù)量下,在不同的起始位置,其寫(xiě)入速度均為530-540MB/s之間,速度穩(wěn)定,與前面的測(cè)試中的第一個(gè)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。該盤(pán)的表現(xiàn),就只能是這樣了,比較弱。
??分區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的測(cè)試,證實(shí)了在某些盤(pán)中,在硬盤(pán)中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的位置是影響其寫(xiě)入性能的主要因素。原來(lái)對(duì)SSD讀寫(xiě)架構(gòu)猜測(cè)不太對(duì),或者是,在SSD讀寫(xiě)中,如果有緩存的話(huà),也是較小的,對(duì)大數(shù)據(jù)量的寫(xiě)入速度影響不大。
??三星980 SSD在前60GB的兩個(gè)區(qū)間有較高的2.4GB/s寫(xiě)入速度,在60-80GB區(qū)間,寫(xiě)入速度下降至1GB/s,在80-100GB、200-220GB和300-320GB三個(gè)區(qū)間,寫(xiě)入速度略提高至1.2GB/s,但始終遠(yuǎn)低于2.4GB/s。
??三星980 PRO在前200GB區(qū)間,寫(xiě)入速度穩(wěn)定在2.5GB/s。在之后的區(qū)間,200-300GB、300-400GB區(qū)間和500-600GB區(qū)間的寫(xiě)入100GB的速度僅為1.7-1.8GB/s,但是在700-800GB區(qū)間,寫(xiě)入速度反彈至和開(kāi)始區(qū)間一本一樣的速度,為2.4GB/s。
??與三星的SSD不同,憶芯科技1TB表現(xiàn)的比較穩(wěn),高速區(qū)間很穩(wěn)定且明顯,速度降下后,沒(méi)有出現(xiàn)反彈的情況。在300-400GB、500-600GB和700-800GB三個(gè)分區(qū)區(qū)間的寫(xiě)入速度低于1GB/s。
??很明顯,在不同的分區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù),某些型號(hào)的盤(pán)會(huì)出現(xiàn)寫(xiě)入速度的下降,甚至波動(dòng)。為何分區(qū)寫(xiě)入速度會(huì)產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果,我們還沒(méi)有找到明確的答案,歡迎各位讀者分享自己的見(jiàn)解。

結(jié)語(yǔ)

??因?yàn)閷?duì)市面常用硬盤(pán)測(cè)速軟件后臺(tái)的不甚了解及對(duì)測(cè)速結(jié)果的擔(dān)心,我們使用FPGA,使用邏輯扇區(qū)的方法對(duì)幾款NVMe SSD進(jìn)行了總平均及分區(qū)測(cè)速。測(cè)試結(jié)果顯示,某些型號(hào)的SSD在較大數(shù)據(jù)量寫(xiě)入的情況下,會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的掉速。以5GB或10GB大小寫(xiě)入不同的邏輯扇區(qū),在某些型號(hào)中,也會(huì)出現(xiàn)速度較大的波動(dòng)。本次的SSD測(cè)速的一個(gè)驚喜是發(fā)現(xiàn)了一塊在性能上超越三星980 PRO的國(guó)產(chǎn)NVMe SSD,憶芯2TB,其高速度之穩(wěn)定,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了市售性能旗艦產(chǎn)品,可謂國(guó)貨之光。

聲明

??在本文的結(jié)尾,我們做如下聲明:本次的測(cè)試僅僅是作為與該領(lǐng)域感興趣的朋友交流之用。我們僅對(duì)某款型號(hào)的某塊盤(pán),基于FPGA平臺(tái),用自己的測(cè)試程序做了統(tǒng)一的、無(wú)差別的測(cè)試而得到了結(jié)果。我們僅對(duì)我們的方法及所用的盤(pán)負(fù)責(zé),保證不出現(xiàn)虛假或是偽造的結(jié)果。但不是對(duì)市場(chǎng)上所有的該型號(hào)或類(lèi)似的產(chǎn)品性能做出推斷或推論。本文的數(shù)據(jù)發(fā)布出來(lái),僅供大家參考。
??本文的內(nèi)容是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目中系列工作的一部分。后續(xù)還將推出基于NVMe的RAID0的實(shí)現(xiàn)介紹。為了方便成為一個(gè)系列,就是用最初的這個(gè)賬號(hào)發(fā)文,請(qǐng)大家知曉。

如果需要討論,聯(lián)系方式如下:
北京市可線(xiàn)下,地址:北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街5號(hào)北京理工大學(xué)。
非京可聯(lián)系:Tel:13810602873(微信同號(hào))
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