耐久度翻倍：长江存储PE522 30.72TB企业级SSD评测

前言和拆解

性能、可靠性、耐用性、能效比和容量是企业级SSD的五个核心维度。今天PCEVA评测的长江存储PE522就是一款企业级SSD中的五边形战士，它具备14.2/11.5 GB/s顺序读写与3100K IOPS随机读取能力、出色的每瓦效能和发热控制，单盘最高30.72TB存储容量实现超高存储密度，以及超越行业标准33%~100%的耐用性指标。

PE522 30.72TB具备增强掉电保护功能，当SSD检测到异常断电时储能电容供电，将缓存内数据安全写入到闪存当中。

常规企业级3D TLC闪存的擦写寿命多为3000到5000次循环，而长江存储PE522使用的晶栈Xtacking 4.0技术企业级3D TLC闪存则达到12000次擦写寿命。长江存储PE522 30.72TB使用单die 1Tb容量的长江存储晶栈Xtacking 4.0企业级3D TLC闪存。16die封装，单个闪存颗粒容量2TB。PCB两面各有8个闪存颗粒，一共32TB容量，扣除OP预留空间后实际可用30.72TB。

长江存储PE522分为读取密集型（最大容量30.72TB，也是本次评测的型号）和读写混合型（最大容量25.6TB）两种方案。读取密集型企业级SSD通常提供1DWPD耐久度指标，而长江存储PE522提供了翻倍的2DWPD。读写混合型企业级SSD通常提供3DWPD耐久度指标，长江存储PE522则提供4DWPD，将卓越耐久性优势体现得淋漓尽致。

测试平台和产品信息展示

测试平台：

CPU：AMD Ryzen Threadripper 9980X
主板：华硕Pro WS TRX50-SAGE WIFI
内存：芝奇DDR5-6400 32GBx4
散热：银欣XE360-TR5水冷
电源：安钛克NE1200
SSD：Plextor M6Pro 128GB（系统盘）
长江存储PE522 30.72TB

通过smartmontools可以查看SSD所支持的部分功能特性。长江存储PE522 30.72TB支持128个namespace命名空间，当前已配置1个（LBA格式512B）。SSD提供4个固件插槽，支持在线固件升级。

长江存储PE522提供了4种电源状态，可以通过nvme-cli进行设置调整，电源状态信息种的RL、RT、WL、WT分别代表读取延迟、读取带宽、写入延迟、写入带宽，数字0对应最佳性能，数值越大则该电源状态下相应项目受到的限制越多。与之类似的是LBA格式信息中的Rel_Perf，同样是数值越大对性能影响越高。Metadt是额外存储的元数据，如端到端数据保护信息（PI），可用于防止静默错误发生。

理论性能测试

1. ezfio测试

ezFIO是一个可重复进行企业级SSD稳定态性能测试的脚本。在测试开始前会有两次全盘容量写入的预处理阶段，帮助模拟企业级SSD的长期性能。ezFIO同时支持Windows和Linux平台，测试完成后可自动生成测试报告。

我们在原始ezFIO脚本基础上进行了一些修改，将QD深度从256扩展到1024，并修改测试中QD与Thread的测试组合，以充分挖掘SSD的潜力。实测长江存储PE522 30.72TB稳定态4K随机读取 3400K IOPS，高于标称值的3100K IOPS。

稳定态4K随机写入699K IOPS，高于标称值的600K IOPS。

在QD=1的情况下，4K随机读取/写入平均延迟分别为53/5 μs，符合标称值。

不同Block Size下稳定态顺序读取测试，顺序读取速度达到14.2 GB/s以上。

长江存储PE522 30.72TB稳定态4K混合随机读写百位分延迟表现：

2.SNIA SSS PTS-E 2.0测试

SSS PTS的全称为Solid State Storage Performance Test Specification，即固态存储性能测试规范，它由SNIA存储网络行业协会制定，包括针对企业级SSD的PTS-E规范以及针对消费级SSD的PTS-C规范。

通常，基于NAND闪存的SSD在FOB（Fresh-Out-of-the-Box）阶段以及格式化之后，由于NAND中并没有有效的用户数据填充，因此在写入时并不需要执行垃圾回收动作，致使SSD性能偏高。随着SSD的继续使用，NAND会逐渐被有效的用户数据和无效数据填满，致使在新的写入操作发生时，需先执行GC，导致SSD写性能下降并最终达到一个稳定状态。

PTS是针对SSD稳态性能的测试，为了方便不同SSD的稳态性能具有可比性，要求测试在没有文件系统干扰的情况下进行，通俗的说就是SSD在没有建立FAT、NTFS、EXT等分区的情况下进行。

为了使SSD达到稳定态，PTS测试需要先执行预处理，也就是我们常说的“填盘”，随后执行最多25轮的一系列随机混合读写操作，包括512字节、4K、8K、16K、32K、64K、128K和1024K块大小，每个块大小又分别对应0/100、5/95、35/65、50/50、65/35、95/5和100/0七种不同的读写比例，共56个测试项目，每个测试项目执行1分钟，每一轮测试耗时56分钟。

稳定态的判定方式为：检查测试窗口中的4K随机写入、64K R65:W35混合随机读写和1024K随机读三项成绩，允许波动范围+-10%，如连续5轮均符合要求，则判定SSD已经进入稳定态。

SSS PTS测试结果以数据表格、2D或3D图示三种形式进行展现。

长江存储PE522 30.72TB实测稳定态4K随机读取3401K IOPS，远超标称值3100K，4K随机写入734K IOPS，同样远超标称值600K IOPS，反向虚标了。

模拟实际应用测试

VDBench是甲骨文推出的存储性能评估工具，能够支持去重和压缩等特性。我们将使用它来测试4KB混合读写（读70%写30%），并模拟Oracle数据库、VDI、VSI四种企业级应用负载。通过调整namespace命名空间大小，我们还模拟长江存储PE522 25.6TB写入密集型作为参照。

下图中横轴为IOPS，越长越好，纵轴为对应的延迟，单位微秒，越低越好。iorate的原理是VDBench先以预先设定好的最大QD测试一次IOPS，而后以其作为100%基准，按照curve参数中给出的压力百分比，去测试不同QD下的IOPS和延迟。4KB混合随机读写测试，长江存储PE522 30.72TB获得1466861 IOPS的成绩，OP至25.6TB后的成绩为1872933 IOPS，延迟也更低。

Oracle、VDI、VSI三个模拟企业级应用的测试模型相对复杂，对SSD性能要求也比较高。其中，Oracle测试数据模型中读写占比分别为83.14%和16.86%，在读和写操作中，不同BS块大小又各自对应不同的占比。测试时使用Dedupratio=3，Compratio=3参数，长江存储PE522 30.72TB在Oracle测试环节表现出了174797 IOPS的性能，OP至25.6TB后则进一步提升至214165 IOPS。

Virtual Desktop Infrastructure测试数据模型中，读写混合比例为59.48:40.52。4K、16K、32K和64K读取分别占比39.35%、16.47%、10.37%和12.86%，随机存取占比80%。4K和8K写入分别占比61.11%和13.05%，随机存取占比80%。Dedupratio=7，Compratio=8。此环节长江存储PE522 30.72TB的峰值IOPS达到141729，OP至25.6TB后的成绩为180328 IOPS。

Virtual Storage Infrastructure测试数据模型中，读写混合比例为57.4：42.6。4K、8K、60K读取占比分别为25.68%、26.31%和10.52%，随机存取占比80%。4K和8K随机写入占比分别为59.62%和14.81%，随机存取占比80%。Dedupratio=4，Compratio=4。此环节长江存储PE522 30.72TB的峰值IOPS达到94756，OP至25.6TB后成绩为124494 IOPS。

温度和功耗测试

为了方便测量，这部分测试也放在Windows环境下进行。温度测试在26度室温下进行，为SSD提供了主动散热措施以模拟服务器内使用情况。在连续满载写入1小时后，长江存储PE522 30.72TB多个温度传感器中的最高读数是54度，测试过程中没有发生过热限速的情况。

企业级SSD不同于家用SSD，普遍不提供节能特性而是追求性能和稳定性。待机状态下，长江存储PE522 30.72TB的功耗为6瓦左右。

顺序读取状态下长江存储PE522 30.72TB的功耗约为18瓦，读取能效比大约790 MB/s/W：

顺序写入状态下长江存储PE522 30.72TB的功耗约为27瓦，写入能效比大约446MB/s/W：

异常断电测试

长江存储PE522 30.72TB内置断电保护，能够在意外断电时保护数据安全。这个测试在写入状态下进行，随机时间后切断SSD供电，从而检验其健壮性表现。

异常断电测试共进行了3000次，长江存储PE522 30.72TB顺利通过该项测试。

总结

长江存储晶栈Xtacking 4.0技术显著提升了闪存的擦写寿命和数据耐久度。长江存储PE522提供了超越行业标准的卓越耐久度指标，读取密集型的PE522耐用性指标相比行业水平翻倍，在提供超高存储密度的同时，耐用性接近原读写混合型的3 DWPD。

读写混合型的PE522具备11.5GB/s顺序写入、1200K IOPS随机写入能力，满足核心数据库及HCI超融合基础架构需求的同时，提供比行业水平高出33%的耐用性（4 DWPD）。除了更高的耐用性指标之外，高性能、大容量之外，出色的能效比和可靠性，使得长江存储PE522成为当之无愧的企业级SSD五边形战士。