SSD科学研究 篇十:铠侠原厂太子的质变--浦科特Plextor M9PeGN Plus 512GB评测。

2020-03-26 12:22:57 335点赞 664收藏 140评论

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前言


铠侠原厂太子的质变--浦科特Plextor M9PeGN Plus 512GB评测。

▲全球存储器解决方案领导者东芝存储器株式会社(Toshiba Memory)从2019年10月1日起将公司名称变更为「Kioxia」,即「铠侠株式会社」。今后,东芝存储器集团旗下所有公司都将采用铠侠(Kioxia)这一新名称出现。过去几年中,铠侠实际上收购了不少知名品牌的SSD厂商,2013年就花了3500万美元收购了OCZ,那时候OCZ在高端SSD市场名气可不小,但是因为闪存供应跟不上,OCZ业绩不断下滑,最终被当时的收购。去年又斥资1.65亿美元从光宝手里收购了SSD业务,包括建兴Liteon及浦科特Plextor品牌、渠道、专利以及其资产,这些都是加强自有品牌,尤其准备大举进军消费级业务的信号弹。

那么Plextor其实是光宝手里所有品牌中最有价值的高端形象品牌,一谈到这个品牌第一印象就是:只用正片,保修完美。这次被收购最大的改变就是一跃成为闪存原厂品牌,Plextor/Kioxia也可望成为SanDisk/WD这样的品牌定位。

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▲对于Kioxia而言,Plextor深耕世界的存储渠道以及品牌建立口碑以及硬派作风都是其价值的直接体现,更何况Plextor在Marvell主控方面的开发以及合作深度是不逊色于Sandisk/WD的,这也正是Kioxia的刚需。

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▲对于Plextor而言,可望解决以下几个问题:

1、闪存货源问题:过去的NAND货源一直受制于人,在闪存市场一路高歌的时候,拿不到大量的优质闪存货源,低端闪存又是Plextor所不屑使用的。

2、inhouse NAND的使用权:我们知道M.2 SSD要做单面非常难,因为单面M2 SSD其实有门槛,你一个型号做单面可能还行,但是所有型号都做到单面的品牌我们以前只能见到这几个:Intel、SandiskWD、Samsung和Toshiba,而这四家都有自主的NAND生产线和专利,所以别看一个单面,其中映射出太多的实力差距,小容量还好办一些,对于1T,2T甚至4T的M2,你就得拿到512GB~1TB乃至更大容量单颗的NAND,在如此缺货的现今,这种货一般都是大厂自用很少对外售卖,这种旗舰资源我们叫做inhouse NAND。Plextor在获得Kioxia的inhouse NAND使用权之后,将可以全线生产单面的M.2 SSD,随着Kioxia的工艺演进,Plextor有望在单面M.2 SSD方面突破4TB单盘的瓶颈。

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▲那么太子品牌的重组必然会带来一系列的改变,M9P Plus系列M.2 SSD就是Plextor/Kioxia出的第一款全线单面M.2的SSD,原厂味道终于浓郁起来了。

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▲这次Plextor M9PeGN Plus M.2 SSD在我眼里补足了一个原厂品牌的短板,全部M2产品实现了单面设计,因为单面设计加载散热片的散热效率可以说是100%的,双面设计你是无法同时加载两面的散热片的,这是M2设计所决定的,对于消费者端而言,单面M2最大的好处是兼容所有的平台,无论是桌面级、企业级、移动笔记本都可以获得极好的安装兼容性,在一定的价格容许范围内,单面绝对是最佳选择。同时这一代Plus产品因为使用了Kioxia BiCS4 96层堆叠3D TLC原厂正片闪存,明显比使用BiCS3闪存的M9P系列更加低温,更加适合笔记本使用。

主控方面采用了Marvell 88SS1092,缓存的话依然是厚道先生风格,256GB使用512MB ,512GB使用512MB,1TB使用1GB,均为LPDDR3L-1600规格。

寿命的话,依然是256GB 160TBW、512GB 320TBW、1TB 640TBW,和前作M9P系列保持一致。

这次评测的对象就是Plextor M9PeGN Plus 512GB M.2 SSD

开箱

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▲包装正面

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▲包装背面

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▲包装侧面1

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▲包装侧面2

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▲开盒

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▲这次Plextor在SSD上做了一点改动,就是将SSD标签贴在背面的裸板上,以往是贴在正面的闪存上.

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▲这么做最大的好处是消费者可以一眼看清楚闪存主控和缓存型号,坦坦荡荡,明明白白。

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▲背后的标签可以看出容量512GB,固件版本1.01,生产日期是2019年10月16日

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▲SSD正面很清晰,两颗256GB单颗闪存,一颗512MB LPDDR3L缓存,一颗主控

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▲主控:MARVELL 88SS1092

▲缓存:NANYA NT6CL128M32CM-H1

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▲闪存:Kioxia TH58LJT1T24BAEF(BICS4) x2

产品解析


关于Kioxia BiCS4

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▲Kioxia BiCS4闪存除了堆叠层数相比上一代BiCS3的64层增加到96层之外,BiCS4还首次应用了Toggle 3.0闪存接口,并由此带来了带宽与节能方面的优化。

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▲Toggle 3.0接口传输带宽从2.0的533MT/s提高到800MT/s(使用TSOP封装时为400MT/s),这意味着使用了Toggle 3.0的BiCS4闪存比BiCS3闪存速度快。

工作电压则从BiCS3的3.3/1.8V降低至1.8/1.2V,这意味着使用了Toggle 3.0的BiCS4闪存比BiCS3更低功耗,从而带来更多温度上的优势。

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▲3D闪存将原本平面排列的记忆单元改为垂直方向,不同层面之间通过穿孔联系起来,这个构造我们叫做Die,Kioxia TH58LJT1T24BAEF中96层堆叠的3D闪存单Die容量为32GB。

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▲构造Die只是构造闪存的第一部分,第二部分还要多层叠Die,最终单个闪存颗粒可得到更大的可用容量,KioxiaTH58LJT1T24BAEF就是8Die堆叠而成,所以最终容量为32GBX8=256GB,但是这颗NAND是2CE的,BiCS4和BiCS3有一个较大的区别在CE上,我们拿两颗NAND对比一下:

Kioxia TH58TFT1T23BAEF(BICS3)/256GB/8die/4CE

Kioxia TH58LJT1T24BAEF(BICS4)/256GB/8die/2CE

同容量的BiCS4 NAND的CE数量只有BiCS3的一半,其实也好理解:主控可接驳的CE数量是有限的,缩减NAND的CE,能让目前的主控可以不修改或者小幅修改就可以把SSD容量从最大2TB做到翻倍乃至更大。

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▲第三部分是封装这些颗粒,过原厂检测,通过检测后才会打上原厂标志,成为原装闪存出货。

关于Marvell 88SS1092


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▲Marvell 88SS1092主控内部集成了三核ARM Cortex-R5 Cpu,主频500M,支持8通道,每通道支持最大8CE,总共最大支持64CE。

关于Marvell 88SS1092和前代M9P使用的1093主控,从构架图来看是看不出任何区别的,功能也基本一致,唯一被书面化的区别是DRAM支持容量,1092支持8GB,而1093支持2GB,从这点可以粗略判断出,1092支持的NAND容量大致在8TB左右,而1093则2TB到顶。随着BiCS4乃至BiCS5的NAND堆叠层数越来越多,所以单Die容量越来越大,这就导致单颗NAND的容量越来越大,所以单盘8TB可能很快到来,未雨绸缪,厂家也不得不放弃1093而转向1092主控的调试,提前进入大容量SSD的战备中去,这也是1092主控存在的价值和意义。

那么我们又要说了,其实做Marvell调试研发很不简单,这是一条极其冗繁艰苦的事情,更多的厂家会选择Phison或者SMI的交钥匙方案,但是对于产品的所有保障完全依赖于Phison和SMI是不现实的,尤其是Phison会常态化超前推出产品,这导致缺乏大量市场应用验证而常态化发生兼容问题。所以坚持独立对Marvell进行调试研发有几点好处:

1、提升RD团队的素质同时提升自我解决问题的能力。

2、为消费者提供更多的Bug修复能力以及应用保障。

那么业界对marvell主控做到完整深度研发的厂家其实本应该有三家:Liteon/Plextor、WD/SanDisk、Tigo/Kimtigo。可惜Tigo的李总夜赴台北与Phison潘总竞争强行收购的Unigen研发团队并没有被深度重视和发掘价值,所以我们见到的高质量产品大部分来自前两家。

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▲我们刨除交钥匙方案,真正去做主控适配BICS4 NAND的厂家其实更喜欢Marvell有如下几个原因:

1、1093主控在市场被调试的炉火纯青,从MLC一路走到2D TLC再到3D TLC,基本的难点都被攻克了,市场反馈也是比较良好,SoC的性能也是够的,所以升级版的1092在调试难度上不会有太多变化,基本就是一个传承而已,大部分的厂家都能相对容易把项目开发从1093迁移到1092上去,省心省时省力。

2、Marvell和Kioxia以及WD的深度合作关系,Marvell其实已经为SanDisk和Toshiba代工定制SSD主控很多年了,这两个品牌很多企业级和消费级的SSD使用的都是打磨过Logo的Marvell主控,所以对于这两家的NAND,Marvell具备更多的研发和调试经验。

这两点是Marvell最大的优势,且短时间内很难被取代,包括群联和联芸其实也在跟进NAND厂家做出了很多的努力,但是比Marvell就是慢了一步,这一步直接影响市场占有率问题。更重要的是SSD厂家对稳定性是有依赖惯性的,经过这么多年市场考验的1093已经巨硬,比如Plextor和Sandisk花费了很多的研发资源在这颗主控上面,自然不会轻易的调转船头去为其他主控做市场验证,直接使用1092主控会大幅降低研发周期和测试周期,大大缩短产品立项到产品上市之间的时间。

对于DRAM缓存的选择上,其实我认为即使支持DDR4,厂家还是更倾向于DDR3,原因是1093+DDR3已经调试得非常成功了,没理由也没必要去浪费时间验证1092+DDR4的方案,沿用既往成功的方案会更加明智。

那么是不是没有厂家去研发1092+DDR4的组合呢?其实有,但是他们会打磨掉1092字样另标自家主控的LOGO,原因很简单,因为他们消耗了很多的研发成本在这套方案里,所以并不希望自己的方案被别家使用,所以尽可能掩盖1092主控的相关信息并且严格保密,比如WD/SanDisk,所以导致我们市面上看到的1092配的都是DDR3,但是我又要说道但是了,DDR4的1092方案的兼容性,从研发开始稳定性各方面都是需要验证的,研发完毕到了市场端这边一样也需要验证,这将需要相当长的时间,而且需要不停的观察和修复FW,这需要强大的RD团队去跟进,需要投入很多的资源,而且初期的效果并不一定好。

把这些问题弄清楚,也就清楚了厂家为什么这么做!

下面说一下Pcie4.0X4的主控,其实市场多见的是群联的E16主控,其实E16主控就是E12主控使用了4X4的界面而已,并没有更新,但是却带来了巨大的发热量和功耗,稳定性也相对E12降低不少,可以说群联确实抢先首发4X4赚了眼球,但是其实产品稳定性还是有待考量的!

然后就是最值得期待的三星980系列4X4的产品,其实Marvell也有一款主控对应4X4,代号为ZAO,但是这颗设计的初衷是为了数据中心应用,所以消费级市场基本见不到。


测试平台

配置:

CPU:Intel Core I9 9900K

主板:Asus ROG Strix Z390i Gaming

内存:Gskill DDR4 3200 C16 Triden Z 16GBX2

M.2:Plextor M9PeGN 512GB

M.2:Plextor M9PeGN Plus 512GB

散热:Noctua NH-D9L

显卡:Asus PH RTX2060 O6G

电源:FSP MS600

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WINDOWS测试部分

SMART

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▲CrystalDiskiinfo 8.4.2检测的SMART信息

Plextool

很多同学问如何在WIN10下方便的进行Secure Erase,对于Plextor的NVME产品使用Plextool NVME ver2.0就可以,别看是个2018年的产品,也没有迭代版本,但是完美支持2019年发布的Plextor M9PeGN Plus。

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▲重启后即可回复到FOB开盒状态。

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▲基本参数

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▲SMART检测部分和CrystalDiskiinfo是一致的

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▲因为这次使用的Marvell 88SS1092主控使用了NVMe 1.3的协议,所以加强了电源管理方面,上图可以看到PS0-PS4就是5个节能状态,PS0 0.01W、PS1 0.07W,PS2 3W,PS1 4.5W,PS0 8W,基本可以对SSD在睡眠,唤醒,待机,轻载,满载下的功耗进行较为细致的控制。

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▲系统信息


官方参数标定验证

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▲M9PeGN 512GB的官标性能我相信很多人测试过,但是估计没一个人能摸到随机读写的IOPS极限,测试条件很关键,首先官方说他们使用的测试工具是CrystalDiskMark 5.0.2 和 IOmeter 1.1.0,测试硬件Z390,操作系统WIN10专业版X64,自己也可以尝试测试所有QD深度和T线程数,可以摸到了这个极限,如下图:

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▲CrystalDiskMark 5.0.2的持续读写使用QD32T1的默认设置,随机读写使用QD32T8的条件,可以非常接近官标所标识的UP TO的最大值:

Sequential Read [持续读取](Q= 32,T= 1) : 3444.874 MB/s

Sequential Write [持续写入](Q= 32,T= 1) : 2225.532 MB/s

Random Read 4KiB [4K随机读取](Q= 32,T= 8) : 1560.475 MB/s [380975.3 IOPS]

Random Write 4KiB[4K随机写入] (Q= 32,T= 8) : 1249.229 MB/s [304987.5 IOPS]

这个数值已经达标官标的UP TO最大值。这里的持续读写效能还是相对比较好获取,而这里的随机读写却要受到四个因素影响:

1、QD深度

2、测试中使用的CPU线程数

3、CPU主频

4、主板芯片组的NVME磁盘效能

简单来说,主板芯片组的nvme磁盘效能越好,CPU的主频越高,所获得的随机写入速度往往越高,这里测试所使用的线程数其实并不是开越多越好,开多开少都会产生IOPS的下降,对这个盘而言只有T8线程才是刚刚好。QD深度也是一样,开多开少一样会影响IOPS,所以官标的这个UP TO的最大值才可以溯源。


天堂和地狱


有了以上的经验,我有点怀疑官方针对4K QD32 T8有特殊优化,所以继续用这种天堂和地狱的手法进行其他软件和版本的对比,结果如下:

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▲AS SSD Benchmark 2.0默认设置下的空盘1GB数据块和95%满盘下10GB数据块的测试对比,可以很直观反应磁盘最好的表现和最差的表现。4K随机读写的衰减和延迟的暴增是显而易见的存在,看起来仍在可接受范围内。

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▲CrystalDiskMark 5.0.2 默认设置下的空盘1GB数据块和95%满盘32GB数据块的测试对比,配置使用默认设置(持续和随机读写Q1T1),32GB数据块的话从数据来看已经爆掉了SLC Cache了,可以很直观反应磁盘最好的表现和最差的表现。4K随机读写和持续读写均发生不同程度的下降,不过貌似看起来情况还不差。

不同的软件,不同的版本,不同的线程,不同的深度在跑这种 天堂和地狱 的测试中,表现也不尽相同,包括官方FW针对CrystalDiskMark 5.0.2的4K QD32 T8感觉也是做了优化在其中的。但是其实这些都不影响主要的权重性能,至少这种程度的天堂到地狱的衰减是在可接受范围。在NTFS桌面性能相对最差的情况中,依然有这样的性能,四个字:东西规矩。

SSD的固件开发就如同一个天平,主控的CPU资源有限,NAND的实际读写能力有限,SLC Cache的大小有限,合理调度这三方面的性能满足消费级大部分使用需求才是最重要的。

这个测试带我们走过厂商宣称的最好效能和我们实测的最差情况下的效能参数对比,体现了一个SSD在3D TLC NAND调教、主控固件平衡以及盘内容量大部分写入情况下的综合能力。


TRIM CHECK


TRIM CHECK是一款很实用的检测SSD是否TRIM生效状态的软件,TRIM指令让操作系统可以告诉固态驱动器哪些数据块是不会再使用的;否则SSD控制器不知道可以回收这些闲置数据块,TRIM可以减少写入负担,同时允许SSD更好地在后台预删除闲置的数据块,以便让这些数据块可以更快地预备新的写入。当然光操作系统支持TRIM不行,还需要SSD的固件支持,

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▲向SSD里写入一个16M的文件,这文件头的前16位字节如上图白色区域所表示,这也是该文件唯一的文本字符串,然后将其删除,如果TRIM工作,控制器也将删除这个数据,这时候软件让你等待大约20秒后然后按ENTER继续,然后关闭软件再次打开。

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▲再次打开软件,提示原白色区域的字节已经被0所填充,说明主控固件的TRIM机制有效。


SLC Cache验证

DATAWRITE是我的一个程序员朋友pufer在谈笑间写出的一个小程序,用于验证2D 3D TLC真实写入速度的。规则是使用随机模式QD1深度随机往SSD里面以1GB数据块大小为单位写入并且反馈即时的写入速度,这个软件当时我们开玩笑说的是,大部分的测试软件都在RAW格式下测试写入速度有失偏颇,那么我们能否直观一些在NTFS格式下进行一些动态写入以获得初略的2D 3D TLC NAND真实的写入速度评估,这就是这个软件编写的初衷。

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▲很直观,写入在26GB附近开始掉速,这就是大致的SLC Cache容量,之后的写入速度是稳定在600MB/S左右。

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▲然后用HD Tune验证一下我们的猜想,果然符合,得出准确的SLC Cache在26GB.


URWTEST

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▲URWTEST这个软件和前面的DATAWRITE有异曲同工之妙,不同的是他是使用随机模式QD1深度随机往SSD里面以2GB数据块大小为单位写入并且反馈即时的写入速度,写满了盘之后可以进行一次数据校验,校验的过程就是随机读取的过程,而校验的结果就是数据完整性的检测。这个测试更接近我们日常的应用等级。


SNIA PTS评估验证

前面的测试都在NTFS格式下的桌面环境中测试,由于M9PeGN Plus 512GB 1.01版本固件的平衡能力,无法将其打落到到NAND本身的实际写入速度,即使在桌面环境的测试看起来结果还是不错的,我还是想看一下这个SSD是否能抗住企业级SSD标准化测试的残酷考验。

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▲全球网络存储工业协会(Storage Networking Industry Association,SNIA)是成立时间比较早的存储厂家中立的行业协会组织,宗旨是领导全世界范围的存储行业开发、推广标准、技术和培训服务,增强组织的信息管理能力。作为一家非盈利的行业组织,拥有420多家来自世界各地的公司成员以及7100多位个人成员,遍及整个存储行业。它的成员包括不同的厂商和用户,有投票权的核心成员有Dell、IBM、NetApp、EMC、Intel、Oracle、FUJITSU、JUNIPER、QLOGIC、HP、LSI、SYMANTEC、HITACHI、Microsoft、VMware、Huawei-Symantec十五家,其他成员有近百以上,从成员的组成可以看出,核心成员来自核心的存储厂商,所以SNIA就是存储行业的领导组织。在全球范围SNIA已经拥有七家分支机构:欧洲、加拿大、日本、中国、南亚、印度以及澳洲&新西兰。

Solid State Storage Performance Test Specification Enterprise v1.0是SNIA于2011年给Enterprise SSD都制定了Performance Test(性能测试)的规范,可以到其网站www.snia.org下载。

很少有人将一个消费级SSD推到极限的情况下去评估Perfermance效能,因为大部分的情况是掉成狗,有很多厂家是很忌讳使用SINA的标准SSD测试规范对他们的产品进行评估的,这个测试会将一切的外部加成全部忽略掉,将其打落到NAND本质的速度,进行严格的稳定态测试,如果性能浮动太大的话,可能永远无法达到稳定态直到测试中断,或者如果EARSE机制偶发性失效出现问题,这个测试也会中断,所以不是什么盘都能得到最终的测试结果,很多盘没跑完测试就已经被强制中断测试了,所以我很想知道这个盘以何种姿态通过测试或者不通过。

在SNIA组织定义的规范中,规范了如何测试闪存设备或固态存储。业界希望有一种来比较SSD的科学方法,这也是需要SNIA测试规范的原因。SSD的写入性能在很大程度上取决于NAND的写入历史。SSD一般有三个写阶段:

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1、FOB(全新从盒子里拿出来的状态)

2、Transition(过渡)

3、Steady State(稳定状态)

以上图例来自SINA PTS 1.1测试规范

Transition(过渡)过渡是FOB和稳态的良好表现之间的阶段。大多数情况下,性能会随着时间的推移而持续下降,直到达到稳定状态为止。SNIA PTS1.1的测试规范则很严格的监控了FOB到稳定态的每一个阶段,以及评估标准帮你去确认你的企业级SSD确实达到了稳定态,所以根据以上溯源我们有了如下的操作:

软件系统及设置

操作系统 : Ubuntu 19.04 Disco Dingo (development branch)

内核版本 : 5.0.0-11-generic

测试软件: fio-3.12

Number of jobs: 2

Number of outstanding IOs (iodepth): 32

为了避免在T8线程钻到浦科特优化的套路里跑出很华丽的IOPS,所以这次使用了T2线程,进行测试。双核环境我相信是目前最广普的环境了,因为桌面环境下的固件优化后的高值IOPS我看够了,所以我想看最差的表现。

1、IOPS测试

测试方法

进行Secure Erase安全擦除

预处理:128K持续写入双倍SSD容量

每一轮测试包含.512B,4K,8K,16K,32K,64K,128K,以及1MB数据块大小,每个数据块在100%,95%,65%,50%,35%,5%和0%运行读/写混合测试,各为一分钟。试验由25回合(Round)组成(一个循环需要56分钟,25回合=1400分钟)

使用4K随机写入的IOPS作为测试目标,写入振幅20%平均值与测量值线性最佳拟合线的斜率作为验证进入稳定态的标准

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▲IOPS稳态收敛图-QD32

显示相关变量如何收敛到稳定状态的过程

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▲IOPS稳定态验证图-QD32

显示(1,2,3,4,5)回合进入了稳态,这里需要说明的是,当性能稳定的盘上去,一般来说都是(0,1,2,3,4)直接进入稳定态了,而稳定性差点的盘上去,可能就是(7,8,9,10,11)这样的回合进入了,性能浮动较大的盘如果不能控制在20%以内的话,那就永远通不过这个测试,所以这个环节,从FOB状态到稳定态,M9PeGN Plus 512GB还是快速进入的,说明性能在过渡阶段良好,且过渡到稳定态的过程中效能稳定。

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▲IOPS测试2D图-QD32

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▲IOPS测试3D图-QD32

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▲IOPS测试数据汇总

这个测试可以看出,在稳定态下,随机读最大199729.4IOPS,随机写最大20957IOPS,这是有异于前面一般性测试中在FOB状态下的测试的结果,主控在不停的协调整个读写过程,同时应付不同数据块大小,不同读写比例的频繁切换,基本资源已经被榨干打到地板状态了,这时候的地板已经不是NAND基础读写速度了,问题核心是在于主控还能否HOLD住NAND的问题。

测试结果全程也没有什么0 IOPS的数据出现,而且稳定态下的随机读,随机写和随机读写都保持稳定渐进的趋势,每个数据块大小,每个读写的混合进程都能顺利完成测试,都是稳定态下效能稳定的体现。这个测试是连续不停的,所以固件看起来根本没有时间去GC回复效能,实打实的打出了这个盘最差状态下的表现。

这个测试的目的其实是模拟一个残酷且频繁的操作环境,将主控资源榨干到接近0,测试表现力,建立起一个最低的地板基线,然后给桌面版或者服务器端的SSD应用一个应用体验的参考,说的俗一些就是你们在实际服务器应用里再怎么瞎折腾也只会比这个结果更好。

2、带宽测试

测试方法

进行Secure Erase安全擦除

对于['1024k', '64k', '8k', '4k', '512']数据块大小进行持续读写60秒为一回合(Round)

使用1024K持续写入的吞吐量作为测试目标,写入振幅20%平均值与测量值线性最佳拟合线的斜率作为验证进入稳定态的标准

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▲带宽稳态收敛图-QD32

显示相关变量如何收敛到稳定状态的过程

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▲带宽稳定态验证图-QD32

显示(2,3,4,5,6)回合直接进入了稳态,稳定性不错,满足验证标准给出了写入振幅20%平均值与测量值线性最佳拟合线的斜率的条件。

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▲读写带宽测试2D图-QD32

我们可以看到持续读写各个数据块下的平均表现力,持续读最大带宽2469.641MB/S,持续写最大带宽1948.901MB/S,这是真实的爆掉了SLC Cache后且达到稳定态下面的真实表现力。

3、延迟测试

测试方法

进行Secure Erase安全擦除

预处理:128K持续写入双倍SSD容量

对于['8k','4k','512']数据块大小进行100%读,65%读35%写,100%写的随机读写测试,测量最大最小以及平均的延迟,60秒为一个回合(Round)

使用4K随机写入的平均延迟作为测试目标,写入振幅20%平均值与测量值线性最佳拟合线的斜率作为验证进入稳定态的标准

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▲延迟稳定态收敛图-QD32显示相关变量如何收敛到稳定状态的过程

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▲延迟稳定态确认图-QD32显示了4K随机写入过程中,在(1、2、3、4、5)回合达到了稳定态。稳定性还是属于比较好的层次。

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▲平均延迟在所有进程中的表现在0.07毫秒以内。

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▲最大延迟在所有进程中的表现在100毫秒以内。随机读的部分是最大延迟很低的,而只有随机写的部分最大延迟相对较高,这里涉及到的问题就是主控资源的充足度以及LDPC解码资源和耗费时间问题之间的平衡调节问题了,相对于3D TLC而言,写入部分的最大延迟普遍性高一些和以下一些因素有关:

1、主控的资源,比如主控的主频以及核心数,ARM构架或者MIPS构架的实际效能。

2、LDPC硬软解码的能力。

3、主控固件的硬软件开发能力。

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▲平均和最大延迟3D图-QD32以及汇总数据。

4、写饱和度测试

测试方法

进行Secure Erase安全擦除

执行4K随机写入1分钟为一回合(Round),写入4倍全盘容量或者24h,以先达到者为准

计算各个回合的平均IOPS(Avg IOPS)和平均延迟(Avg Latency)

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▲写饱和平均IOPS图-QD32

这个测试实际写入也就28轮写满4倍全盘容量,因为纯写入任务相对于混合读写比例的测试要简单很多,这个测试的压力程度对主控的资源以及固件的GC TRIM以及SLC Cache性能回复不造成压力,所以从空盘到写满四倍全盘容量的过程中并没有发现4K随机写入的性能发生衰减,这也是所以依然可以稳定在310000 IOPS附近并且持续到测试结束的根本原因。

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▲写饱和平均延迟图-QD32也很稳定的跑在0.2毫秒附近一直到测试结束。

对比测试


这次选用的对比产品为:

PlextorM9PeGN Plus 512GB FW:1.01

Plextor M9PeGN 512GB FW:1.07

Intel 760P 512GB FW:004C

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▲全家福

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▲盘体对比

1、IOPS测试

测试方法

进行Secure Erase安全擦除

预处理:128K持续写入双倍SSD容量

每一轮测试包含.512B,4K,8K,16K,32K,64K,128K,以及1MB数据块大小,每个数据块在100%,95%,65%,50%,35%,5%和0%运行读/写混合测试,各为一分钟。试验由25回合(Round)组成(一个循环需要56分钟,25回合=1400分钟)

使用4K随机写入的IOPS作为测试目标,写入振幅20%平均值与测量值线性最佳拟合线的斜率作为验证进入稳定态的标准

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▲IOPS这部分,读取最好的是M9PeGN Plus 512GB,50%混合读写和写入测试Intel 760P 512GB数据最高

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▲IOPS稳定态验证图-QD32

可以看到4K随机写入进入稳定态的情况:

Plextor M9PeGN 512GB,第4轮进入,IOPS均值在21000

Plextor M9PeGN Plus 512GB,第5轮进入,IOPS均值在14500

Intel 760P 512GB,第24轮进入,IOPS均值在38000

这说明在4K随机写入峰值760P是绝对占优的,但是其稳定性不佳,性能振幅偏大。M9PeGN Plus 512GB性能较低,但是稳定性很好,性能振幅很小。

2、带宽测试

测试方法

进行Secure Erase安全擦除

对['1024k', '64k', '8k', '4k', '512']数据块大小进行持续读写60秒为一回合(Round)

使用1024K持续写入的吞吐量作为测试目标,写入振幅20%平均值与测量值线性最佳拟合线的斜率作为验证进入稳定态的标准

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▲带宽的读写方面M9PeGN Plus 512GB直接开了挂,碾压四方,BiCS4 Toggle 3.0的带宽优势在这里得到最大体现,无论读写都非常优秀,一下子拉开了和两个竞品的差距。

760P因为闪存带宽以及主控孱弱的原因,在这里被绝对性压制。1M部分的持续写入较弱感觉像是固件的bug或者为了平衡资源保证持久所以调整性能故意为之,要在在有效的资源内要提高1M持续写入并不困难,不过Intel就是这样一家公司,为了保证持久别说给消费级限速,就是给企业级限速也是家常便饭的事情。所以这里需要理性看待,拿一款为了太子王位而全速爆发的产品去对比性能有所保留的产品,其实并没有太大的意义。

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▲带宽稳定态验证图-QD32

可以看到1024K持续写入进入稳定态的情况:

Plextor M9PeGN Plus 512GB,第6轮进入,均值在2100MB/s

Plextor M9PeGN 512GB,第4轮进入,均值在600MB/s

Intel 760P 512GB,第4轮进入,均值在97MB/s

3、延迟测试

测试方法

进行Secure Erase安全擦除

预处理:128K持续写入双倍SSD容量

对于['8k','4k','512']数据块大小进行100%读,65%读35%写,100%写的随机读写测试,测量最大最小以及平均的延迟,60秒为一个回合(Round)

使用4K随机写入的平均延迟作为测试目标,写入振幅20%平均值与测量值线性最佳拟合线的斜率作为验证进入稳定态的标准

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▲延迟稳定态确认图-QD32可以看到进入稳定态的情况:

Plextor M9PeGN Plus 512GB,第5轮进入,均值在18.5us

Plextor M9PeGN 512GB,第15轮进入,均值在98us

Intel 760P 512GB,第6轮进入,均值在27us

无疑,这一关,M9PeGN Plus 512GB完胜。

4、写饱和度测试

测试方法

进行Secure Erase安全擦除

执行4K随机写入1分钟为一回合(Round),写入4倍全盘容量或者24h,以先达到者为准

计算各个回合的平均IOPS(Avg IOPS)

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▲写饱和平均IOPS图-QD32可以看到写入四倍全盘容量的过程:

M9PeGN Plus 512GB,第28轮结束,均值310000 IOPS附近

M9PeGN 512GB,第58轮结束,均值140000 IOPS附近

Intel 760P 512GB,第59轮结束,均值135000 IOPS附近

三个盘的写饱和度测试都还是属于比较稳定的,跑的又快又稳的胜出,所以结果不言而喻

其实SSD设计就像天平,资源是一定的,所以要在有限的资源内部做调节来平衡系统,所以这里强那里就弱,初衷就是为了谋求一个方面的合理性提升,选择稳定或者是选择性能。看完这部分测试我的感觉就是Plextor做了很多的改变,这个结果并不是单单采用了BiCS4的原因,固件看起来也做了很多细节的调教,整体来说,并没有明显的短板产生,反而Intel 760P以及M9PeGN表现出了各自的短板。

其实我并不认为Intel就会差,这个测试结果主要原因是Intel根本没有在512GB产品上面开满通道,而M9PeGN Plus 512GB是用16Die 4CE塞满了Marvell 88ss1092的8通道,所以理论上1TB系列产品性能也和512GB区别不大的,但是Intel 760P 1TB产品的性能相比512GB会有满血加成的性能提升,如果决定要买760P的话,我还是建议买1TB版本的,更小的容量就不要考虑了。

温度测试


我在Ubuntu下使用

sudo watch -n 1 nvme smart-log /dev/nvme0n1

这条命令来监控SSD的温度

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▲首先是待机温度:49度

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▲然后进行4K QD32的随机写入,持续一段时间后温度不再上涨趋于稳定了,再记录温度,这个温度可以代表满载写入的最高温度73度。这个SSD的高温临界值依然是在75度附近,也就是说75度会发生降速情况。

质保政策

很多人说到Plextor的售后RMA就知道八个字:五年质保,顺丰到付。

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▲确实Plextor的RMA成本很高,支持个人送修,一年换新,二年换良,五年质保,顺丰到府。下面我说一些大家不太清楚的事情,其实Plextor是不按照写入量保修的,比如你的盘寿命是320TBW,你写完了TBW后发生问题,只要在保修期内是完全可以质保没问题的,所以用户可以放心写入,只要在质保期内,都可以换新。

也有很多厂家是有限质保,无论他质保五年还是十年,首先是写入量要在官方限定的寿命以内,如果超出官方的规定写入量,即认为丧失保修。

这一点就是Plextor做的相对厚道的地方!

总结

作为Kioxia太子的Plextor在M9P Plus这个产品上,确实发生了一些质变,一些骂了很多年都不改的毛病突然在这一作里全部改正了,同源的产品比前作M9P有了一个质变,仿佛在对Kioxia表达自我的实力。emmm,在光宝的时候怎么不发力呢?

规划后的Kioxia已经在出Kioxia品牌的企业级SSD产品了,过去的Toshiba RC RD系列不知道会否与Plextor合并成立高端品牌,那么原先的Liteon部分很可能成为Kioxia OEM的制造和执行部门。

现在说说这个盘的缺点:温度仍然不低,虽然M9P Plus面对M9P的温度还是具有5-10度的优势存在,但是我想说,温度还是略高。

笔记本用户我还是推荐下面的解决方案:

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各位可以马云家各种神搜,这种超薄石墨烯+全铜散热可以对M2 SSD有3-5度的温度改善,效果可以说一般,但是对于紧凑的超极本更换SSD而言,兼容性更好,3-5度的改善就可以让SSD保持全速运行了,对于内部空间较多的大型游戏本而言,反而你可以随意选择比较厚大的散热片使用,这个太多就不一一推荐了。

最后感谢很多人的帮助,让这篇文章可以面世。

感谢Kalven的数据分析,感谢Woody提供的NAND分析,感谢曾就职于Unigen的Jeff Chang先生对我的授业解惑,感谢所有对我提供过帮助的人士,最后感谢看的很吃力但是又追番的各位观众,正因为有你们,才有这番继续下去的动力!

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