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NVMe U.2+PCIe SSD三盘RAID 0首发测试

2016-09-06魏瓘藻《微型计算机》2016年9月上

不知道各位读者现在用的是什么硬盘,或许对PC有所关注的早已换上了SSD,那传输速度又能达到多少呢?是500MB/s,还是1000MB/s?对于这样的速度,我觉得都不算什么,今天我们组建了一套传输速度超过5000MB/s的存储系统,让大家感受一下真正的速度。下面让我们来看看它到底能带来怎样的使用体验。

双U.2配置 组建高性能存储的关键

主板方面我们采用了技嘉X99 Designare EX,它作为一块X99芯片组主板,这也就意味着它的CPU插槽为LGA2011-3,支持至强E5系列以及酷睿Haswell-E架构的处理器。高性能必然带来高功耗,所以技嘉X99 Designare EX采用了8+1相供电,供电元件均为服务器级别,能够保证供电充足稳定。扩展插槽方面,该主板配有5个PCIe x16插槽,支持PCIe 3.0。特别的是,这款块主板拥有双U.2接口,而一般新的主板产品往往只有一个U.2接口。再加上技嘉X99 Designare EX支持NVMe协议的板载PCIe插槽,与传统的SATA接口相比极限速度从6Gbps提高到了32Gbps,这为我们组建多路NVMe SSD阵列创造了条件。除此之外,技嘉X99 Designare EX也配备了同样采用NVMe协议的M.2接口,该接口隐藏在PCIe插槽之间,支持大为22110的SSD,这大大提高了该主板存储选择的丰富性。

组建该存储系统的另一核心要素就是SSD,我们这次采用3块1.2TB的英特尔750 SSD进行组建,其中两块采用U.2板型,一块采用PCIe板型。英特尔750的主控芯片型号为CH29AE41AB0,该芯片读写通道高达18个,远高于普通SSD的8通道。闪存方面则是采用自家20nm工艺的MLC颗粒。值得一提的是英特尔750的缓存容量也高达1.25GB。

8+1相供电元件

8+1相供电元件

 LGA2011-3处理器插槽

 LGA2011-3处理器插槽

PCIe接口间的M.2接口

PCIe接口间的M.2接口

双U.2接口

双U.2接口

解析U.2,组建RAID 0

所谓的U.2接口,初称为SFF-8639,它支持NVMe协议,SSD在这种协议下速度快延迟低功耗也小,带宽走PCIe 3.0。与M.2接口者定位不同,M.2因体积小巧,主要用于小型设备,而U.2的目标市场则是标准桌面级用户、服务器或是工作站。虽然目前采用U.2接口的SSD比较稀少,但速度一直是SSD发展的一个重要方向,而U.2就是迈出的坚实一步。也许在若干年之后U.2会取代传统SATA硬盘成为主流硬盘市场的中流砥柱。而组建RAID 0阵列这一做法早已活跃在机械硬盘用户群体中了,因为传统SATA机械硬盘的传输速度实在有限,组建RAID 0阵列有助于提高其连续读写速度。但同样需要注意,组建RAID 0阵列的硬盘因为数据的分散存储,一旦遭遇硬盘故障,其中的数据都是很难恢复的。我们接下来将采用支持U.2接口的英特尔750系列SSD来组建RAID 0阵列,看看高性能的SSD在RAID 0阵列的加持下能不能取得速度上的突破。那么怎样组建RAID 0阵列呢?其实很简单,我们是这样操作的:
1.将3块SSD与主板进行连接,下载对应的NVMe驱动并安装。
2.将三块硬盘进行安全擦除使其处于未分配状态,然后在磁盘管理选项中选中一个硬盘,右键单击选择新建带区卷。
3.与新盘分区类似,直到出现选择磁盘时,将另外两个硬盘选择进去。
4.进行4K对齐,再执行快速格式化。

3块SSD连接完成

3块SSD连接完成

在磁盘管理界面进行操作

在磁盘管理界面进行操作

U.2连接线

U.2连接线

连接主板的U.2接口

连接主板的U.2接口

一系列操作完成之后,我们组建三个SSD的RAID 0软阵列就算完成了。整个步骤并不算特别复杂,有兴趣的朋友可以自己试着组建一下。接下来我们来看一下组建RAID 0阵列之后在性能上会有怎样的表现。

测试平台

操作系统:Windows 10 专业版
主板:技嘉X99 Designare EX
处理器:Intel Core i7 6950X
显卡:NVIDIA GeForce GTX1080
内存:32GB
硬盘:英特尔750×3、三星950 pro、闪迪 Extreme pro

基准性能测试

那么这个磁盘阵列能带来怎样的性能呢?除了英特尔750系列RAID 0阵列之外,我们还选择了两块硬盘作为对比参照。一块是采用M.2接口(测试时以PCIe转接板连接)的三星950 pro系列SSD,容量为256GB,主控芯片为三星自家新一代的UBX控制器,闪存也是自家第二代MLC V-NANO。三星950 pro也采用了NVMe协议,是中高端产品的代表。另一块参与测试的SSD是SATA接口的闪迪Extreme pro系列SSD,它拥有Marvell 88S9187-BLD2双通道主控芯片,闪存芯片为自家19nm eX2 ABL MLC芯片,共8颗,总容量为480GB。它是采用AHCI协议的SATA硬盘,也是SATA中的高端产品代表。我们这次选择了Anvil’s Storage Utility、AS SSD以及TXbench三款软件来进行测试。

AS SSD测试结果

英特尔750 RAID 0阵列

英特尔750 RAID 0阵列

三星950 pro

三星950 pro

闪迪 Extreme pro

闪迪 Extreme pro

TXbench测试结果

英特尔750 RAID 0阵列

英特尔750 RAID 0阵列

三星950 pro

三星950 pro

闪迪 Extreme pro

闪迪 Extreme pro

Anvil’s Storage Utility测试结果

英特尔750 RAID 0阵列

英特尔750 RAID 0阵列

三星950 pro

三星950 pro

闪迪 Extreme pro

闪迪 Extreme pro

测试点评:从测试结果中我们可以明显看出英特尔750 RAID 0阵列在连续读写性能上有着惊人的成绩,这也是组建RAID 0阵列的主要优势之一,同样受益的还有高队列深度QD4、QD16、QD64的IOPS结果。而在随机4K读写上RAID 0阵列并没有优势可言,甚至部分结果英特尔750 RAID 0阵列还不如三星950 pro。另外我们也可以从中看出与采用AHCI协议SATA接口的SSD相比,使用PCIe通道的SSD在NVMe协议加持下存在的巨大优势。

应用测试

服务器环境:Performance Test测试结果

测试点评:这项测试主要是体现SSD的在服务器上应用的性能,Performance Test软件根据四个类型的设置,通过分配不同的读写比例和连续/随机数据比例来进行模拟。我们看到在文件服务器、网页服务器和数据库三项上,英特尔750 RAID 0阵列都存在非常明显的优势,因为这三项模拟存在一些共同点,一是都属于高队列深度操作,二是随机读取都占有极大比例,三是都属于同步式线程。而且我们观察发现,数据的随机性越强,英特尔750 RAID 0阵列的优势就越明显。而在模拟工作站这一项上,应用环境以低队列深度操作任务居多,这使得英特尔750 RAID 0阵列的优势无法得到发挥,所以结果上反而不如三星950 pro。

文件传输测试结果

测试点评:在此测试中我们大文件是采用两部总计容量为17049.0MB的电影,零碎文件则是采用《英雄联盟》游戏文件夹,总容量为7791.4MB。配合测试的东芝饥饿鲨RD400 SSD为M.2接口,采用NVMe协议,使用PCIe3.0 x4通道,带宽为32Gb/s。我们利用软件Fastcopy来进行传输并记录时间,测试中我们发现英特尔750 RAID 0在大文件读写上结果并没有达到预期结果,我们猜想是受到RD400性能限制,于是我们接着利用Rawdisk将20GB内存作为虚拟硬盘验证了我们的猜想。从结果中我们不难看出,在体现连续读写能力的大文件传输上,英特尔750 RAID 0阵列发挥非常出色,但是在零碎文件较多的情况下,因为这考验SSD的4k随机读写能力,而组建RAID 0阵列是对此没有什么帮助的,所以我们看到三星950 pro反而在速度上超越了英特尔750 RAID 0阵列。而用内存作为虚拟硬盘进行测试时,英特尔750 RAID 0阵列则是将连续读写速度发挥得淋漓尽致,4500MB/s的速度即使和内存相比也是不遑多让。而基于内存的零碎文件读写因为组建RAID 0阵列无法提升低队列深度的随机4K性能,所以测试结果与之前RD400作配合时相差不大。

消费级应用测试结果

测试点评:在三款游戏加载上,只有在《英雄联盟》这一项出现英特尔750 RAID 0阵列比三星950 pro慢的情况,也许是因为《英雄联盟》随机文件所占比例较大。转码测试则会涉及到处理器性能和硬盘读写能力,因为我们测试采用的i7 6950X性能较高,所以在结果上差距不是很明显,而在用AE做压缩时间的渲染输出测试上也是同理,它会涉及处理器、内存以及硬盘等多个因素,即使是在相同平台,因为各自的影响占有一定比重,所以在结果上不如文件对传的结果来得那么直接。但即使如此,我们仍能看到英特尔750 RAID 0阵列带来的部分提升。

写在后

在测试结果中,我们既看到了英特尔750 RAID0阵列在连续读写的爆炸性能,同时也发现RAID 0阵列对于低队列深度随机4K方面没有作为。毕竟消费级应用多数更依赖于随机4K低队列的读写性能,组建NVME SSD RAID 0阵列的意义更大地体现还是在服务器应用、视频工作站方面,而在这些领域,NVMe SSD RAID 0将大有用武之地。

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