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別讓測試軟件騙了你,真·專家談SSD真實性能測試

2015-10-13
關鍵詞: HDD SSD NAND OP空間

       HDD機械硬盤幾乎沒什么隨機性能,所以測試時跑幾個讀寫速度測試就算完了,但是SSD固態硬盤的情況復雜的多,讀寫過程不一樣,隨機性能也不一樣,主控、NAND類型及OP空間的不同導致性能差異很大,而越用越慢的特性也讓初始性能和日常使用性能涇渭分明。

  我們常用的SSD測試軟件包括CDM、AS SSD、ATTO、Anvil、IOMeter,還有考驗綜合性能的PCMark系列,這些軟件各有各的特色和優點,但是有沒有想過這些軟件測出的性能其實并不一定準呢?

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       在本月中旬的全球FMS閃存會議上,已把SandForce納入旗下的LSI公司市場總監、Flash部門高級總監Kent Smith做了“不要讓你喜歡的測試軟件欺騙你”的演講,談到了目前SSD基準測試軟件所面臨的問題,來看下PCWatch網站的報道。

  Smith先生首先說到,性能測試面臨的問題可分為兩部分,一個是性能測試自己的,一個是用戶自己運行測試的。第一個,工廠里的測試是人為模擬的,因 為現實中每個用戶的使用情況都是不同的,電子產品測試和現實測試是不一樣的,這在業界是常識,并僅僅局限于存儲產品。用戶需要知道,基準測試不一定能反應 真實性能。

  他指出,進行SSD測試之前,首先要做的是預調(preconditioning),SSD發貨之后的性能取決于它的寫入歷史,因此測試前需要將SSD恢復到初始狀態,如果不進行這個過程,那么SSD測試得出的結果可能就不合理。

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目前的SSD測試所存在的問題

  這里列舉的是一些SSD測試存在的問題:理論測試與現實脫節、更關注孤立情況、通常使用最壞數據熵的情況下的例子、混淆了MiB/s和MB/s 單位、沒有將SSD置于已使用狀態,其他操作上的錯誤還有:沒有手動預調SSD或者調錯了、錯誤理解數據熵之類的結果,此外還缺少其他相關數據的測試,比 如每GB數據寫入的功耗、電池續航、寫入放大、前臺vs后臺垃圾回收等。

真實情況介于100%讀和100%寫入之間

  Smith特別強調,測試沒能真實反應實際性能的一大問題就是沒有考慮SSD四種性能(指的應該是讀、寫速度和讀、寫IOPS這四種)的比例問 題。通常情況下,SSD在100%讀取時IOPS性能最高,在100%寫入時IOPS性能最低。現在的測試只反應SSD的讀取和寫入IOPS理論性能,但 是缺少二者的比例。

  他舉了一個例子,如果是95%讀取,5%寫入,這種情況下其性能應該接近測試測試得出的IOPS讀取性能,但實際情況下,那怕寫入IOPS只占5%,Smith展示的實際性能測試就從讀取IOPS的一半下降到了五分之一,損失了50-80%的性能。

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就算寫入IOPS只占5%,SSD的實際性能也要損失50-80%

用戶存儲的數據也會影響SSD性能

  SSD的特性大家也多少了解了,數據儲存的越多,SSD性能就越低。如果用戶連續儲存數據,那么SSD的性能就會高一些,存儲的越隨機,SSD性能就越低。為了描述這個狀況,引入了數據熵(Data Entropy)這個概念,隨機數據越多,熵越高,連續數據越多,熵越低。

  除了用戶的使用習慣之外,不同的測試軟件對數據熵的側重也不一樣,典型例子就是IOMeter 2006和IOmeter 2008,前者是高熵值的,后者是低熵值的,因此同樣的SSD上,用IOmeter 2008測試會顯得性能更高一些。

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數據熵的影響

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不同軟件的數據熵不同

一旦開始使用SSD,性能急劇下降

  前面已經提到了SSD預調的重要性,因為SSD的性能與寫入歷史有莫大關系。詳細來說,FOB(Fresh Of Box,剛拆封的狀態)狀態下的SSD性能最高,然后隨著使用其性能快速下降,這個階段叫做轉換階段(Transition State),繼續使用之后SSD的性能會固定下來,這個階段叫做穩定階段(Steady State)。

  基準性能測試中達到穩定狀態很重要,也是可能的,只要對SSD全盤寫入幾次就可以了。(大約兩三次即可)

  這里的關鍵就是需要多少時間才能達到穩定狀態。Smith展示了用IOMeter的4K隨機寫入在一塊256GB的SSD上做的測試,大約需要 3個小時進入了穩定狀態。測試顯示,此時的性能相比FOB狀態臺下大約下降了10%,FOB時的速度是275MB/s,穩定狀態下下降到了25MB/s。 這就是沒有預調的后果,性能相差10倍。

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三個小時候SSD差不多到了穩定狀態

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連續性能下降了25%,隨機性能減少了91%

目前的測試軟件的偏差

  有了上面的基礎之后,我們可以看下不同的測試軟件在穩定狀態下的性能偏差吧。

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測試環境

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AS SSD的偏差,連續寫入下降22-92%,連續讀取下降0-69%,隨機寫入下降81%

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ATTO偏差,連續性能基本不受影響,除了4K小數據

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CDM偏差,隨機寫入下降54%,連續讀取不變

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Anvil軟件偏差,隨機寫入下滑85%

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PCmark Vantage的app載入性能下降74%

總結:數據熵、預調對SSD影響很大

  從Smith的報告來看,數據熵、預調對SSD的性能影響非常,不同使用習慣、不同狀態的SSD性能差異極大。

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預調的正確方法

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