PCIe 5.0服務器平臺在2023年進入市場，到目前已經演進了兩代，正逐步成為主流。Solidigm在推出PCIe 5.0 SSD的進度上相對競品有所落后，但也把握住了后發優勢，其首款PCIe 5.0 SSD——D7-PS1010/1030的標稱性能一步到位跑滿了x4接口的帶寬。

在AI大熱的當下，高性能的SSD最受AI數據管道的青睞，譬如作為GPU服務器的數據緩存盤，尤其是檢查點創建需要高讀寫性能以減少訓練時間的損失。大數據、商業分析等場景也奉行時間就是金錢。

高性能SSD還常在存儲陣列中作為高性能層，為對象層加速。一個非常值得注意的例子是Solidigm的CSAL（Cloud Storage Acceleration Layer）中的寫緩沖。CSAL以前是建議使用傲騰或SLC SSD作為持久化寫緩沖，在D7-PS1010/1030發布之后，也將其作為緩沖盤的選擇之一。

新一代的TLC SSD到底有沒有能力接棒傲騰老大哥，在這次測試當中可以讓大家有一些參考。

EDSFF：更適合的外形

從外觀看，E3.S比U.2明顯更薄。E3.S規劃了兩種厚度，1T和2T，分別對應厚度7.5mm和16.8mm。而U.2接口的NVMe SSD通常厚度為15mm，托架也以此規格設計，即使使用7mm厚度的SATA盤也大多只能安裝在這樣的托架之內。

E3.S的寬度（高度）為76mm，而U.2為69.9mm。前者在豎插時更接近2U服務器的高度（88.9mm），空間利用率更高。另外，許多傳統服務器前窗為了兼顧3.5盤的長度（深度），背板位置比較深，這也導致2.5英寸托架通常還要做的比盤體更長一些，譬如下圖左側的U.2盤與托架組合的樣子。

EDSFF設計的初衷就是盡量消除硬盤歷史包袱的影響，更貼近現代服務器的規格。由于不需要彌合高度、深度差異，E3.S的托架結構可以明顯簡化，減少了材料的消耗，也更符合環保減排的大勢。E3.S托架與盤體結合也更為簡單，配合托架前部預制的定位銷，只需要安裝兩顆螺絲即可固定。

信號方面的包袱也可以甩掉，E3.S的接口不需要如U.2那樣兼容SATA、SAS等傳統協議，不需要那么多金手指，外觀尺寸由此明顯縮小。另外，由于EDSFF接口直接與PCB一體，不需單獨安裝、焊接接插件，還有利于消除焊點處的信號反射和干擾，提高信號質量。

相應的，服務器高速背板的接插件體積也可以縮小，帶來更好的通風效果。以此次的測試平臺H3C UniServer R4900 G6 Ultra為例，可以同時配置U.2和E3.S的硬盤籠。每組硬盤籠占前窗三分之一的寬度，其中U.2硬盤籠可以安裝8塊SSD；E3.S 1T則是12塊，而且硬盤的兩側還可以留下額外的進風口。H3C還規劃了罕見的E3.S 2T籠選件，支持8個設備，可謂新銳又百變了。

從背板角度看，E3.S熱插拔背板面積明顯小于U.2背板。后者只在接口附近有少量鏤空，而前者上下的豁口面積大得多，帶來更大的通風量，對SSD和服務器內部散熱都更為有利。姑且不論EDSFF接插件在信號質量上的優勢和發展潛力，單是看安裝密度和散熱條件，這種為SSD量身定做的新外形規格優勢確實非常明顯。

從內部拆解看，U.2的D7-PS1010有充裕的厚度，可以使用傳統的圓柱形的電解電容。而E3.S薄盤有厚度限制，需要使用貼片式的電解電容，成本會略高一些。原則上，E3.S的SSD可以布置更大的PCB面積以容納更多的元件，但在D7-PS1010身上還沒有體現這一點。畢竟它的最大容量點只規劃到15.36TB，并不需要使用太多顆粒。

目前的D7-PS1010的PCB是每面8個NAND顆粒的設計，最高容量點會用滿兩面共16顆NAND顆粒。3.84和7.68TB都只用了單面8個焊盤位置，只是每片顆粒封裝的die數量有別。D7-PS1010/1030使用的是SK海力士的176層TLC NAND，主控和DRAM也來自SK海力士。

四角性能：翻倍有余

我們以H3C UniServer R4900 G6 Ultra服務器為基礎構建了Solidigm D7-PS1010的測試平臺。該服務器可廣泛應用于通用計算場景，同時對高性能計算、人工智能、云桌面等場景重點優化，適用于互聯網、運營商、企業，政府等各行業典型應用，具有計算性能高、存儲容量大、功耗低、擴展性強和可靠性高等特點，易于管理和部署。

具體配置為：

處理器：雙路英特爾至強白金8562Y處理器（2.80GHz/60MB L3/32C/64T/250W）

內 存：16×32GB 1R×4 DDR5 5600

系 統：CentOS Stream release 9（內核6.11.3-1.el9.elrepo.x86_64）

在FIO v3.35測試當中，Solidigm D7-PS1010 7.68TB的順序讀可以達到14.8GB/s，順序寫10.7GB/s，比官方的標稱值還要高一些。4KB隨機讀達到325萬IOPS，隨機寫39.7萬IOPS。3.84TB的讀性能相仿，寫性能略低，順序寫為8.6GB/s，隨機寫為32.4萬IOPS。

從四角性能初步看，D7-PS1010相對上一代產品（PCIe 4.0）確實提升巨大，基準項目大致實現了倍增，隨機讀IOPS甚至接近3倍。如果要實現同樣的目標性能，新一代的SSD完全可以“一個頂倆”。后面我們會利用更接近真實應用的測試做進一步的驗證。

混合讀寫：上限猛增

在我們非常重視的混合隨機讀寫方面，D7-PS1010 7.68TB在7讀3寫的設置下，讀IOPS超過65萬，寫也超過28萬。

在這里我們可以與PCIe 4.0時代的經典——Solidigm D7-P5520做一下對比。P5520不但是業內部署量和兼容性拔尖的SSD，還樹立了混合讀寫QoS的標桿。

得益于基礎性能的大幅度提升，相應的，D7-PS1010的混合讀寫IOPS是P5520的兩倍以上。

PS1010的平均時延也明顯改進：在隊列深度達到32時只有100微秒；隊列128時，不超過200微秒；即使隊列達到512，也才600微秒。

不論是P99，還是P99.95，PS1010的平均讀時延相對P5520全面領先。

P5520的P99.99讀時延是上一個時代的神話，中等隊列可以控制在1毫秒之內。PS1010在中等隊列沒有簡單地重演神話，它在中小隊列時的P99.99時延與P5520接近，但在中等隊列的時延差距加大，但在大隊列（64以上）的讀時延增長相對平緩，即使在512隊列深度之下，P99.99讀時延也只有2.25毫秒而已。

數據庫：超高負荷

Aerospike是一個典型的分布式數據庫應用，可滿足TB級數據量、萬級以上高并發請求，可以對SSD構成很重的混合讀寫壓力。其ACT（Aerospike Certification Tool：Aerospike認證工具 ）測試中是采用2:1的混合讀寫配置，負荷采用倍數形式體現。其中1x代表2000個讀事務請求和1000個寫入。每個操作以1.5KB對象為單位，對于沒有整形/壓縮的SSD而言，相當于一次默認頁面大小的隨機訪問。

我們使用ACT v6.5進行測試，D7-PS1010 7.68TB可以完成持續24小時350x壓力的驗證。這意味著以每秒對數據庫發出70萬條讀請求和35萬條寫請求，也就是每秒百萬級以上的2:1混合隨機讀寫。

從8萬多秒（24小時）的log看，D7-PS1010在跑350x壓力時的波動還是挺劇烈的，有點兒極限操作的味道了。但即使在這樣高的壓力下，PS1010的平均響應時間大于1毫秒但小于2毫秒的請求占比僅為3.13%，時延超過8毫秒的請求僅為萬分之七，沒有大于16毫秒的請求。說明可以保證良好的響應能力，以提供穩定的業務支持。

如果覺得350x太狠了，實際應用當中也可以控制一下負載。譬如將ACT壓力換為300x，D7-PS1010的表現會立刻平穩得如同一條直線，大于1毫秒的請求只有千分之五，大于2毫秒的只有萬分之五，大于4毫秒的只有萬分之一。

350x的設置讓我們讓2:1混合讀寫突破百萬級。這是什么概念？PCIe 4.0時代主流SSD在發展到中后期，隨機讀性能才逐步達到了百萬級，遑論混合讀寫了。以D7-P5520 7.68TB為例，它發布之初驗證的是150x的ACT測試。這意味著到了D7-PS1010這一代，已經可以處理兩倍以上的數據庫負載，前面說的“一個頂倆”確實真的可行。

除了縱比，我們也可以橫比：目前Areospike官網已經測試過的“PCIe/NVMe-Based Flash”中，還沒有出現常規的標準耐用度（1DWPD）的SSD能達到這個負荷。TPS能夠超過D7-PS1010的兩款SSD，要么是大容量、中等耐用度（3DWPD）的，要么就是計算型存儲可以壓縮數據。

說到這里，那要讓D7-PS1010的戰斗力再上一個臺階，那就不妨打打容量或者DWPD的主意。

彩蛋時間：用20%容量換200%性能

Solidigm D7-PS1010是標準耐用度，即1DWPD的SSD。如果我們想要沖擊更高的負荷，換PS1030上場就是了，它是中等耐用度，3DWPD的SSD。

熟悉Solidigm產品線，或者看過我們以往測試的讀者，應該知道Solidigm提供了一個強大的管理工具：Solidigm Storage Tool（SST）。使用SST的命令行界面，我們可以調整Solidigm SSD的保留空間。

譬如我們用SST 2.0對Solidigm D7-PS1010 7.68TB進行調整，設置MaximumLBA=80%，額外增加20%的保留空間，可用容量降到6.14TB，近似于D7-PS1030的規格。

模擬的“D7-PS1030”的順序讀寫和隨機讀性能與PS1010基本一致，隨機寫性能大幅度提升，從后者的約40萬IOPS猛增至90萬IOPS。這種變化符合我們的經驗，更多的保留空間可以提升SSD的隨機寫性能和耐用度。由于保留的空間更多，這個模擬的“D7-PS1030”的實測性能還略高于D7-PS1030的官方標稱值。

增有余的隨機寫性能對混合讀寫測試也帶來了顯著的影響。在FIO的7:3混合讀寫測試中，“D7-PS1030”的表現明顯改善，譬如隨機讀從PS1010的65萬IOPS提升至超過120萬，近乎翻倍。

“D7-PS1030”在7:3混合讀寫當中的總IOPS已經超過了170萬。這是一個里程碑式的成績。單看數字，可能大家對我們測得的這個混合讀寫性能沒啥直觀的概念。但如果我告訴你：末代的傲騰的7:3混合讀寫是180萬IOPS——是不是很容易理解了？隨著NAND介質、控制器的發展，優秀的數據中心/企業級TLC SSD已經可以告慰先烈了。

讀時延也明顯改善，在512隊列深度時，“D7-PS1030”的平均時延大概是PS1010的三分之一，P99和P99.99也始終保持優勢。

在Areospike中，“D7-PS1030”可以很輕松的完成24小時500x的測試，延遲表現極其穩定，大于1毫秒的事務僅有0.26%，遠遠低于5%的要求；大于2毫秒的僅有0.02%；沒有延遲大于4毫秒的訪問。從ACT 500x的log可見，這24小時的表現波動幅度確實輕微，只有零星的離散點。

500x已經在常規SSD中一騎絕塵，我們還進一步嘗試了更高的負荷：1小時的550x壓力下，大于1毫秒的僅為0.60%；560x下，大于1毫秒的也僅為0.76%，大于2毫秒的僅為0.03%。不過在我們沒能完成持續24小時560x負荷的測試，在第六小時中斷了。前五小時中每小時的平均時延均在0.75%到0.76%之間。如此微小的波動卻不一定能夠確保完成24小時ACT測試，也從側面說明Areospike的壓力確實夠分量。

值得一提的是，500x的負荷也是可以和傲騰扳手腕的，這個水平已經超過了PCIe 3.0時代的3D Xpoint技術SSD，并接近PCIe 4.0時代的產品。回想文章開頭我們提到的CSAL，再結合目前模擬D7-PS1030的測試數據，我們確實可以相信新一代高性能TLC SSD的隨機寫性能已經不再是寫緩沖的瓶頸，而且，TLC SSD的大容量和讀性能的優勢還有機會拉高整體表現。

結語：好馬急需好鞍

服務器處理器正在進入百核時代。算力密度的激增之下，存儲性能也應該有相應的增長。Solidigm D7-PS1010的性能相對上一代產品翻倍，完全跟上了“核”戰的節奏。

對于大企業、云服務商等，新一代SSD可以在更小的空間內，提供雙倍以上的性能，僅付出不到30%的功耗增長，很有利于提高部署密度、降低TCO。

至于目前大火的人工智能等應用，PS1010的領先性能尤其受到重視，畢竟GPU時間成本昂貴，不論數據投喂還是Checkpoint存儲，千金難買寸光陰。這也是這兩年人工智能成為存儲市場最重要業務增長點的根本原因。

模擬PS1030的性能讓我們對TLC SSD的發展頗感振奮。傲騰和SLC這些技術為代表的SCM產品不但成本高，還面臨市場規模小、迭代緩慢的問題，其性能優勢正在被逐步趕上。TLC SSD已經坐穩存儲陣列的性能層，隨著CXL技術的加持，TLC NAND還有能力出現在內存語義SSD當中，成為內存池的一部分。