二合一：英特尔傲腾内存H10（第2部分）

第1 部分 >> 第2部分

AnandTech路测-毁灭者

驱逐舰是一个非常漫长的测试，它使用大量I / O复制应用程序访问模式。 与在实际环境中使用时一样，驱动器有时会短暂中断，这允许使用后台垃圾收集和缓存清理，但是这些停机时间限制为25毫秒，因此无需花费整整一周的时间进行一次测试。 AnandTech Storage Bench（ATSB）测试不包括会生成工作负载的实际应用程序的启动，因此估算值对我们新测试台的CPU和RAM性能的变化不是很敏感，但是过渡到更新版本的Windows和新驱动程序会产生显着影响。



我们通过报告平均磁盘吞吐量，平均I / O延迟以及测试过程中驱动器消耗的总能量来评估该测试的结果。



实际上，在禁用缓存的情况下，Optane完全不活动时，Intel Optane Memory H10在The Destroyer中的性能更好。 此测试不会为数据放置的后台优化留很多时间，并且移动的数据总量比32 GB的Optane缓存大得多。 512 GB的QLC NAND缺乏及时清除缓存的性能。





Optane Memory H10本身的QLC一侧的平均延迟得分很低，仅为第99个百分位，而缺少高速缓存只会加剧这种情况。 甚至7200RPM硬盘的性能也更好。





Optane Memory H10的平均读取等待时间比所有基于TLC的驱动器都要差，但要比前面有或没有Optane缓存的HDD好得多。 对于QLC H10记录，当SLC缓存结束时，SSD将发送到最后一个位置。





Optane的缓存对H10读取延迟的第99个百分点有积极影响，使驱动器更接近Crucial MX500 SSD，并且明显优于大型1LC 660p QLC型号。 在第99个百分位中，写入延迟非常糟糕，但是即使缓存溢出导致冗余写入，H10也不比无DRAM的东芝RC100差。

AnandTech路测-重型

与“ Destroyer”相比，我们对“ Heavy”的重载测试按比例提供了更大的记录负载，但所需的时间却少得多。 繁重测试中记录的数据总量不足以填满磁盘，因此性能永远不会下降到稳定的工作状态。 该测试更适用于日常能耗指标，其峰值性能受驱动器峰值性能的影响很大。 有关重载测试的详细数据可以在AnandTech的相应文章中找到。 该测试运行两次，一次在完全擦除的磁盘上，一次在连续记录填充磁盘后进行。



在重载测试中，缓存无疑会加速Intel Optane Memory H10，如果在空磁盘上执行测试，则其平均数据速率将达到基于TLC的优质NVMe SSD的范围。 高速缓存的四轮驱动性能仍然比没有高速缓存时更好，但是最终，Optane无法掩盖QLC NAND在填充SLC之后的行为。 当满载QLC驱动器时，所有基于TLC的驱动器都不会减慢速度。





仅当测试在空磁盘上运行时，H10的平均延迟和99％的延迟才与其他TLC驱动器大致相同。 当重载测试在具有完整SLC缓存和空闲Optane缓存的完整驱动器上运行时，延迟甚至比Optane缓存硬盘更糟。 全轮驱动情况下的平均H10延迟仍然比仅使用部分QLC时要好得多，但是Optane缓存根本无法改善延迟的99％。





在重载测试在完整驱动器上运行时，H10的平均读取延迟显着变差，但仍略优于SATA SSD。 平均写入延迟是QLC看起来特别糟糕的地方，其整数H10比HDD糟糕，并且在禁用Optane缓存的情况下，写入延迟是TLC SSD的十倍。





在全盘测试期间，没有Optane缓存的H10的99读取延迟百分位数是一个严重的问题，但是使用Optane缓存可使读取QoS返回到SSD的合理范围。 99-如果没有Optane高速缓存，则记录延迟的百分位数看起来很糟糕，甚至更糟。

AnandTech路测-轻

与“毁灭者”或“重载”测试相比，我们的轻载测试具有相对更多的连续会话，并且队列深度较小，这是迄今为止最短的测试。 它主要基于不太依赖驱动器性能的应用程序，因此测试结果更有可能显示应用程序的启动时间和文件下载。 该测试可以视为日常使用中所有小延迟的总和，但是如果停机时间减少到25毫秒，则只需不到半小时即可完成测试。 可在AnandTech的相应文章中找到有关Light测试的详细信息。 与ATSB重型测试一样，该测试运行两次：在完全清洁的驱动器上，以及在用顺序记录将光盘装满后。



当Light测试在空白驱动器上运行时，英特尔傲腾内存H10与NVMe低端驱动器竞争。 尽管QLC单个部分的较高性能表明整个H10的评估可能被低估了。 全盘性能要比所有基于TLC的SSD差，但仍比不带Optane缓存的HDD更好。





与TLC NAND相比，Optane Memory H10的平均延迟和99％的延迟具有竞争力。当在空磁盘上进行测试时，即使在满磁盘的情况下，延迟指标仍然优于机械硬盘。





满载驱动器的平均写入延迟是将H10隔离并标识为入门级以上的NVMe驱动器的唯一方法。 在这种情况下，基于TAM的无DRAM东芝RC100变得更糟。





与平均延迟相反，在Optane H10上进行读取和写入的99％延迟表明，填充时遇到很大困难。 Optane缓存不足以弥补SLC缓存的不足。

随机读取性能

第一次随机读取性能测试使用了非常短的一批操作，这些操作一次无队列地执行。 磁盘在包装之间有足够的停机时间，因此总占空比为20％，因此无法进行热调节。 每个程序包包括32 MB的4 KB随机读取，磁盘上的16 GB数据。 读取的数据总量为1 GB。



测试随机读取的短数据包时，数据很容易放在Optane内存H10的Optane高速缓存中，因此它超过了所有基于闪存的固态驱动器，但比使用纯Optane的存储设备要慢得多。

长随机读取性能

连续随机读取的性能测试类似于我们2015年测试套件中的测试：检查队列深度为1到32，并且以QD1，QD2和QD4表示的平均生产率和能源效率是主要指标。 每个队列深度检查一分钟或32 GB的已传输数据，速度更快。 检查每个队列的深度后，驱动器将被冷却一分钟，因此热量的积累不太可能影响队列的较高深度。 单独的读取操作仍为4 KB，并占用64 GB的磁盘。



通过长期的随机读取测试，该测试所覆盖的磁盘范围超出了Optane缓存所能处理的范围，因此H10的性能可与基于TLC的SSD媲美。


与低队列深度的干净QLC存储相比，Optane高速缓存提供的优势较小，但在较高深度的H10中，启用了缓存的功能开始比QLC部件更具优势。 不幸的是，性能仍然很低，并且闪存SSD超过了H10的随机可读性。

随机写入性能

随机写入短数据包的第一个性能测试的结构与读取测试类似，但每个数据包仅占用4 MB，总测试长度为128 MB。 4 KB的随机写入操作分布在16 GB的磁盘上，并且一次执行一次，没有队列。



启用了缓存的随机记录短H10数据包的性能要高于磁盘单独处理的任何一半，但远小于其两部分之和。 TLC驱动器上足够的SLC缓存仍然比QLC上的Optane缓存更好。

与连续随机读取测试一样，我们稳定的4 KB随机写入测试最多可运行1分钟或每个队列深度最多32 GB，跨64 GB磁盘并在队列深度之间为磁盘提供最多1分钟的停机时间，以确保缓存刷新。并冷却光盘。



由于冗长的随机写测试所覆盖的范围比Optane高速缓存所能处理的范围要大得多，因此Optane Memory H10在闪存方面落后于所有竞争对手。 缓存软件最终会产生一个额外的负载，仅使用SLC缓存，其性能就会比QLC部件本身低得多。


Optane存储器H10上的随机写入性能不稳定，但随着队列深度的增加而趋于降低。 彼此相交的两层缓存不是稳定运行的最佳方法。

顺序读取性能

第一个顺序读取性能测试使用128 KB轮外操作发出的128 MB短数据包。 该测试对八个数据包的平均性能进行了测试，总共从包含16 GB数据的磁盘传输了1 GB数据。 在每个包装之间，驱动器有足够的停机时间来维持20％的总占空比。



Optane Memory H10的顺序读取性能远低于基于高性能TLC的驱动器，但与仅限于PCIe3 x2的低级NVMe驱动器相当。 Optane的内存缓存仅比纯QLC速度提供大约10％的速度增加，因此当缓存驱动程序可以有效地共享Optane与NAND之间的访问时，显然不是这种情况。

第二项测试-连续顺序读取-使用从1到32的队列深度，而性能和功耗被计算为QD1，QD2和QD4的平均值。 从包含64 GB数据的磁盘上测试每个队列深度一分钟或最多32 GB数据。 此测试运行两次：一次是通过顺序记录测试数据而准备的驱动器，另一次是在随机记录测试后将所有内容混合在一起，这导致了OS看不见的SSD内部碎片。 这两个估计值代表实际磁盘使用情况的两个极端，其中磨损的分布和对现有数据的修改会产生一些内部碎片，这会对性能产生负面影响，但通常不会达到此处所示的极端程度。



在更长的顺序读取测试中，Optane缓存仍无法有效地结合Optane和NAND H10部件的性能。 但是，当读取未顺序写入的数据时，Optane高速缓存会很有帮助。


在此测试中，Optane高速缓存对于在浅队列深度处的顺序读取来说有点麻烦。 但是在QD8及更高级别上，与仅使用QLC相比，它具有一些优势。

顺序写性能

第一次顺序写入测试的数据包的结构与顺序读取测试相同，但数据传输方向除外。 每个数据包都将128 MB写入QD1中执行的128 KB操作。 总共1 GB的数据写入包含16 GB数据的磁盘。



Optane部分本身中短数据包的顺序写入速度非常低，因此当QLC NAND侧极大地帮助Optane H10时，就是这种情况。 因此，QLC H10与基于TLC的驱动器竞争，但是当缓存软件干扰H10时，可以获得SATA级别的性能。

连续顺序写入测试的结构与相同读取测试的结构相同，只是数据传输的方向不同。 队列深度从1到32不等，将检查每个队列深度一分钟或最多32 GB的已传输数据，然后在磁盘冷却并收集垃圾时检查最多一分钟的停机时间。 该测试受到64 GB磁盘容量的限制。



这种情况通常与先前的测试相似，尽管此处某些低级别的NVMe下降得如此之低，以至于Optane Memory H10评分不再显得如此糟糕。 但是，QLC部分本身在连续顺序写入方面仍比缓存配置好。


在连续顺序写测试期间，H10性能没有明显的趋势。 它主要在QLC和Optane层之间工作，这意味着高速缓存软件会干扰并且不允许两个半部分协同工作，并且提供的性能要优于它们各自。 通过留出更多时间清除Optane和SLC缓存，我们可能会看到完全不同的行为。

混合随机负载性能

混合随机读写测试包括从纯读到纯写的混合，混合增量为10％。 每个混合都经过1分钟或32 GB的传输数据测试。 该测试以4的队列深度进行，并受64 GB磁盘容量的限制。 在每次混合之间的间隔中，驱动器的空闲时间最多为一分钟，因此总占空比为50％。



Optane Memory H10在混合随机I / O测试中的性能比任何一半驱动器都要差。 该测试的覆盖范围超出了32 GB Optane缓存可以承受的范围，因此缓存软件的尝试最终将是有害的。


在测试的读取加载的一半期间，Q10 H10本身的工作方式与Optane缓存配置类似，尽管缓存使性能不一致。 在写入负载期间，与完整的H10设备相比，纯QLC的配置具有显着的速度，直到SLC缓存在最后耗尽为止。

混合顺序负载性能

混合顺序读和写测试与混合测试的不同之处在于，它在随机位置执行128 KB而不是4 KB的顺序访问。 还在线1的深度处执行顺序测试。测试混合物的范围相同，数据传输的时间和限制也与上述相同。



在串行混合I / O测试中，Optane Memory H10平均比SATA SSD稍好，但是H10与高性能TLC驱动器之间仍然存在很大差距。 这是Optane的缓存软件无法始终提供帮助的另一种情况，H10的总体性能略低于具有自己的SLC缓存的纯QLC NAND。


缓存软件会导致Optane Memory H10的性能不稳定。 但是总的趋势是，当记录时工作负载变得越来越繁重时，性能会下降。 QLC , .

结论

Optane Memory H10背后的想法很有意思。 QLC NAND需要提高性能，才能与基于TLC的SSD竞争，而Intel 3D XPoint内存仍然是市场上最快的非易失性存储系统。 不幸的是，太多因素降低了H10的潜力。 这是同一张卡上的两个单独的SSD，因此在驱动器的NAND侧，仍需要一定数量的RAM，这会增加成本。 缓存是完全由软件控制的，因此SSD NAND控制器和Optane控制器无法相互匹配，并且Intel缓存软件有时很难同时使用磁盘的两个部分。

其中一些问题会因测试条件而变得更加复杂。 我们的测试套件在设计时考虑了SLC写入缓存，但没有二级缓存，有时其功能更像RAID-0。 我们的综合测试均未成功触发Optane和NAND H10部件之间的带宽聚集。 英特尔警告说，他们仅针对实际存储模式优化了缓存算法，很容易看出我们的一些测试如何显示出非常重要的差异。 （特别是，我们的许多测试仅使系统具有仅使用块级缓存的能力，但是Intel软件也可以执行文件级缓存。）但这仅强调了Optane Memory H10并非适用于所有存储系统的通用解决方案。

对于最繁重和最繁重的工作负载，将Optane小型高速缓存放在QLC NAND前面只能避免不可避免的性能下降。 在某些情况下，尝试将正确的数据存储在缓存中会导致更多的性能问题。 但是，生成大量I / O操作的实际应用程序不太可能在15瓦笔记本电脑处理器上很好地工作。 添加Optane高速缓存无法神奇地将低级固态驱动器变成冠军，而Optane Memory H10可能永远不是台式机的好选择，因为台式机可以轻松地容纳比薄型超极本更大的存储选项。

通常，对于超极本而言，在较低负载下，Optane Memory H10通常会与其他预算NVMe竞争，并且在良好条件下比任何NAND闪存驱动器都具有更高的响应速度。 对于日常使用，H10当然比纯QLC驱动器更可取，但与基于TLC的驱动器相比，H10显得较弱。 我们没有机会详细测量Optane Memory H10的功耗，但它不可能提供比基于TLC的顶级固态驱动器更长的电池寿命。

如果英特尔对缓存QLC + Optane的想法很认真，并且想为TLC驱动器提供强大的竞争者，那么他们将不得不做比Optane Memory H10更好的事情。 TLC SSD几乎总是比分层设备具有更稳定的性能。 H10上的Optane高速缓存效率不高，无法在繁重的工作负载下获得良好的性能，而在低负载下，它无法充分提高性能，无法为H10提供优于最佳TLC驱动器的明显优势。 在理想条件下，由于SLC缓存，即使是纯QLC的峰值性能也看起来非常快。 而且，很明显，英特尔应该专注于在最坏的情况下提高性能，而不是优化似乎几乎是瞬间的用例。

Optane在数据仓库市场的某些细分领域取得了巨大的成功，但在消费市场中，它仍在寻找合适的细分市场。 QLC NAND仍然还相对年轻且难以理解，尽管最近大幅降价的承诺终于开始实现。 QLC和Optane的结合也许仍然可以创造出令人印象深刻的消费产品，但是英特尔要比看上去匆忙完成的SSD还要做更多的工作。

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