（授权转载）Intel SSD 660P SSD评测：QLC NVMe消费产品首选？

        说明：本文为授权转载，本人提供部分测试数据，更多精品文章请关注：微架构与高性能计算杂谈，每周更新，欢迎关注

        SSD价格已经屡创新低，而到了2019年，没人会怀疑SSD的价格会进一步下降，这来源于供应的增加和一个全新的NAND存储颗粒QLC的大规模量产，今天我们就来看看目前已经上市的QLC NVMe SSD，Intel 660P的性能表现，我们将通过一些理论测试来对比其与TLC主流级别SSD的性能，了解其在不同理论环境下与主流SSD的差距抑或存在的优势。

QLC是什么？

        当NAND闪存首先用于现代SSD的通用存储时，存储器单元被视为简单的二进制数据存储，通过在两个电压状态之间切换单元来每单元存储单个数据位。从那时起，对这种高速存储器获得更高容量的需求，促使业界努力在每个闪存单元中存储更多比特。

        在过去的一年里，64层3D NAND闪存的推广使得几乎所有的SSD行业都采用了每单元3bit的TLC闪存。现在，每个单元4bit，也称为四电平单元（QLC）NAND闪存，成为普及SSD的急先锋。

        每个存储单元存储更多位的数据会导致每次电平转换都会带来明显的问题，更高存储密度的优势就有可能被抵消。QLC的每单元四位存储模式需要区分闪存单元中的16个电压电平（0000-1111）。以足够的正确率进行读写，不可避免地比访问每个单元存储较少位的NAND闪存慢。而且因此具有QLC功能的SSD控制器还需要非常强大的纠错功能。这让数据保留和写入耐久性降低。由于不同类型的闪存的差异是每单元多少比特的数据，通过模拟SLC每单元1bit的读写方式，QLC SSD同样可以模拟SLC读写方式来提高成绩，但这理论上最多只能用总容量的1/4（4bit每单元与1bit每单元的差异），但这足以满足绝大多数应用需求。

         Intel 660P 官方参数，全盘写入可达200次，主控为SMI 2263。支持PCIe 3.0 X4接口和NVMe1.3协议

      本次测试将由660P 512GB和1TB版本作为测试对象，三星960EVO，西部数据黑盘SN750，傲腾900P作为对照对象，实际测试平台如下：

         *值得注意的是，本次测试全部SSD都安装位于直连CPU PCIe通道的PCIe或M.2接口上，并非全部实际平台产品拥有此能力，更多M.2接口的PCIe总线连接于PCH，通过DMI总线连接CPU，而非直连CPU PCIe。        *本次测评平台，均开启对应平台所需的“Meltdown”和“Spectre”漏洞修复措施和性能缓解措施，这包括KVA，PCID

        本次测试的重点在于连续读写和随机读写性能表现，通过对负载的不同队列深度和不同读写线程，乃至随机性的不同和随机访问跨度来反映QLC SSD与其他主流SSD的性能对比，通过多个角度来反映不同情况下QLC与其他SSD的差距和优劣，尽可能充分利用磁盘最大性能，反映出磁盘从低队列低线程数，到高队列深度高线程数的性能。

       连续读写性能一直以来是SSD最大速度所在，很多时候，SSD的标称最大连续读写速度均为QD（队列深度）32以上的情况下得出，众多基准测试成绩也是在此基础上测出数据，随着技术发展，连续读写性能，尤其是连续读取性能，已经逐渐接近PCIe 3.0 X4的32Gbps接口带宽，不过本次对比加入了单队列深度单线程的连续读写性能数据，我们可以发现较老的960EVO，QD1连续读写性能要比QD32低很多，660P 1TB版本在QD1的连续读写性能上已经能与960EVO一战，但512G版本的连续写入性能要低很多，显示出较大的性能差距，西部数据SN750的表现比较出色，QD32的连续读写性能一骑绝尘，QD1的性能与傲腾900P不相上下。总体来说660P 1TB版的连续读写性能表现较好，但512G版本的写入性能与1TB版有较大差距。

        *Queue Depth（QD）是一次可以传送到磁盘设备的命令的数量，把命令放在队列中再传送给磁盘可以提高I/O 性能。

 4K随机性能—单线程QD1-QD128随机读写性能

 读取

 写入

        4K多队列深度随机读写性能来看，在低队列深度的情况下，傲腾900P有绝对优势，但是随着队列深度的增加，TLC SSD和QLC SSD都来到了较高水平，而西部数据SN750在读取方面不幸垫底，不敌所有对手，而在写入性能上面，SN750在队列深度超过16以后取得了非常优秀的表现，但在队列深度小于4的情况下，SN750的表现并不出色，而660P的两个产品表现都与960EVO相当，这个表现实际上是超出了预期的，4K性能换算为IOPS为110K/85K IOPS/Q64（1TB）

4K随机性能—单队列TH1-TH12随机读写性能

读取

 写入

       该项同时将线程数与队列深度同时提高，这将进一步挖掘SSD的随机读写性能，傲腾900P理论上拥有最佳的性能，在Q8T8的情况下，读写性能已经接近标称的连续读写性能，达到了2400/2100MB/S的高速，但是令人惊讶的是在Q32T32和Q64T64的随机写入上，900P出现了可怕的下滑，而660P的两个版本依旧依次位于较低水平上，在Q4T4之后，被大幅拉开差距，在这个项目上660P的4K性能换算为IOPS，读写性能约为150K/220K IOPS/Q64T64（1TB），是最大4K性能所在。这也与Intel提供的SPEC标称值相当。

混合随机读写—100%随机访问与数据跨度

      使用Passmark高级磁盘测试，建立一个全新的工作负载，LBA块大小为512Byte，队列建立一个100G大小的文件，在这其中以100%随机访问和数据跨度，读写各占50%的混合读写方式测试SSD在苛刻环境下的性能表现，具体测试设置如下

 实际表现结果

 900P

 660P 1TB

 960EVO 500G

西部数据黑盘SN750 512G

 660P 512G

     （时延单元毫秒）傲腾900P毫无悬念的取得了绝对优势，延时与平均读写速率都以绝对优势战胜了所有对手，在稳定性上也是独一份，这也是傲腾产品最大的长处，即越苛刻的环境，优势越大，延迟控制也优势明显，960EVO与西部数据SN750非常接近，而660P两个版本的表现要差很多，512G版相比960EVO，平均读写速率为其60%，总体平均延时高了70%，1TB版本是960EVO平均读写速率的75%，平均延时高了34%，这从某种程度上说，极限随机性能上960EVO 500G版要比660P 1TB高30%，比512G版高60%。    

 PCmark10测试

       使用PCmark10基准测试来模拟日常使用的情况，测试对比为660P 1TB与傲腾900P 280G版对比，在同样为测试平台A上进行测试，实际上在贴近日常表现的基准测试中，660P与900P也没有太大差异，这表明日常使用对极限性能的需求已经较低，QLC SSD在短期使用中不会有明显劣势，但是长时间使用后还有何种表现，还需要持续观察，需要我们在几个月后再来一探究竟。

 结论

        或许看完这么多的数据对比，每个人心里对660P这个QLC SSD与主流TLC SSD，如西数SN750这样的产品的差距有了心里预期，PCmark显示QLC SSD与傲腾这样的产品也不会有较大差距，而在极限测试中660P仅有主流TLC产品的60%-70%，而现在，SN750 512G淘宝价格已在700元以内，660P 512G的价格则在500元以内，这个价格差异与性能差异，能否打动主流的普通消费者呢？我个人认为，1TB版的性能是比较出色的，4K随机性能在低队列深度和低线程数的性能上并没有比TLC差太多，这在日常使用中是非常重要的，而其动态SLC模拟区间也较大，这足以满足日常需要，但还是要进一步观察长期使用表现，才能完全为QLC下结论。