性价比先决——浦科特 PX-1TM10eGN 测试

性价比先决——浦科特 PX-1TM10eGN 测试
2021年10月05日 15:58 什么值得买

作者:edisonchan

在不久之前我曾经分享了来自浦科特(Plextor) M10PGN PCIE 4.0 1TB 实测,从实测结果看这款 SSD 在性能方面基本可以和三星的 980 Pro 媲美,价格方面也有一定的优势。不过在几天之前我发现浦科特又推出了另一个 PCIE 4.0 NVME SSD 系列,系列名称为 M10e,属于 DRAMLess(无缓存)类型,正好和三星同样是 DRAMLess 的 980 对上了,主打性价比市场。考虑到我现在拍摄的片子越来越占空间,需要添置新的媒体盘,二话不说,我又拿下了这个新系列里的 1TB 版 1TM10eGN,进行了同样的测试,下面就是我对这个最新型号的测试分享。

产品实物及细节

外观方面,PX-1TM10eGN 和大家看到的其他 NVME M.2 SSD 没有什么差别,包装方面相对简单,毕竟是偏性价比的产品,芯片上方依然和之前的 M10P 一样贴了产品标签,由于是自用的,我就不撕掉这个标签了。

按照官方规格表,PX-1TM10eGN 采用的是慧科 SM2267XT 主控,闪存颗粒为铠侠最新的 BiCS5 TLC 闪存,持续读写分别为 3.7GB/s 和 2.6GB/s,这个距离 PCIE 4.0 接口有一定距离,毕竟是性价比先决。

进入系统后,使用 CrystalDiskInfo 和 AIDA64 查看 SSD 信息如下:

全新盘(此时我还没建立分区),基本上就是零读写,固件版本为 1.00,我使用的是华硕 TUF Gaming-Plus 主板的 PCIE 4.0 M.2 接口,散热片为主板自带,室温为 26 摄氏度,此时 SSD 报告的温度为 37 摄氏度。

从 AIDA64 可以识别出这款 SSD 搭载的是来自 Silicon Motion(慧荣科技)的主控,但是没有列出型号出来。在慧荣的产品清单里,我们查到了 SM2267XT 这枚主控的资料。

按照这个慧荣的官方产品数据表,SM2267XT 和带 DRAM 的同系主控 SM2267 基本上是一样的,都是四通道,但是在随机读取方面,SM2267XT 在主机端内存缓存(HMB,Host Memory Buffers)不够用的时候,IOPS 会从 500 KIOPS 跌到 200 KIOPS。

DRAMLess SSD 或者说 HMB SSD 并非新技术,相对于 DRAM-based SSD(也可以称作 CMB SSD,Controller Memoru buffers SSD)来说,性能在某些情况下可以做到非常接近。它的主要问题是随机读取性能以及耐久度可能会较低,但是另一方面 HMB SSD 的响应速度有可能做到更低。

HMB SSD 由于成本上节省了缓存芯片,因此价格可以做得更便宜(理论上和入门级 SSD 的物料成本相当),比较适合价格敏感或者预算相对较少的场合。

好了,接下来就让我们进入实测环节吧。

测试平台

操作系统为Windows1021H2,已安装全部最新补丁。

关于 SSD 性能测试,大致上可以分为两种类型:

底层测试

实际应用测试

其中底层测试包括了 CrystalMark、AS SSD Benchmark 等,这类测试比较容易操作,结果简单明了,缺点是这样测试出来的是相当于全新盘或者非稳态的测试结果。

对于这个问题,像 SNIA(全球网络存储工业协会,非盈利机构,成员包括 IBM、AMD、INTEL、铠侠、美光等众多 IT 巨头)就提出了一整套的 SSD 测试流程。

例如 IOPS 测试,是需要先进行两倍于全盘容量的持续写操作,这一步被称为负载不相依训练。经过负载不相依训练后,就进行各种块大小、不同读写比例的多回合测试,这一步被称为负载相依训练。

负载相依训练的回合数是需要多个回合的测试结果窗口符合稳态(steady)条件后才停下来,然后取最后一个符合条件的结果作为最终测试结果。

实际应用测试就是使用真实的应用来测试,比较容易反映实际应用感受,但是由于系统各种参数的扰动,存在较大的测试误差。

对于这个问题,人们提出了两种办法。

一种是用类似 HDTune 这类工具记录下应用的存储访问特征,例如不同存储块的读写占比,然后以此写出一些测试特性文件,放进诸如 IOmeter 等存储基准测试软件中跑。

另一种办法则更加直接,那就是将完整的存储读作捕捉记录下来,然后用回放的方式重放这些动作。

常见的有使用 hIOmon 采集,然后用 Intel NASPT 进行回放,这样的测试我在 10 年前就做过过了,当时我把采集的轨迹称之为 PCINLIFE Storage Benchmark 2011,这个方法之后我传授给了超能网他们,类似的 IO 特性轨迹采集工具还有 Calypso 的 IOProfiler。

轨迹采集是一件比较定制化的测试模式,例如我以前抓的轨迹——PCINLIFE Storage Benchmark 2011 只限于 PCINLIFE 使用,并不对外公开,当然,这样的测试方式存在技术门槛,部分媒体也将其作为自己的存储测试特色,例如 StorageReview、Anandtech、Tom's Hardware,都建立了自己的 IO 轨迹测试,以此作为自己区分与普通测试。

这篇测试中我也要做轨迹回放测试,不过这次我不打算自己做轨迹采集,而是采用 PCMark10。PCMark10 采集了多了个应用和游戏的轨迹,并且在保存的测试结果中提供了各应用和游戏的轨迹测试结果,既然有现成的,我自己拿来用就好了。

CrystalDiskMark/AS SSD Benchmark

测试步骤:

使用华硕主板 BIOS 内建的安全擦写,让待测试 SSD 达至 FOB(新盘状态)。

用另一个硬盘启动引导进行操作系统,对待测试 SSD 执行全盘分区。

指定待测试 SSD 的分区执行测试。

PX-1TM10eGN 的 CrystakDiskMark 的持续读取和写入分别为 3.8GB/s 和 2.6GB/s,性能和 M10P 相比有较大的距离,但是和上一代的旗舰 M9Y 相比则是分别快了大约 10% 和 24%。

AS SSD Benchmark 带宽性能 和 M9Y 相比,M10e 在持续读写以及 4K 多线程读写方面都有一定的优势,特别是写入方面,接近两倍,4K 单线程随机读取和 M9Y 相当,但是在 4K 单线程随机写入方面 M10e 做到了 M9Y 的两倍。

M10e 在写入访问时间方面出现了较大的落后,这也许就是 DRAMLess 或者说 HMB 的问题吧,但是即使这样,还是要比机械硬盘好两个数量级以上。

IOMETER(SNIA PTS Client IOPS)测试

NIA 是一个全球性的非盈利机构,会员有 Intel、AMD、IBM、镁光、铠侠等超过 185 个行业公司和组织,统筹了不少存储技术标准的指定,例如 NVME-oF 等,该机构有一个名为 Solid State Storage (SSS) Performance Test Specification (固态存储性能测试规范,简称 PTS)的性能测试标准,是一个针对企业和大众客户的固态硬盘测试标准,其中的测试流程非常规范,我这里决定参照这个规范(SNIA PTS 2.0.1)的大众客户类型 IOPS 测试流程进行测试。

要了解 SNIA 的 SSD 测试方法论我们需要知道一些前置知识,首先让我们看看下面这张图。

这是一张典型的 SSD 从开箱状态(FOB 或者说新盘状态)开始测试工作负载,测试可以看到有短暂的高性能状态,随后会经过 Transition(变换)状态,最终进入稳态,SNIA 的 IOPS 测试结果只取进入稳态区的测试结果。

例如上图中,型号 D8 的 SLC SSD 就是进入了稳态区,此时它在稳态区的 IOPS 结果是可以被接纳的,而暗红色的的 D4 MLC SSD 在上图中一直都在波动,即使到上图的右侧结束也依然不会被接纳,需要继续进行负载相依预训练,直到之后进入稳态区。

备注:有些人会把变换状态称之为“离散”,在 SNIA PTS 测试规范中,这个区域的测试测试结果不具意义。

接下来,你需要了解的是预训练、稳态窗口等概念,后面提供的测试步骤会提及这些概念。

SNIA PTS 除了 IOPS(每秒输入输出指令数,代表了硬盘本体的存储指令执行能力,目前的系统在这方面主要受硬盘主控、闪存、总线接口等因素影响)外还有多种测试,但是我觉得其中最有参考价值的还是 IOPS,当然,更重要的是我比较心疼我的 SSD,跑所有的子项目估计会让我的 SSD 折寿不少。

SNIA PTS 测试步骤:

净化(使用安全擦写指令让全盘恢复至新盘状态); 

预训练(分为 WIPC 和 WDPC 以及数据整理三个步骤); 

预训练步骤一:单次 WIPC(负载无关预训练),以 128 KiB 大小对测试目标设备执行相当于两倍容量的连续写入操作,操作的空间范围为格式化后的全盘 100%。 

说明:

OIO/Thread(Queue Depth),测试人员决定,对企业版一般用 QD=32,对消费者版一般用 QD=16;

Thread Count:相当于 IOMETER 里的 Woker,可以由测试人员决定,企业版一般是 4,消费者一般用 2; 

数据模板:完全随机。

使用 IOMeter 来实际执行测试(测试模板见上图所示),用 HDtune 观察硬盘写入量。IOMeter 对于已经分区的硬盘本身就会先写入一个分区大小相同的填充文件,这个写入操作是用 64KiB 大小执行的,我在 HDTune 里持续观察接下来执行测试模板(128KiB 100% 连续写入)达到之前 64KiB 一样的 IO 数就可以算作完成 WIPC。

与训练步骤二:单次 WDPC(负载相关预训练),以多种测试模板执行连续写入操作,测试空间范围为格式化后全盘的 75%。

说明:

PTS 1.1 开始,除了 4KiB R0W100 外,稳态窗口判断加入了额外两种测试模板(64 KiB R65W35 和 1024KiB R100W0),这是因为有些硬盘对 RND 4 KiB 有额外的优化,会使得 RND 4 KiB 比其他模板更快进入稳态。

PTS 1.2 开始去掉了分段和不同容量占比的稳态测试;

PTS 2.0 企业版和消费者或者说大众客户版的 WDPC 都只需要执行一次(一次包含多个回合,每个回合包含 56 个测试模板),但是 PTS 2.0 消费者版本的测试空间范围(AR)占比为 75% 以及允许开启写入缓存(WCE),而企业版要求 100% 空间范围以及关闭写入缓存;

OIO:同 WIPC;

Thread Count:同 WIPC。

这一步,每一个测试模板(不同数据块大小以及读写比例)需要跑 1 分钟,每个回合由 56 个测试模板,我们一共测试 31 个回合,合计要 1736 分钟或者说 29 小时,是一个非常消耗时间和硬盘寿命的测试。

步骤三:整理 WDPC 的数据,观察稳态窗口的斜率是否落在稳态标准范围内,使用符合稳态标准的数据作为最终的 IOPS 测试结果。

值得一提的是,相对于之前我测试过的 SSD,PX-1TM10eGB 进入稳态所需要的回合数似乎要多得多(之前测试 M10P 只需要 20 个回合就进入稳态),其实即使是我这里使用的 31 回合,4KiB 随机 100% 写入的稳态观察也仅仅是勉强符合数据采纳要求而已(第 29 回合的测试数据刚好位于均值 90% 上方一点点)。

以上三张图是取自浦科特 Plextor PX-1TM10ePGN 在第 27 到 第 31 回合处 4KiB R0W100、64KiB R65W35、1024KiB R100W0 制作的稳态观察窗口图表,上下两条线是 27-31 回合的 IOPS 均值 +10% 和 -10% 数据,中间的是 IOPS 均值数据,实体黄色的是对应各回合的 IOPS,此外还有一条虚线作为趋势线。

均值、实测 IOPS 和趋势线重合度越高,意味着越稳,其中实测 IOPS 必须位于均值正负 10% 范围内,趋势线需要位于 5% 范围内。上述三张图表表明此时 SSD 性能已经进入 SNIA 定义的稳态,不是非稳态(有些人称之为离散)状态了,此时的数据才有采纳意义。

我这里使用三维图表来表示不同读写模板和传输块大小的测试结果,在这种坡度图里,坡体高度越高、坡体越向外延伸,意味着 SSD 能在不同读写模板下的性能越好(理论上呈现为一个规则方型是最好的)。

从测试结果图表来看,PX-1TM10eGN 是不如 PX-1TM10eGN 和 PX-1TM9Y Plus 的,特别是写入操作加重以后,可以看出 PX-1TM10eGN从 35% 写入模板起就出现了明显的性能陡坡。这表明了这块 SSD 由于采用 DRAMLess 或者说 HMB 技术,使用系统内存来做缓存(例如作为闪存转址缓存),更偏向于小文件的往复传输。

接下来我们使用 PCMark 的存储测试来一探究竟。

PCMark10 轨迹回放测试

前面我们测试的都是偏设备级或者说底层测试,接下来我们将使用 PCMark10 进行应用级测试。PCMark10 采集了多个应用的真实存储轨迹,包括 Windows 10 启动引导、Adobe 创作应用、微软Office、游戏、光盘镜像 ISO 文件复制、图片文件复制等,对于这些子项目 PCMark 10 使用了缩写来代表,如下图所示:

按照 PCMark10 的白皮书,PCMARK10 的完整系统驱动器基准测试包含了上述的 23 个测试子项目(轨迹),每个轨迹都跑 3 遍,一般情况下整个测试大约需要 1 小时。

真实世界轨迹存储回放的差距有时候会和大家的实际略有出入,因为这种测试得出的是纯粹的存储性能,而现实世界中,例如 Window 10 启动、游戏启动,除了存储导致的时间等待以外,还有不少时间会用于各种计算(例如系统状态查询、初始化、解压缩等等)。

从测试结果来看,PX-1TM10eGN 在许多应用的性能都明显不如非 DRAMLess 的另外两款 Plextore SSD,但是有趣的是在大量文件传输方面(复制 39 个 JPEG 到目标盘等这最后三个测试),PX-1TM10eGN 甚至要比 PX-1TM10PGN 出色不少,这可能是因为 DRAMLess 的机制导致的。

测试总结

作为一款 DRAMLess SSD,PX-1TM10eGN 的表现是不如 DRAM-based 的 PX-1TM10PGN 的,相对来说在系统盘、游戏盘方面都有一定的差距。但是另一方面,从 PCMark10 测试来看,它又比较适合于大量文件复制,甚至要比 DRAM-Based 的 M10P 更出色,所以我觉得它是比较适合摄影师存放、交换图片文件,例如完成拍摄后,将存储卡里的照片复制到这块 SSD 上。

浦科特 PX-1TM10eGN 对应的竞争产品是类似三星 980,而 PX-1TM10PGN 则是 980 Pro,虽然都是 PCIE 4.0,但是像浦科特 PX-1TM10eGN 和 三星 980 采用 PCIE 4.0 带来的更多的是低载荷情况下的峰值性能提升,和 DRAM-Based PCIE 4.0 是存在较大差距的。价格上就反应了它们的区别,浦科特 PX-1TM10eGN 目前官方价格是 899 元左右(),浦科特 PX-1TM10PGN 大约贵 55%。

不同的用家有不同的需求和预算限制,就我而言,现在拿到的这块 PX-1TM10eGN 虽然性能不如 PX-1TM10PGN,但是一分钱一分货,目前它已经可以很好地满足我的图片备份需求,实际使用体验方面说实话我是察觉不到多大差别,在已经有 M10P 的情况下,同样预算的话,在性能和容量之间我倾向于容量,当然如果预算充足的话完全可以选择更高阶的版本。

产品优势:

价格相对 DRAM-Based 的高阶版本低不少;

具备 PCIE 4.0 接口;

较高的小文件复制性能。

产品不足:

基于 DRAMMLess 或者说 HMB 技术,不适合大文件传输;

不是很适合大型系统、游戏应用;

耐久度会相对低一些(三年质保,相对更高阶的同厂牌 M10P 少两年)。

适用场合:图片导出、备份、暂存以及擦写不频繁的应用。

不建议场合:系统盘、游戏或者大型应用以及重要数据存储。

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