最佳整体性能之选：CQ9 R5100 PCIe 4.0企业级SSD深度测评
本文翻译自近期发表于StorageReview网站首页的头条文章。StorageReview.com是一家世界领先的独立存储研究机构，通过深入的新闻报道、详细评论、SMB/SME咨询和实验室服务，专业提供包括存储阵列、硬盘驱动器、SSD 以及相关的硬件和软件方面的存储解决方案。
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R5100是CQ9 R5系列（Roealsen5）的其中一款企业级PCIe Gen4 SSD，专门为企业IT、物流、互联网、金融、智能制造和AI等核心存储场景领域而设计。R5100搭载了CQ9自研的高端主控芯片DP600和固件，并采用KIOXIA最新的3D 112L eTLC NAND，具有超强可靠性、低延时和高能效比，对于希望降低TCO的企业来说，它是理想的选择。
新R5系列分为四个不同的型号（都使用U.2 15mm的外形）：R5101、R5301、R5100和R5300。这次我们将针对最高容量达 7.68TB和15.36TB的R5100型号进行测评。
我们上一款测评CQ9 U.2 SSD是X2900P SCM SSD（它也采用DP600主控芯片），我们了解到它是一款极佳的、以性能为导向的产品。CQ9在打造令人惊喜的存储解决方案方面有着了不起的记录，我们希望R5100也有更多出色的表现。
01 CQ9 R5100特点
嵘神5系列与之前海神3系列相比，带宽和IOPS性能都提升了100%。 具体来说，R5100(7.86TB)在(128K）顺序读写速度可达到7.4GB/s和5.7GB/s，随机读写性能预计可达到175万IOPS和28万IOPS。 虽然15.36TB型号的读取性能相同，但它在写入性能更高，为6.5GB/s，以及IOPS的4K顺序和随机性能达到32万。
在延时方面，R5系列大大改善了混合读写场景下的QoS（您将在下面的性能图表中看到），这要归功于DP600控制器在IO路径上的多项优化。
R5100有5年质保，支持双端口和Flash Raid 2.0。 在数据加密方面，R5100具有数据加密功能，如一系列的加密算法支持，以及TCG2.0企业特性。CQ9 R5100还具备先进的断电保护功能，有助于预防用户数据受意外断电的影响，并具有9级可调能耗。
02 DapuStor R5100规格
03 CQ9 R5100 SSD性能
测试背景与比较
StorageReview企业测试实验室提供了一个灵活的体系结构，用于在与管理员在实际部署中遇到的环境相比较的环境中执行企业存储设备的基准测试。企业测试实验室集成了各种服务器、网络、电源调节和其他网络基础设施，使我们能够建立真实业务环境的条件，从而在我们的测试期间准确地衡量性能。
我们将这些关于实验室环境和协议的细节纳入到测试中，以便IT专业人员和负责存储采购人员能够了解我们在何种条件下取得了以下结果（我们所测试的设备的厂商不会支付我们测试费用，也不会监督我们的测试）。关于StorageReview企业测试实验室的更多细节以及它的网络功能的概述可以在相应的网页中找到。
比较数据：
● Micron 7400 Pro
● Samsung PM9A3
● Memblaze PBlaze6 6920
● Solidigm P5520
● Union Memory UH810a
● KIOXIA CD6
测试平台
我们的PCIe Gen4企业级固态硬盘评测采用联想ThinkSystem SR635进行应用测试和综合基准测试。ThinkSystem SR635是一款配置良好的AMD单CPU平台，提供的CPU能力远远超出了高性能本地存储所需的能力。它也是我们实验室中唯一一个带有PCIe Gen4 U.2插槽的平台（也是目前市场上为数不多的平台之一）。综合测试不需要大量的CPU资源，但还是采用了相同的联想平台。在这两种情况下，目的都是为了尽可能地展示本地存储，以符合存储厂商的最大驱动器规格。
PCIe Gen4综合测试和应用平台（联想ThinkSystem SR635)
● 1 x AMD 7742 (2.25GHz x 64 Cores)
● 8 x 64GB DDR4-3200MHz ECC DRAM
● CentOS 7.7 1908
● ESXi 6.7u3
SQL Server性能
每个SQL Server VM都配置了两个vDisk：100GB卷用于启动，500GB卷用于数据库和日志文件。从系统资源的角度来看，我们为每个VM配置了8个vCPU，64GB的DRAM以及LSI Logic SAS SCSI控制器。虽然我们之前测试的Sysbench工作负载在存储I/O和容量方面都饱和了，但SQL测试针对的是延时性能。
该测试使用运行在Windows Server 2012 R2虚拟机上的SQL Server 2014，并由Quest的数据库Benchmark Factory进行压力测试。StorageReview的Microsoft SQL Server OLTP测试协议采用了Transaction Processing Performance Council’s Benchmark C (TPC-C)，这是一个在线事务处理基准测试，模拟复杂应用环境中的活动。TPC-C基准比综合性能基准更接近衡量数据库环境中存储基础设施的性能优势和瓶颈。在这次测评中，SQL Server VM的每个实例都使用一个333GB（1500级）的SQL Server数据库，并测量15000个虚拟用户负载下的事务性能和延时。
SQL Server测试配置（每台VM）
● Windows Server 2012 R2
● Storage Footprint: 600GB allocated, 500GB used
● SQL Server 2014
Database Size: 1,500 scale
Virtual Client Load: 15,000
RAM Buffer: 48GB
● Test Length: 3 hours
2.5 hours preconditioning
30 minutes sample period
对于SQL Server事务基准测试，CQ9 R5100仅次于KIOXIA，以12,651 TPS的成绩位居第二。
在SQL Server平均延时中，R5100展现出的平均延时仅为2.3ms——这是一个优秀的成绩，与KIOXIA和Memblaze并列第一。
Sysbench性能
下一个应用程序基准由Percona MySQL OLTP数据库组成，这项测试主要测量平均TPS (Transactions Per Second)、平均延时和99%的延时。
每个Sysbench VM都配置了三个vDisk：一个用于启动（~92GB），一个用于预构建的数据库（~447GB），第三个用于测试中的数据库（270GB）。从系统资源的角度来看，我们为每个VM配置了8个vCPU，60GB DRAM以及LSI Logic SAS SCSI控制器。
Sysbench测试配置（每个VM）
● CentOS 6.3 64-bit
● Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
● Database Tables: 100
● Database Size: 10,000,000
● Database Threads: 32
● RAM Buffer: 24GB
● Test Length: 3 hours
● 2 hours preconditioning 32 threads
● 1 hour 32 threads
在Sysbench事务基准测试中，CQ9 R5100处于中等水平，为10,880个TPS。
在Sysbench的平均延时中，R5100以11.76ms的成绩排名第四。
在99%延时中，CQ9 R5100以21.85ms排名第三。
VDBench负载分析
在对存储设备进行基准测试时，应用程序测试是最好的，合成测试排在第二位。尽管合成测试无法完美的模拟实际的工作负载，但它确实有助于基准存储设备，其可重复性使得在竞争解决方案之间进行比较变得容易。这些工作负责类型通过不同的配置进行“四维”测试，，例如通用数据库数据传输测试、跟踪抓取不同VDI场景。
所有的工作负载都通过通用的VDBench模拟器产生，并通过自动的脚本引擎来自动监控和抓取来自大型集群的测试结果。这种特性能让我们在不同的存储设备（包括闪存阵列和单盘）上重复相同的工作负载。我们的测试先写满一遍SSD，然后采用驱动器25%容量的分析去模拟SSD如何响应应用负载。这种测试与全熵不同，全熵测试涉及了所有驱动器的容量并在是在盘片稳态下进行。所以作为结果，这种测试主要表现了较高的持续写性能。
配置文件：
● 4K随机读取: 100%读取, 128个线程, 0-120%误差
● 4K 随机写入: 100%写入, 128个线程, 0-120%误差
● 16K 顺序读取: 100%读取, 32个线程, 0-120%误差
● 16K 顺序写入: 100%写入, 16个线程, 0-120%误差
● 64K顺序读: 100%读取, 32个线程, 0-120%误差
● 64K顺序写: 100%写入, 16个线程, 0-120%误差
● 4K,8K,and 16K 70R/30W随机混合, 64个线程, 0-120%误差
● 合成数据库: SQL and Oracle
● VDI Full Clone和Linked Clone Traces
在第一个VDBench负载分析（4K随机读取）中，CQ9 R5100在288.9µs的延时下达到176万IOPS，表现出的峰值性能令人印象深刻，轻松地拿下第一（远远超过排名第二和第三的Union Memory和Memblaze固态硬盘）。
在4K随机写入中，R5100继续以它令人印象深刻的性能表现位居第一，峰值性能为695K IOPS，延时为727.4µs。
切换到64K顺序读工作负载，R5100再次表现出色，在561μs 读取延时下达到7.1GB/s（114K IOPS），排名第一（比排名第二的Memblaze硬盘略好一点）。
在64K顺序写中，R5100稍稍落后（排在Memblaze硬盘之后），峰值为2.8GB/s（44,900 IOPS），延时为1,413µs，排名第三。
接下来是16K顺序读写性能。在读取方面，R5100展示出领先的速度4.53GB/s（290K IOPS），延时为109.5µs。
CQ9 R5100在16K写入排名中下降了一位，峰值为2.81GB/s（180K IOPS），延时为85.4µs。
在混合70/30 4k配置（70%读，30%写）中，R5100有另一个令人印象深刻的表现，并且远远超过其他竞争对手，在88.7µs的延时下实现了701K IOPS的峰值性能。
在混合70/30 16k配置中，R5100再次跑出令人印象深刻的数字，在186.3µs的延时下达到338K IOPS的峰值，远远超过了排名第二的固态硬盘（Memblaze 6920）。
在最后一个混合配置（70/30 8k）中，R5100的峰值为534K IOPS，延时为117.1µs。
下一组测试的是SQL工作负载：SQL、SQL 90-10和SQL 80-20，CQ9 R5100这几项的成绩都位居榜首。从SQL开始，R5100的峰值性能为355K IOPS，延时仅为88.1µs。
在SQL 90-10中，R5100的峰值为354K IOPS，延时为89µs，令人惊喜。
在SQL 80-20中，R5100达到了令人印象深刻的356K IOPS峰值，延时为88.8µs，再次排名第一。
接下来是Oracle工作负载：Oracle、Oracle 90-10和Oracle 80-20。与SQL基准测试一样，R5100在每项测试中始终位居第一。从一般的Oracle工作负载开始，R5100在96.4µs延时下的峰值性能为365K IOPS。
从Oracle 90-10来看，R5100在83.2µs延时下表现出260K IOPS的峰值性能。
接下来是Oracle 80-20，R5100在81.3µs延时下表现出26.5万IOPS的峰值成绩。
接下来,我们切换到VDI克隆测试，完全的和链接的。对于VDI Full Clone（FC）Boot，R5100继续保持着出色的性能，峰值为309K IOPS，延时为111.2µs。
虽然很难从下方的图表中看出来，但在VDI FC初始登录期间，R5100是比较稳定的硬盘之一，峰值为180K IOPS，延时为162.1µs。
在VDI FC Monday Login中，CQ9 R5100再次以较大的优势排名第一，在110.2µs的延时下表现出141K IOPS的性能。
对于VDI Linked Clone (LC) Boot，R5100继续表现出色，以123.6µs延时达到128K IOPS的峰值。
在VDI LC初始登录中，R5100的峰值性能为74K IOPS，延时为103.7µs，再次排名第一。
对于VDI LC Monday登录，R5100的峰值性能为112K IOPS，延时为218.7µs，这远远超过了排名第二的硬盘（Memblaze）。
04 CQ9 R5100总结
可以说，R5100是CQ9公司一款成功的产品。这款PCIe 4.0企业级固态硬盘可提供7.68TB和15.36TB两种容量，采用U.2外形，并且结合了CQ9 自研的主控芯片DP600、固件和KIOXIA的最新3D企业级TLC NAND。还具备多种高级特性，如：Flash Raid 2.0、领先的掉保护（保护用户数据不受意外失电的影响）以及9级可调能耗等，以帮助企业优化TCO。
R5100真正闪光的地方在于它的性能表现，因为它几乎在所有的基准测试中都是表现最好的（通常以显著的优势）。我们将CQ9 R5100与其他六个具有类似规格和应用的PCIe Gen4企业级7.68TB SSD进行了测试：三星PM9A3、Memblaze 6920、Union Memory UH810a、Solidigm P5520、KIOXIA CD6和Micron 7400 Pro。在分析过程中，我们同时考察了应用程序工作负载分析和VDBench工作负载分析。
在第一组测试中（SQL Server事务基准测试），R5100以12,651 TPS和2.3ms的平均延时取得了全优的成绩。从Sysbench测试来看，CQ9硬盘的总成绩为10,880 TPS，平均延时为11.76ms，最差情况下的延时为21.85ms。
当切换到VDBench时，R5100展示出更令人印象深刻的性能。亮点包括在4K工作负载中，达到176万IOPS（读）和6.95万IOPS（写），而在顺序工作负载中，达到7.1GB/s（64K读），2.8GB/s（64K写），4.53GB/s（16K读）和2.81GB/s（16K写）。混合70/30配置记录的4K IOPS为701K，8K IOPS为338K，以及16K IOPS为534K。
在SQL测试中，R5100的峰值为355K IOPS，SQL 90-10为354K IOPS，SQL 80-20为356K IOPS，一直处于领先位置。在Oracle工作负载下也相似，为365K IOPS，Oracle 90-10为260K IOPS，Oracle 80-20为265K IOPS。
接下来是我们的VDI Clone测试，Full Clone和Linked Clone。在FC中，我们看到Boot时为309K IOPS，初始登录时有180K IOPS，周一登录时为141K IOPS。在LC中，CQ9 R5100企业级SSD在Boot时峰值为128K IOPS，初始登录时为74K IOPS，周一登录时为112K IOPS。
R5100企业级SSD在我们的绝大多数测试中几乎是无敌的，我们对此并不惊讶，因为CQ9在打造令人难以置信的超高性能和优质SSD方面有着很好的记录。R5100 是几乎任何具有大型数据存储需求企业的绝佳选择，这些企业都期待从PCIe Gen4端口中获得最佳的整体性能。
——StorageReview
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CQ9 R5100获得Storagereview 评测PCIe4.0企业级SSD “BEST OF 2022”荣誉
原文链接：http://www.storagereview.com/review/dapustor-r5100-ssd-review