
曲高和寡、终成绝唱:傲腾 P5800X 测试报告
一起来看看 3D XPoint 这夸张的性能表现吧。
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大家好,我是飘雷,今天为大家带来的是 Intel 傲腾 P5800X 1.6TB 的深入测评报告。
在固态硬盘演进史中最负盛名的 SCM 产品,Intel 和 Micron 合作研发的傲腾(Optane)系列无疑是极为特殊的存在。
它并非基于我们熟知的 NAND 闪存技术,而是采用了 Intel 与美光联合研发的 3D XPoint 存储介质,在底层原理就与最常见的 NAND 闪存截然不同。
NAND 颗粒依靠向浮栅晶体管或者电荷阱注入电子来存储数据,通过不同电压来标识数据状态;而且 NAND 闪存以 Page 为读写单位,但是以多个 Page 组成的 Block 为擦除单位,这就导致其在写入数据之前,如果目标 Block 中已有旧数据,需要先对整个区块执行擦除操作。
而 3D XPoint 则利用相变存储(融化/结晶)原理,通过改变硫系化合物材料的电阻状态来标识 0 和 1,并且实现了按字节寻址的特性,写入时可以直接覆盖改写,而无需先擦后写。
正是存储介质在物理特性上的根本差异,使得傲腾系列 SSD 拥有极低的读写延迟、超高且稳定的随机读写性能,以及堪称变态的写入寿命,至今令几乎所有 NAND SSD 望尘莫及。
由于 3D XPoint 颗粒成本高昂,傲腾产品的定价一直居高不下,曲高和寡的结局便是销量始终未能打开局面,Intel 最终在 2022 年第二季度财报中正式宣布逐步关停傲腾业务,在美光将其位于犹他州 Lehi、唯一量产 3D XPoint 的晶圆厂出售给德州仪器后,整条傲腾产品线已成绝响。
傲腾系列固态硬盘最终没有迈入 PCIe 5.0 时代,停留在 PCIe 4.0 的产品线主要有 P5800X、P5801X、P5810X 和神秘的 P5820X。
有种说法是,P5800X 和 P5801X 使用的是第二代的 3D XPoint 颗粒,而 P5810X 和 P5820X 又用回了第一代 3D XPoint 颗粒,在同容量的情况下,die 数量翻倍,导致功耗有所提高,性能反而不如 P5800X。
所以个人觉得,PCIe 4.0 傲腾中最吸引人的,当属 1.6TB 和 3.2TB 容量的满血 P5800X。
以 Intel 傲腾 P5800X 1.6TB 为例,这款产品于 2020 年第 4 季度发布,标称顺序读取可达 7200 MB/s,顺序写入6200 MB/s,4K随机读写性能均超过1500K IOPS,且 4K 随机读写延迟在 6μs 以下,即便放在今天,随机读写性能和延迟表现依然是业内天顶星水平。
更夸张的是,Intel 傲腾 P5800X 1.6TB 的标称终身写入量高达 100 DWPD,也即在 5 年质保周期内每天都支持写入 100 倍全盘容量的数据,换算过来为 292 PB(292000 TB),是市售 2TB 消费级 SSD(1200 TBW)的 240 多倍!
更恐怖的是,3D XPoint 颗粒的实际写入寿命还要远超与此,至今几乎没有人能真正测出极限。
比如贴吧老哥 @CinemaDNG 对 16GB 的傲腾 M10 进行了 3 年多的持续写入测试,全盘已经累计写入近 30 万次,依然活蹦乱跳。
傲腾系列 SSD 如外星科技一样的性能和寿命表现,让它成为众多 SSD 爱好者心中的白月光和朱砂痣,只可惜此前它的售价极为昂贵,例如傲腾 P5800X 1.6TB 的全新国行价格要在 3 万元左右,小黄鱼二手的价格也要超过 1 万元。
不过好消息是,前段时间小黄鱼上突然出现了一批傲腾 P5800X 的大船货源,400GB 版本的成交价大约在 1000 元出头,而 1.6TB 的满血版本则在 4200 元左右。
这批傲腾 P5800X 大多是从国外数据中心淘汰下来的机房退役盘,通电时间普遍在两三万小时,写入量在五六 PB 甚至更高,而且还有各种固件版本的大坑,水深得很。
但凭借 3D XPoint 超乎寻常的写入耐久度,只要主控不坏,剩余写入寿命对个人用户来说依然足够用个几十上百年,传个三四代人没啥问题。
对于一直心水傲腾却苦于价格高不可攀的发烧友来说,这次大船靠岸让我们终于有了一亲傲腾 P5800X 芳泽的机会,甚至相对目前高企的存储价格形势而言,反而突然让人觉得它有了那么一丝丝性价比。
恰巧好朋友 @WittmanARC 也是一名资深的 SSD 爱好者,前段时间他就入手了一块来自大洋彼岸的傲腾 P5800X 1.6TB,我才得以借来这款传说中的宇宙最强硬盘把玩亲近一番,为大家带来详细深入的测试报告,希望能对有兴趣的朋友起到一些参考作用。
Intel 傲腾系列的做工和颜值一直非常出色。以这块 P5800X 1.6TB 为例,整体采用 2.5 寸规格,厚度为 15mm,黑色涂装的全铝合金外壳圆润光滑,拿在手里沉甸甸很有质感。
接口为企业级 SSD 常见的 SFF-8639 接口,也即我们通常所说的 U.2,金手指和 SATA 接口有所区别的,中间多出来一个凸起的小舌,插不进普通的 SATA 背板中。
普通消费级主板想要使用 U.2 SSD 的话,一般需要搭配转接卡或者转接线来使用,这里我使用 LinkReal 的 PCIe 4.0 U.2 转接卡来进行测试。
接着我们看一眼 S.M.A.R.T 信息,固件号为 L0310200,NVMe 标准只支持到 1.3c 版本,23000 多个小时的通电时间 + 接近 5 PB 的写入量,确认不是清零盘,但健康度还剩 98%,恐怖如斯。
傲腾 P5800X 1.6TB 整块盘只有 1 个温度传感器,标称功耗达到了 22W,个人觉得普通用户使用的话最好还是要配合主动气流来散热。
这里需要说明的是,在对 SSD 进行测试时,测试结果受硬件平台的影响会比较明显,并非所有 SSD 都能在每台电脑上都能跑到官方标称参数。
测试平台的 PCIe MPS(Maximum Payload Size,有效载荷)会对 SSD 的顺序读写速度上限产生显著影响,MPS 越大,数据包传输效率越高,带宽上限更大,但相应的延迟也会增加。
目前,消费级平台中一般只有 AMD 平台才能支持 512 字节 MPS,Intel 平台只支持 256 字节 MPS。
所以在 Intel 平台测试 PCIe4.0 SSD 时,顺序读写速度会被限制在 7200 MB/s以下,无法跑满厂商标称的性能。
而在 AMD 平台中,SSD 的低队列随机读写性能与延迟方面又要比 Intel 平台弱了许多,无法发挥傲腾 P5800X 的最大优势,所以本期还是选择使用 Intel 平台来进行测试,这一点还望周知。
傲腾 P5800X 的顺序读写速度分别为 7144 MB/s和7055 MB/s,在PCIe 5.0 SSD 都已经普及的当下看起来是挺普通了,但作为企业级 SSD,傲腾 P5800X 没有消费级 SSD 过家家一样的 SLC Cache,所以不会有大容量写入降速的问题。
最为亮眼的是,它的 Q1T1 单队列 4K 随机读取速度超过了 440 MB/s,依然能把当下的所有NAND SSD 吊起来锤。
很多朋友习惯选购 SSD 时直接参考 CrystalDiskMark 测试中的 Q1T1 4K 随机读取成绩,现在许多消费级的 TLC 甚至 QLC SSD 都能跑出 100 MB/s以上的夸张高分。
但作为 SSD 老烧,飘雷必须提醒大家,CrystalDiskMark 此类软件的 4K 随机测试结果在很大程度上具有欺骗性。
因为 CrystalDiskMark 的测试机制是,先写入 1 GiB 测试文件,随即立刻对其进行读取测试。此时,测试数据存放在 SLC Cache 中,本身就会收到 SLC Cache 的加速影响,另外西数/闪迪部分产品的主控甚至能凭借预读算法在主控 SRAM/HMB 层级就直接命中返回,压根无需真正向物理闪存颗粒下发读取寻址指令。
然而,在真实系统工况中,90% 以上的操作读取的都是冷数据,早已被挪出 SLC Cache 外,这也是为何我都会在此前的几十篇文章中都会测试 SSD 的真实 4K 随机读取性能。
但在傲腾 P5800X 1.6TB 这里就不存在这个问题,由于无需 SLC Cache 机制,它在 CrystalDiskMark 中的 4K 随机读取性能就是真实表现了。
Intel 标称的性能还是保守了,P5800X 1.6TB 的 Q32T16 多队列 4K 随机读写性能,均超过 1500K IOPS,并且 7 读 3 写混合随机性能还要更强,超过了 1927K IOPS,真是赏心悦目。
切换到延迟页面,就能看得出傲腾系列 SSD 另一大优势了,即便在拉胯的 Windows 系统中,Q1T1 随机读写的延迟也都不到 10μs,即便在 7 读 3 写的混合场景中,延迟稳如老狗。
在 PCMark 10 的完整系统盘基准测试中,傲腾 P5800X 得分为 9332 分,同样也是遥遥领先所有 Gen5 消费级 SSD。
在 PCMark 10 的数据盘基准测试中,傲腾 P5800X 1.6TB 得分为 13280 分,依然难逢对手。
傲腾 P5800X 1.6TB 在 3DMark 的存储基准测试中,轻轻松松拿到了 9123 分的超高成绩。
和消费级 PCIe5.0 SSD 对比一下,就能知道傲腾还是那个傲腾,始终是 NAND SSD 无法逾越的高山。
在模拟工作站场景的 SPECworkstation 3.1 中,傲腾 P5800X 1.6TB 取得了 85.44 分,无敌。
接下来在 QD32 128K 条件下,对傲腾 P5800X 1.6TB 进行了 2 倍全盘范围的顺序写入测试,生成的曲线图如下所示:
由于没有 SLC Cache 机制,傲腾系列 SSD 在大容量写入时,不会出现缓存耗尽速度断崖式下跌的问题,呈现稳稳地一条漂亮直线,写入速度稳定维持在 6740 MiB/s左右。
NAND SSD 由于写入原理所致,在正常工作期间,随着写入量的增加,脏盘程度的加深,分别是会经历性能滑落的三个阶段。
所以在完成 2 倍全盘顺序写入的预处理后,顺势又在 QD128 4K 的条件下,对傲腾 P5800X 1.6TB 进行 2 倍全盘容量的 4K 随机写入测试,记录到的曲线如下,令人咋舌:
可以看到曲线依然平滑无比,自始至终都是满血状态,平均 IOPS 为 1481006,平均写入速度高达 5790.56 MiB/s。
那么傲腾 P5800X 1.6TB 在 Linux 中会有啥样的单队列 4K 随机读取性能呢?在完成 2 倍顺序写入 +2 倍随机写入的处理后,紧接着对它进行 900s 的 QD1 4K 随机读取测试,记录得到的图表如下:
平均速度高达 570 MiB/s (597 MB/s),比Windows下440 MiB/s的结果还要高得多,恐怖如斯。
和 NAND SSD 普遍不过百的真实单队列 4K 随机读取性能对比,这个差距就更显得太大了。
Windows 系统的 I/O 引擎和文件资源管理机制会限制 SSD 的性能发挥,所以一般为了排除干扰,我们会使用 Linux 系统来测试 SSD 的极限性能。
为了观察理论性能上限,这里咱们在 Ubuntu 24.04 中,使用 FIO 3.36 脚本再对傲腾 P5800X 1.6TB 进行一遍更加完整的、不同队列深度、不同混合读写方案下的测试。
从表格中可以看出,傲腾 P5800X 凭借 3D Xpoint 颗粒带来的 Z 读取特性,延续了超低延迟优势,在较低队列的情况下,无论是纯随机读取,还是混合随机读写,其延迟水平都要显著低于 NAND SSD。
不过在这种理想工况下,傲腾 P5800X 1.6TB 在 4K 随机纯读纯写项目中分别超过 1708K IOPS、1567K IOPS,打不过有 SLC Cache 加速的消费级 PCIe5.0 SSD 了。但在混合读写项目中最高 IOPS 超过了 1400K IOPS,远超 NAND SSD 两倍以上。
ezFIO 是业内常用的开源 SSD 自动化测试脚本,它可以重复进行稳定态性能测试,并且可以在测试过后自动生成结果图表。
ezFIO 测试主要分为顺序和随机两大项内容,为了确保 SSD 进入稳态,在每项测试开始时都会有两次全盘容量顺序写入 + 两次全盘容量随机写入的预处理流程,之后进行不同粒度、不同队列深度的具体测试,整个测试流程耗时极长,负载强度极大。
ezfio 会将测试结果自动整理成图表,傲腾 P5800X 1.6TB 在 7 读 3 写长时间混合测试中的表现相当美丽,平均 IOPS 为 2023790,变异系数(可以理解为数据离散程度)仅有 0.07%,挑不出哪怕一丁点儿毛病。
不同队列深度下的 7 读 3 写混合性能如下图所示,傲腾 P5800X 1.6TB 在 QD64 时即达到 2000K IOPS 以上的峰值,漂亮:
这里不欺负弱不禁风的消费级 SSD,只是与我测试过的美光 9556 3.2TB、忆恒创源 7A40 7.68TB 这两款 PCIe 5.0 企业级 SSD 对比,就知道老 A8 也是 A8,傲腾 P5800X 1.6TB 的优势实在太大了:
傲腾 P5800X 1.6TB 不同队列深度的 4K 随机读取性能表现如下图所示:
与其他两款 PCIe 5.0 企业级 SSD 对比,如下图所示,傲腾 P5800X 1.6TB 在超高队列下的随机读取极限其实已经要弱于全新的 NAND 竞品,但与此同时有一个重点,它仅需要 QD16 就基本能达到满血读取性能:
傲腾 P5800X 1.6TB 的 4K 随机写入表现如下图所示,超过了官方标称的参数:
与其他两款 PCIe 5.0 企业级 SSD 对比,傲腾 P5800X 1.6TB 的按字节寻址特性,使得它在随机写入方面的优势极为明显,不用先擦后写就是要比 NAND SSD 更快更强:
傲腾 P5800X 1.6TB 的其他 ezFIO 测试结果就不一一赘述了,贴在这里供大家参考:
SSS-PTS (Solid State Storage Performance Test Specification,固态存储性能测试规范)由 SNIA(存储网络行业协会)制定,这是目前 SSD 行业最权威的性能评估标准之一。依据 SNIA-SSS-PTS 规范,大家都可以按照相同的测试条件、测试内容和测试步骤来测试 SSD 性能,企业级客户也会参照 SNIA 的标准来验收 SSD 厂商给出的性能数据。
与 CrystalDiskMark 这类消费级跑分工具不同,我们对于企业级 SSD 关注的是其在稳态下的真实表现。
SNIA-SSS-PTS 2.0 对企业级和消费级 SSD 分别有不同的测试标准,其中企业级 SSD 的测试流程有极其严格的规定,首先必须对 SSD 执行清除操作,使其恢复到接近新盘的 FOB 状态,然后用 128KB 块大小,顺序写入两倍全盘容量进行负载无关的预填充。
接下来进入负载相关的预填充和测试阶段,使用 7 种读写混合比例(100/0、95/5、65/35、50/50、35/65、5/95、0/100)和 8 种块大小(512B、4KB、8KB、16KB、32KB、64KB、128KB、1024KB)组成的 56 种组合进行随机读写,每轮跑完 56 个组合后重复迭代,最多执行 25 轮。
稳态的判定标准以 4KB 100% 随机写入、64KB 65% 读 35% 写混合随机读写和 1024KB 100% 随机读取三个关键组合的 IOPS 结果为准,当连续 5 轮的性能波动范围均处在平均 IOPS 的±10% 以内时,判定 SSD 进入稳态。
本次对 Intel 傲腾 P5800X 1.6TB 的测试严格遵循 PTS-E 2.0 规范,在 Ubuntu 24.04.2 LTS 环境下使用 fio 3.36 作为测试引擎执行。
IOPS 表现方面,傲腾 P5800X 1.6TB 交出的成绩依旧亮眼。从 IOPS 报告的稳态收敛图来看,在所有块大小的测试中,从第 1 轮到第 5 轮的 IOPS 数值完全重合,平直曲线没有任何波动,说明它从测试启动的第一刻起就已经处于稳态,压根不需要像普通 NAND SSD 那样经过多轮热身才能稳定下来。
这正是 3D XPoint 直接寻址、无需先擦后写的物理特性决定的,它压根就不存在脏盘状态性能衰减的问题。
在具体数据上,4KiB 纯随机读取的平均 IOPS 达到了 1571080;允许的最大数据偏移为 314216,实测仅 208.73;允许的最大斜率偏移为 157108,实测仅 27.1。可以说,它的稳态曲线接近于一条绝对的水平线。
64KiB 块大小、65% 读 35% 写混合场景下的平均 IOPS 为 135630,经过 5 轮测试 IOPS 几乎没有任何下降趋势。
Intel 傲腾 P5800X 1.6TB 随机读性能均突破 1560K IOPS;4K 随机写性能突破 1570K IOPS,1MiB 随机读性能为 12750 IOPS。
SNIA 延迟测试要求将队列深度和线程数都设为 1,只使用 512B、4KiB、8KiB 三种块大小和 100/0、65/35、0/100 三种读写混合比例进行全随机测试。从延迟报告的稳态收敛图来看,傲腾 P5800X 1.6TB 在 100% 写入负载下 512B/4K/8K 三种块大小的 5 轮平均延迟均在 10μs 以下,图表呈现稳稳的一条水平线。
稳态测量窗口中,傲腾 P5800X 1.6TB 在 4KiB 块大小下所有读写混合比例的平均延迟都稳定在 10μs 以内,110% 平均值和 90% 平均值完全一致,斜率同样为零。
综合响应时间汇总表显示,在 512B 100% 读场景下平均响应时间甚至低至 5μs,即便是 99.999% 的尾部延迟最差的组合也不过 27μs。要知道目前顶级的 PCIe 5.0 NAND 企业级 SSD 在 QD1 下的 4K 随机延迟普遍在几十μs、尾延迟经常飙升至数 ms,傲腾依然遥遥领先。
从 3D 分布图可以看到,傲腾 P5800X 1.6TB 在所有块大小和读写混合比例下的平均延迟都集中在 0-10μs 之间。
这种完美的延迟一致性在 NAND SSD 上基本无法实现,归根结底还是因为 3D XPoint 不需要擦除操作,不存在垃圾回收引发的突发延迟。
吞吐量测试验证的是顺序大块读写的稳态性能,使用 1024KB 和 128KB 两种块大小分别进行顺序写和顺序读测试,以顺序写的值来判断是否达到稳态。
从收敛图数据来看,傲腾 P5800X 1.6TB 挑不出毛病,5 轮顺序读写 1024KB 块大小,每一轮吞吐量都完全一致,完全零波动。
混合读写表中,1024 KiB 块大小下顺序写为 6683.24 MiB/s,顺序读为6812.63 MiB/s;128 KiB 块大小下顺序写为 6565.83 MiB/s,顺序读为6812.6 MiB/s。这个结果比我之前在CrystalDiskMark中测得的顺序读写成绩略低一些,原因很简单,CrystalDiskMark的单位采用的是10进制MB,本次测试中采用的是2进制MiB。
以上就是本期关于 Intel 傲腾 P5800X 1.6TB 的完整测试报告了,感谢大家看到这里。
说实话,这块 2020 年发布、接口只有 PCIe 4.0 x4 的硬盘,在 2026 年的性能表现依然让人觉得有点不真实,3D XPoint 技术真的是有一种「外星科技」的即视感。
只可惜这颗存储明珠从诞生那天起就曲高和寡,傲腾系列高昂的产品定价哪怕是企业用户也难以接受,销量和利润自然也就始终上不去,等到 AI 时代的大爆发让整个存储行业都跟着水涨船高的时候,傲腾早就已经被 Intel 自己给掐死了。
说起来真是造化弄人,3D XPoint 的超低延迟和超高耐久度特性,放在今天 AI 训练集群的高速缓存层里本该是绝配,可等市场终于需要它的时候,它已经不在了。
Intel 这家公司每次都赶在曙光前夕做出最错误的选择,简直像中了什么诅咒一样,也不知道是不是和受了阿三污染有关系。
这里要严肃说明,虽然我把这块盘夸上了天,但对于绝大多数个人用户来说,我其实是不推荐入手的。
道理很简单,它的性能优势在我们普通人的日常使用场景里根本发挥不出来,至于那高达几十万 TB 的写入寿命,普通用户连续用上十年也用不掉它寿命的一个零头,再考虑到它的二手价依然远超 PCIe 5.0 SSD,所以大多数朋友花钱买它纯属浪费。
除非是对存储技术本身有着浓厚的兴趣和执念的 SSD 发烧友,或者真的能利用上 3D XPoint 的超强性能,那倒是可以收藏一块来留个念想。
毕竟 3D XPoint 这种跨时代的存储介质已经彻底成为历史了,现在连晶圆厂都卖给了德州仪器,市面上流通的傲腾产品也是用一块少一块,预算充足的话买一块曾经代表存储技术巅峰的绝版产品,既是致敬,也是祭奠。
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