这里有一款非常优秀，而且很有上进心的SSD
企业级SSD在支持PCIe 4.0接口后，顺序读写性能获得了充分释放。当然，我们衡量SSD的性能不仅仅只看接口带宽，随机访问、稳定性等方面也需要得到重视。Solidigm近期推向市场的D7-P5520和D7-P5620在控制器、闪存介质方面都有所改进，提供了更多容量点供用户选择，随机访问指标也有了明显提升。
去年Solidigm D7-P5510上市时仅提供了3.84TB和7.68TB两个容量点，而D7-P5520向下增加了1.92TB，向上扩展到15.36TB，共有4个容量点。获得丰富的还有外形——除了传统的U.2，还增加了面向未来的E1.L和两种厚度的E1.S，用户可以更灵活地按需选择。
与前代产品D7-P5510相比，D7-P5520最大的变化是NAND闪存介质的迭代：采用第二代144层3D NAND，通过BBD（Block By Deck）和独立多平面读操作（IMPRO）等技术特性提升了随机读取性能和服务质量（QoS）。介质性能的改进，让D7-P5520可以用相对较小的容量提供较好的性能。
内有乾坤
我们收到的D7-P5520样品的容量为7.68TB，采用15mm厚度的U.2外形。得益于NAND Flash介质密度的提升，这样的容量只使用了一块PCB即能实现，盘体的厚度主要留给硕大的电容（耐压35V，容量1000μF）使用。
D7-P5520的PCB布局与D7-P5510相似，主控封装缩小，封装编号LNQG（P5510为LNBX），说明主控还是经历了硬件层面的小迭代的——这从产品的一些规格也可以看出来，譬如P5520支持NVMe 1.4，而P5510为NVMe 1.3。顺便提一下，同期送测的D5-P5530的封装尺寸与编号与D7-P5510相同，支持NVMe 1.3。
提到P5530，大家可能会有点儿懵，P5530发布的好像比P5520还要早一些，有P5530了，为什么还要测P5520？其实二者的定位是不同的，完整的型号命名应该包括前面的“D7”或“D5”。在这里我们顺便回顾一下Solidigm固态盘的命名规则：
命名原则
1. Solidigm使用Dx Pxxxx Series（其中“x”为数字）来对产品系列命名。
2. Solidigm NVMe固态盘以D加数字开头，代表产品是定位性能还是性价比导向。如数字7代表性能导向的NVMeSSD，D5代表大容量优先，而数字3则代表性价比导向的SATASSD，数字1代表入门性能。
3. Pxxxx中的字母P代表PCIe接口产品；S代表SATA；D为DualPort NVMe。
字母后第一位数字代表第几代控制器；
字母后第二位数字代表寿命等级，数字越大，写入量越大；
字母后第三位数字代表介质的迭代；
字母后第四位数字代表其他特性，如0为普通，1为低功耗，2为性能优化，6为大容量 IU（Indirection Unit，如16K或64K），8为PCIe x8 AIC。
综上，Solidigm D7-P5520的产品定位是性能导向，控制器是第5代架构，设定为标准寿命的主流NVMe固态盘产品。而D5-P5530的性能相对D7-P5520要略低一些，介质方面也更换为SK Hynix的NAND Flash颗粒。至此，Solidigm（含前Intel SSD部门）的第五代架构SSD已经经历了4个版本的介质，包括2020年中发布的D7-P5500/P5600系列使用的96层3D NAND Flash，2021年初出货的D7-P5510/D5-P5316系列使用的144层3D NAND Flash，今年初发布的D7-P5520/P5620系列使用改进的144层3D NAND Flash，以及采用SK Hynix NAND Flash的D5-P5530。这次评测我们重点关注D7-P5520改良的性能表现，下一次的评测我们会关注换用SK Hynix介质的情况。
D7-P5520的PCB每面8颗NAND Flash芯片，共16颗。其中使用了两种不同容量的芯片，分别为10颗为4 die封装、6颗8 die封装，总共为4×10＋8×6=88 die。每粒die在TLC模式下的容量为96 GB，总的介质容量为8448 GB。这款D7-P5520的标称容量为7.68 TB，保留空间约10%。用户也可以自行通过SST进行设置，增加OP空间，以进一步提升D7-P5520的耐久度和随机写入性能。
缓存方面，D7-P5520使用了5颗DDR4 3200规格DRAM，单颗容量16Gbit（4G×4bit），5颗构成10 GB容量。对于常规IU的SSD，大致遵循1GB NAND Flash容量对应1MB DRAM做FTL缓存的配置。
性能再创新高——常规测试
我们以宝德PR2715W3服务器为基础构建了D7-P5520的测试平台。具体配置为：
处理器：
双路英特尔至强金牌5318Y处理器
（2.10 GHz/ 36MB/24C/48T/165W）
内 存：
32×32GB/DDR4/2933MHz/ECC/REG
系 统：
CentOS Stream release 8
（内核 5.4.197-1.el8.elrepo.x86_64）
Windows Server 2019
这台服务器配置了双路英特尔至强金牌5318Y处理器，每处理器拥有24核48线程、可提供64通道PCIe 4.0，搭配1TB DDR4 3200内存（处理器支持的实际运行频率为2933MHz），可以充分发挥新一代SSD的性能。
基本性能：稳中有升
我们首先看一看经过几代发展，步入“成熟期”的PCIe 4.0接口硬盘的最大吞吐量能达到什么水平。在128KB块大小的顺序读取测试中，D7-P5520毫无意外地突破7GB/s大关，达到7.46GB/s，基本上可以认为达到PCIe 4.0 x4接口带宽的极限了。顺序写性能也超过Solidigm的标称值，达到4.47GB/s。
接下来的随机性能测试中，D7-P5520的随机读取性能毫不意外地突破百万IOPS大关，在CentOS Stream release 8操作系统下，FIO测试工具展现了高达115万IOPS的水平。从我们记录的30分钟测试的散点图中，D7-P5520的随机读性能波动非常的小，稳稳地保持在110万IOPS以上，延迟基本上均在230微秒以内。可以说，满负荷的、纯粹的随机读测试对于D7-P5520已经不构成压力了。在Windows Server 2019操作系统中，IOmeter测得的4KB随机读IOPS也稳定在110万以上。
D7-P5520的随机写入性能也颇为亮眼，我们录得的测试成绩为22万IOPS，这与标称值吻合。从散点图可以看到，随机写入的延迟波动相对随机读取要大，说明写入对于SSD响应能力的影响很大。这种影响在后面混合读写测试中会有更充分的体现。
混合负载：贴近实战
前面的4组数据（100%顺序读取、100%顺序写入、100%随机读取、100%随机写入）也被统称为“四角测试”，体现的是SSD在4种极端（理想）状态下的性能。为了跑满设备吞吐量，还会使用很深的队列（QD256，甚至512）。但是，多数的真实应用中，是不会出现这么纯粹的读取或者写入情况，基本上都是读取为主，少量写入。在这里我们引用Solidigm统计的企业和云工作负载情况供大家参考。
从统计数据可以看到，在典型的几种云应用场景中，除了CDN的读取占绝大多数（95%）、传输以大数据块为主，其他几大云工作负载均为小数据块、读写比例大致为7:3。这几种云负载的IO模式均为随机为主。
企业工作负载方面，HPC、通用、数据库、决策支持系统、人工智能为主要的工作负载，其中前三种的读写混合比例大致在7:3~9:1的水平。
值得一提的是，在上面的统计数据中，我们还发现：典型企业、云工作负载，绝大多数负载的队列深度小于32。根据我们的测试经验，较浅的队列下，SSD的IOPS会降低。换句话说是：在浅队列（真实世界中偶发的请求）下，SSD的响应延迟会明显一些。
在前面介绍随机写入的散点图时，我们曾提到，随机写入对SSD的响应能力影响更大。在读写操作混合出现的情况下，SSD的IOPS是否能否此消彼长，总量保持相对稳定？对于这个问题，我们用混合读写测试来验证。
我们为D7-P5520安排了更能体现真实场景负载的是混合读写测试，选择典型的70%读、30%写的组合。在加入随机写入负载的情况下，随机读的IOPS受到的影响非常显著，从100%随机读的百万级降到了30万IOPS左右，波动也明显增加了。这说明写操作对随机读操作的响应能力造成了很大的影响。
对混合读写操作优化不充分的SSD的延迟经常会达到毫秒级，甚至会出现数毫秒的延迟。由于混合写入操作导致的读延迟是数据中心的痛点之一，尤其是在集群环境下，某块SSD的长延迟带来的性能影响会急剧放大，拖累整个集群的响应能力。在混合读写测试中，D7-P5520表现出了良好的服务稳定性，对于队列深度为1的情况，平均延迟为31微秒，99.99%操作延迟在461微秒之内；队列深度增加到32时，平均延迟为161微秒，99.99%操作延迟控制在676微秒之内。这意味着在典型的应用环境中，D7-P5520可以提供非常高的、可预期的服务质量（QoS）。
玩转Solidigm Storage Tool
判读D7-P5520的NANDFlash配置时，我们曾经提到：通过Solidigm Storage Tool可以改变D7-P5520的保留容量。接下来我们体会一下Solidigm Storage Tool的强大之处。
SST提供了三种版本供用户下载，分别是Windows、Linux、ESXi，均支持命令行操作，其中Windows版还提供了图形界面。以Windows版的图形界面为例，可以直观查看SSD的基本信息（序列号、固件版本、健康状态、温度等），还可以进行固件升级、安全擦除等维护。
命令行模式（CLI）除了查看基本信息等，还可以使用更深层次的功能，如调整SSD的电源模式、增加或恢复保留容量等。
性能还是节能？随心设定
D7-P5520支持三种电源模式：PM0、PM1、PM2。三种电源模式下的功耗不同，对应的，性能也会有差异。在这里，我们提供几个电源模式下，不同操作的运行功耗及性能的表格供大家参考。
PM0模式的功耗限制最小，从表格中可以看到，D7-P5520在PM0模式下的性能最佳，符合Solidigm的标称值。我们主要的性能测试是在PM0模式下完成的。PM1模式下，功耗会有所限制，不过与极限差别不大，性能也能达到PM0的八至九成的水平。PM2模式下，功耗会被限制在10瓦以内，这对性能的影响就很明显了，大队列的读写操作IOPS都会减半。对于浅队列的操作，极端的如QD1，三种电源模式的性能则相差无几。
通过SST命令行，我们可以查看D7-P5520的功耗模式，也可以随时调整，不需要停机维护。
用容量换性能，玩转OP设置
增加SSD的保留空间可以提升耐久度，这个属于常识了。至于提升性能，这是真的吗？SST提供的更改保留空间的功能正好可以让我们验证这一点。
譬如目前我们测试的D7-P5520容量为7.68TB，那么我们可以通过一条命令行使用83%的逻辑扇区，也就是保留17%的容量。此后这块D7-P5520的可用容量被调整至约6.4TB，与D7-P5620近似。
增加保留空间后，SSD的耐久性相应增加，随机写入性能也会增加。调整后的D7-P5520的4KB随机写入性能直接飙升近90%，突破40万IOPS，甚至高于D7-P5620的标称值——这么有上进心的SSD，您见过吗？我们把两种OP设置下的性能放在一张图中对比，蓝色线是我们人为设置的“准P5620”的IOPS，橙色线是D7-P5520未增加保留空间时的性能，二者的差异之大，很难想到这都出自同一个物理盘体。这也说明目前这一代的控制器和NAND Flash介质的潜力颇大。
Solidigm D7-P5520拥有三种电源模式，还可以自由设定的保留容量，只要灵活使用Solidigm Storage Tool，用户可以根据当前的业务特点调整SSD的参数。譬如读写负荷不重的情况下，我们可以更多地考虑节能降本。或者，某业务写入压力大、需要增加缓存盘等，我们可以用容量换性能，而无需重新采购，诸如此类。
结语
Solidigm D7-P5520是第五代控制器和144层3D NAND介质产品线的又一次重要迭代，将吞吐量和IOPS都提升到了新的高度。作为“D7”系列的一员，D7-P5520不但性能优越，在混合读写测试中也展现出了良好的稳定性，这正是高负载的云和企业级应用所急需的。通过功能强大的Solidigm Storage Tool，不但可以发挥企业级SSD的可管理性优势，还可以根据业务特点灵活调整D7-P5520的性能、功耗、耐久性等状态，更好地服务于日新月异的应用场景，可谓“上进心”十足了。