吴家隐 李先绪

【摘  要】5G时代带来了海量的数据存储需求，硬盘的IO（Input/Output）性能可能构成其主要瓶颈。从运营商核心系统的性能报告出发，根据业务系统的特点提取数据模型，并以PCIe SSD为例，构建了固态硬盘性能评估方案，从而得出贴近生产环境、具有实际指导意义的SSD性能参数，为IT系统设计和优化提供依据，保障核心业务系统的部署。

【关键词】数据模型;固态硬盘;性能评估

The 5G era has brought the requirements of massive data storage and thus the IO （Input/Output） performance of the hard disk might become the main bottleneck. Starting from the performance report of the operator's core system， the data model is extracted according to the characteristics of service systems. Taking PCIe SSD as an example， this paper constructs the performance evaluation solution of the solid-state drive， and thus obtains the SSD performance parameters which are close to the production environment and have practical guiding significance. This paper provides the basis for the design and optimization of the IT system and ensures the deployment of the core business system

data model， solid-state drives， performance evaluation

0   引言

随着5G时代的来临，人工智能[1]、物联网[2]、低延时高可靠应用[3]以及大规模电子商务计算等业务将得到快速发展，从而带来了海量数据存储与处理需求。数据的飞速增长，对存储设备的性能要求越来越高，传统的机械硬盘已经难以达到性能要求。

固态硬盘（SSD， Solid State Drive）的出现，使单硬盘的性能提高了几个数量级，大大改善了CPU和IO的性能差距。随着半导体工艺的发展，尤其是3D NAND工艺的成熟[4]，固态硬盘使用成本大幅度下降。早期的SSD采用SATA（串行ATA， Serial ATA）接口，在使用时，需要将数据从SATA SSD中读取到主机内存，再由内存提供给CPU计算使用。在CPU计算完成后，数据又要经过内存再写入SSD中，数据传输路径较长。SATA/SAS接口协议是为传统HDD而设计，不适合低延时的SSD，已经成为影响SSD硬盘的性能瓶颈。PCIe SSD可以直接通过总线与CPU相连，节省了内存调用的过程。同时，PCEe SSD还可以结合为SSD重新设计的NVMe传输协议[5]，有利于发挥SSD的性能优势。因此，PCIe SSD拥有更高的带宽和更高效的传输协议，在企业级市场中的市场份额日益增长。PCIe SSD的提供商包括英特尔（Intel）、昱科（HGST）、宝存（Shannon）、华为、忆恒创源（Memblaze）等多个品牌[6]，性能各异。……