如何描述PCIe SSD性能的稳定性？

对于企业来讲，业务系统往往24*7的持续运行，所以产品短时间内的高性能是没有意义的，企业客户需要的是能够提供稳定高性能设备，特别是大压力下的稳定高性能保证业务运行的连续性。

业界把瞬时出现比价大性能抖动现象称为“毛刺”，譬如产生超长延时等，这里需要引入IOPS一致性和QoS来描述产品性能的稳定性。本篇文章主要讨论的是PCIe SSD的QoS指标，并介绍当下主流的降低PCIe SSD性能抖动的技术。

QoS（Quality of Service）：指在规定的时间内，以稳定一致的性能完成所有请求的能力。比较常见的SSD QoS量化指标是以99%或99.99%的可信度给出最大的响应时间。譬如：QoS（99%）的指标是0.1ms，表示总请求99%的IO延时在0.1ms以内。广义上讲IOPS同样可以使用QoS来形容IOPS性能稳定性。

PBlaze4有详细的数据描述其QoS水平。如下图所示：

对于这张图有四点信息需要说明。

QoS测试了两个9（99%）和四个9（99.99%）两个级别，每个级别分别测试了读和写两种IO场景，队列深度为1和128（最小压力小和最大压力）场景，还有些其他的条件设定这里不再赘述；
IO均为4KB随机IO，以1s的频率采样，所有数值均采集自稳态下的PBlaze4，设备功率C750插卡形态在25W，D750 2.5寸盘形态为20w；
红框内数据应解读为，PBlaze4 C750（PBlaze4的插卡版）在4KB随机读场景下（队列深度为1），99%的IO延时低于0.1ms，而篮框中的数据为同样场景下，99.99%的IO延时低于0.17ms。

在Tom’s IT对包括PBlaze4在内的主流PCIe SSD做的评测中，同样有QoS指标的展示。

不同级别QoS下主流PCIe SSD的延时指标

上图所反应的同样是4KB随机读的延时QoS，我们可以看到在Tom’sIT的测试中，不同QoS等级下IO延时的水平。

（Tom’s IT的评测涉及4K随机读/写、8K随机读/写、128k连续读/写以及文件服务器等多个场景，详细的评测细节请查看Tom’sIT评测原文：http://www.tomsitpro.com/articles/memblaze-pblaze4-enterprise-nvme-ssd,2-962-3.html）

Fio测试结束给出的结果中就会有类似上图的测试数据总结，示意如下：

与不同QoS等级下延时的指标类似，IOPS同样可以采取类似的方法。

上图为PBlaze4产品文档中关于随机读/写的IOPS性能稳定性的测试结果。具体测试方法为当性能达到稳定状态时，IOPS以1s频率进行采样，连续采样十多个小时，将采样值从大到小排序，取99.9%（从最大IOPS开始）的IOPS集合中最小的IOPS数值和平均性能值相比，该比值越接近于100说明抖动性越小，性能越平稳。

高性能是PCIe SSD一大亮点，但是这一亮点需要稳定作为前提。为了获得稳定的高性能，Memblaze在处理IO的调度算法上做了大量的优化。简单的说，在接收到大量不同的IO 请求后，PBlaze4对于不同类型的请求进行优先级排序，并向LUN 上的队列按照队列要求分发请求。良好的调度机制对信息流的控制可以有效的解决拥塞问题，是NAND 内部提高性能的关键技术之一。

除了调度算法，Memblaze还研发了动态延时平滑并已申请专利，根据前端IO的压力动态调节后台垃圾回收的粒度，确保PBlaze4的性能抖动降到最低。

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