SSD认证和性能测试方法

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一款SSD研发出来,除了内部的层层测试,也少不了送出去进行各种认证测试。

SATA-IO Plugfest和IW(Interoperability Workshop)

作为SATA协议的官方组织,SATA-IO每年都会组织厂商一起坐坐,给大家一个互相切磋的机会进行兼容性,交互性以及新功能的测试。

图 是2008年的活动的Agenda,Plugfest三天,IW五天

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图1-1 SATA-IO Event日程示例

IW和Plugfest有所不同

IW的对象是量产产品,由SATA-IO主导,有固定的测试流程和项目,并且测试结果需要提交SATA-IO,通过测试的设备可以加入Integrators List

Plugfest的对象是开发阶段的产品,厂商之间互相玩耍,测什么,怎么测大家自己说了算,测试结果不用提交给SATA-IO;

官方网站上有具体介绍以及报名方式:

https://www.sata-io.org/plugfests

https://www.sata-io.org/interoperability-workshops

PCIe SIG Compliance Program


作为PCIe协议的官方组织,PCIe SIG的一致性测试项目包括以下方面:

Electrical Testing – 针对平台和卡的Tx和Rx电器性能进行测试

Configuration Testing – PCIe configuration space测试(Tool:PCIE CV)

Link Protocol Testing – 针对设备进行链路层协议测试

Transaction Protocol Testing – 针对设备进行传输层协议测试

Platform BIOS Testing – 针对平台BIOS进行测试,能否识别并正确配置设备

通过PCIe SIG的测试同样可以加入Integrators List

官方网站上提供Test Guide下载,包括测试描述,规格,流程以及相关的工具

https://pcisig.com/developers/compliance-program

UNH IOL NVMe Test

UNH-IOL全称是 University of New Hampshire InterOperability Laboratory,是业界著名的公开实验室,提供多个领域的测试服务。

看一下图感受下这个实验室涉及的领域:

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图1-2 IOL交互性测试实验室涉及领域

UNH-IOL定义了NVMe Test Suites, 包括:

· NVMe Conformance Test Suite

· NVMe Interoperability Test Suite

Test Suite会跟着NVMe Spec更新持续更新,厂商可以自行下载使用

链接:https://www.iol.unh.edu/testing/storage/nvme/test-suites

UNH-IOL贴心的提供了NVMe 的测试工具

· IOL INTREACT PC EDITION Software: 基于UNH-IOL自己的NVMe Conformance Test Suite开源项目的工具,图形界面上手容易。

· IOL INTERACT Teledyne-LeCroy EDITION Software:高级版本,必须配合LeCroy的PCIe Exerciser和Analyzer使用,能够自动跑完NVMe Conformance Test Suite里面要求的测试,而且能够自动抓取trace以供分析。

链接:https://www.iol.unh.edu/solutions/test-tools/interact

免费是为了更好的收费,UNH-IOL的测试服务,完成下列指定项目,加入NVMe Integrators List:

· Conformance testing using IOL INTREACT PC EDITION Software

· Conformance testing using IOL INTERACT Teledyne-LeCroy EDITION Software

· Interoperability testing using VDbench software

链接:https://www.iol.unh.edu/testing/storage/nvme

SSD 性能测试

SNIA给Client SSD与Enterprise SSD都制定了Performance test (性能测试)的规范,可以到其网站 www.snia.org 下载。

要进行SSD的Performance Test,首先要理解几个关键概念。

FOB:Fresh Out of Box, 指的是刚开封全新的盘,此时SSD的性能类似于悟饭同学的愤怒形态,战斗力爆表但不持久,并不是这块盘在未来正常使用过程中的真实能力。

Transition:经过一段的读写,战斗力逐步降低,逐步趋向于稳定状态,这个过程称为转换状态。

Steady State: 战斗力数值稳定在一个区间,Performance相关的数据,例如Throughput(吞吐量),IOPS,Latency(延迟)都必须在Steady State下获取,据此判断到底是超级赛亚人,还是战五渣。

看看图,不同的盘Performance数据有所不同,但趋势一样:爆表à下降à稳定。

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图1-3 SSD性能变化趋势

Steady Stage的官方计算方法 (x为测量窗口内某个时刻的Performance值):

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鄙人数学是体育老师教的,把原文贴在这里,供读者参考。

Slop(x)is less than 10%: Max(x)-Min(x), where Max(x) and Min(x) are the maximum and minimum values on the best linear curve fit of the x-values within the measure windows, is within 10% of Ave(x) value within the measurement window.

接下来,另外几个概念:

Purge (擦除): 每次进行Performance test前都必须进行Purge动作,目的是消除测试前的其他操作(读写,其他测试)带来的影响(比如,一段小BS的随机读写之后立即进行大BS的顺序读写,这时候大BS的数据会比较差),从而保证每次测试时盘都是从一个已知的,相同的状态下开始。简单来说,可以把Purge理解为:让盘回到FOB状态。

实现的Purge方法可以是:

· ATA:Security Erase, SANTIZIE Device (Block Erase Ext)

· SCSI:FORMAT UNIT

· Vendor specific method (厂商的工具)

Precondition:通过对盘进行IO使其逐步进入Stead State的过程,分两步进行.

· Workload Independent Preconditioning (WIPC):第一步,读写时不使用测试的Workload

· Workload Dependent Preconditioning (WDPC): 第二步,读写时使用测试的Workload

Active Range: 测试过程中对盘上LBA发送IO命令的范围。

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图1-4 SSD性能测试有效测试范围

Data pattern: Performance测试必须使用random data pattern (指向闪存中写入的数据)。

基本测试流程

(查看更多内容,扫描下图二维码,阅读原著和以上大图。)

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