YD T 3824-2021 面向互联网应用的固态硬盘测试规范.pdf

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资源描述

1、ICS 33.040.40 M32 YD 中 华 人 民 共 和 国 通 信 行 业 标 准 YD/TXXXX-XXXX 面向互联网应用的固态硬盘测试规范 Test specification for SSD of internet application (报批稿) 中 华 人 民 共 和 国 工 业 和 信 息 化 部 发 布 I 目 次 前 言 .II 1 范围 .1 2 缩略语 .1 3 测试环境 .1 4 性能测试 .1 5 稳定性测试 .4 6 兼容性测试 .7 7 功耗测试 .9 附 录 A (规范性附录) 本规范支持的 SSD 硬盘类型 .11 附 录 B (规范性附录) 测试

2、报告需要记录的信息 .12 YD/T II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国通信标准化协会提出并归口。 本标准起草单位: 中国信息通信研究院、深圳市腾讯计算机系统有限公司、阿里巴巴(中国)有 限公司 、 百度在线网络技术 (北京 ) 有限公司 、 中国电信集团公司 、 中国移动通信集团公司 、 中国联合 网络通信集团有限公司 、 北京中电普华信息技术有限公司 、 英特尔 (中国 ) 有限公司 、 三星半导体有限 公司、东芝电子(中国)有限公司、光宝科技股份有限公司、希捷

3、科技有限公司、西部数据有限公司 、 联想 (北京 ) 有限公司 、 中兴通讯股份有限公司 、 华为技术有限公司 、 浪潮电子信息产业股份有限公司 、 国际商业机器(中国)有限公司、曙光信息产业股份有限公司、紫光华山科技有限公司 本标准起草人 : 郭亮 、 曾梓恩 、 刘星海 、 蔡永顺 、 李洁 、 高从文 、 闫亮 、 周启 、 翁昀 、 豆坤 、 刘嘉 、 张亮 、 陈启鸿 、 于杰 、 胡振国 、 倪楠 、 周景才 、 王月 、 刘凤刚 、 田耕 、 何兴 、 盛凯 、 赵雷 、 刘博 、 赵继 、 壮、陈思羽、林锦河、段建民、吴旭哲、范振夫、章广荣、吴光澄、万晓兰 YD/T 1 面向互

4、联网应用的固态硬盘测试规范 1 范围 本规范规定了面向数据中心应用的固态硬盘的测试方法,包括测试环境、性能测试、稳定性测试 、 兼容性测试和功耗测试等方面。 本标准适用于固态硬盘的基准测试和选型测试。 2 缩略语 2.1 下列缩略语适用于本标准 HBA 主机总线适配器 Host Bus Adapter IOPS 每秒输入输出操作数 Input/Output Operations Per Second NVME 非易失性存储设备 Non-Volatile Memory Express SAS 串行连接 SCSI Serial Attached SCSI SATA 串行 ATA接口规范 Seria

5、l Advanced Technology Attachment SSD 固态硬盘 Solid State Drives 3 测试环境 先使用相关软件对固态硬盘进行安全擦除( SATA: hdparm、 SAS:sg format、 NVMe: NVMe、 CLI) 。执行两倍于 SSD 容量的 128KB 连续写操作, 4KiB 对齐。 执行两倍于 SSD 容量的 4K 随机写 操作, 4KiB 对齐;整理测试结果,当最后 5 分钟(每分钟的平均值为一个点) 的 5 个数据高低差别都 落在平均值正负 10% 以内、斜率在正负 5% 以内的情况下视作 SSD 进入了稳态;如果未进入稳态, 继续

6、执行步骤 4, 1 个小时; 最多进行 12 个小时, 视 SSD 进入稳态。 硬盘的接口类型以及测试需要记录的信息应按照规范性附录 A 与规范性附录 B 进行记录。 4 性能测试 测试编号 1. 测试项目:吞吐量 测试目的:测量被测硬盘的吞吐量及时延 测试拓扑:无 测试方法: YD/T 2 1、 裸盘 2、 将 块大小分别设置为 4K、 64K、 128K、 512K 3、 将 Job 数量设置为 1; 4、 将队列深度分别设置为: a) SATA: 1、 8、 32 b) SAS:1、 8、 64、 128 c) NVME: 64、 128 5、 将读写比例分别设置为顺序: 100%读和

7、100%写; 6、 每种读写比例测试时间 10 分钟; 7、 循环以上测试配置。 8、 查看日志,打开终端,查看系统日志 9、 系统下运行 相关命令查看被测硬盘 smart 信息 10、 将文件系统改为 Ext4, 重复步骤 2-9 11、 将文件系统改为 xfs, 重复步骤 2-9 预期结果: 1、 性能测试数据不低于硬盘 spec 标称 15% 测试编号 2. 测试项目: IOPS 测试目的: 测量被测硬盘的 IOPS 及时延(平均值和分布) 测试拓扑:无 测试方法: 1、 裸盘 2、 将 块大小分别设置为 4K、 8K, 16K, 128K、 512K; 3、 将 Job 数量设置为 C

8、PU 的物理核数;将队列深度分别设置为: a) SATA: 1、 8、 32; b) SAS:1、 8、 64、 128; c) NVMe: 队列深度 1、 8、 64、 128 4、 将 读写比例分别设置为随机 : 100 read、 90 read10 write、 70 read30 write 、 50 YD/T 3 read50 write、 30 read70 write、 10 read90 write、 100 write 5、 循环以上测试配置。 6、 查看日志,打开终端,查看系统日志 7、 系统下运行 相关命令查看所有硬盘 smart 信息 8、 文件系统设为 Ext4,

9、重复步骤 2-7 9、 将文件系统改为 xfs, 重复步骤 2-7 10、 计算各种情况下的稳定性: IOPS Consistency = (IOPS in the 99.9th percentileAverage IOPS)*100% 预期结果: 裸盘性能 测试数据不低于硬盘 spec 标称 15% 测试编号 3. 测试项目:写饱和测试( FIO) 测试目的: 测量被测设备对持续随机 4KiB 写的 IOPS 曲线 测试拓扑:无 测试方法: 1、 被测设备安装系统( 标准场景 1) ; 2、 进行被测设备容量 4 倍大小的随机 4KB 写( 或者 24 小时 ) ; 3、 记录 IOPS 的

10、时间曲线( 采样频率 1s) 。 预期结果: 无 测试编号 4. 测试项目: Trim 前后比较测试 测试目的: 比较被测 SSD 在 TRIM 命令激活后的恢复能力(可选) 测试拓扑:无 测试方法: 1、 关闭 TRIM 2、 128KB 的顺序写 , 队列深度 32, 2 倍被测 SSD 容量 , 记录吞吐量及对应时延的时间 曲线, 采样频率 1s; 3、 4KB 随机写 , 队列深度 32, 2 倍被测 SSD 容量 , 记录 IOPS 及对应时延的时间曲线 , YD/T 4 采样频率 1s; 4、 打开 TRIM 5、 128KB 顺序写 , 队列深度 32, 2 倍被测 SSD 容量

11、 , 记录吞吐量及对应时延的时间曲 线, 采样频率 1s; 6、 4KB 随机写 , 队列深度 32, 2 倍被测 SSD 容量 , 记录 IOPS 及对应时延的时间曲线 , 采样频率 1s; 7、 记录以上结果。记录 预期结果: 无 测试编号 5. 测试项目:交叉刺激恢复测试 测试目的: 测量 SUT 在不同相邻负载下的相互作用 测试拓扑:无 测试方法: 1、 初始化; 2、 1024KiB 顺序写 8 小时; 3、 8 KiB 随机写 6 小时; 4、 1024KiB 顺序写 8 小时; 5、 记录 IOPS 的时间曲线, 采样频率 1s。 预期结果: 无 5 稳定性测试 测试编号 6.

12、测试项目: 硬盘压力测试 1( IOmeter) 测试目的:测试被测设备在压力情况下的运行情况 测试拓扑:无 测试方法: 1. 将待测硬盘及服务器作为“ Iometer”computer 及控制器; YD/T 5 2. 根据 CPU 的核数建立相同数量的 worker。 3. 在所有 worker 建立 4 个“ Access specifications”“transfer request size”为 4KB,随 机读 4. 运行每个“ Access specifications”48 小时 预期结果: 1. 整个测试过程没有 Iometer 无报错 2. 整个测试过程没有不可纠正的读错误

13、 3. 整个测试过程没有硬件错误发生 4. 没有 time-outs 5. 无 link 挂死 6. 过程中硬盘无降速,掉盘 测试编号 7. 测试项目: 硬盘压力测试 2( FIO) 测试目的:测试被测设备在压力情况下的运行情况 测试拓扑:无 测试方法: 1. 系统下安装 fio; 2. Job=CPU 物理核数;队列深度( SATA32;SASNVMe128) ; 3. 随机 4k 读; 测试时长 48 小时,测试过程中无蓝屏、死机现象发生 4. 查看系统日志,打开终端,执行相关命令查看系统日志, 应无 error、 fail 等信息 5. 使用相关命令查看并保存硬盘 SMART 信息。 预

14、期结果: 建议项目 7、 8 任选一项 测试编号 8. 测试项目:复位压力测试 测试目的:测试被测硬盘的重复复位能力 测试拓扑:无 测试方法: YD/T 6 1. 将系统启动到操作系统; 2. 运行 Copy and Compare 自动化测试脚本; 3. 复位系统; 4. 重复 13 100 次。 预期结果: 1. 整个测试过程没有 miscompares 2. 整个测试过程没有不可纠正的读错误 3. 整个测试过程没有硬件错误发生 4. 没有 time-outs 5. 无 link 挂死 6. 过程中硬盘无降速,掉盘 测试编号 9. 测试项目:储存温湿度环境测试( FIO) 测试目的:测试被

15、测设备在极端温湿度环境情况下的储存运行情况 测试拓扑:无 测试方法: 1. FIO 设置为 128KB 顺序写, 队列深度 32, 运行 FIO; 2. 以不大于 20 /h 的温降速度从常温到 -40 度; 3. 被测硬盘 -40环境中, 静置 72 小时。 4. 以不大于 20 /h 的温升速度从 -40到 80; 5. 被测硬盘 80环境中, 静置 72 小时。 6. 以不大于 20 /h 的温升速度, 使环境温度从 80降到 25, 静置 24 小时 7. FIO 设置为 128KB 顺序写, 队列深度 32, 运行 FIO; 8. 比较步骤 1、 7 的测试结果 预期结果: 不能结露

16、 测试编号 10. 测试项目:环境压力测试( FIO) YD/T 7 测试目的:测试被测设备在极端环境情况下的运行情况 测试拓扑:无 测试方法: 1. 128KB 顺序写, 队列深度 32; 2. 对于 SATA/SAS/NVMe (盘 ): a) 通过连接线的方式将被测 ssd 单独放置到温度箱中 ,无其他散热装置; b) 通过 SMART 或者 sensor 监测 SSD 的实时温度; c) 将温度箱设置为时长 1 小时, 温度从 0升到 x (湿度 80%非凝露, x 为设备 SPEC 温度 +5 度 ), 运行时间 1 小时; d) 将温度箱设置为时长 1 小时 , 温度从 x降到 -

17、5 (x 为设备 SPEC 温度 ), 运行 时间 1 小时; 3. 对于 NVME(卡) : a) 将服务器置入温度箱; b) 通过 SMART 或者 sensor 监测卡的实时温度; c) 将温度箱设置为时长 1 小时, 温度从 0升到 40 (湿度 80%非凝露 ) ,运行时 间 1 小时; d) 将温度箱设置为时长 1 小时 , 温度从 x降到 -5 (x 为设备 SPEC 温度 ), 运行 时间 1 小时; 4. 记录测试结果 预期结果: 宽温、海拔储存及使用场景待修订 6 兼容性测试 测试编号 11. 测试项目: Windows 兼容性测试 测试目的: 测试硬盘在 Windows

18、的环境下测试兼容性 测试拓扑:无 测试方法: 1. 安装目标操作系统 2. 进入 OS,打开事件查看器,检查有没有硬盘相关错误信息 YD/T 8 3. 进入设备管理器,检查有无硬盘相关错误信息 4. 进入磁盘管理器,查看磁盘信息是否跟实际配置信息一致 5. OS 下进行分区格式化 预期结果: 1. 基于 X86 CPU 架构 测试编号 12. 测试项目: Linux 兼容性测试 测试目的: 测试硬盘在 Linux 环境下测试兼容性 测试拓扑:无 测试方法: 1. 安装目标操作系统 2. 在操作系统下对硬盘进行格式化和分区 3. 在操作系统下运行 ”相关命令检查硬盘 SMART 信息 预期结果:

19、 1. 操作系统可以被正常安装 2. 硬盘型号、容量、 Firmware 版本信息显示正确 3. 硬盘连接速率正确 4. 可以查询到硬盘的 serial number 5. 能正常被分区和格式化 6. SMART 测试结果会显示 PASS,没有错误日志产生 7. 基于 X86powerARM(如有) 三种 CPU 架构 测试编号 13. 测试项目:纹波测试(可选) 测试目的:测量硬盘的纹波 测试拓扑:无 测试方法: 1. 选用示波器 (500MHz),并将示波器带宽限制到 20MHz YD/T 9 2. 将测试点与示波器相连 3. 将服务器系统的风扇转速调到最大 4. 测试硬盘在 idle,与

20、跑硬盘压力测试时的纹波电压 (峰峰值 ) 预期结果: 无 7 功耗测试 测试编号 14. 测试项目:功耗测试 测试目的:测量硬盘在各种状态下的能耗 测试拓扑: 测试方法: 1. 使用 SAS/SATA 电缆将硬盘电源线接入直流电源,将数据线接入服务器 2. 使用电流表或示波器测量 12V, 5V 电流 3. 在硬盘 standby 时测量功耗曲线; 选择最大吞吐量时的 512k 的读写比例、深度组合,测量此时的功耗曲线; 4. 采样频率 1s。 预期结果: 1. 硬盘在各个工作状态下的功耗和 Spec 相差不应超过 10% 测试编号 15. 测试项目:能效比测试 YD/T 10 测试目的: 测

21、量硬盘的 IOPS/w 测试拓扑: 测试方法: 1. 选择在步骤 3 得到最大 IOPS 时的 4k 的读写比例、深度组合; 2. 测量在此组合下的功耗曲线。 3. 采样频率 1s。 预期结果: 无 YD/T 11 附 录 A (规范性附录) 表 A.1 本规范支持的 SSD 硬盘类型 硬盘类型 SATA SAS PCIe 1 M.2 2.5 U.2 2 2.5 PCIE AIC 3 M.2 YD/T 12 附 录 B (规范性附录) 表 B.1 测试报告需要记录的信息 序号 测试平台信息 被测设备信息 1 测试机型名称 厂商 2 操作系统 型号 3 文件系统 序列号 4 压力测试软件 版本号 Firmware 5 资源利用率监控软件(如有) 容量 6 CPU 情况 接口及速率 7 内存情况 NAND 类型 8 主板 PCIe NVME 9 其他测试软件 10 HBA 卡型号(如有) 11 PCIe 型号(如有) 12 BIOS 版本 13 网卡

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