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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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