服务器产业掀热潮，效能成关键指标
随着云端相关技术的成熟，业界对于服务器架设的需求也逐年提升。除了需求数量提升，相对应的服务器效能需求也随之增加。若服务器的效能没有达到一定水平，使用者便会明显感受到一定程度的不顺畅。举例来说：一般用户在使用在线服务，如网络订票或者浏览影音等，若服务器因负载过大而效能较差的话，使用者便会感受到不顺畅的网络体验，甚至无法顺利完成服务。
评估一台服务器的效能，主要有几个效能指针组件：中央处理器、内存、储存装置、网络卡等。
影响服务器效能的关键：除了中央处理器、内存之外，储存装置也占了非常重要的部份，例如操作系统运行、资料读写存取，若储存装置速度慢，便会整体拖累服务器运转效能。
为了提升服务器处理资料的效能，现今主流服务器已普遍搭载SSD，服务器厂商对于SSD如何挑选，除了价格以外，SSD本身的效能便是另一个重点。SSD效能评测，一般常见的IOmeter、FIO、CrystalDiskMark，可以快速的了解该SSD效能水平，但对于服务器环境下，长时间高频率使用性质，这类评测工具往往只能了解到表面，无法更深入了解SSD在服务器环境下实际表现为何。
针对SSD效能评估，SNIA(Storage Networking Industry Association)提供了完整效能评估指引。顾名思义，该协会为提供网络相关制造行业所需的技术规范为主，协会制订的相关规范广泛，其中关于SSD效能评估相关规范为” Solid State Storage (SSS)Performance Test Specification (PTS)”，这项测试规范可以让制造商与客户，在评估挑选SSD储存装置效能时有所依据。虽然本规范中定义的测试规范可以应用于基于任何技术制造(RAM，NAND等)之SSD装置，但本规范尤其在预处理(Preconditioning)和稳定状态方面(Steady State)的重点是面向NAND相关产品。
现今主流的NAND-base SSD存取资料方式，是基于NAND-base的SSD控制器将逻辑地址(LBA)映像到NAND媒体上的物理实体NAND层地址(PBA)，并透过算法管理，以实现最佳的NAND性能以及其寿命。SSD通过独立于主机的SSD控制器来管理这种LBA-to-PBA映射。这些运作的总和被称为闪存管理(flash management)。下图显示了SSD效能变化趋势，对于SNIA PTS测试概念至关重要。一般情况下，刚从包装盒中拿出来的全新SSD(FOB)，在经历短暂的高性能期后，会随着时间增加读写量后，效能下降进入转换阶段(Transition)，最后效能逐渐稳定，转入稳定状态(Steady State)的表现。SNIA PTS目标在确保效能测量在稳定状态区域进行，以代表设备在一般正常工作期间的效能。下图也能理解到，虽然不同SSD效能表现不同，但整体趋势可以看出FOB效能最好，随着时间持续存取，SSD会进入一个效能较低，但稳定(Steady State)的状态。
接着，来了解SNIA PTS五项重点测试概念：
1.稳定状态(Steady State)
SNIA PTS效能测试的重点在于稳定状态下的效能测试。为何需要搜集稳定状态下的效能数据，协会这边提到两个主因:
Ⅰ.确保不会将SSD的初始性能(FOB或Purged)视为“典型数据结果”，因为这对SSD来说为暂时效能表现，不能反映SSD在其多数运行时间下的性能表现情形。
Ⅱ.让测试执行者能够观察其趋势，如，围绕在平均值附近的波动在某种意义上是“稳定”的，但背后可能有其他原因(NAND质量，快取等等)导致其波动较大。
2.清除(Purge)
为了确保每次测试结果的一致性，在每次预处理和测试开始前，必须对SSD进行清除操作，以抹除SSD上所有信息，让SSD回到FOB状态。若被测物SSD不支持任何清除方法，则必须在报告中记载未执行清除动作。
3.预处理(Pre-conditioning)
预处理的目的在于促进测试过程收敛达到稳定状态，SNIA PTS定义了两种类型的预处理条件:
Ⅰ.无测试脚本预处理(Workload Independent Pre-conditioning)
Ⅱ.测试脚本相依预处理(Workload Dependent Pre-conditioning)
简单来说，无测试脚本预处理使用独立于测试脚本以外的方式进行预处理，而测试脚本相依预处理则是使用测试脚本。虽然基于测试脚本的预处理不是测试流程中的独立步骤（它发生在每个测试的核心测试循环中），但它对于获得有效的稳定状态结果至关重要。
4.可运作范围(Active Range)
在不同测试条件下，SNIA PTS定义了不同的LBA寻址空间，如下图所示，可以看到左边为全部100% LBA，右边为75% LBA空间。
5.PTS测试流程
SNIA PTS测试流程相同(IOPS、Throughput和Latency)，至于其他特定测试流程规范已列于该章节中，这边先不作讨论，测试流程如下:
⑴Purge the device: 清除SSD上面所有资料。
⑵Run Workload Independent Pre-conditioning: 执行无测试脚本预处理(Workload Independent Pre-conditioning )的动作。一般使用128K SEQ Write 对SSD进行两倍容量写入。
⑶Run Test (includes Workload Based Pre-conditioning): 测试本体，按照测试脚本中指定的设置测试参数(OIO/Thread、Thread Count、Data Pattern等)，设置完成后，执行测试循环，直到达到Steady State或最多25次循环。根据测试的要求，累积/记录每次循环中间执行过程数据。
⑷Post process & plot the Rounds data: 测试结果处理与绘制循环资料。这边会有两种情况:
a.在25次循环内成功完成测试，假设第X次完成测试，表示该SSD已进入稳定状态，向前推5次(X-4)的这段区间即为量测区间。
b.在25次循环中未能进入稳定状态，则可以选择再次回到步骤3重新执行循环，或者直接用第25次当作稳定状趟。
本篇就SNIA PTS测试概念以及流程带读者导览其中重点内容，从中也可清楚了解到SNIA PTS测试对于server SSD benchmark的重要性，有别于一般测试软件，SNIA PTS更是透过一定时间读写压力，让SSD效能真实呈现。若要评估一颗SSD效能好坏，除了测出该SSD最大效能外，稳定状态下的效能表现我想更具指标意义。
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