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2.4.1 测试平台搭建

在测试计划阶段开始准备测试资源,包括SSD盘片、PC测试平台、服务器测试平台、专用测试设备等。进入测试执行阶段,首先要将这些测试平台搭建好。如果使用已有的平台,虽然不涉及新搭建平台问题,但需要确认好平台的可用状态,应为项目预留好足够数量的平台和充裕的时间窗口。但如果是新平台,就需要测试人员搭建测试平台,搭建完成后需要对新的测试平台进行测试验收,确保没有问题。

1.选择搭建位置

(1)企业级eSSD测试平台搭建位置

在企业级eSSD的测试项目中,服务器会被作为测试平台,SSD被插在服务器上测试,一台服务器可以插多片eSSD。服务器的尺寸相对较大,为了节约测试空间,多台服务器会被安装在一个服务器机柜里(见图2-13)。当服务器数量较多时,需要规划专门摆放服务器机柜的场地,可以参考数据中心的布置方式。

图2-13 企业级eSSD服务器测试平台机柜

(2)消费级SSD测试平台的搭建位置

在消费级SSD的测试项目中,台式计算机和笔记本计算机会被作为测试平台。每个测试平台挂载的SSD盘片一般只有1张,因此规模测试需要很多平台。例如某个消费级SSD项目,共3个容量,每个容量测试50片盘,就需要150个测试平台。笔记本计算机带有显示器,测试时需要展开,比较占用空间。可以为笔记本平台设计多层机架,每层放置一定数量的笔记本。台式计算机测试平台可以多个平台放置在一个机柜里,并通过KVM共享一套显示器和键盘鼠标。采用这种方式可以让测试平台的布置密度更高,节约实验室空间。为了方便测试执行人员操作,台式计算机测试机柜每层可以采用抽屉形式,这样便于拉出换盘。

台式机测试平台集中布置可参考图2-14所示。一个组合机柜可以布置12个测试平台,共用一套显示器和键盘。显示器通过12路KVM切换显示不同的被测平台。所有测试平台都接入实验室测试局域网,方便被自动化系统调用。台式机可以不装配机箱,而是直接将主板、电源等部件固定在抽拉托盘上,这样方便更换盘片和进行Debug操作。整个机柜,包括抽拉托盘,都应该满足防静电要求。

图2-14 消费级SSD台式机测试平台机柜

2.评估供电情况

SSD的测试平台需要规模化布置,所以总的耗电量很大,需要评估供电需求。由于消费级SSD和企业级SSD测试环境差异较大,所以从服务器和PC两个角度进行评估。

(1)服务器功耗

存储服务器的功耗主要由两部分组成:硬盘功耗和主机功耗。计算整个服务器的功耗可以采用以下方法。

硬盘功耗 :根据硬盘的规格和数量,可以查阅硬盘的技术规格表,找到其平均功耗值。然后将硬盘功耗与数量相乘,即可得到硬盘总功耗。

主机功耗 :主机功耗主要包括处理器、内存、主板、电源等组件的功耗。可以查阅相关组件的技术规格表,找到其功耗值,并将各组件功耗相加,即可得到系统总功耗。

总功耗 :将硬盘总功耗和主机总功耗相加,再乘以服务器机柜的个数,即可得到存储服务器的总功耗。

(2)PC功耗

PC功耗的测算相对简单,一般台式计算机工作功耗在300W以内,笔记本电脑的功耗在110W以内,可以用单位功耗乘以PC机器的数量,等于总的功耗值。如果一个实验室有100台PC机,100台笔记本计算机,需要提供100×300W + 100×110W=41kW的供电能力。

(3)环境测试设备功耗

一台高低温箱的用电量达到5kW以上,由于实验室常常要并发多个项目的测试,所以需要多台高低温设备,总的供电需求较大,需要提前考虑。一般一个项目需要2台高低温设备,1台用于版本测试,1台用于Debug测试。

(4)总体功耗计算

这里需要引入PUE的概念。PUE(Power Usage Effectiveness,电能利用效率)是国内外数据中心普遍接受和采用的一种衡量数据中心基础设施能效的综合指标,其计算公式为:

PUE= P Total / P IT

式中, P Total 为数据中心总耗电, P IT 为数据中心中IT设备耗电。在SSD测试领域,IT设备耗电 P IT 中包括了测试平台和SSD的功耗。

PUE的实际含义,指的是计算在提供给数据中心的总电能中,有多少电能是真正应用到IT设备上的。数据中心机房的PUE值越大,则表示制冷、照明等数据中心配套基础设施所消耗的电能越大。

根据统计数据,目前我国长江以南地区的数据机房的PUE平均达到了2.2,而Google的云数据机房的PUE仅为1.2,Facebook机房的PUE为1.3,差距巨大。当然,这与制冷的方式、自然环境条件、建筑物保温系数有一定关系。国内也有做得很好的企业,比如阿里云在浙江杭州千岛湖的数据中心。该数据中心利用了千岛湖深层湖水水温常年恒定为17℃的特点,将深层湖水通过完全密闭的管道引入数据中心,实现降温,出水流经2.5km的小溪,自然冷却后最终洁净地回流到千岛湖。通过该方法,阿里云千岛湖数据中心也将PUE降低到了国际一流水平。

目前国内也在考虑制定新的机房建设节能标准,估计新的标准PUE会被要求在1.2~1.6之间。

回到功耗计算,如果SSD测试机房的所有设备功耗为100kW,结合国内PUE的平均水平,假设为1.6,那么机房需要配置的总供电能力为100kW×1.6=160kW。

(5)制冷功耗

这里引入CLF的概念。

CLF(Cooling Load Factor):制冷负载系数,它为数据中心中制冷设备耗电与IT设备耗电的比值。CLF是PUE的补充和深化,通过该指标可以进一步深入分析制冷系统的能源效率。

在公开资料中显示,我国数据中心机房的PUE构成是,IT设备占据44%,制冷占据38%,则CLF为38%÷44%≈86%。假如IT设备总耗电为100kW,那么制冷耗电量应为86kW。

(6)配电施工的可实施性

在实验室建设时,除了要考虑空间、面积外,还要考虑是否方便布置供电线路。如果装修好了,却发现输配电搞不定,就变成了空摆设,结果很悲剧。现在一些高层写字楼受限于此,应该提早做好调研和决策。

3.测试实验室承重

一般办公用楼在建设时楼板承重在300~500kg/m 2 。由于机柜和设备的重量往往比较大,所以数据中心机房的楼板承重一般在800~1 000kg/m 2

企业级SSD测试实验室由于布置的都是机柜和服务器,和数据中心机房非常类似,承重能力可以参考数据机房的相关国家标准。如果受到场地限制,没法找到适合的数据中心机房,只能在办公楼测试,可以参考下面几个建议。

● 放在建筑物的一楼(无地下建筑)。

● 对办公楼的实验室做承重方面的提升改造,这需要与物业工程部门进行协商,必要的时候找专门的公司提供方案和施工。

● 测试设备不多的情况下,可以分散布置测试设备,配合使用散力架。

消费级SSD测试实验室由于布置的是台式计算机和笔记本计算机,承重能力要求并不高,在普通办公楼就可以测试。

4.专用测试平台的搭建

这里介绍4种专用测试平台搭建方法。

(1)功耗测试平台

在SSD的规模化测试中,不可能对每片SSD都进行功耗测试,一般选用几个固定测试平台用于功耗测试。在这些测试平台上安装好电流功耗测试治具,调试好需要测试功耗的测试用例。测试人员需定期做好功耗平台的机型迭代,保证新型号的平台都能被覆盖到。功耗测试平台也建议使用性能平台,只有在性能最大时测试SSD的功耗才最有价值。峰值功耗(Peak Power)发生在顺序读写的场景下。

与Peak功耗对应的是低功耗。消费级SSD对低功耗的要求比企业级SSD要严格。测试消费级SSD的功耗时需要搭配专用的功耗测试治具,譬如Quarch的PAM设备。

与NVMe SSD功耗相关的因素包括:主机电源状态、PCIe链路电源状态、NVMe SSD盘片自身电源状态。这里归纳如下:

主机电源状态 :D0、D1、D2、D3 hot、D3 cold。

NVMe SSD电源状态 :PS0~PS4。

PCIe链路的电源状态 :L0、L1、L1.1、L1.2、L2。

PS0是全速状态。PS1、PS2是过热保护时降频需要过渡的状态。PS3、PS4是非操作状态,具有较低的功耗,并且退出延迟很短。几种状态定义如表2-17所示(表中的功耗和退出时间对应内容仅为举例)。

表2-17 NVMe SSD电源状态定义

NVMe SSD都需要PCIe总线的配合,所以NVMe电源状态也必须与PCIe链路电源状态相对应,关系如表2-18所示。

表2-18 NVMe SSD电源状态与PCIe链路电源状态的对应关系

平台搭建完成后,需要查看主机侧的PCIe链路是否开启了L1.2支持(有些平台出厂默认不开启),如果没有开启,则需要在BIOS中开启。部分国产化平台不支持L1.2,那么功耗测试的标准需要随之调整。

(2)性能测试平台

在SSD的性能测试中,需要选用性能较好的平台,避免因为平台性能不足导致SSD无法测到最大性能。一个项目的测试版本发布后,首先进行性能的简单测试,结果没有问题后再铺开测试。

(3)认证测试平台

可以在实验室中规划一部分区域,专门存放认证测试平台,比如Intel RVP平台、WHQL测试平台、UNH-IOL测试平台、ULINK测试平台等,可以由测试部门的专人负责维护。

(4)环境测试平台

环境测试平台包括高低温箱、震动试验台等,这类设备体积大,占用空间多。高低温箱也需要较大的供电消耗。高低温测试SSD时,需要将盘片放在温箱内部,将测试平台放在温箱外部,两者通过延长线连接,所以除了温箱本身外,还需要考虑温箱外的测试平台如何布置,延长线如何走线等。这些都需要在平台搭建时综合考虑,统一规划。 NH4a3cQlRylh+ev2C58PCBiWHn+NDmiCQTkB7WWeP+41EUFRKypX5LoIwaoIAk0h

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