持久不衰的PCIe 5.0硬实力！长江存储PE511企业级固态硬盘首测

随着生成式AI持续落地、云计算规模扩容，叠加互联网业务、电信运营商数字化转型提速，数据中心算力架构迎来全面升级。大模型推理数据集加载、向量数据库并发访问、云原生多租户业务、5G实时数据流处理等场景对存储带宽、容量与持续稳定性提出前所未有的严苛要求。传统PCIe4.0存储设备已成性能瓶颈，难以充分释放GPU与新一代服务器处理器算力，市场亟需带宽规格跃升的企业级存储方案。

顺应这一产业趋势，长江存储正式推出企业级PCIe5.0固态硬盘——PE511。该盘标称顺序读写速度可达14000MB/s、10500MB/s，对比上代PCIe4.0产品PE321实现跨越式提升；PE321标称顺序读写为7400MB/s、7000MB/s。其容量规格同样大幅升级，由PE321的最大7.68TB拓展至最高15.36TB，能更好地匹配AI大模型、数据库与云计算等大容量存储的部署需求。那么，PE511在真实业务压力下的实际性能表现如何？持续高负载运行会不会出现性能断崖衰减，是否存在温度失控风险？为此，我们特别对PE511系列中容量规格较强的12.8TB型号进行深度测试，以实测数据来得出答案。

产品规格

接口：PCIe5.0x4

主控：PCIe5.0主控

闪存：长江存储晶栈Xtacking4.0X4-9070TLC三维闪存芯片

缓存：独立缓存

容量：12.8TB

板型：2.5英寸U.2

耐久度：DWPD3

提供读取密集型和读写混合型两种方案

长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘解析

从外观上可以看到，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘采用企业级产品传统的U.2接口，基于标准的2.5英寸盘体规格。其通体采用哑光黑色金属外壳，一体化加工成型搭配被动散热鳍片，整体造型方正硬朗，充满工业质感。固态硬盘外壳的散热设计被划分为两块区域：一侧是平行排布的长条纵向鳍片，纹路规整、层次分明；另一部分则布满密集凸起的方形点阵散热颗粒，双重结构强化热量导出，壳体边角做了适度钝化处理，兼顾结构强度与安装安全性。

盘体一端配备标准U.2SFF-TA-1002NVMe金手指接口，长短两排镀金触点清晰规整。接口周边开设多条长条镂空通风槽，以利于服务器内部风扇产生的气流通过，快速带走热量。盘身正面贴有白色产品信息标签，印有长江存储品牌LOGO、型号、容量与固件版本、电气规格以及NVMe、PCIe认证标识等信息，黑白配色简洁清晰。壳体四角预留螺丝固定孔位，适配服务器硬盘托架标准安装规范。产品整体风格偏向专业企业级硬件，没有花哨装饰，全黑磨砂外壳耐指纹、抗轻微剐蹭，密集散热结构直观体现大容量企业盘的散热设计需求，视觉上沉稳厚重。

产品采用U.2接口，正反两面都被做工扎实的金属散热外壳包裹。

▲SSD前后都设计有多条镂空通风槽，方便散热风扇产生的气流通过SSD内部PCB，以达到降温的目的。

拆开这款产品，可以看到它与普通SSD明显不同。由于测试中的这款SSD拥有高达12.8TB的超大容量，因此为了承载更多的闪存芯片，它内部的PCB采用了双面设计。其中一面PCB板载了4颗内存芯片、1颗PCIe5.0主控芯片。PCB另一面则板载8颗闪存芯片、6颗内存芯片。其内存颗粒总数达到10颗，这显示出PE511使用了大量内存用于独立缓存，元数据（闪存的目录、索引、地址表等）、热点数据都可以常驻内存中，SSD主控不必频繁访问闪存，可以有效压低SSD的读取延迟。除了各类芯片，PCB底部还搭载了一颗圆柱形的超级电容，作为断电保护组件。当服务器意外断电时，依靠电容供电可以将缓存内数据完整写入闪存，规避数据丢失的风险。PCB上还均匀排布有电源管理芯片、电感等配套元器件，负责各路电压转换与信号稳压。

▲长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB内部结构，板载8颗X4-9070TLC三维闪存芯片，单颗容量为2TB，总容量16TB，其中20%容量被用于OP冗余，所以开放给用户的容量为12.8TB。

值得注意的是，每颗芯片上都贴有粉色的导热胶，可以让芯片通过导热胶与金属外壳实现快速的热量传导。去掉导热胶，可以看到，闪存芯片上的编号为YMN0ATF1E5MFBE，显示这是基于晶栈Xtacking4.0技术的长江存储X4-9070TLC三维闪存芯片。晶栈Xtacking4.0架构具有高密度、高I/O传输速率、高能效等优势，可为企业级和消费级存储带来优秀的用户体验。通过进一步优化工艺和品质可靠性，基于长江存储晶栈Xtacking4.0架构的颗粒不仅生产供应更加稳定，闪存的封装面积也更小。根据长江存储介绍，面积更小的X4-9070颗粒拥有更好的散热表现，可助力客户减少散热设计成本，提升使用体验。同时，长江存储还提升了其性能，X4-9070颗粒的IO接口速率从之前的2400MT/s提升到了3600MT/s，可以为固态硬盘带来更好的性能。

SSD使用的长江存储X4-9070 TLC三维闪存芯片

▲为实现断电数据保护配备的超级电容，采用PET材质，最高工作温度可达105℃。

高品质闪存芯片的使用也赋予了长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘优秀的性能与耐久度，其读写混合型产品的标称最高顺序读写速度分别可达14000MB/s、10500MB/s，随机读写性能最高可达3300KIOPS、900KIOPS，可以支持多达3个DWPD（每日全盘写入次数）。容量覆盖3.2TB、6.4TB、12.8TB。本次测试的12.8TB读写混合型产品的标称顺序读写速度则能达到14000MB/s、10000MB/s，标称随机读写性能为3200KIOPS、900KIOPS，标称最低随机读写延迟分别只有55μs、8μs，其随机性能规格在PCIe5.0企业级SSD中处于第一梯队。在具备大容量、高性能的同时，12.8TB产品的标称功耗并不算高——待机功耗低于5.5W，工作功耗低于25W。

▲全系长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘产品规格，其中规格表左侧的三款为读取密集型，右侧三款为读写混合型。

而读取密集型产品的性能规格、DWPD指标略低（1DWPD），但可选容量更大。容量覆盖3.84TB、7.68TB与15.36TB三种。因此两类产品的侧重点也有所不同，其中读取密集型为流媒体、大数据分析等场景设计，在提升存储密度的同时优化系统能效；读写混合型则聚焦在线交易、数据库及虚拟化集群等场景，具备读取型3倍的写入耐久度，稳健承载多元的业务需求。

测试平台

主板：ROGCROSSHAIRX870EHERO

处理器：锐龙99950X

内存：芝奇TridentZ5RoyalNeo皇家戟DDR56000CL2832GB套装

硬盘：长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB

显卡：RadeonRX9070XT

电源：ROGTHOR1200W

操作系统：Ubuntu26.04LTS、Windows11专业版

基准性能全部超越官方标准

首先，让我们通过基准测试来看看长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的各项性能是否达到标称规格。在Ubuntu26.04LTS操作系统自带的基准测试中，结果显然令人满意——其顺序读取速度达到14.5GB/s，顺序写入速度为10.2GB/s，均超过标称规格。同时，在Windows操作系统的CrystalDiskMark测试中，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的最高顺序读写速度也分别可以达到14548.37MB/s、10100.66MB/s，均超过顺序读14000MB/s、顺序写10000MB/s的标称规格。

▲在Ubuntu操作系统中，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的顺序读写速度可以轻松突破标称规格。

▲在Windows11操作系统中，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘的顺序读写速度也能轻松超越标称规格。

再来看看随机性能，CrystalDiskMark测试中，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的随机读写性能最高可达2916KIOPS、1371KIOPS，其随机写入性能大幅超越标称的900KIOPS，随机读取性能则可能由于Windows操作系统驱动效率不高的原因，略低于标称的3200KIOPS。因此，我们还在Ubuntu26.04LTS操作系统上使用ezFIO进行了测试。作为NVMExpress官方推荐的核心测试工具，ezFIO通过严格的可重复性设计，为企业级固态硬盘提供稳定态性能验证。测试前，软件会通过两次全盘容量写入（FillDrive），模拟企业级SSD在长期高负载使用后的性能状态。该过程可触发SSD内部垃圾回收机制，确保测试时处于稳定态（SteadyState）。

▲在Windows操作系统中，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘的随机写入性能可轻松超越标称规格，但随机读取性能离标称规格有小幅差距。

在QD1队列深度下，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的随机4KIOPS可以达到19197IOPS，同时在QD1下，该产品的随机读取延迟最低，仅51.99μs，低于标称的最低55μs，实际表现更好。随着队列深度的不断提高，其随机性能也逐级提高，到QD256下，固态硬盘的随机读取性能已达到2384196IOPS，即约2384KIOPS。虽然这个成绩仍没有达到标称的3200KIOPS，但值得注意的是，其数据曲线一路向上，显示它的最大性能远没有释放出来。

▲在QD1队列深度下，该产品的随机读取延迟最低，仅51.99μs，低于标称的最低55μs。

因此我们通过FIO改变了测试设置，将队列深度提升到512，并发IO线程设置为4后，其随机4K读取性能达到3567KIOPS，大幅超越标称的3200KIOPS，此时磁盘利用率达到99.87%。这意味着在高队列深度、多并发场景下，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的随机读取吞吐上限才能得到充分释放，能够满足服务器的高负载存储应用，比如大批量离线扫描、批量数据检索、离线数据分析等。而当我们将队列深度提升到1024，并发IO线程数设置为8，进一步提升测试规格后，其随机4K读取性能则没有明显增加，只小幅提升到3568KIOPS。这显示出3568KIOPS就是PE511的性能上限。这已经是一个非常优秀的成绩，不仅明显超越标称的3200KIOPS随机读取性能，相对上一代PCIe4.0产品PE321获得质的飞跃，后者的标称最高随机4K读取性能为1750KIOPS。

▲长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的随机4K读取性能最高可以达到3568KIOPS，明显超越标称的3200KIOPS。

随机4K写入测试中，在QD1队列深度下，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的随机4K写入延迟最低，只有7.37μs，符合标称的7μs。吞吐性能方面，当队列深度达到QD64，其随机写入性能为1004KIOPS，超越标称的900KIOPS。如果用户再提升队列深度，性能只会小幅提升。在队列深度达到QD256时，其随机写入性能为1004464IOPS。总体来看，不论是在Windows操作系统还是Ubuntu系统下，固态硬盘的随机写入性能都可以轻松超越标称的900KIOPS。因此，不论是顺序读写还是随机读写性能，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的各项实测性能都超越标称规格。

▲在QD1队列深度下，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的随机4K写入延迟最低，只有7.37μs。

当然在实际应用中，SSD不会单纯地读数据或写数据，而是可能既读又写，也就是执行读写混合任务，因此我们还通过时长20分钟的长期性能稳定性测试对它进行考察。该测试由随机4K混合读写测试组成，其中读占70%、写占30%，软件将记录20分钟内每秒达成的IOPS、IOPS平均值与变异系数（CoefficientofVariation）。变异系数是衡量数据离散程度的统计指标，定义为标准差与均值的比值，用于比较不同量纲或均值差异较大的数据集的波动性，数值越小越好。

测试结果显示，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB在该测试中的平均IOPS可达1686792，性能标准差23134，变异系数仅1.37%，在同级企业级产品中属于第一梯队水平。变异系数直观反映性能波动相对幅度，数值越低代表负载期间吞吐越平稳。整条测试周期内，性能基准稳定，不存在持续渐进式掉速，固件GC、后台资源调度机制运转稳定。曲线可见周期性瞬时性能低谷，但仅为短时扰动，IOPS下探后可快速回弹，低谷幅度未随测试时长持续恶化，无长期失速、性能崩盘现象。较小的变异系数代表IO波动幅度可控，更利于控制业务延迟抖动，适配OLTP数据库、在线交易等对IO平稳度敏感的场景。

在典型服务器负载中表现优异

接下来就让我们看看，在各类典型的服务器负载中，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的表现如何。我们根据这类混合读写型产品针对的应用场景，主要进行了OLTP数据库、VDI虚拟化集群与AIKV-Cache推理卸载三类场景的性能测试。首先由于PostgreSQL‌、‌Oracle数据库默认的数据块大小是8KB，因此我们通过FIO编写了一个随机读写8KB数据的负载，总队列深度为48，以模拟真实在线交易数据库典型业务QD‌。从测试结果来看，在读写数据库这类数据时，长江存储PE511的表现令人满意，混合读写IOPS突破1320K。同时，SSD的P50、P95延迟控制非常优秀，仅在几十微秒级别。而在最苛刻的P99.99延迟测试中，SSD的最高读取延迟也低于0.5毫秒，长尾延迟控制优秀，非常适合金融、交易类OLTP在线业务。同时SSD在读写这类数据时，对CPU的占用率不高，仅23.19%，服务器还有大量的运算资源留给数据库程序。

VDI虚拟化集群测试中，考虑到应用时会有大量虚拟机并发数据读写需求，且数据以4KB（70%）为主，辅以少量16KB（30%）数据，因此我们通过FIO编写了一个随机读写4KB与16KB数据的负载。其并发IO设置为8，队列深度设置为4。测试结果与数据库读写测试类似，混合读写IOPS仍突破1000K大关，写延迟很低，在苛刻的P99.99延迟测试中，SSD的最高写入延迟低于100μs，意味着在这块固态硬盘上，无论是虚拟机快照、页面交换还是元数据写入都不容易卡顿。读取测试上，由于VDI应用中读占比非常高，存在大量的碎片化4KB、16KB数据读取，因此读取延迟仍显著高于写入延迟。不过得益于长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘优秀的性能表现，SSD的P99.99延迟控制在0.5毫秒以下，没有出现毫秒级毛刺，因此在高并发虚拟机场景下，虚拟桌面开机、应用启动、文件打开操作都能保持流畅响应，不会出现偶发的卡顿、加载转圈问题。

企业级固态硬盘在AI应用中，部分任务是为用户提供线上大模型业务。当大量用户与大模型进行多轮对话，显存不够用时，服务器就可能将存储上下文历史数据的KVCache卸载到SSD中。此时，如果用户继续使用线上模型，就可能涉及大量4KB、16KB碎片化随机读写。这是因为大模型的KV页默认配置为4KB，部分模型也会采用16KB作为物理页大小，这两个规格是最常见的基础读写粒度。为此我们通过FIO编写了一个随机读写4KB与16KB数据的负载，数据以4KB（65%）为主，辅以部分16KB（35%），并发IO设置为6，队列深度设置为6。

要让用户获得良好的线上模型体验，SSD在读写这些数据时就必须控制好延迟，避免拉长词元生成时间，降低词元生成速度。而长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘的表现令人满意，其P99.99写入延迟仅65.28μs，在持续稳态随机写入、GC持续工作条件下，没有出现毫秒级的延迟尖峰。而在测试比重更大的4KB、16KB数据随机读取测试中，该产品的P50延迟是三个测试中最低的，仅14.27μs，P99.99延迟测试中，PE511的表现也只是略有增加，小幅上升到515μs，没有出现毫秒级毛刺，长尾延迟控制出色。这意味着该延迟不会导致GPU长时间空转等待，不会出现因SSD读取拖垮整体推理吞吐量的情况。

其他应用性能测试

接下来，我们还对长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB进行了PCMark10磁盘性能一致性测试，该软件会用随机数据填满待测盘两次，然后再通过多次写入1分钟或50GB的随机数据、进行性能测试使固态硬盘性能降级，并进入空间消耗殆尽、无效数据和有效数据混杂的稳定态。在稳定态，软件将进行包括AfterEffects、InDesign、Photoshop的读写性能测试，以及ISO文件、JPEG图片的拷贝。其测试成绩也将基于稳定态的各项测试成绩综合计算而来。此外，该测试还会通过使固态硬盘长时间闲置，使固态硬盘进入性能恢复阶段，然后在恢复阶段对固态硬盘的性能再进行测试，以方便用户对比。从测试结果来看，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的总分达到4681，带宽为1086.97MB/s，平均存取时间仅52μs，访问延迟极低。

▲长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB在PCMark10磁盘性能一致性测试得分高达4681，平均存取时间仅52μs，展现出其在初始、性能降级与稳态都具备优秀的性能。

具体来看，在反映SSD顺序写入性能的20GBISO文件传输测试中，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB在降级阶段、稳态阶段数据写入速度都在6000MB/s以上，没有出现明显衰减，相比初始阶段与性能恢复阶段的性能表现甚至还要略好；在反映读写大量图片文件的Photoshop重负载测试中，固态硬盘在初始阶段的传输速度为948MB/s～1042MB/s，在稳态下的速度能达到988MB/s～1002MB/s，峰值性能仅出现小幅下降。更值得一提的是，在恢复阶段，PE511企业级PCIe5.0固态硬盘的速度就能迅速恢复到984MB/s～1061MB/s，达到初始性能。在InDesign测试中，固态硬盘的最高传输速度为232MB/s，最低传输速度为227MB/s，其传输速度波动很小，降级阶段、稳定态的很多测试点传输速度也能达到230MB/s以上，这再次反映长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB作为企业级固态硬盘的特有优势，那就是不论是在初始状态、性能降级状态还是稳态，都能输出优秀的读写性能。

最后我们还通过ULProcyon测试了长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB本地加载、运行四类大模型的性能表现。从测试来看，模型加载耗时随着模型规模的增加而增加，不过总体耗时都不多。比如在载入参数量仅3.8B的Phi-3.5-mini-instruct模型时，固态硬盘仅需耗时1.47s，而在载入参数量达13B的Llama-2-13b-chat-hf模型时，载入耗时仅增加到4.05s，这也是测试中的最高值，基本上加载各类普通本地模型都能带给用户秒加载的体验。同时，测试系统的词元生成速度也很高，最高可达137.54tokens/s，运行13B模型时也有59.79tokens/s，且其中三个模型的首词元生成耗时低于1s，运行13B模型时的首词元生成耗时也没有超过2s。

▲在长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB上部署四类大模型都能实现秒加载

全盘顺序读写与温度测试

那么在进行大数据量读写任务时，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的工作温度表现如何，是否会出现过热掉速的问题呢？我们通过TxBENCH全盘读写测试进行了考察。首先我们在没有搭配散热风扇的情况下，测试该产品的全盘顺序读取性能，其测试结果非常优秀。在读取11.64TB数据（SSD实际可用容量为11.64TB）后，测试过程中没有出现掉速现象，平均顺序读取速度更高达14485.967MB/s，也超过了标称的14000MB/s顺序读取速度。更值得注意的是，在完成全盘读取，没有任何辅助散热的环境中，固态硬盘的工作温度不算高，只有59℃。

未安装风扇，仅靠自身散热片完成全盘读取的PE511测试成绩。

而在实际应用环境中，服务器机架内往往会为U.2固态硬盘安装若干组风扇形成贯穿风道用于降温，因此我们也测试了在安装风扇的环境中，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB的温度与读取性能表现——结果也是显而易见的，固态硬盘的工作温度得到显著降低，从59℃降低到39℃。不过固态硬盘的测试成绩没有明显变化，其全盘平均顺序读取速度为14410.019MB/s，这也再次证明在无辅助散热的措施下，该硬盘的读取性能就可以得到充分释放。

安装散热风扇后的PE511全盘读取测试成绩与温度表现

全盘顺序写入测试中，由于写入功耗一般远高于读取功耗，特别是在采用带宽翻倍的PCIe5.0技术后，这款固态硬盘执行写入负载时的温度会明显上升。根据我们测试，如果长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB在写入大容量数据时，仍要稳定地输出写入性能，那么需要为它配备风扇进行主动散热。而在这样的配置下，该硬盘的全盘平均写入速度可达10071.252MB/s，超越标称的10000MB/s顺序写入速度，不会像消费级SSD那样，出现SLC缓存耗尽、大幅掉速的现象。当然，在写入11.64TB数据后，它的工作温度不低，达到65℃。所以，用户在使用长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘时，非常有必要为它安装风扇进行散热，以确保性能稳定释放。

▲安装散热风扇的全盘写入测试成绩，其写入速度仍坚挺在10000MB/s以上，不过发热量较高，用户需做好散热措施。

综合以上测试不难看出，长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘12.8TB依托X4-9070TLC三维闪存架构，构建起均衡且强悍的综合性能体系。其14000MB/s的顺序读取性能、10000MB/s的顺序写入速度能够充分释放PCIe5.0通道带宽，保障大文件迁移业务高效运转。而它的随机性能更是一大亮点，4K随机读取性能突破3500KIOPS的表现，意味着它在面对高并发随机访问场景时具备先天优势。

在ezFIO长时稳态测试中，PE511的优势得到充分印证。其随机4K混合读写测试的平均IOPS达到1686792，变异系数仅1.37%。长期加压过程无持续性性能下滑，可有效降低业务长尾延迟波动。同时在8KB数据库、VDI虚拟化、AIKV-Cache卸载多场景测试中，均展现出长江存储PE511企业级PCIe5.0固态硬盘优秀的随机吞吐性能与极低的长尾延迟，适配在线交易、云桌面、大模型推理等核心业务。

硬件层面，具备12000次编程/擦写循环的Xtacking4.0X4-9070TLC颗粒搭配大容量独立缓存、一体化全金属散热壳体与断电保护超级电容，从底层硬件保障高负载下的吞吐稳定与数据安全，进一步夯实7×24小时不间断运行的可靠性基础。同时，PE511的MTBF平均无故障工作时间高达250万小时，UBER（不可恢复位错误率）低至10⁻¹⁸。硬盘支持盘级、主控级双重加密方案，集成AES-256XTS静态数据加密技术、增强型掉电保护与安全擦除能力，为用户提供端到端的完整安全信任链，让数据更安全。

值得一提的是，该盘原生支持SR-IOV单根I/O虚拟化技术，单块SSD可虚拟出多路独立逻辑存储通道直供不同虚拟机使用，绕开虚拟化层软件转发开销，能大幅削减虚拟机访问存储时延，提升IO并发效率，助力虚拟化服务器充分挖掘硬件潜能，降低多租户云平台部署成本。总体来看，作为长江存储PCIe5.0企业级存储代表，PE511兼顾高带宽、大容量、低延迟、长耐久与企业级安全特性，彻底摆脱了上一代PCIe4.0产品的带宽瓶颈，非常适合虚拟化集群、数据库服务器与AI推理算力节点，将成为各类服务器升级PCIe5.0存储池的优质选型。