NVMe SSD PCIe 4.0/5.0 带宽与散热实测：CrystalDiskMark 与 fio 可验证指南

## 摘要

围绕 NVMe SSD 在 PCIe 4.0 与 5.0 场景的顺序/随机带宽、散热与热降频（Thermal Throttling）进行实测。通过 CrystalDiskMark（Windows）与 fio（Linux/Windows）给出可验证步骤，并结合厂商 TBW 与温度曲线进行寿命与热管理评估。

## 理论带宽（用于对照）

• PCIe 4.0 每通道约 ~1.969 GB/s，x4 理论 ~7.877 GB/s
• PCIe 5.0 每通道约 ~3.938 GB/s，x4 理论 ~15.754 GB/s

注：控制器与 NAND 并行度、协议开销与文件系统将使实测低于理论值。

## Windows：CrystalDiskMark 实测

• 版本建议：CrystalDiskMark 8.x，默认 NVMe 设置
• 步骤：
• 选择测试盘（确保空闲空间 > 20%）
• 模式：`SEQ1M Q8T1`、`RND4K Q32T16` 进行顺序与随机测试
• 重复 3 次取中位数，记录温度（HWiNFO/厂商工具）

## Linux/Windows：fio 实测

示例（Linux）：

fio --name=seqread --filename=/mnt/nvme/testfile --size=8G \
    --bs=1M --rw=read --iodepth=32 --numjobs=1 --direct=1 --group_reporting

fio --name=seqwrite --filename=/mnt/nvme/testfile --size=8G \
    --bs=1M --rw=write --iodepth=32 --numjobs=1 --direct=1 --group_reporting

fio --name=randread --filename=/mnt/nvme/testfile --size=8G \
    --bs=4k --rw=randread --iodepth=64 --numjobs=4 --direct=1 --group_reporting

Windows 示例（使用 windowsaio 引擎）：

fio --name=seqread --filename=E:\testfile --size=8G --bs=1M \
    --rw=read --iodepth=32 --numjobs=1 --ioengine=windowsaio --direct=1 --group_reporting

## 散热与热降频验证

• 监控：
• Linux：`nvme smart-log /dev/nvme0`、`smartctl -a /dev/nvme0`
• Windows：HWiNFO、厂商工具（如三星 Magician）
• 方法：连续写入 10–20 分钟，观察温度曲线与带宽变化；出现降频说明散热不足
• 散热策略：高效散热片 + 主板风道优化；服务器机箱使用前置风扇引导气流

## TBW 与寿命评估

• TBW（总写入字节）来自厂商规格书：以年化写入估算实际寿命
• 验证：系统层面统计写入量（Linux `iostat`/`pidstat`，Windows 资源监视器），对照 TBW 与保修条款

## 结论与选型建议

• PCIe 5.0 带宽上限显著提升，但受控于控制器与 NAND；高端盘收益更明显
• 散热与供电稳定性直接影响持续写入表现；工作站需重点优化气流
• 随机 4K 表现更能反映交互式负载体验；顺序带宽适合备份与媒体工作流

## 注意事项

• 测试前确保固件为最新版本，文件系统保持健康（Windows CHKDSK / Linux fsck）
• 避免在接近满盘状态测试，预留过度预留空间可稳定性能

## 参考

• PCIe 4.0/5.0 官方规范速率表
• CrystalDiskMark 与 fio 官方文档
• 厂商规格书（TBW、温度与功耗）