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《Optane900P SSD评测(1)：当热插拔工作站遇上CAS缓存软件》
《OptaneSSD 900P评测(2)：比拼4x闪存NVMe RAID0》
在写完上面2篇之后，有同事对我说：“写文章要让看的人觉得有用。” 这句话让我略感到压力…其实近年来一直也在向这方面努力，如果面对的读者是从事IT设备相关工作的技术人员，或者硬件发烧友，我倒是不太担心；而真正的用户呢？举例来说，如果我写数据库方面的东西，肯定没有DBA朋友们专业，但有时又想尝试着班门弄斧一下：）
无独有偶，还有位朋友也曾建议过，说我写的东西比较偏硬件以及产品技术本身，希望能多些结合案例和应用的东西。这与我的工作经历和知识背景有关，无论如何，听金石良言也要尝试着改变一下——就从本文开始吧，期待大家的反馈。
后期制作中的无压缩视频 vs. 压缩视频
记得1997年家里给我买的第一台电脑，里面有一块ISA接口的MPEG I解压卡——用来支持VCD视频硬件播放的，对应的分辨率是352x288（PAL）和352x240（NTSC）。
后来的发展我想许多朋友都不陌生，下图中描述的都是影视后期制作中的无压缩数据量，标清（720x480）对应DVD时代，然后是半高清（1280x720）——全高清（1920x1080）/2K（2048x1080）——4K视频中常见的UHD（3840x2160）和DCI（4096x2160），直到现在的8KUHD（7680x4320，仍以16:9作为代表）。
2020年__东京奥运会将提供8K超高清转播，__先不论这几年能普及到什么程度，8K已经成为包括2022冬奥会等项目所重点关注的技术。
之前我写过一篇《玩转专业8K显示器：你需要知道的事》，其中讲到的Dell UP3218K就是32寸7680x4320的分辨率，“UP”可以指代为专业级广色域面板。除了分辨率之外，决定视频原始数据量（无压缩）的还有色深和每秒帧率。比如上图中8K 16bit @ 60fps就是比较夸张的12GB/s带宽，一般的存储设备很难跑得动，而且其数据量也会比较惊人。
注：通常人们所讲的XX Mbps视频码流，许多时候指的是压缩视频，比如H.264等格式。
从标清时代开始，以后期制作为代表的广播级视频编辑，很长一段时间都崇尚无压缩格式，因为理论上每次剪辑后保存为压缩格式质量都会有一次损失。而到了4K时代之后，一方面对存储带宽和容量的需求大增，另一方面开始出现ProRes等可用于广播级的高质量压缩编码，存储方面的压力就得到了缓解。
如上表，无压缩4K 10bit 24fps视频的存储带宽需要807MB/s，而ProRes编码4:2:2（YUV）30帧和60帧分别只要111MB/s和221MB/s，更高质量的ProRes 4:4:4:4（RGBA）30帧也只要249MB/s。有朋友可能会问，这种接近无损的压缩有代价吗？当然有，就是依赖计算资源（CPU）。
以计算换存储，为容量而不牺牲性能？
本次测试源于同事提出的一个8K视频编辑演示需求。由于手头没有摄像机和I/O采集卡，我的设备还算不上完整的端到端，但具体到对工作站的要求基本上不打折扣。因为重要的一点——在显示器实际输出8K分辨率的情况下，无论视频播放还是剪辑，您的设备面对的压力都会比在HD、4K桌面分辨率时大得多（这一点经过反复验证），包括CPU和显卡。当然，也只有搭配真正8K的输出设备，您才能实际用眼睛看出对应视频的细节区别。
为了搭建8K的演示方案，我先后测试了2款专业视频编辑/调色软件：Adobe Premiere 12和BlackMagic Davinci 14（达芬奇）。
样机上配置了2颗Xeon Silver 4112 2.6GHz4核CPU，这只是Dell 7820工作站支持的一款入门级处理器。
上一篇评测我使用的是新一代的Dell Precision 5820 Tower，本次8K视频测试换用另一台双CPU工作站7820Tower（_扩展阅读：__《_双__Xeon SP__工作站，我却没找到第二个__CPU__插槽？_》_），但却遇到了同样的问题——当我在Permiere中播放8K R3D压缩视频时，CPU占用率达到100%且不够流畅——因为2台样机配置的CPU不够高端。为此我也咨询了专业的朋友，如果更换足够核心数量（性能）的处理器就能解决这个瓶颈。
另类方案——用存储解决计算瓶颈
能达到流畅的视频回放，是非线性编辑平台的基本要求之一。无论CPU还是存储不达标，都会进一步影响到时间线拖动等基本操作的体验。下面用2段我们的录屏来做个对比示例：
这2个视频片段都是在Davinci软件中进行拖动时间线的操作。__上面__的就是CPU或存储__性能跟不上__的情况；__下面__则是理想状态下__应有的流畅度__。接下来就讲讲我们是怎样解决的问题。
一条8K视频流，其复杂度就相当于4条4K视频流，或者说相当于4K编辑4层特效的压力。而在我手头暂时没有更高的CPU可换，还有别的办法吗？如果将视频片段转存成无压缩的格式，是不是CPU的负担就会下来了？
在Premiere中，我将8K压缩视频转存成无压缩、10bit YUV4:2:2的格式。
新生成的视频文件容量达到了15.06GB，通过计算不难得出，它需要的存储带宽超过2.1GB/s，对于一般的HDD RAID或者SSD有些挑战。
于是，我再次使用Dell工作站上专用的Ultra-Speed Drives Quad高速SSD转接卡，先尝试用其中1个M.2 NVMe盘试下效果。
此时我播放的是转存后的无压缩8K视频文件，可以看到CPU消耗已经很低了，但仍然没有达到流畅回放，原因是单个NVMe SSD读带宽1.6GB/s成为了瓶颈。
可能大家还记得，在上一篇评测中我用Ultra-Speed Drives卡上4个NVMe SSD在Windows下组建软RAID 0（带区卷），最高测得了6560MB/s的读带宽。用这来应付8K视频应该比较轻松吧？
4个NVMe SSD果然不负众望，由于是软RAID 0，每个盘只需分摊500MB/s多一点的带宽。在8K无压缩视频流畅回放时，CPU占用率只有12%，大约相当于只用了1个核心。
由于手头正好还有使用3D XPoint Memory介质的Intel Optane SSD 900P，对它的单盘性能我比较放心，下面是测试截图：
由于软件处理视频时或多或少有预读处理，所以监控到的性能数值也不完全是一条直线，截图时Optane900P的读取带宽达到了2.6GB/s。
细心的朋友可能会意识到，每秒超过2GB/s的视频流，用280GB容量的Optane能存多长时间？这确实是一个问题。首先，我用来Demo测试的8K视频片段都很短；其次900P未来还会有更大的容量点，它同样可以配置多盘（当然价格也会因此而上升）。至于这样用值不值？我还是那句回答——“好钢要用在刀刃上！”
扩展阅读：《Intel Optane P4800X评测(1)：好钢如何用在刀刃上？》
8K视频编辑：8GB专业显卡提示“显存不足”
与Adobe Premiere相比，被Blackmagic design收购的Davinci Resolve Studio是一个相对轻量级，也比较受欢迎的视频处理/调色软件，同样能够支持8K编辑。
以上设置与Windows桌面分辨率有类似的效果——如果设置较低，那么处理8K视频时的性能开销就会降低。我们这次测试当然不想取巧，于是连Dell 7820工作站样机上的Quadro P4000 8GB中高端专业显卡，都弹出“显存不足”的报错来。
注：在《性能暴降62%__？图形工作站老司机踩坑记》一文中我测试过Quadro M4000显卡，P4000是其下一代产品，性能实力不可小觑。
为此，我找NVIDIA的朋友借来了24GB显存的Quadro P6000，再没有看到关于显存不足的提示。这时我就更容易理解为什么NVIDIA建议8K视频制作用P5000和P6000了，如果不是太复杂的应用，16GB显存的Quadro P5000我想应该也不错。
Davinci测试中4x NVMe RAID0的“意外”表现
如果是直接回放R3D压缩视频文件，Davinci软件遇到了和Premiere同样的问题——2x4个CPU核心耗满也未能流畅播放。在不更换测试样机CPU的情况下，我仍然选择将视频转成无压缩——Davinci有个“生成优化媒体文件”的功能。
在8K “无压缩视频缓存” 生成的过程中，我也简单比较了一下性能。
我一共测试了3个8K视频文件，效果都差不多
对于使用传统NAND闪存的桌面级NVMeSSD，容易遇到使用一段时间后写速度下降的情况，看到291MB/s这个数值（稳态性能）我并不感到意外。
当 “无压缩视频缓存” 生成完毕，Davinci播放的CPU的开销立即降下来。截图时我们记录到单个M.2 NVMe SSD的读带宽达到1.2GB/s左右，参考前面的Premiere测试不难判断，这对于无压缩视频本身是不达标的。
下面接着测试4个NVMe SSD软RAID 0。
这时我遇到一个奇怪的现象，在Davinci中“生成优化媒体文件”时，组成带区卷的4个NVMe SSD平均每块盘只能达到30MB/s左右的写带宽，加在一起也就是100MB/s出头。
是Windows下的软RAID 0不靠谱么？早在当年的NT4工作站上我就为非线性编辑工作站配置过“带区集”，那时还是用SCSI硬盘，因为当时主板IDE接口少且RAID效果不好。而后从Windows2000一路走来，除了数据安全性的短板之外还没怎么遇到过性能问题。我更倾向于认为，Davinci生成这种“无压缩视频缓存”文件的写I/O操作可能还不够优化。
上面这段视频是Optane 900P在Davinci中“生成优化媒体文件”，写入带宽大部分时间都在1.xGB/s，没能跑到更高很明显是8K解码把8个CPU核心都占满了。
记得有位朋友专门问过我Optane P4800X（900P与之性能相同）的写入带宽。现在确实有传统NVMe SSD可以读/写都跑到比2GB/s更快，但闪存有写放大和GC（垃圾回收）处理，使其写性能很难一直保持像3D XPoint Memory介质的Optane那样稳定。
带区卷的整体性能为563MB/s x4。此处省略一个Optane900P的测试截图，其实已经没什么悬念了。
最后，无论4x NVMe SSD RAID0还是单个Optane 900P，都能在Davinci中优化播放8K“无压缩视频缓存”——也就是超过2GB/s的读带宽。此时的CPU占用率比Premiere要高一些，我咨询了专业的朋友，他说Premiere的硬件加速做的更好一些。
影视后期8K视频编辑平台推荐
上图左边这款机器，我在《双Xeon SP只用一个风扇？Percision 7920工作站散热设计解析》中曾经介绍过。没有推荐中间那台本文中测试的7820，是因为7920有更多的盘位，机箱前/后侧一共可以支持10块3.5寸可插拔驱动器（兼容2.5寸，包括M.2 NVMe SSD和Optane 900P）。
在这里，我只是将4 x NVMe SSD的Ultra-Speed Drive存储卡或者Optane SSD 900P做为选配件的推荐。因为闪存以及更快的SCM（存储级内存）缺点也很明显——容量和价格，如今一块3.5英寸硬盘6TB、8TB都很常见，再加上12Gb/s SAS RAID卡，8块盘RAID 5/6之后达到1000MB/s左右的读写带宽也不错了。
就像我在上文中所说，除了真正电影级制作调色需要无压缩之外，如今4K/8K高清视频编辑的主流采用摄像机生成的高质量压缩文件格式，这样一方面避免容量占用太大，同时也缓解对存储带宽性能的需求。具体压缩比从3 : 1到1x : 1不等，相应的CPU就要配置较多核心数量，主频也是高一些比较好。
如果使用外置存储，Precision 5820 Tower是个不错的选择，因为这一代单路工作站上的Xeon W处理器最多支持到18核，而且不受软件是否对NUMA优化影响，非常适合影视后期剪辑。至于双CPU的7920 Tower，在转码或者输出中可以体现出优势。
那么，Ultra-Speed Drive和Optane 900P在这一领域还有应用价值吗？我尝试一下抛砖引玉：当用户配置了能够流畅处理1路8K视频的CPU，要是加第2、3层特效怎么办，还依靠当前的CPU来处理困难了吧？这时如果将有限时间长度的8K片段素材/特效以无压缩格式存放在高速盘上，减轻CPU压力的价值就能体现出来了吧？
要求再高的用户可以考虑FC存储阵列了，现在主流的16或32Gb/s主机连接加上多链路。顺序读写带宽超过Optane等SSD而且保持HDD的大容量。
致谢
在此特别感谢我曾经的两位同事：小赵和小胖，完成本文离不开他们的帮助：）
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