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本文討論了如何使用SSD緩存減少延遲和提高傳輸速度。同時(shí)，我們也解釋了消費(fèi)者和企業(yè)級(jí)SSD之間的差異，以及為什么為了保持性能，我們建議使用后者。

消費(fèi)類和企業(yè)級(jí)SSD是兩大類，涵蓋了大量的性能配置文件。因?yàn)楣┴浬虦y(cè)試和評(píng)估產(chǎn)品的方式不同，僅僅根據(jù)廣告數(shù)量購(gòu)買產(chǎn)品是不夠的。本文將探討NAND類型是如何顯著地影響性能的，以及為什么它對(duì)你下一次購(gòu)買決策非常重要。

無(wú)AND閃存類型

閃存數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)(位)的形式表示，并存儲(chǔ)在NAND閃存單元中。單元中存儲(chǔ)的數(shù)字決定了使用的閃存類型。單級(jí)機(jī)(SLC)閃存器每臺(tái)只有一個(gè)比特。多層單元(MLC)將容量加倍，每個(gè)單元為兩位。三層單元(TLC)每個(gè)單元包含三個(gè)比特，而四層單元(QLC)每個(gè)單元包含四個(gè)比特，它們的容量是SLC閃存的四倍。

自SSD投入市場(chǎng)以來(lái)，其容量不斷增加。目前行業(yè)趨勢(shì)是在降低成本的同時(shí)增加存儲(chǔ)容量。這樣，在逐漸接近(目前不存在的)傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動(dòng)器成本的同時(shí)，也導(dǎo)致了高密度存儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展。

價(jià)格較低、體積較大的驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)致基于SLC和MLC的SSD數(shù)量減少。目前，TLC是主流，占有最大的市場(chǎng)份額。雖然QLC仍是一種相對(duì)較新的產(chǎn)品，但我們預(yù)期其低成本將吸引買家，特別是因?yàn)樗?jīng)常被用來(lái)替代HDD。

在NAND存儲(chǔ)器磨損之前，僅有有限數(shù)量的程序擦除(P/E)循環(huán)(寫入循環(huán))。本文將不會(huì)詳細(xì)討論這些問(wèn)題，因此我們只知道高密度電池比低密度電池耐久性差，比如MLC通常比TLC使用時(shí)間更長(zhǎng)。

雖然通?？梢岳斫釳LC比TLC快，而TLC比QLC快，但新的SSD包含了許多優(yōu)化方法，它們可以彌補(bǔ)或消除NAND慢的缺點(diǎn)?！癝LC緩存”就是一個(gè)很好的例子，在這個(gè)例子中，未使用的驅(qū)動(dòng)器區(qū)域就像偽SLCNAND。就像大部分PC和客戶機(jī)計(jì)算環(huán)境一樣，這對(duì)突發(fā)類型的短期工作負(fù)載有很好的效果。這一點(diǎn)可以從我們以前的消費(fèi)者和企業(yè)SSD文章中清楚地看到。

這里的驅(qū)動(dòng)器。

不像成熟的HDD市場(chǎng)，當(dāng)你購(gòu)買SSD時(shí)，你會(huì)找到足夠多的品牌和型號(hào)讓你選擇焦慮。如今，我們所看到的是，雖然消費(fèi)者TLC甚至QLC驅(qū)動(dòng)器通常表面上都有令人矚目的性能數(shù)據(jù)，但是當(dāng)進(jìn)行實(shí)際檢查時(shí)，卻可以發(fā)現(xiàn)這些驅(qū)動(dòng)器的真實(shí)性能狀況。

針對(duì)每一組目標(biāo)，我們選擇了兩個(gè)常用的驅(qū)動(dòng)器，總共有6個(gè)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試。

杰出表現(xiàn)。

我們使用的是CrystalDiskMark(一個(gè)很受歡迎的工具，用于測(cè)試驅(qū)動(dòng)器性能)。隊(duì)列深度(Q)和線程(T)越高，性能就越好，但大多數(shù)消費(fèi)者的工作負(fù)載只涉及較低的隊(duì)列深度。包含虛擬機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的IT基礎(chǔ)設(shè)施常常遇到隊(duì)列深度和線程較高的問(wèn)題。

在文件傳輸測(cè)試中，我們將使用AJASystemTest，它是為內(nèi)容創(chuàng)建者設(shè)計(jì)的一種工具，用來(lái)驗(yàn)證它的存儲(chǔ)系統(tǒng)是否能夠支持高分辨率數(shù)據(jù)流的提取。設(shè)置為將64GB的文件寫入到系統(tǒng)中，然后再讀回去。這樣做的工作量仍然很輕，但會(huì)使用戶移動(dòng)一個(gè)大文件。

短時(shí)間內(nèi)，突發(fā)類型的測(cè)試中，所有驅(qū)動(dòng)器組都能很好地工作，這正是這些類型的綜合基準(zhǔn)所期望的?；谶@里的性能數(shù)據(jù)，如果您得出結(jié)論，即實(shí)際使用情況不存在任何差異，您將獲得諒解。SLC緩存大小足夠大，這意味著即使是較慢的QLC驅(qū)動(dòng)器也可以發(fā)揮出色的性能。

在65%的容量下的性能。

以前的測(cè)試是在驅(qū)動(dòng)器為空時(shí)進(jìn)行的。這樣就給帶有動(dòng)態(tài)SLC緩存的驅(qū)動(dòng)器留下了大量的工作空間。在繼續(xù)使用AJASystemTest生成相同的64GB寫文件并讀取之前，我們將每個(gè)驅(qū)動(dòng)器填充到65%，讓它們休息幾分鐘。

我們的企業(yè)驅(qū)動(dòng)程序在誤差范圍內(nèi)執(zhí)行，而不是完全清空。消耗型TLC驅(qū)動(dòng)器的讀寫性能有所下降，但仍保持較好的寫速度，日常使用中并無(wú)明顯變化。毫無(wú)疑問(wèn)，QLC團(tuán)隊(duì)的績(jī)效回歸明顯。

全驅(qū)測(cè)試

為了獲得驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)態(tài)性能，我們進(jìn)行了完整的填充測(cè)試。該測(cè)試還可以指出在使用NAS作為SSD緩存的繁忙NAS上的驅(qū)動(dòng)器工作負(fù)載，因?yàn)樗鼈儗⒉粩嗵畛渥罱L問(wèn)的數(shù)據(jù)。由于沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行恢復(fù)，這個(gè)測(cè)試將耗盡驅(qū)動(dòng)器上所有SLC緩存機(jī)制。

從圖表上看，橫軸表示寫入存儲(chǔ)容量的百分比。首先是各組的初始平均速度。另一個(gè)是這個(gè)測(cè)試中速度的百分比。正如所料，企業(yè)環(huán)境驅(qū)動(dòng)在此發(fā)揮了最大作用。用戶TLC驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)很快，但是由于高速緩存耗盡而迅速崩潰。事實(shí)上，QLC驅(qū)動(dòng)器被配置為相當(dāng)大的緩存，使得它們能夠保持更長(zhǎng)時(shí)間。然而，這樣做的原因是，一旦緩存已滿，并且NAND直接被寫入，那么就會(huì)掩蓋寫入速度的絕對(duì)差。這是一個(gè)比HDD更快的順序?qū)懖僮鳌?/span>

另外，雖然我們現(xiàn)在使用的企業(yè)級(jí)驅(qū)動(dòng)器大部分都是入門級(jí)模型，并且都是針對(duì)讀操作密集的工作負(fù)載評(píng)估的，但是它們?nèi)匀豢梢蕴峁┓€(wěn)定的持續(xù)性能。高檔(昂貴)機(jī)型通常支持較高的寫入速度和DWPD級(jí)別。

清理數(shù)據(jù)

對(duì)已發(fā)布的SSD性能數(shù)據(jù)進(jìn)行全面檢查非常重要。不同廠商的測(cè)試方法和情況各不相同，對(duì)于消費(fèi)型硬盤，通常只用于突發(fā)奇想的工作負(fù)荷。即便如此，與HDD相比，消費(fèi)型SDD仍然是一種性價(jià)比較高的升級(jí)，能顯著提高PC或NAS存儲(chǔ)速度。然而，請(qǐng)注意，一旦對(duì)它們應(yīng)用更大、更長(zhǎng)的工作負(fù)載，它們的性能就會(huì)下降，有時(shí)甚至?xí)蠓陆怠?/span>

一個(gè)QLC驅(qū)動(dòng)器非常適合它的預(yù)期目的，即低成本驅(qū)動(dòng)器可以替代讀入密集工作負(fù)載的HDD。雖然最高的性能甚至可以和基于TLC的高端驅(qū)動(dòng)器相匹敵，但是在穩(wěn)定狀態(tài)下的性能仍然存在很多不足。不像快速采用TLCNAND的高端消費(fèi)類和企業(yè)級(jí)驅(qū)動(dòng)器那樣，除非顯著提高QLC的穩(wěn)態(tài)性能，否則我們不會(huì)很快看到TLC的替代品。

就NAS的用法而言，你可以看到為什么我們總是提倡只使用企業(yè)級(jí)的驅(qū)動(dòng)器。除提高耐久性外，性能一致性也很重要，尤其是在為虛擬機(jī)和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供存儲(chǔ)時(shí)。完全不存在基于工作負(fù)載的可變性能。