固态硬盘的另一面(下)

日期: 2009-06-02 来源:TechTarget中国

诸多因素影响

寿命和性能

除了磨损均衡技术影响性能以外,另外一个对SSD性能和寿命都有影响的是所有NAND闪存都在使用的一项技术:写入放大(write amplification)。在NAND闪存中,数据是按块组织的,这一点与传统硬盘一样,而与传统硬盘不同的地方在于SSD中的块大小是固定的。比如,NAND闪存的块规定为512K,那么即使一个待写入的数据块只有4K,也必须占用一个块的空间。一旦这个块的数据中任何一个部分需要修改,也必须先全部擦除,然后再重新写入。不同SSD的数据写入放大比率有所不同,范围在15~20之间,这也就意味着,每1MB的数据被写入SSD实际需要占用 15MB~20MB的存储空间。

而另一个问题是,NAND闪存中块的大小与Windows系统中通常的写请求不匹配,Windows系统中大多数时候写入的数据量比NAND闪存中的块小。这两者不匹配会影响SSD的写入性能。

SSD 的读写算法也会对性能造成影响。SSD控制器中的读写算法负责找到准备写入数据的位置,把原有的数据读出来,标记位删除,然后重新给这个数据找一个存放位置,最后再把新的数据写入这个块中。在这一过程中,SSD必须将块中原有的数据读出来,然后再找个新位置重新写进去,而对使用者来说,这个过程与他要存储的新数据没有关系,纯属浪费时间。这是所有基于NAND的SSD所共同面临的问题,到目前为止,还没有从根本上解决。

正是由于SSD所能承受的写入次数有限,因此制造商正在设法减小“write amplification”的比率,以减少磨损的次数。正如前面所说,一些制造商通过一些算法来把多次写请求组合到一起来提高SSD的性能,这一方法同样也能提高SSD的存储空间利用率,从而能减少数据的写入次数,另外也有一些制造商在SSD中增加缓存。不过,目前究竟这些技术是如何提高存储效率和利用率的,我们还不得而知,因为各个制造商都把这视为商业秘密而不愿意公开。

据了解,Intel就在SSD的控制器中增加了一个固件(Firmware),它能把多次写请求集中到一起执行,从而减少对存储的需求。Intel的官方资料称,其“write amplification”的比值低于1.1,也就是说,每1MB的数据实际需要1.1MB的存储空间。另一个主要的SSD供应商三星称其把这个值控制在1.03左右,这意味着平均只有3%的浪费。

如何评估硬盘的寿命

对传统硬盘,人们常用平均无故障时间(MBTF)来标识其可靠性,现在很多SSD制造商借用这个指标来说明SSD质量的高低。显然,这个指标不能完全说明SSD的使用寿命。

事实上,如果其他条件一样,SSD的寿命与其如何使用有密切关系。比如,Intel的消费级SSD X25-M的MTBF为120万个小时,与普通的磁介质大体相当。但是,如果每天写入100GB数据的话,就只可以使用5年。值得注意的是,SSD的使用寿命主要取决于其写入数据的次数,而与读取次数关系不大。有鉴于此,那些以“一次存取,多次查询”为主的应用形式(如搜索引擎、数据仓库)应该是SSD最适合的应用场合。

SSD的使用寿命还与其到底采用的是MLC还是SLC技术有关。比如,Intel采用 SLC技术生产的64GB的SSD X25-E,从一个新盘到最终坏掉,总共大约能写入2P的数据,而一个MLC(如X25-M)一生只能写入15TB的数据。一般而言,SSD的实际寿命与用户如何使用以及其采用的工艺有关。但总体来说,SLC的SSD要比MLC的SSD寿命更长一些。

为了帮助人们正确地评估一个SSD,存储界正在着手制定有关的标准。JEDEC(Joint Electronic Device Engineering Council,联合电子工程委员会)下的一个SSD小组正在制订一个评估SSD寿命的标准,有望在今年出台。JEDEC提出了两种评估SSD寿命的方法。一个是供像戴尔和联想这样的OEM厂商使用,它们可以对SSD每个数据块所能经受的最大写数据次数进行测定,以评估SSD的寿命。标准中包括一些基于各种存储应用场景预测SSD寿命的模型。

另一个方法供SSD的制造商使用。该标准根据SSD使用磨损均衡和写入放大算法后的平均性能对SSD的寿命进行分级。值得注意的是,新SSD性能因为没有擦除这道工作而不再测算的范围之内。

业内人士普遍认为,随着SSD的普及,普通消费者需要一个统一的指标来判定一个SSD的质量和寿命,而不至于被各种眼花缭乱的厂商宣传蒙住了双眼。而这正是JEDEC制订上述标准的价值所在。

链接

Windows 7将支持SSD

微软已经明显表示Windows 7将支持SSD,使用SSD时Windows 7将运行得更快。

微软说,Windows 7对SSD的支持无需用户的任何设置。比如,会自动辨识存储设备是传统硬盘还是SSD。若为SSD,就会关掉磁盘重组功能,避免SSD不断执行重复读写工作,从而延长SSD在PC中的使用寿命。另外,从Vista开始使用的利用优盘的存储能力以加快系统运行ReadyBoost功能在部署SSD时也会关掉。

微软表示,用户从刚刚发布的Windows 7 RC中就已经可以充分感受到对SSD的支持了。比如,采用SSD后Windows 7对小块的数据其读取速度比用传统硬盘时快100倍,如果大的视频文件其读取速度也会快两倍以上。对大多数SSD而言,大文件的写入也会比传统硬盘快,特别是当SSD是新的或者空的时候。

同时,微软也承认,到目前为止随着使用时间的延长,SSD的性能下降问题在Windows 7中还会遇到,特别如果用的是老式的低端SSD,有可能会很慢。比如,随着SSD的使用,在写入较小的文件时,Windows 7的用户可能会感觉到性能的下降,性能具体下降的程度视SSD的质量而定。

据悉,华硕的上网本S121将配置512GB的SSD,如果Windows 7上市将安装最新的操作系统。

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