01.16 原來SSD越用越慢是有原因的,知道這些的人,固態能夠多用幾年

Hello大家好,我是兼容機之家的小牛。

昨天跟大家分享過固態硬盤為什麼越用越慢,Intel 官方的解答是因為系統會對SSD進行磁盤整理,而磁盤整理會對SSD的耐用程度造成極大的影響。


原來SSD越用越慢是有原因的,知道這些的人,固態能夠多用幾年

SSD越用越慢還得從NAND閃存工作原理說起:

現在主流的SSD的閃存顆粒是MLC、TLC和QLC等,這些閃存顆粒雖有不同,但是“讀寫算法”卻有著異曲同工之妙。

這些個NAND閃存的讀寫單位是Page,通常一塊SSD的一個Page是16KB,16KB等於16*1024Byte,又因為1Byte等於8bit,相當於一個Page等於131072bit。以上是讀寫的基本單位,而擦除操作的基本單位是block,一個block等於幾百個Page。

換句話說,你就算只存儲1bit的東西,實際佔用SSD的空間是1Page,也就是131072bit。如果你要擦除這1bit的數據,那麼SSD最少要擦除一個block,也就是幾百個Page。

基於NAND閃存的這一特性,使得SSD的主控必須使用一套極其複雜的垃圾回收算法,久而久之,也就拖累了固態硬盤的讀寫速度。


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壽命是NAND閃存1000倍的3D xpoint

2017年發佈的Intel傲騰的存儲介質和普通的固態不一樣,使用的既不是MLC、TLC和QLC,當然也不是價格昂貴的SLC,甚至可以說不是NAND閃存,而用的是和鎂光聯合開發一種名為3D xpoint的存儲技術。

這項存儲存介質最大的優點就是使用壽命是傳統NAND閃存的1000倍,毫不誇張。但是成本只有DRAM的一半,其他的優點還有速度比NAND Flash快,密度也是傳統存儲介質的十倍。

英特爾的傲騰技術就是基於3D Xpoint打造,不僅速度快,同時延遲更低,壽命更加長久。目前傲騰內存和傲騰固態上面均使用了3D Xpoint存儲介質,這也是因為3D Xpoint是自NAND Flash推出以來,最具突破性的一項存儲技術。


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3D XPoint的結構

相比NAND閃存的結構以及複雜的垃圾回收機制,3D XPoint結構就非常簡單了,它是由一個選擇器和一個存儲單元組成的。

我們都知道數據的最小單位是bit,上面也說到了,NAND閃存的讀寫單位是1個page,擦除單位更大是一個block。但是到了3D XPoint就非常簡單了,讀寫、擦除的單位都是1bit。

所以,以bit為讀寫單位的3D XPoint就不需要複雜的算法以及“垃圾回收機制”,而他的寫入操作就跟機械硬盤一樣,直接進行覆蓋寫入就可以了,也沒有擦除這一步驟。故而3D XPoint的壽命不僅長,延遲也是比NAND低了不少。


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其中,官方說法是3D XPoint閃存速度及耐用性是普通NAND閃存的1000倍,讀寫延遲應該是10ns級別,雖然比不上DRAM的納秒級別,但是比NAND閃存的微秒級的延遲低很多。

3D XPoint技術這麼牛逼,但也不是沒有缺點的,不然其他固態廠家早就推廣實用了。

第一、3D XPoint存儲介質是以bit為單位尋址的,因為單位太小(最小),所以進行尋址的時候是需要大量的高速緩存配合的,這也是至今Intel的傲騰產品都沒有把全部容量放出來的原因。

第二點、成本昂貴。雖然上面我們說到,3D XPoint的成本低,但這也只是相對DRAM來說的。相比傳統的NAND閃存的固態來講,3D XPoint的固態價格非常昂貴了。一般的NAND的固態,大概一塊錢或者一塊多能買到1GB,但在3D XPoint固態面前,可能就是十塊錢買1GB的容量了。

目前某東上,傲騰905P固態硬盤 905P 380G M.2 22*110賣到了四千多,380G的容量賣到了四千多,可想價格之昂貴。


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傲騰的應用

英特爾的本意並不是用3D XPoint來取代DRAM或者NAND,而是把3D XPoint定位在兩者之間的一種技術,可以應用在不同的領域,或者用來增強現有的存儲結構體系,比如Intel推出的傲騰增強型固態H10。

其實傲騰的實際速度並太快,比三星的970 EVO plus這樣的旗艦級別的固態要慢,但是傲騰強就強在4k、64k速度,這也是3D XPoint低延遲的功勞。故而傲騰SSD適合密集型讀寫,一般多使用在服務器和工作站等領域。


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總結

今天關於固態的內容就先說到這裡了,這篇文章算是昨天固態為什麼越用越慢那篇文章的延伸,大家可以作為興趣瞭解一下,有什麼問題可以在下方留言。

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