了解固態(tài)硬盤性能

大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)存儲(chǔ)和處理提出了越來(lái)越高的要求。相應(yīng)地，需要更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。

根據(jù)數(shù)據(jù)表的聲明選擇系統(tǒng)時(shí)，陷阱等待著

大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)存儲(chǔ)和處理提出了越來(lái)越高的要求。相應(yīng)地，需要更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。

當(dāng)客戶選擇固態(tài)硬盤 （SSD） 時(shí)，他們通常會(huì)參考數(shù)據(jù)表的性能數(shù)據(jù)。但是，數(shù)據(jù)表中的數(shù)字并不能準(zhǔn)確代表典型的 SSD 性能。通常認(rèn)為，從處理器和存儲(chǔ)設(shè)備獲得的實(shí)際性能與數(shù)據(jù)表和基準(zhǔn)測(cè)試中聲稱的性能有很大不同。因此，根據(jù)夸大的數(shù)字選擇設(shè)備可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不符合其要求。

使用CrystalDiskMark來(lái)衡量實(shí)際性能

數(shù)據(jù)表中的開箱即用聲明與現(xiàn)實(shí)世界的穩(wěn)態(tài)基準(zhǔn)測(cè)試之間的差異有多大？

為了測(cè)量開箱即用和穩(wěn)態(tài)性能之間的差異，我們使用 CrystalDiskMark 基準(zhǔn)測(cè)試工具，然后運(yùn)行一系列隨機(jī)寫入 72 小時(shí)，然后再次測(cè)量 CrystalDiskMark 性能。

我們仔細(xì)測(cè)量了閃存控制器的實(shí)際性能，并與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的性能進(jìn)行了對(duì)比。

實(shí)際性能與數(shù)據(jù)表聲明

實(shí)際性能和數(shù)據(jù)表性能之間的差異令人震驚。

在我們基準(zhǔn)測(cè)試的某些設(shè)備中，穩(wěn)態(tài)速度可能只有開箱即用性能的 1%。更令人驚訝的是性能下降的速度有多快。在幾乎所有測(cè)試的驅(qū)動(dòng)器中，使用約1.5分鐘后性能急劇下降。

我們的發(fā)現(xiàn)表明，在閃存的情況下，除了不切實(shí)際的峰值數(shù)字和應(yīng)用程序性能之間的通常差異之外，即使是原始性能數(shù)字在實(shí)踐中也可能經(jīng)不起審查。

數(shù)據(jù)表聲明和實(shí)際基準(zhǔn)之間有什么區(qū)別？

為了提高閃存的存儲(chǔ)密度，制造商現(xiàn)在每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)多個(gè)位。三級(jí)單元 （TLC） 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)三位，而較新的四級(jí)單元 （QLC） 存儲(chǔ)器每個(gè)單元存儲(chǔ)四位。

但是，高密度存儲(chǔ)是有代價(jià)的。

當(dāng)閃存充滿數(shù)據(jù)時(shí)，閃存控制器必須執(zhí)行各種后臺(tái)任務(wù)。例如，垃圾回收、磨損均衡、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)刷新和校準(zhǔn)在后臺(tái)進(jìn)行?？刂破骺梢酝ㄟ^(guò)確定 I/O 操作的優(yōu)先級(jí)和調(diào)度，在短時(shí)間內(nèi)“隱藏”這些影響。但是，對(duì)于較長(zhǎng)的傳輸，這些任務(wù)不可避免地會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生一些影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，磨損均衡和垃圾收集等后臺(tái)任務(wù)變得更加耗時(shí)。

數(shù)據(jù)涌入閃存也會(huì)對(duì)順序和隨機(jī)訪問(wèn)造成影響。用于表征 SSD 的兩個(gè)主要測(cè)量方法是順序訪問(wèn)，其中大量連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)設(shè)備或從存儲(chǔ)設(shè)備傳輸大量連續(xù)數(shù)據(jù)，以及隨機(jī)訪問(wèn)，其中少量數(shù)據(jù)被讀取或?qū)懭敕沁B續(xù)地址。順序訪問(wèn)通常以兆字節(jié)/秒 （MB/s） 為單位，而隨機(jī)訪問(wèn)通常以每秒輸入/輸出操作數(shù) （IOPS） 為單位。

隨著緩存被數(shù)據(jù)填滿，閃存上的可用空間會(huì)減少。因此，緩存在長(zhǎng)時(shí)間的順序或隨機(jī)訪問(wèn)后開始失去其有效性。隨著時(shí)間的推移，緩存可能會(huì)變得越來(lái)越低效，因?yàn)槟承﹨^(qū)域可能會(huì)由于不可恢復(fù)的錯(cuò)誤而被標(biāo)記為不可用。

因此，隨著閃存老化，高密度閃存中的原始錯(cuò)誤率會(huì)變高，內(nèi)存壽命也會(huì)縮短。軟錯(cuò)誤解碼技術(shù)用于最大限度地減少隨著內(nèi)存老化而增加的錯(cuò)誤率。它們多次讀取數(shù)據(jù)，需要復(fù)雜的處理才能計(jì)算出正確的數(shù)據(jù)，這兩者都會(huì)降低整體性能。

隨著時(shí)間的推移，器件也會(huì)對(duì)在與寫入數(shù)據(jù)的溫度不同的溫度下讀取數(shù)據(jù)而引起的交叉溫度效應(yīng)變得更加敏感。SSD在使用過(guò)程中會(huì)變得更熱，因此為了防止過(guò)熱，采用了“熱節(jié)流”。熱節(jié)流可降低功耗并降低設(shè)備溫度。但是，熱限制也會(huì)限制設(shè)備性能。熱限制的影響取決于環(huán)境溫度、環(huán)境的熱設(shè)計(jì)和設(shè)備工作負(fù)載。影響熱限制的變量數(shù)量使得很難預(yù)測(cè)實(shí)際的性能水平。

總之，由于許多因素，SSD 的性能級(jí)別在其生命周期內(nèi)會(huì)發(fā)生變化，將其初始的開箱即用級(jí)別降至穩(wěn)定狀態(tài)級(jí)別。

主要要點(diǎn)

在評(píng)估性能會(huì)影響整體系統(tǒng)性能的設(shè)備時(shí)，使用真實(shí)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。任何基于夸大數(shù)字的選擇都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法按預(yù)期執(zhí)行。

實(shí)現(xiàn)的實(shí)際性能將取決于數(shù)據(jù)使用模式、環(huán)境和閃存控制器的有效性。了解可能影響性能的因素至關(guān)重要，但更重要的是使用真實(shí)數(shù)據(jù)而不是不切實(shí)際的性能聲明。

因此，在選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，請(qǐng)記住，設(shè)備數(shù)據(jù)表通常會(huì)顯示峰值數(shù)字，這些峰值數(shù)字只能通過(guò)新設(shè)備在特定條件下實(shí)現(xiàn)，并且只能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：郭婷