从西数SN550事件浅聊固态硬盘缓存那些事儿

2021-10-18 0 1,090 百度已收录

近日,一则“西数SN550换颗粒导致缓外降速”的事件(以下简称为SN550事件),引发了众多网友的关注,并再次将关于“如何定义一款好的固态硬盘”“固态硬盘的缓存机制”等热议不断的话题推向了风口浪尖,今天,我们就从SN550事件出发,聊一聊固态硬盘缓存哪些事儿

回顾SN550事件,该事件的起因是,B站某专职硬件UP主,表示西部数据旗下热销产品SN550更换颗粒后,缓外性能出现明显掉速,并用HD Tune进行缓内外性能测试比对,得出该产品更换颗粒后缓外性能由800MB/s降至400MB/s,就此引发了轩然大波。

01 SN550事件定性

就笔者看来,该事件就定性而言,无论是出于行业惯性还是刻意为之,西部数据这一波“私换颗粒”显然于情于理都是合适的;哪怕是为了保留SN550的明星型号,也应该在外包装上,或是产品说明上,进行清晰标注,让用户可以显著的分辨出新旧批次的不同,而不应当悄无声息的进行直接换料。

西部数据随后也意识到这一行业惯性导致的漏洞,发布全球声明,承诺在之后引入全新型号编号

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(报道来源:Tomshardware: https://www.tomshardware.com/news/wd-blue-sn550-ssd-performance-cut-in-half-slc-runs-out)

译文:在2021年6月,我们更换了WD Blue SN550 NVMe SSD中的NAND,并对固件进行了更新,且同步更新了产品数据表。为了更好地提升透明度,我们承诺:在现有的内置SSD产品进行更新时,若对已发布的规格参数产生任何影响,我们将引入一个全新的型号编号。西部数据非常重视客户的体验,并将继续致力于提供更好的解决方案,满足他们的数据存储需求

不过,该事件从某种程度也有一定积极意义。因为在此之前,众多硬盘厂商都存在更换料号不予告知的行为。西部数据此次被曝也为其他众厂商敲响了警钟,任何时候都应该更重视消费者的信任,提升产品信息透明度。

02 固态硬盘缓存到底是什么

可就事件背后而言,西部数据SN550事件中,颗粒是否是决定缓外性能的唯一因素?同时缓内外性能究竟又有何实际意义?用户究竟需要什么样的固态硬盘?

在解答以上问题之前,我们需要了解到底什么叫固态硬盘缓存。在此之前,笔者已然深入浅出的解答过关于固态硬盘缓存问题。

在此,笔者摘录一段旧时科普过的缓存问题,所谓“缓”,指的便是固态硬盘内部的人为设计的高速缓存空间,也就是slc缓存区,至于为何要设置这一区域,实际上是一种性能和价格的妥协。

基于固态硬盘SLC、MLC、TLC、QLC等不同种类颗粒,在性能和成本上存在天然的对应关系,即内部电荷数越少干扰越少,信号越强,性能越高,其制造成本和单位售价也就越高。

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闪存架构图

于是早期采用SLC颗粒的固态硬盘,基本卖到了天价,无法实现量产和普及;因而内置更多电荷数的MLC/TLC/QLC固态硬盘便成为了市场主流,可这个时候出现了新问题,随着电荷数增加,普及的提速,早期固态硬盘的写入性能却持续下降,相较于常规HDD的优势不复存在。

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图源于互联网

为了解决这个问题,业界引入了SLC缓存技术,该技术是通过主控机制和固件,在闪存颗粒内部划分独立的空间,模拟SLC颗粒工作模式,在一定空间和时间内部发挥堪比SLC颗粒的写入性能,基于独立空间即OP空间消耗完毕前后的速度不同,便有了缓内写入,缓外写入。

03 固态硬盘缓存性能是否值得关注

理解了缓内外速度,我们基本能知晓影响固态硬盘缓外速度,主要是由闪存颗粒的体质,主控芯片固件机制,以及软硬件系统等方面共同影响。

其中闪存颗粒自然不用多说,也是此次SN550事件的核心矛盾点,其次是主控芯片和固件机制的作用,最后则是极易被忽视的软硬件系统方面,正如同日常SSD的性能测试一致,不同的硬件配置,不同系统版本的参数设定(诸如是否节能),以及SSD当下所处的状态,都将影响SSD纸面上的表现。

比较容易理解的软硬件配置,就不用多说,重点聊聊SSD运转状态是如何影响性能表现的。

了解SSD运转原理朋友应该都清楚,在SSD出厂之后,插上电源之前,大都处于一个全新未写入的状态,所有NAND颗粒都经过擦除的全空白阶段,这个时候也是性能测试最好看的阶段,当然也是不准确不真实的;

当开始正常运转后,开始写入数据后,SSD开始进入生命周期中最为常见,甚至于99%以上的工作阶段,即GC态(Garbage Collection),SSD会在完成一次全盘写入后,在TRIM和垃圾回收机制下,将不同区块NAND内的数据整合归纳,并进入了GC状态,此时性能测试表现尚可,也是消费级SSD最常见的性能表现;

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固态硬盘GC示意图(图源于互联网)

唯有当大量的全盘数据短时间内被反复写入SSD,突破GC状态界限,才能进入所谓的稳定态,此时的性能水平才是固态硬盘最真实的数据表现。

回到固态硬盘性能上,与其更多的关注短暂的SSD缓外性能,还不如将目光聚焦在SSD产品在GC上的效能和稳定性,毕竟在SSD服役的周期内,99%以上的时间都是在进行无休止的GC回收,它的稳定和高效,是能够直接提升和修正用户的存储体验的。

04 缓外性能的实际意义

说到体验,缓外性能究竟给用户能够带来多少实际意义?其实从上文关于SSD工作原理,以及SSD存在的多重不同状态,我们可以窥探,就消费级固态硬盘而言,常规负载,例如文件传输、游戏载入、后期剪辑等存储任务,更加考量硬盘的IO特性,瞬时性能表现,也就是4K随机的具象化,这些任务突出的特点便是细碎,高响应,考验着主控综合处理能力,和颗粒的匹配调整水平;

即使偶尔出现非常规负载,例如大型素材文件的全盘拷贝,在固态硬盘内置的GC和Trim机制的双重作用下,性能也会始终维持在一个较为稳定的性能,虽然也会出现一定时间的降低,可随着该机制的不断作用,性能又会逐渐回归到正常性能,直至任务结束,除非出现极为夸张和不正常的全盘写入,或是短时间内的多次写入,强行让固态硬盘进入稳定态,否则在正常应用场景中,几乎很难触达固态硬盘的稳定态。

简而言之,单从实际体验和应用场景而言,缓外性能对于绝大多数用户是没有太大意义的。直白地说,因为普通用户所匹配的常规应用场景很难消耗完缓内空间。

虽然SLC缓存的实际意义并没有想象中那么有作用,可它的诞生毕竟还是有着一定的价值和意义,至少在固态硬盘普及之路上,用低成本换高性能的思路,起着相当的历史作用;可当我们将存储任务细分,站在一个更高远的角度拆解,却发现这样成本和性能妥协的产物,被过分的关注,而却忽略了固态硬盘产品更重要的持续稳定性,这才是当下固态硬盘真正的核心之所在。

05 事件带来的启迪

回到SN550产品本身,作为一款诞生许久的经典产品,在PCIe4.0 SSD普及的年代,依旧保持着相当的生命力,无论是从电商销量,线下渠道,还是使用者口碑,实际应用场景,它都是极具性价比的攒机首选产品之一。

那此次事件又为我们带来哪些启迪呢?

之于厂商,即使换颗粒是业界惯例,可不换包装的新旧替换,这一操作是否有损生意信任?透明而坦陈的告知,才是行业所有厂商需要采取的正确做法。此次虽然只有西部数据被曝,但整个行业的所有厂商都应该得到警醒,换颗粒不换包装这一普遍存在的不规范行为在今后需要得到重视与改善。

之于消费者,也不用人云亦云,或者被任何所谓的大咖博主牵着鼻子走,在选购固态硬盘产品时应理性看待“缓外”测试数据,选一款真正适合自己应用场景的产品。

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