除了延迟和IOPS 评估SSD性能还要考虑这些因素

责任编辑:editor005

作者:Robert Sheldon

2017-11-16 13:56:42

摘自:TechTarget中国

存储控制器是一种专用于各型号驱动器的处理器,用于运行固件程序并处理耗损均衡、垃圾回收、加密、坏块映射和错误代码纠正等操作,这是决定固态硬盘性能的另一个关键要素。

企业级SSD供应商通常基于吞吐量、延迟和IOPS指标来为市场上的买家区分固态驱动器的性能档次,但这些规格并不能代表全部。其他因素——驱动器组件的架构以及处理写入放大的方式——同样是评估驱动器在生命周期内性能表现的重要指标。

目前在数据中心内已经部署的大多数SSD都基于flash闪存技术。构成闪存驱动器的零件包括存储数据的NAND单元以及存储控制器、接口和高速缓冲存储器,每个组件都会对固态驱动器的性能起到重要作用。

NAND单元技术经历了长期的发展,现在支持的容量越来越大,市场价格越来越便宜。最初的闪存驱动器基于单级单元(SLC)结构,每个数据单元能存储1位二进制数据。后来出现的是每个单元能存储2位二进制数据的多级单元(MLC)驱动器,再然后是三级单元(TLC)驱动器,每个单元能存储3位数据。 基于TLC的闪存驱动器可以支持比过去更高的容量,其容量甚至超过了他们的许多硬盘驱动器近亲。

不幸的是,TLC驱动器无法持续提供与最初的SLC驱动器相同的性能水平。最新出现的3D NAND技术给出了供容量和性能两全的承诺——只要制造成本降低到与其他NAND技术相当就可以实现。

存储控制器

存储控制器是一种专用于各型号驱动器的处理器,用于运行固件程序并处理耗损均衡、垃圾回收、加密、坏块映射和错误代码纠正等操作,这是决定固态硬盘性能的另一个关键要素。无论驱动器的I/O工作负载程度如何,控制器都要维持关键的操作功能,即使在满负荷运行时也必须能够正确执行所有存储相关的操作。控制器的任何缺陷都可能严重降低SSD的性能。

服务器和驱动器之间的接口也是SSD架构中的关键组件。常用的两种接口是:串行连接SCSI(SAS)和串行高级技术连接(SATA)。SAS侧重于提供更多的企业级功能,通常也可以提供(比SATA)更好的固态驱动器性能。

潜台词是,这两种接口都可能成为存储瓶颈。为了突破瓶颈,供应商提供非易失性存储器快速接口(NVMe),让闪存结合PCI Express运作以提供比SAS或SATA更好的性能。

在企业级SSD内部的存储介质和接口之间还包括一个动态RAM内联缓冲区。缓冲区提供高速缓存机制,为数据提供临时分段和汇集区域。为了有效地执行这些操作,缓冲区必须足够大才能有效加速数据访问和修改动作,并尽可能减少写入操作的影响。正确设计的缓冲区是高性能SSD中的关键组件。

写入放大

大多数SSD和闪存驱动器都同样容易产生写入放大的问题,在某些情况下的实际写入次数会超过实际请求的写

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