除了延遲和IOPS 評估SSD性能還要考慮這些因素

責任編輯:editor005

作者:Robert Sheldon

2017-11-16 13:56:42

摘自:TechTarget中國

存儲控制器是一種專用于各型號驅動器的處理器,用于運行固件程序并處理耗損均衡、垃圾回收、加密、壞塊映射和錯誤代碼糾正等操作,這是決定固態(tài)硬盤性能的另一個關鍵要素。

企業(yè)級SSD供應商通?;谕掏铝俊⒀舆t和IOPS指標來為市場上的買家區(qū)分固態(tài)驅動器的性能檔次,但這些規(guī)格并不能代表全部。其他因素——驅動器組件的架構以及處理寫入放大的方式——同樣是評估驅動器在生命周期內性能表現(xiàn)的重要指標。

目前在數(shù)據(jù)中心內已經部署的大多數(shù)SSD都基于flash閃存技術。構成閃存驅動器的零件包括存儲數(shù)據(jù)的NAND單元以及存儲控制器、接口和高速緩沖存儲器,每個組件都會對固態(tài)驅動器的性能起到重要作用。

NAND單元技術經歷了長期的發(fā)展,現(xiàn)在支持的容量越來越大,市場價格越來越便宜。最初的閃存驅動器基于單級單元(SLC)結構,每個數(shù)據(jù)單元能存儲1位二進制數(shù)據(jù)。后來出現(xiàn)的是每個單元能存儲2位二進制數(shù)據(jù)的多級單元(MLC)驅動器,再然后是三級單元(TLC)驅動器,每個單元能存儲3位數(shù)據(jù)。 基于TLC的閃存驅動器可以支持比過去更高的容量,其容量甚至超過了他們的許多硬盤驅動器近親。

不幸的是,TLC驅動器無法持續(xù)提供與最初的SLC驅動器相同的性能水平。最新出現(xiàn)的3D NAND技術給出了供容量和性能兩全的承諾——只要制造成本降低到與其他NAND技術相當就可以實現(xiàn)。

存儲控制器

存儲控制器是一種專用于各型號驅動器的處理器,用于運行固件程序并處理耗損均衡、垃圾回收、加密、壞塊映射和錯誤代碼糾正等操作,這是決定固態(tài)硬盤性能的另一個關鍵要素。無論驅動器的I/O工作負載程度如何,控制器都要維持關鍵的操作功能,即使在滿負荷運行時也必須能夠正確執(zhí)行所有存儲相關的操作。控制器的任何缺陷都可能嚴重降低SSD的性能。

服務器和驅動器之間的接口也是SSD架構中的關鍵組件。常用的兩種接口是:串行連接SCSI(SAS)和串行高級技術連接(SATA)。SAS側重于提供更多的企業(yè)級功能,通常也可以提供(比SATA)更好的固態(tài)驅動器性能。

潛臺詞是,這兩種接口都可能成為存儲瓶頸。為了突破瓶頸,供應商提供非易失性存儲器快速接口(NVMe),讓閃存結合PCI Express運作以提供比SAS或SATA更好的性能。

在企業(yè)級SSD內部的存儲介質和接口之間還包括一個動態(tài)RAM內聯(lián)緩沖區(qū)。緩沖區(qū)提供高速緩存機制,為數(shù)據(jù)提供臨時分段和匯集區(qū)域。為了有效地執(zhí)行這些操作,緩沖區(qū)必須足夠大才能有效加速數(shù)據(jù)訪問和修改動作,并盡可能減少寫入操作的影響。正確設計的緩沖區(qū)是高性能SSD中的關鍵組件。

寫入放大

大多數(shù)SSD和閃存驅動器都同樣容易產生寫入放大的問題,在某些情況下的實際寫入次數(shù)會超過實際請求的寫

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