Intel工程師詳解什麼是固態硬碟

2021-05-18 01:19:02 字數 3811 閱讀 6853

摘自:

問 外部使用環境會如何影響固態硬碟?

答 由於沒有活動部件,固態硬碟比傳統硬碟更加抗衝擊和震動。另外,由於不使用磁性儲存介質,也不會有被磁化導致資料丟失的危險。因此,筆記本製造商如果使用 固態硬碟,可以省去很多的硬碟防震保護配件,進一步節約機身內空間和重量。對於桌面pc來說,使用固態硬碟更是不需要擔心任何使用環境問題。

問 如何保證固態硬碟的可靠性?

答 首先,快閃儲存器是一項成熟技術,經過了長期的實際測試。雖然快閃儲存器顆粒有一定的讀寫壽命,但以目前的技術來說,其壽命已經遠遠高於實際使用年限。比 如,intel固態硬碟的官方資料顯示,無論使用頻度高低,它最少也有5年的有效使用期。如果應用頻率不高的話還可以再延長5年。另外,intel固態硬 盤內建了ata smart監控功能,隨時可以檢視其健康狀況。使用者可以放心,資料安全絕對是固態硬碟製造商的第一考量。

問 為什麼沒有3.5寸的固態硬碟?

答 最主要的原因是,「合理容量」的快閃儲存器從物理規格上來看佔不了太大空間,做成2.5寸或1.8寸規格更合適。這裡我說的「合理容量」是指能夠提供實際應用中足夠的儲存空間,同時**較為合理。如果將快閃儲存器裝滿乙個3.5寸硬碟位,其**肯定相當驚人。

很多人可能會對此有誤解,認為ssd沒有3.5寸型號是因為它只針對筆記本市場。實際上,固態硬碟從未排斥過桌面pc,在台式電腦的3.5寸硬碟位中安裝2.5寸固態硬碟沒有任何難度。而且,3.5寸和2.5寸硬碟的sata介面也沒有任何區別。

問 固態硬碟需要整理磁碟碎片麼?

答 這個問題的答案比較複雜。固態硬碟的資料儲存方式和傳統硬碟有明顯的區別,比如為了防止頻繁讀取某儲存單元而導致快速老化,固態硬碟往往使用「損耗平衡」機制,將讀寫各個區塊的次數平均化。目前的作業系統對此也沒有準備。

磁碟碎片整理程式的主要原理是,將那些需要頻繁讀取的資料放在可以高速訪問的地方,很少訪問的資料就堆在邊邊角角。而固態硬碟的原理決定,它能夠非 常快速的找到任何一塊資料。目前的磁碟整理工具對優化固態硬碟的檔案系統就顯得無能為力了。因此,我的建議是,固態硬碟使用者應當禁用自動磁碟碎片整理,也 不要手動進行整理。

當然,對於固態硬碟來說也同樣存在儲存分布的優化問題,只是這個問題在ssd上遠不如傳統硬碟那麼重要。目前,各固態硬碟廠商都在用韌體優化的形式解決這一問題。未來也可能會出現專門針對固態硬碟的「碎片整理」工具,不過它需要首先了解各廠商固態硬碟的具體工作方式。

問 固態硬碟會越用越慢麼?

答 這是乙個複雜的問題。在ssd的壽命週期中,很多因素都會影響它的效能表現。其中最重要的就是資料碎片問題。很不幸,目前尚無任何方法從外部衡量固態硬碟 的資料破碎程度的影響。就像上面說的一樣,測試程式也許能夠檢測出固態硬碟內部儲存條理與否的效能差別,但這並不會明顯影響使用者體驗。對固態硬碟檔案系統 的優化未來還將進一步解決這一問題。

問 intel固態硬碟支援熱插拔麼?

答 沒問題,完全支援sata規範定義的熱插拔功能。

問 intel固態硬碟使用怎樣的製程工藝?

答 x18-m和x25-m使用的是intel 50nm mlc快閃儲存器,而x25-e使用的是50nm slc快閃儲存器。

問 當固態硬碟被裝滿的時候,效能會下降麼?

答 很好的問題。對於固態硬碟來說,效能和儲存資料的多少沒有什麼關係。無論空空如也還是接近爆滿,快閃儲存器的損耗均衡管理演算法都會照常工作。一些常見檔案系統如 ntfs、fat32在空間不足時可能會出現效能下降,但這是軟體的問題,和是否使用固態儲存沒有關聯。未來當專門針對固態硬碟的檔案系統問世時,可能也 會出現硬碟儲存資料量多少對效能的影響的例子。

問 哪種檔案系統最適合固態硬碟?

答 目前的的各種檔案系統都沒有對固態硬碟進行什麼優化。計算機行業花了幾十年的時間,針對旋轉磁介質儲存進行優化,但固態硬碟的出現讓這些優化徹底作廢。幸 運的是,以目前固態硬碟的速度,遵循舊檔案系統的要求像傳統硬碟那樣工作,並不會有太大的損失。不過在不遠的將來,我們肯定將看到專為固態硬碟優化的檔案 系統。

微軟在windows 7中就將對ssd進行優化,比如系統會在使用固態硬碟時禁用自動磁碟碎片整理功能。其中我最關注的是ata trim命令,它能夠通知固態硬碟,某區塊已經不再使用,ssd可以將其空間收回,納入下一步的「損耗平衡」運算中。

在linux系統中,你可非常簡單的通過禁用核心disk io scheduler模組來對固態硬碟進行優化。由於不存在磁頭讀寫的移位問題,該模組在磁碟讀寫時進行重新排序對固態硬碟沒有任何意義,甚至會降低效能。 windows 7估計也會進行同樣的改進,只是目前還未公布。

問 固態硬碟raid 0的效能怎樣?可以在ssd內部實現raid 0麼?

答 先來回答第二個問題。固態硬碟的讀寫本身就是並行進行的,目前intel固態硬碟使用10條並行通道來訪問快閃儲存器,一定意義上就相當於內建10路raid 0。

使用多塊固態硬碟組建raid 0陣列的效能相當可觀,但需要注意的是,一定要保證raid控制器能夠滿足其要求。固態硬碟在陣列模式下工作的資料量相當龐大,很多raid控制器在設計時可能完全沒有考慮過這樣的速度。

問 固態硬碟速度的決定因素是什麼?目前的瓶頸在**?

答 任何固態硬碟的效能,都是由原始的快閃儲存器頻寬,損耗平衡演算法的效率(韌體)以及介面(sata、pci-e 等)共同決定的。有sata介面速度卡在那裡,快閃儲存器效能再強也沒有意義。和業界其他廠商一樣,我們也將逐步提公升固態硬碟效能。雖然不能說固態硬碟在「趕著 」sata-iii標準上馬,但一旦第三代sata標準推出,固態硬碟肯定會從中受益。

問 ssd和hdd相比有何優劣?

答 和其他任何事情的兩面一樣,ssd和hdd各有優劣。目前固態硬碟最大的劣勢就是成本和容量,而最大的優勢 就是效能。另外,固態硬碟完成相同的操作所需的電能更少,這意味著筆記本可以延長電池續航時間,資料中心能夠大大節約電費。由於更加耐震動衝擊,固態硬碟 也比hdd更適合移動裝置。如果容量需求不高的話,固態硬碟甚至可以比傳統硬碟更便宜。比如目前售價最低的上網本基本上都是使用小容量固態硬碟。

下面我們來具體看固態硬碟的效能優勢,簡單比較資料會讓你忽略掉很多東西。比如,intel x25-m硬碟的持續讀取速度為250mb/s,一塊常見sata硬碟則為100mb/s,從字面上來看ssd速度是hdd的2.5倍。這時你就忽略隨機 訪問時間的問題。x25-m的平均「尋道時間」僅為85微妙,而傳統硬碟大多在4到15毫秒,差距達到50甚至150倍。

因此,兩者的效能區別要視應用而定。作業系統啟動主要依賴隨機讀取小塊資料,因此固態硬碟可比傳統硬碟快100倍。而在應用程式連續讀取大尺寸檔案時,固態硬碟的優勢就只有2.5倍左右了。

問 為什麼大家都用mlc顆粒,slc不是更快麼?

答 沒錯,slc nand快閃儲存器更快,但只有在面對面比較的時候才能看到明顯區別。而且,只要大規模使用並行讀寫機制,mlc同樣可以實現高速度。在這樣的情況下,ssd廠 商肯定會更加關注成本和容量問題,mlc的低價大容量就成了優勢。我想大家都看到了,intel的m系列固態硬碟使用的就是mlc顆粒,不是照樣很快麼?

問 固態硬碟的功耗相比傳統硬碟孰高孰低?

答 我曾看過一些報告宣稱固態硬碟比傳統硬碟更費電,但也有一些調查顯示ssd更省電。通常來看,ssd和 hdd在同樣高負載工作,或同樣處在休眠狀態下時,功耗是類似的。但固態硬碟仍然在功耗表現上有一些優勢,比如ssd內部沒有旋轉馬達,因此在閒置狀態時 的功耗明顯更低。第二,由於不存在轉速提公升或下降的啟動時間,ssd進入休眠狀態或從休眠狀態喚醒的時間更短,也更頻繁。最後,固態硬碟能夠在更短時間內 完成同樣的工作,因此更早進入休眠狀態。以上這些優勢讓固態硬碟在實際使用中確實比傳統硬碟省電。

問 是否存在不同等級的快閃儲存器?為什麼u盤比同樣容量的固態硬碟便宜的多?

答 確實,快閃儲存器有不同的質量,對應不同的成本,就像cpu一樣。u盤一般使用較低檔次的快閃儲存器,如果你把u盤當作 硬碟來使用,我想你馬上就能感受到效能差別。另外在可靠性上,優劣快閃儲存器的區別也是明顯的,高質量的快閃儲存器晶元在整個壽命週期內的出錯機率要低得多。雖然我們 完全可以用廉價快閃儲存器造出便宜的行動硬碟,但便宜沒好貨的道理我想大家都是明白的。

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