透視 X25-M SSD 內部:磨損平均、寫入放大控制
Intel X25 產品簡報中討論了不少有關透過計算所謂的 NAND 周期,以估計預期壽命的問題:特定工作負載執行時的周期較少,代表會有較長的預期壽命。產品最好加上快閃控制器來有效管理寫入作業、套用磨損平均演算法並考慮 NAND 區塊尺寸以優化寫入作業,以進一步降低寫入動作的次數。同樣重要的是考慮使用模式 (主流桌上型) 與寫入的資料 (系統寫入系統碟的方法、頻率與大小),以找出處理寫入動作的理想方法。
寫入放大
NAND 快閃的寫入作業大致上取決於快閃記憶體的指定區塊大小,這也解釋了寫入動作會隨著時間慢慢磨損 NAND 快閃。舉一個簡單的例子,寫入 4 KB 資料到傳統快閃碟會讓控制器觸發一次最低區塊大小的寫入動作-時下產品最高可達 128 KB 的大小。這代表儲存 128 KB 資料區塊的所有儲室 (cell) 都被寫入-即使其中只有 4 KB 是真正的資料。這即稱為寫入放大,在此例子中的 32 GB,會針對有變 4 KB 資料寫入 128 KB。
寫入放大控制需要快取
這就是 Intel 的控制器需要 DRAM 緩衝的原因,它用來當做儲存資料的短期記憶體,所以可比傳統快閃控制器更有效率地執行寫入作業;傳統控制器通常是每一次都觸發寫入動作,即使必須儲存小資料區塊時也會寫入放大到較大容量的儲室中,這也是 MLC 架構 NAND 快閃的隨機寫入效能通常差勁的原因。
先天設計較優
Intel 考慮了寫入放大與磨損平均因子,以簡單的方程式計算 NAND 快閃周期。磨損平均因子告訴你平均磨損與最大磨損的使用率差異;Intel 宣稱,由於控制器可感知快閃記憶體的區塊大小而啟用命令序列功能,因此其他產品的因子為 3 (3x),X25-M 僅有 1.1x;這代表所有儲室的使用率幾乎相等,這有助提高碟機的預期壽命。
我們已經在以上兩個段落中解釋如何計算寫入放大的因子。在此例子中的因子為 32,但 Intel 在比較競爭產品時使用因子 20 (請看圖表),但本身的 X25-M 碟機只有微小的 1.1。方程式中使用的容量等於五年中每天寫入的資料 (此例中是 20 GB 的資料)。Intel 將 36.5 TB 的結果四捨五入為 40。如果你再看結果,就會瞭解 Intel 所謂的大幅改善的磨損程度,而這些特色當然也有助於避免隨機寫入放大現象,並能將效能最大化。
