第一章 SSD综述
SSD(Solid State Drive)固态硬盘,以半导体闪存(NAND Flash)作为介质的存储设备。
主要由:主控,内存,缓存芯片DRAM,PCB(电源芯片,电阻,电容等),接口(SATA,SAS,PCIe等)。主体为PCB。
存储介质:1. 光学存储介质:DVD,CD等光盘介质,靠光驱等主机读取或写入。
2. 磁性存储介质:HDD。
3. 半导体芯片存储介质:SSD。主要是:闪存,3DX Point,MRAM,RRAM等。
SSD相对HDD的优势:性能好:能超过几倍甚至几百倍,特别是在随机读写上。
功耗低:HDD为6~8W,SATA SSD为5W,待机时SSD可以降到mW。
抗震防摔:SSD内部没有机械部件,而HDD磁头和磁片发送碰撞,会产生物理损坏。
无噪音:因为SSD不需要HDD的马达。
小巧:HDD一般3.5/2.5寸。SSD除此之外还有可以贴在主板的M.2,甚至16mm*30mm的芯片级别。
SSD的三大模块:前端接口和相关协议模块。中间FTL层(包含:坏块管理,地址转换,垃圾回收,磨损均衡)。后端和闪存通信模块。
SSD前端负责和主机通信,接收数据和命令,返回状态和数据给主机。采用如:SATA(ATA协议),SAS(SCSI协议),PCIe(NVMe协议)等接口与主机连接。
SSD的几大核心参数:
1. 基本信息:容量,介质信息,外观尺寸,重量,环境温度,震动可靠性,认证,加密等。
2. 性能指标:连续读写带宽,随机读写IOPS,时延,最大时延。
3. 数据可靠性和寿命:可靠性,寿命。
4. 功耗:Power Management,Active Power和Idle Power。
5. 兼容性:Compliance,Compatibility。
基本信息:
1. 容量:对于128GB十进制和二进制中,二进制会比十进制多7%。一般称二进制为裸容量,十进制为用户容量,多的7%用于空间管理和存储内部数据。
2. 介质信息:如寿命,擦除和读取时间,温度的影响等。如表1-6.
SLC单位存储1bit速度快,寿命长,但价格为MLC的3倍。MLC单位存储2bit,速度一般,寿命一般,价格一般。TLC单位存储3bit,速度慢,寿命短,价格便宜。
3. 外观尺寸:如2.5寸,3.5寸,M.2,PCIe,mSATA,U.2等标准。
4. 温度:工作温度0~7°,开机后。非工作温度-50~90°,运输时。
性能剖析:
1. 性能指标:IOPS:单位处理IO次数。吞吐量:每秒处理数据量。响应时间:时延,即发出到收到的时间。
2. 访问模式:随机和连续,随机就是连续的命令LBA不连续。Block Size块大小,一般随机测试4k,顺序测试512k。读写命令混合,将读写按照比例混合进行测试。
3. 时延指标:平均时延指总时间除以总命令。最大时延则是响应时间最长的,直接影响用户体验。
4. 服务质量:Quality of Service,QoS。通过记录2个9(99%)以及5个9(99.999%)的查看分布。
5. 性能数据一览:对SSD来说满盘和空盘写入速度相差很大(会触发垃圾回收)。对HDD来说由于覆盖写,因此满盘和空盘写相差不大。