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固态硬盘有必要带缓存吗(固态硬盘的DRAM缓存主要用途)

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固态硬盘缓存有两种,一种是SLC缓存(不可见),利用TLC模拟SLC来加速写入;另一个是DRAM缓存(可见),存储极客们今天将详细介绍它。

DRAM缓存不是SSD的必要元素,但它的存在对SSD的性能有重要影响。DRAM缓存通常只在高端固态硬盘上可用,根据容量的不同,可能会有两个缓存可用。下图左侧为凯夏RD10背面的DRAM缓存粒子:

与机械硬盘驱动器不同,固态DRAM缓存主要不是缓冲读写数据:闪存读写已经很快了,不需要使用内存来缓存数据。

Flash ID测试工具可以检测SSD盘的DRAM缓存容量和运行频率。Kaixia RD10的1000GB DRAM缓存容量为1024MB (1GB),运行在DDR4-1600。

使用AIDA64 cachemmemory基准测试来了解DDR4-1600带宽的概念。由于PCIE带宽限制和断电导致数据丢失的风险,ssd不会大量使用DRAM进行写缓存,而闪存几乎没有读取速度瓶颈,因此不需要DRAM缓存。

尽管名字叫DRAM,但固态硬盘上的DRAM芯片并不直接缓存数据。相反,它们存储一个称为“FTL”的闪存映射表,该表表示闪存单元的物理地址和文件系统的逻辑地址之间的关系。

凯夏的前身东芝在20世纪80年代发明了NAND闪存。它具有先擦除后写入的特点,擦除不同于读写单元。最小的读写单位是页页(当前BiCS 3D闪存中一个页的大小为16KB),最小的擦除单位是块块(当前BiCS 3D闪存中的一个块通常包含超过1000页)。

如果未设置FTL闪存映射表进行管理,则不能像传统机械驱动器那样直接使用固态驱动器。所有固态硬盘都有超光速映射表。不同之处在于,入口级模型通常将表体放在闪存中,这在按需使用时效率较低。

另一方面,高端ssd将FTL映射完全放入DRAM缓存中,这通常需要1GB到1MB的比率。Kaixia RD10 1000GB配备了两个512MB的DRAM缓存,总共1GB。在DRAM缓存的帮助下,ssd的随机存取性能可以得到充分的保证。

目前,部分NVMe固态硬盘型号为了节省成本,不管容量大小,都配置256MB的缓存,获得了外挂DRAM缓存的称号。在这种情况下,只能直接管理256GB的内存空间,这仍然不够。因此,除了观察SSD是否配备DRAM缓存芯片外,还应根据芯片表面的数字检查SSD的具体容量,以确保SSD按照1GB: 1MB配备DRAM缓存。

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