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文檔簡介

1、SSD硬盤測試指導(dǎo)一、固態(tài)硬盤介紹固態(tài)硬盤 ( Solid State Drives)用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤,由控制單元和存儲單元( FLASH芯片、 DRAM 芯片)組成。SSD主要分為以下兩種:基于閃存的SSD:采用 FLASH芯片作為存儲介質(zhì),這也是我們通常所說的SSD。數(shù)據(jù)保護(hù)不受電源限制,能適應(yīng)各種環(huán)境,但是數(shù)據(jù)存儲受存儲芯片擦寫壽命的限制,后文會對SSD存儲芯片的壽命做說明?;?DRAM 的 SSD:采用 DRAM 作為存儲介質(zhì), 它仿效傳統(tǒng)硬盤的設(shè)計,可被絕大部分操作系統(tǒng)工具進(jìn)行卷在設(shè)置和管理,并提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI和 FC接口用于連接主機或者服務(wù)器。應(yīng)用方式分為S

2、SD硬盤鶴 SSD銀盤陣列兩種。它是一種高性能的存儲器,而且使用壽命很長,美中不足的是需要獨立電源來保護(hù)數(shù)據(jù)安全,所以應(yīng)用場合收到限制。所以目前, 民用產(chǎn)品更傾向于基于FLASH的 SSD。下面對基于FLASH的 SSD進(jìn)行重點介紹。SSD與傳統(tǒng)機械硬盤的對比:優(yōu)點:1、啟動快,沒有電機加速旋轉(zhuǎn)的過程;2、不用磁頭,快速隨機讀取,讀延遲極小;3、相對固定的讀取速度,由于尋址時間與數(shù)據(jù)存儲位置無關(guān),因此磁盤碎片不會影響讀取時間;4、寫入速度快(基于DRAM),硬盤的 I/O 操作性能佳,能夠明顯提高需要頻繁讀寫的系統(tǒng)的性能;5、無噪音;6、低容量的基于閃存的固態(tài)硬盤在工作狀態(tài)下能耗與發(fā)熱量較小,

3、但高端或大容量產(chǎn)品能耗較高;7、出現(xiàn)機械錯誤的可能性很低,不怕碰撞、沖擊和震動;8、工作溫度范圍大;9、體積小。缺點:1、成本高、最大容量低;2、由于不像傳統(tǒng)硬盤那樣疲敝于法拉第籠中,固態(tài)硬盤更容易收到某些外界因素的不良影響。如斷電(基于DRAM 的固態(tài)硬盤尤甚) 、磁場干擾、靜電等。3、寫入壽命有限(基于閃存)。一般閃存寫入壽命為1 萬到 10 萬次,特制的可大100萬到 500 萬次,然而整臺計算機壽命期內(nèi)文件系統(tǒng)的某些部分的寫入次數(shù)仍將超過這一極限;4、數(shù)據(jù)損壞后難以恢復(fù)。一旦在硬件上發(fā)生損壞,如果是傳統(tǒng)的磁盤或者磁帶存儲方式,通過數(shù)據(jù)恢復(fù)也許還能挽救一部分?jǐn)?shù)據(jù)。但是如果是固態(tài)存儲,一但

4、芯片發(fā)生損壞,要想在碎成幾瓣或者被電流擊穿的芯片中找回數(shù)據(jù)那幾乎就是不可能的;5、能耗較高,基于DRAM 的固態(tài)硬盤在任何時候的能耗都高于傳統(tǒng)硬盤,尤其是關(guān)閉時仍需供電,否則數(shù)據(jù)丟失。固態(tài)硬盤與傳統(tǒng)硬盤優(yōu)劣勢對比項目固態(tài)硬盤傳統(tǒng)硬盤容量較小大價格高低隨機存取極快一般寫入次數(shù)SLC:10 萬次無限制MLC:3000-5000 萬次TLC:500-1000 次盤內(nèi)陣列可極難工作噪音無有工作溫度極低較明顯防震很好較差數(shù)據(jù)恢復(fù)難可以重量輕重可見,目前 SSD應(yīng)用限制主要在于其價格和使用壽命,但是通過SSD和傳統(tǒng)硬盤的合理搭配可以適當(dāng)?shù)膹浹a其缺點。使用SSD作為系統(tǒng)盤,因為SSD沒有機械結(jié)構(gòu),不存在搜尋

5、盤區(qū), 內(nèi)徑外徑數(shù)據(jù)的區(qū)分,所以讀取速度會較機械硬盤有質(zhì)的飛越。使用大容量機械硬盤存儲數(shù)據(jù),如文檔,音視頻等?;?FLASH的 SSD基本結(jié)構(gòu)SSD的主要組成部分由主控芯片、存儲芯片、緩存芯片。主控芯片:主控芯片在SSD中的地位就相當(dāng)于電腦中的CPU,其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個閃存芯片上的負(fù)荷,作用二則是承擔(dān)了整個數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn),連接閃存芯片和外部SATA接口。那么這顆“大腦”又是如何計算的呢?在 SSD中, Page 為最小的讀寫單位1,Block 為最小的擦除,編程單位。其中 1 個 Page為 4KB,1 個 Block 由 256 個 Page 組成, 1 個 Plane 由 2048

6、個 Block 組成, 2 個 Plane 組成1 個Die ,也就是最小的芯片(4GB) 。我們首先來假設(shè)一個主控和主控往每個顆粒的Block里寫入4KB閃存顆粒的環(huán)境:1 個8 通道 8 位的主控連接到8 個 Die 上,為了解釋方便,假設(shè)了每個Die 里就一個 Block (實際要復(fù)雜很多) 。當(dāng)主機要進(jìn)行寫入操作時,會首先發(fā)送一條要求寫入命令,比如寫入4KB。當(dāng)主控接到主機發(fā)來的指令后,往顆粒1 的 Blockl里寫入了1 個 4KB(占 1Page)。如果主機需要再寫入8KB,那么主控會往顆粒2 的 Blockl和顆粒 3 的 Blockl星各寫入4KB。如果寫入的是32KB,那么主

7、控就會一下子往每個顆粒的Blockl里寫入 4KB,這樣就能發(fā)揮出這個SSD主控理論最大的寫入,相對 4KB 來說最好情況下可以得到8 倍的速度 (取決于主控對通道的優(yōu)化、顆粒當(dāng)前的文件狀況等)。一般來說SSD可采用多通道技術(shù)以提高SSD的讀寫速度。閃存(存儲芯片) :SSD的性能不是單純靠主控決定,使用不同的閃存顆粒也會影響實際性能。很多山寨SSD為了降低成本使用低速的閃存顆粒,造成SSD性能低下,實際使用并不比傳統(tǒng)機械硬盤快。甚至還由于生產(chǎn)做工差,容易造成SSD不穩(wěn)定、用戶數(shù)據(jù)丟失等問題。基于FLASH的SSD中,存儲單元目前可分為三類:SLC( Single Layer Cell單層單元

8、)、MLC( Multi-Level Cell多層單元)和TLC(Trinary-LevelCell 三層單元)目前市場上常見的閃存顆粒主要有SLC、 MLC、 TLC:SLC=Single-LevelCell,即 1bit/cell,速度快壽命長, 價格超貴(約 MLC3倍以上的價格) ,約 10 萬次擦寫壽命MLC=Multi-LevelCell,即 2bit/cell,速度一般壽命一般,價格一般, 約 3000-10000次擦寫壽命TLC=Trinary-LevelCell,即 3bit/cell,也有 Flash 廠家叫便宜,約500 次擦寫壽命,目前還沒有廠家能做到1000 次。影響

9、 SSD性能除了閃存顆粒的不同,還分有廠家同步異步。8LC,速度慢壽命短,價格Intel 同步、鎂光同步就比Intel異步、鎂光異步要好,還有些SSD會采用三星異步和東芝同步顆粒。使用異步、同步也會對SSD的性能有所影響。下面簡單介紹下如何區(qū)分同步、異步顆粒。同步和異步閃存顆粒都是同一家生產(chǎn)線上下來的,顆粒的品質(zhì)優(yōu)劣才有了同步和異步的區(qū)分。 簡單來說,異步顆粒是在原廠檢測中,無法通過所有最嚴(yán)格的測試,在性能降低后,只能跑異步模式,不能再跑同步模式,而其他方面的質(zhì)量測試都能通過,原廠依然判定其為合格產(chǎn)品,這就是異步顆粒。緩存:“緩存”,單純的從字面上來理解就是延緩存放。簡單的說,“緩存” 是為了

10、平衡高速設(shè)備和低速設(shè)備之間的速度差異而存在的。它的作用是讓低速設(shè)備盡量的不拖高速設(shè)備的后退,在 SSD中運用緩存芯片也只能做到“盡量”減少這種現(xiàn)象,而不能達(dá)到100%的準(zhǔn)確運算。SSD上的緩存一般都是1 或者2 顆DRAM 顆粒構(gòu)成,起到數(shù)據(jù)交換緩沖作用。像OCZ最新的 VTX4則在PCB面板兩面各焊接一顆256MB的緩存顆粒,三星830 系列擁有自家生產(chǎn)的單顆256MB DDR2 SDRAM緩存顆粒?!熬彺妗保瑔渭兊膹淖置嫔蟻砝斫饩褪茄泳彺娣?。簡單的說,“緩存” 是為了平衡高速設(shè)備和低速設(shè)備之間的速度差異而存在的。 它的作用是讓低速設(shè)備盡量的不拖高速設(shè)備的后退,在 SSD中運用緩存芯片也只能

11、做到“盡量”減少這種現(xiàn)象,而不能達(dá)到 100%的準(zhǔn)確運算。SSD上的緩存一般都是 1 或者 2 顆 DRAM 顆粒構(gòu)成,起到數(shù)據(jù)交換緩沖作用。像 OCZ最新的 VTX4則在PCB面板兩面各焊接一顆256MB的緩存顆粒,三星830 系列擁有自家生產(chǎn)的單顆256MB DDR2 SDRAM緩存顆粒??偟膩碚f, 影響SSD的性能的主要還是主控芯片和閃存顆粒,不同的閃存顆粒,讀寫次數(shù)也不一樣,讀寫次數(shù)也直接影響SSD的壽命。面對SSD速度大幅度提升,已經(jīng)能夠?qū)崟r的處理數(shù)據(jù),緩存在提升SSD速度方面影響并不太大,所以依據(jù)緩存大小來判斷SSD的速度是不科學(xué)的。SSD的性能測試:在拿到 SSD的同時需要確定幾

12、點信息:a、 SSD的主控芯片廠家b、 SSD是否有緩存及緩存的廠家c、 FLASH的廠家d、 性能測試報告e、 可靠性測試報告f、 規(guī)格書使用 CrystalDiskInfo 查看硬盤的的基本信息和健康性。性能測試一:AS SSDBenchmark在測試前需要注意上圖紅色框內(nèi)的信息,確認(rèn)4K 是否對齊, AHCI 模式是否打開。連續(xù)讀寫( Seq):首先是持續(xù)測試(Seq),AS SSD會先以 16MB 的尺寸為單位,持續(xù)向受測分區(qū)寫入生成1 個達(dá)到 1GB 大小的文件,然后再以同樣的單位尺寸讀取這個,最后計算平均成績而給出結(jié)果。測試一完畢,測試文件會立刻刪除。4K:再來是隨機單隊列深度測試

13、(4K),測試軟件會以512KB 的單位尺寸生成1GB 大小的測試文件,然后在其地址范圍(LBA)內(nèi)進(jìn)行隨機4KB 單位尺寸進(jìn)行寫入及讀取測試,直到跑遍這個范圍為止,最后同樣計算平均成績給出結(jié)果。由于有生成步驟,本測試對硬盤會產(chǎn)生一共 2GB 的數(shù)據(jù)寫入量。本測試完畢后,測試文件會暫時保留。4K-64K 隨機:到隨機 64 隊列深度測試( 4K-64Thrd),軟件則會生成64 個 16MB 大小的測試文件(共計 1GB),然后同時以4KB 的單位尺寸,同時在這64 個文件中進(jìn)行寫入和讀取測試,最后依然以平均成績?yōu)榻Y(jié)果。本步驟也同樣產(chǎn)生2GB 的數(shù)據(jù)寫入量。本測試一完畢,測試文件會立刻刪除。訪

14、問時間( ACC time ):接著是數(shù)據(jù)存取時間測試(Acc.time ),軟件會以4KB 為單位尺寸,隨機讀取全盤地址范圍(LBA),寫入則以512B 為單位尺寸,隨機寫入保留的1GB 地址范圍內(nèi),最后以平均成績給出結(jié)果。對于最后的得分并不用太在意,只關(guān)注具體的性能指標(biāo)即可。點擊附加測試可以測試其復(fù)制基準(zhǔn)和壓縮基準(zhǔn)性能,如下圖:SSD性能測試二:CrystalDiskMarkCrystalDiskMark 是一款簡單易用的硬盤性能測試軟件,但測試項目非常全面, 涵蓋連續(xù)讀寫、 512K 和 4KB 數(shù)據(jù)包隨機讀寫性能,以及隊列深度(Queue Depth )為 32 的情況下的4K 隨機性

15、能。 隊列深度 描述的是硬盤能夠同時激活的最大IO 值,隊列深度越大,實際性能也會越高。測試的規(guī)模大小可以進(jìn)行選擇,可以測試連續(xù)讀寫速度和隨機的讀寫速度,這里測試規(guī)模為 1000MB 。SSD性能測試三: ATTO Disk Benchmark使用 ATTO Disk Benchmark進(jìn)行磁盤傳輸速率檢測軟件, 使用了不同大小的數(shù)據(jù)測試包,數(shù)據(jù)包按 0.5K , 1.0K , 2.0K 直到到 8192.0KB 分別進(jìn)行讀寫測試,測試完成后數(shù)據(jù)用柱狀圖的形式表達(dá)出來。能夠很好的說明文件大小比例不同時對磁盤讀取、寫入速度的影響。SSD性能測試四:HD Tune通過“基準(zhǔn)” 、“隨機存儲”來測試

16、SSD的讀取 / 寫入性能。擦寫壽命測試使用 Burn In Test 進(jìn)行測試, SSD固態(tài)硬盤的擦寫壽命。打開 Burn In Test 設(shè)置 Disk 測試項。設(shè)置 Disk 測試參數(shù)。點擊綠色三角后開始測試。在 SSD的規(guī)格書中一般會有 SSD的擦寫壽命, 或是累計寫入數(shù)據(jù)量。 當(dāng)使用 Burn in Test 累計寫入數(shù)據(jù)到達(dá)這個值時, SSD很有可能會損壞。 檢測 SSD的健康性可以使用 CrytalDiskInfo 軟件進(jìn)行查看健康性。另外,可以使用Easycopy 進(jìn)行實際的文件拷貝測試,可以選族不同種類的文件,如大小相近的批量照片文件,高清電影,瑣碎的WORD 文檔等來模擬實

17、際的文件拷貝場景。測試可以選擇本地硬盤 本地硬盤, 本地銀盤 U 盤,U 盤 本地硬盤, 本地硬盤 移動硬盤,移動硬盤 -本地硬盤等多種實際常用的數(shù)據(jù)拷貝場景。固態(tài)硬盤主控芯片品牌、型號、產(chǎn)品一覽是否擁有品牌型號代表產(chǎn)品自主優(yōu)化軟件IntelPC29AS21AA0、PC29AS21BIntel 320 Series G3(80G)是A0SandForceSF-1500/SF-1200 、SF-20ShineDisk OCZ Agility3元斯否00 系列達(dá) RgSF-2141、SF-2241 和 SF-ShineDisk金士頓 HyperX SSDLSISandForce2281否系列SF-2200/2100 系列JMicronJMF602、JMF612、JMF618、ShineDisk金士頓的 SSD Now V否JMF667H系列Marvell88SS9174-BJP2、88SS917Intel 的 510 系列、鎂光C400、否4-BKK2浦科特 PX-128M2SIndilinxIDX110M00-LC、IDX110M0SOLIDATA K5-64Me否1-LC三星S3C49RBX01-YH80、S3C29三星 SLC 3.5 100GB是RBB01-YK40東芝TC58NCF602GAT、TC58NCF金士頓 SSDNow V+100系列否618GBT、 T

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