SSD硬盤(pán)測(cè)試指導(dǎo)

1、SSD硬盤(pán)測(cè)試指導(dǎo)一、固態(tài)硬盤(pán)介紹固態(tài)硬盤(pán) （ Solid State Drives）用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán)，由控制單元和存儲(chǔ)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(chǔ)介質(zhì)，這也是我們通常所說(shuō)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(chǔ)受存儲(chǔ)芯片擦寫(xiě)壽命的限制，后文會(huì)對(duì)SSD存儲(chǔ)芯片的壽命做說(shuō)明?；?DRAM 的 SSD：采用 DRAM 作為存儲(chǔ)介質(zhì)， 它仿效傳統(tǒng)硬盤(pán)的設(shè)計(jì)，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(jī)或者服務(wù)器。應(yīng)用方式分為S

2、SD硬盤(pán)鶴 SSD銀盤(pán)陣列兩種。它是一種高性能的存儲(chǔ)器，而且使用壽命很長(zhǎng)，美中不足的是需要獨(dú)立電源來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)安全，所以應(yīng)用場(chǎng)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(duì)基于FLASH的 SSD進(jìn)行重點(diǎn)介紹。SSD與傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)的對(duì)比：優(yōu)點(diǎn)：1、啟動(dòng)快，沒(méi)有電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程；2、不用磁頭，快速隨機(jī)讀取，讀延遲極??；3、相對(duì)固定的讀取速度，由于尋址時(shí)間與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置無(wú)關(guān)，因此磁盤(pán)碎片不會(huì)影響讀取時(shí)間；4、寫(xiě)入速度快（基于DRAM），硬盤(pán)的 I/O 操作性能佳，能夠明顯提高需要頻繁讀寫(xiě)的系統(tǒng)的性能；5、無(wú)噪音；6、低容量的基于閃存的固態(tài)硬盤(pán)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(jī)械錯(cuò)誤的可能性很低，不怕碰撞、沖擊和震動(dòng)；8、工作溫度范圍大；9、體積小。缺點(diǎn)：1、成本高、最大容量低；2、由于不像傳統(tǒng)硬盤(pán)那樣疲敝于法拉第籠中，固態(tài)硬盤(pán)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(pán)尤甚） 、磁場(chǎng)干擾、靜電等。3、寫(xiě)入壽命有限（基于閃存）。一般閃存寫(xiě)入壽命為1 萬(wàn)到 10 萬(wàn)次，特制的可大100萬(wàn)到 500 萬(wàn)次，然而整臺(tái)計(jì)算機(jī)壽命期內(nèi)文件系統(tǒng)的某些部分的寫(xiě)入次數(shù)仍將超過(guò)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(pán)或者磁帶存儲(chǔ)方式，通過(guò)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(chǔ)，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?cái)?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(pán)在任何時(shí)候的能耗都高于傳統(tǒng)硬盤(pán)，尤其是關(guān)閉時(shí)仍需供電，否則數(shù)據(jù)丟失。固態(tài)硬盤(pán)與傳統(tǒng)硬盤(pán)優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比項(xiàng)目固態(tài)硬盤(pán)傳統(tǒng)硬盤(pán)容量較小大價(jià)格高低隨機(jī)存取極快一般寫(xiě)入次數(shù)SLC：10 萬(wàn)次無(wú)限制MLC：3000-5000 萬(wàn)次TLC：500-1000 次盤(pán)內(nèi)陣列可極難工作噪音無(wú)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(jiàn)，目前 SSD應(yīng)用限制主要在于其價(jià)格和使用壽命，但是通過(guò)SSD和傳統(tǒng)硬盤(pán)的合理搭配可以適當(dāng)?shù)膹浹a(bǔ)其缺點(diǎn)。使用SSD作為系統(tǒng)盤(pán)，因?yàn)镾SD沒(méi)有機(jī)械結(jié)構(gòu)，不存在搜尋

5、盤(pán)區(qū)， 內(nèi)徑外徑數(shù)據(jù)的區(qū)分，所以讀取速度會(huì)較機(jī)械硬盤(pán)有質(zhì)的飛越。使用大容量機(jī)械硬盤(pán)存儲(chǔ)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(chǔ)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(gè)閃存芯片上的負(fù)荷，作用二則是承擔(dān)了整個(gè)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(jì)算的呢？在 SSD中， Page 為最小的讀寫(xiě)單位1，Block 為最小的擦除，編程單位。其中 1 個(gè) Page為 4KB，1 個(gè) Block 由 256 個(gè) Page 組成， 1 個(gè) Plane 由 2048

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

7、控就會(huì)一下子往每個(gè)顆粒的Blockl里寫(xiě)入 4KB，這樣就能發(fā)揮出這個(gè)SSD主控理論最大的寫(xiě)入，相對(duì) 4KB 來(lái)說(shuō)最好情況下可以得到8 倍的速度 （取決于主控對(duì)通道的優(yōu)化、顆粒當(dāng)前的文件狀況等）。一般來(lái)說(shuō)SSD可采用多通道技術(shù)以提高SSD的讀寫(xiě)速度。閃存（存儲(chǔ)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(huì)影響實(shí)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(shí)際使用并不比傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)快。甚至還由于生產(chǎn)做工差，容易造成SSD不穩(wěn)定、用戶(hù)數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題?；贔LASH的SSD中，存儲(chǔ)單元目前可分為三類(lèi)：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(chǎng)上常見(jiàn)的閃存顆粒主要有SLC、 MLC、 TLC：SLC=Single-LevelCell，即 1bit/cell，速度快壽命長(zhǎng)， 價(jià)格超貴（約 MLC3倍以上的價(jià)格） ，約 10 萬(wàn)次擦寫(xiě)壽命MLC=Multi-LevelCell，即 2bit/cell，速度一般壽命一般，價(jià)格一般， 約 3000-10000次擦寫(xiě)壽命TLC=Trinary-LevelCell，即 3bit/cell，也有 Flash 廠家叫便宜，約500 次擦寫(xiě)壽命，目前還沒(méi)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(jià)格Intel 同步、鎂光同步就比Intel異步、鎂光異步要好，還有些SSD會(huì)采用三星異步和東芝同步顆粒。使用異步、同步也會(huì)對(duì)SSD的性能有所影響。下面簡(jiǎn)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(lái)的，顆粒的品質(zhì)優(yōu)劣才有了同步和異步的區(qū)分。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，異步顆粒是在原廠檢測(cè)中，無(wú)法通過(guò)所有最嚴(yán)格的測(cè)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(cè)試都能通過(guò)，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(lái)理解就是延緩存放。簡(jiǎn)單的說(shuō)，“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(yùn)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(yùn)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?，單純的從字面上來(lái)理解就是延緩存放。簡(jiǎn)單的說(shuō)，“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(yùn)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(yùn)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?lái)說(shuō)， 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(xiě)次數(shù)也不一樣，讀寫(xiě)次數(shù)也直接影響SSD的壽命。面對(duì)SSD速度大幅度提升，已經(jīng)能夠?qū)崟r(shí)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(lái)判斷SSD的速度是不科學(xué)的。SSD的性能測(cè)試：在拿到 SSD的同時(shí)需要確定幾

12、點(diǎn)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(cè)試報(bào)告e、 可靠性測(cè)試報(bào)告f、 規(guī)格書(shū)使用 CrystalDiskInfo 查看硬盤(pán)的的基本信息和健康性。性能測(cè)試一：AS SSDBenchmark在測(cè)試前需要注意上圖紅色框內(nèi)的信息，確認(rèn)4K 是否對(duì)齊， AHCI 模式是否打開(kāi)。連續(xù)讀寫(xiě)（ Seq）：首先是持續(xù)測(cè)試（Seq），AS SSD會(huì)先以 16MB 的尺寸為單位，持續(xù)向受測(cè)分區(qū)寫(xiě)入生成1 個(gè)達(dá)到 1GB 大小的文件，然后再以同樣的單位尺寸讀取這個(gè)，最后計(jì)算平均成績(jī)而給出結(jié)果。測(cè)試一完畢，測(cè)試文件會(huì)立刻刪除。4K：再來(lái)是隨機(jī)單隊(duì)列深度測(cè)試

13、（4K），測(cè)試軟件會(huì)以512KB 的單位尺寸生成1GB 大小的測(cè)試文件，然后在其地址范圍（LBA）內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)4KB 單位尺寸進(jìn)行寫(xiě)入及讀取測(cè)試，直到跑遍這個(gè)范圍為止，最后同樣計(jì)算平均成績(jī)給出結(jié)果。由于有生成步驟，本測(cè)試對(duì)硬盤(pán)會(huì)產(chǎn)生一共 2GB 的數(shù)據(jù)寫(xiě)入量。本測(cè)試完畢后，測(cè)試文件會(huì)暫時(shí)保留。4K-64K 隨機(jī)：到隨機(jī) 64 隊(duì)列深度測(cè)試（ 4K-64Thrd），軟件則會(huì)生成64 個(gè) 16MB 大小的測(cè)試文件（共計(jì) 1GB），然后同時(shí)以4KB 的單位尺寸，同時(shí)在這64 個(gè)文件中進(jìn)行寫(xiě)入和讀取測(cè)試，最后依然以平均成績(jī)?yōu)榻Y(jié)果。本步驟也同樣產(chǎn)生2GB 的數(shù)據(jù)寫(xiě)入量。本測(cè)試一完畢，測(cè)試文件會(huì)立刻刪除。訪

14、問(wèn)時(shí)間（ ACC time ）：接著是數(shù)據(jù)存取時(shí)間測(cè)試（Acc.time ），軟件會(huì)以4KB 為單位尺寸，隨機(jī)讀取全盤(pán)地址范圍（LBA），寫(xiě)入則以512B 為單位尺寸，隨機(jī)寫(xiě)入保留的1GB 地址范圍內(nèi)，最后以平均成績(jī)給出結(jié)果。對(duì)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(diǎn)擊附加測(cè)試可以測(cè)試其復(fù)制基準(zhǔn)和壓縮基準(zhǔn)性能，如下圖：SSD性能測(cè)試二：CrystalDiskMarkCrystalDiskMark 是一款簡(jiǎn)單易用的硬盤(pán)性能測(cè)試軟件，但測(cè)試項(xiàng)目非常全面， 涵蓋連續(xù)讀寫(xiě)、 512K 和 4KB 數(shù)據(jù)包隨機(jī)讀寫(xiě)性能，以及隊(duì)列深度（Queue Depth ）為 32 的情況下的4K 隨機(jī)性

15、能。 隊(duì)列深度 描述的是硬盤(pán)能夠同時(shí)激活的最大IO 值，隊(duì)列深度越大，實(shí)際性能也會(huì)越高。測(cè)試的規(guī)模大小可以進(jìn)行選擇，可以測(cè)試連續(xù)讀寫(xiě)速度和隨機(jī)的讀寫(xiě)速度，這里測(cè)試規(guī)模為 1000MB 。SSD性能測(cè)試三： ATTO Disk Benchmark使用 ATTO Disk Benchmark進(jìn)行磁盤(pán)傳輸速率檢測(cè)軟件， 使用了不同大小的數(shù)據(jù)測(cè)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(xiě)測(cè)試，測(cè)試完成后數(shù)據(jù)用柱狀圖的形式表達(dá)出來(lái)。能夠很好的說(shuō)明文件大小比例不同時(shí)對(duì)磁盤(pán)讀取、寫(xiě)入速度的影響。SSD性能測(cè)試四：HD Tune通過(guò)“基準(zhǔn)” 、“隨機(jī)存儲(chǔ)”來(lái)測(cè)試

16、SSD的讀取 / 寫(xiě)入性能。擦寫(xiě)壽命測(cè)試使用 Burn In Test 進(jìn)行測(cè)試， SSD固態(tài)硬盤(pán)的擦寫(xiě)壽命。打開(kāi) Burn In Test 設(shè)置 Disk 測(cè)試項(xiàng)。設(shè)置 Disk 測(cè)試參數(shù)。點(diǎn)擊綠色三角后開(kāi)始測(cè)試。在 SSD的規(guī)格書(shū)中一般會(huì)有 SSD的擦寫(xiě)壽命， 或是累計(jì)寫(xiě)入數(shù)據(jù)量。 當(dāng)使用 Burn in Test 累計(jì)寫(xiě)入數(shù)據(jù)到達(dá)這個(gè)值時(shí)， SSD很有可能會(huì)損壞。 檢測(cè) 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(shí)際的文件拷貝測(cè)試，可以選族不同種類(lèi)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(lái)模擬實(shí)

17、際的文件拷貝場(chǎng)景。測(cè)試可以選擇本地硬盤(pán) 本地硬盤(pán)， 本地銀盤(pán) U 盤(pán)，U 盤(pán) 本地硬盤(pán)， 本地硬盤(pán) 移動(dòng)硬盤(pán)，移動(dòng)硬盤(pán) -本地硬盤(pán)等多種實(shí)際常用的數(shù)據(jù)拷貝場(chǎng)景。固態(tài)硬盤(pán)主控芯片品牌、型號(hào)、產(chǎn)品一覽是否擁有品牌型號(hào)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