SSD硬盤測試指導(dǎo)

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