SSD硬盤測試指導

1、SSD硬盤測試指導一、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)保護不受電源限制，能適應各種環(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。基于 DRAM 的 SSD：采用 DRAM 作為存儲介質(zhì)， 它仿效傳統(tǒng)硬盤的設計，可被絕大部分操作系統(tǒng)工具進行卷在設置和管理，并提供工業(yè)標準的PCI和 FC接口用于連接主機或者服務器。應用方式分為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數(shù)據(jù)安全，所以應用場合收到限制。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，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。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)恢復也許還能挽救一部分數(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)恢復難可以重量輕重可見，目前 SSD應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?shù)膹浹a其缺點。使用SSD作為系統(tǒng)盤，因為SSD沒有機械結構，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基本結構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荷，作用二則是承擔了整個數(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，假設了每個Die 里就一個 Block （實際要復雜很多） 。當主機要進行寫入操作時，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、顆粒當前的文件狀況等）。一般來說SSD可采用多通道技術以提高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、平衡高速設備和低速設備之間的速度差異而存在的。它的作用是讓低速設備盡量的不拖高速設備的后退，在 SSD中運用緩存芯片也只能做到“盡量”減少這種現(xiàn)象，而不能達到100%的準確運算。SSD上的緩存一般都是1 或者2 顆DRAM 顆粒構成，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。“緩存”，單純的從字面上來理解就是延緩存放。簡單的說，“緩存” 是為了平衡高速設備和低速設備之間的速度差異而存在的。 它的作用是讓低速設備盡量的不拖高速設備的后退，在 SSD中運用緩存芯片也只能

11、做到“盡量”減少這種現(xiàn)象，而不能達到 100%的準確運算。SSD上的緩存一般都是 1 或者 2 顆 DRAM 顆粒構成，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)進行隨機4KB 單位尺寸進行寫入及讀取測試，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 個文件中進行寫入和讀取測試，最后依然以平均成績?yōu)榻Y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果。對于最后的得分并不用太在意，只關注具體的性能指標即可。點擊附加測試可以測試其復制基準和壓縮基準性能，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 分別進行讀寫測試，測試完成后數(shù)據(jù)用柱狀圖的形式表達出來。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” 、“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 進行測試， SSD固態(tài)硬盤的擦寫壽命。打開 Burn In Test 設置 Disk 測試項。設置 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。 當使用 Burn in Test 累計寫入數(shù)據(jù)到達這個值時， SSD很有可能會損壞。 檢測 SSD的健康性可以使用 CrytalDiskInfo 軟件進行查看健康性。另外，可以使用Easycopy 進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 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