昨天跟大家分享过固态硬盘为什么越用越慢,Intel 官方的解答是因为系统会对SSD进行磁盘整理,而磁盘整理会对SSD的耐用程度造成极大的影响。
SSD越用越慢还得从NAND闪存工作原理说起:
现在主流的SSD的闪存颗粒是MLC、TLC和QLC等,这些闪存颗粒虽有不同,但是“读写算法”却有着异曲同工之妙。
这些个NAND闪存的读写单位是Page,通常一块SSD的一个Page是16KB,16KB等于16*1024Byte,又因为1Byte等于8bit,相当于一个Page等于131072bit。以上是读写的基本单位,而擦除操作的基本单位是block,一个block等于几百个Page。
换句话说,你就算只存储1bit的东西,实际占用SSD的空间是1Page,也就是131072bit。如果你要擦除这1bit的数据,那么SSD最少要擦除一个block,也就是几百个Page。
基于NAND闪存的这一特性,使得SSD的主控必须使用一套极其复杂的垃圾回收算法,久而久之,也就拖累了固态硬盘的读写速度。
寿命是NAND闪存1000倍的3D xpoint
2017年发布的Intel傲腾的存储介质和普通的固态不一样,使用的既不是MLC、TLC和QLC,当然也不是价格昂贵的SLC,甚至可以说不是NAND闪存,而用的是和镁光联合开发一种名为3D xpoint的存储技术。
这项存储存介质最大的优点就是使用寿命是传统NAND闪存的1000倍,毫不夸张。但是成本只有DRAM的一半,其他的优点还有速度比NAND Flash快,密度也是传统存储介质的十倍。
英特尔的傲腾技术就是基于3D Xpoint打造,不仅速度快,同时延迟更低,寿命更加长久。目前傲腾内存和傲腾固态上面均使用了3D Xpoint存储介质,这也是因为3D Xpoint是自NAND Flash推出以来,最具突破性的一项存储技术。
3D XPoint的结构
相比NAND闪存的结构以及复杂的垃圾回收机制,3D XPoint结构就非常简单了,它是由一个选择器和一个存储单元组成的。
我们都知道数据的最小单位是bit,上面也说到了,NAND闪存的读写单位是1个page,擦除单位更大是一个block。但是到了3D XPoint就非常简单了,读写、擦除的单位都是1bit。
所以,以bit为读写单位的3D XPoint就不需要复杂的算法以及“垃圾回收机制”,而他的写入操作就跟机械硬盘一样,直接进行覆盖写入就可以了,也没有擦除这一步骤。故而3D XPoint的寿命不仅长,延迟也是比NAND低了不少。
其中,官方说法是3D XPoint闪存速度及耐用性是普通NAND闪存的1000倍,读写延迟应该是10ns级别,虽然比不上DRAM的纳秒级别,但是比NAND闪存的微秒级的延迟低很多。
3D XPoint技术这么牛逼,但也不是没有缺点的,不然其他固态厂家早就推广实用了。
第一、3D XPoint存储介质是以bit为单位寻址的,因为单位太小(最小),所以进行寻址的时候是需要大量的高速缓存配合的,这也是至今Intel的傲腾产品都没有把全部容量放出来的原因。
第二点、成本昂贵。虽然上面我们说到,3D XPoint的成本低,但这也只是相对DRAM来说的。相比传统的NAND闪存的固态来讲,3D XPoint的固态价格非常昂贵了。一般的NAND的固态,大概一块钱或者一块多能买到1GB,但在3D XPoint固态面前,可能就是十块钱买1GB的容量了。
目前某东上,傲腾905P固态硬盘 905P 380G M.2 22*110卖到了四千多,380G的容量卖到了四千多,可想价格之昂贵。
傲腾的应用
英特尔的本意并不是用3D XPoint来取代DRAM或者NAND,而是把3D XPoint定位在两者之间的一种技术,可以应用在不同的领域,或者用来增强现有的存储结构体系,比如Intel推出的傲腾增强型固态H10。
其实傲腾的实际速度并太快,比三星的970 EVO plus这样的旗舰级别的固态要慢,但是傲腾强就强在4k、64k速度,这也是3D XPoint低延迟的功劳。故而傲腾SSD适合密集型读写,一般多使用在服务器和工作站等领域。
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