如何让你的SSD潜能得到释放

  在过去十几年中，CPU的性能提升了100倍以上，而传统的HDD硬盘（Hard Disk Drive）才提升了1.5倍不到，这种不均衡的计算存储技术发展，极大地影响了IT系统整体性能的提升。直到固态硬盘SSD（Solid State Drive）被发明出来，其性能有了颠覆性的提升，才解决了存储的瓶颈问题。然而，SSD作为一项新技术，任旧存在一些固有的缺陷，如何充分的发挥SSD的优势，是一个值得研究的方向。下面从性能、持久性、使用成本等方面对此话题做一些探讨。

  2.Linux的IO调度需要用电梯算法来对IO进行重排以优化磁头的路径；

  在接口协议方面，随着SSD的发明，NVMe协议应运而生。相较于SAS、SATA的单队列机制，NVMe最多可以有65535个队列，并且直接采用PCIe接口，消除了链路和协议瓶颈。

  在控制卡生态方面，各大厂商也纷纷推出自己的NVMe控制卡芯片，有PMC（现属于Microchip）、LSI、Marvel、Intel、慧荣以及国内的得瑞等，技术也已经很成熟。

  在Linux驱动和IO协议栈方面，也做了相应的优化，如下图所示，NVMe驱动可以直接绕过那些传统的、专为HDD设计的调度层，快速缩短了处理路径。

  到目前为止，为了充分的发挥SSD的性能，上面提到的三个传统HDD的问题中前两个已得到了解决，然而在企业级市场上，基于NVMe的Raid始终没有太好的方案。传统企业最广泛使用的Raid5/Raid6数据保护机制（N+1, N+2），通常是把数据条带化分片，然后计算出冗余的Parity Code（奇偶校验码），将数据存放到多块硬盘，写入新数据通常是一种“读改写”的机制。这种机制本身就成为了性能瓶颈，并且“读改写”对SSD的常规使用的寿命有很大的损耗。另外，因为NVMe协议把控制卡放到了NVMe盘的内部，IO都由NVMe盘内部的DMA模块来完成，这就给基于NVMe的Raid卡设计带来了更大的困难。目前市场上这类Raid控制卡可用方案也很少，并且性能上也没办法发挥出NVMe的优势，因此没能被广泛使用。

  基于目前这样的情况，很多企业级存储方案仍然在使用SAS/SATA的SSD加传统的Raid卡，这样的形式又会出现前面已经解决的两个问题，SSD的性能得不到充分发挥。

  然而，这样的情况也在发生改变，由Lightbits Labs发明的NVMe overTCP（NVMe/TCP）存储集群解决方案就对这样的一个问题做了很好的处理。该解决方案通过自主研发的一块数据加速卡，采用Erasure Code（纠删码）机制能做到超过1M IOPS的随机写性能，并能避免“读改写”带来的使用寿命损耗。另外，Lightbits提出了Elastic Raid机制，该机制提供弹性的N+1保护（类似于Raid5），相较于传统的Raid5需要热备盘或者需要及时替换损坏盘，该机制在一块硬盘发生损坏之后能自动平衡形成新的保护。比如一个节点内原先有10块盘，采用9+1的保护，当某块盘损坏后，系统会自动切换成8+1的保护状态，并且把原先的数据再平衡到新的保护状态，从而在可维护和数据安全性方面实现了大幅提升。此外，该数据加速卡还能做到100Gb的线速压缩，显著提高了可用容量，进而能大幅降低系统使用成本。

  目前使用最广泛的SSD是基于NAND颗粒的，而NAND一个与生俱来的问题就是持久性（endurance）。并且随着技术的发展，NAND的密度也越来越高，最新一代已经到了QLC（4bits per Cell），同时每个Cell可被擦写的次数也在减少（1K P/E Cycles）。发展趋势如下图所示。

  另外，对NAND的使用有一个特点，就是可擦的最小单位比较大，如下图所示，写的时候可以4KB为单位往里面写，但是擦的时候（比如修改原有数据）却只能以256KB为颗粒来操作（不同的SSD大小不一样，但原理都一样）。这就容易形成空洞而触发SSD的GC（Garbage collection）数据搬移，进而导致所谓的写放大现象，对盘的持久性会产生进一步影响。

  在企业级存储中，通常使用Raid5/6这种“读改写”的机制，会对盘的写操作数量进一步放大，一般使用场景下大约是直接写入方式的2倍损耗。此外，很多Raid5还会启动Journal机制，对盘的使用寿命会进一步损耗。

  最后，对于最新的QLC来说，使用中还需要考虑另一个因素——Indirection Unit（IU）。比如有些QLC盘使用16KB的IU，如果要写入较小的IO，也会触发内部“读改写”，对使用寿命又多一重损伤。

  由此可以看出，基于NAND的SSD还是比较娇弱的。不过，只要能正确地使用，还是能够尽可能的防止这些问题。比如以某常用的QLC盘为例，通过如下两组关于性能和持久性相关的参数可以看出，在持久性上顺序写是随机写的5倍，而性能更是26倍：

  通过上面的分析发现，能把盘使用在一个最佳的工作状态至关重要。好消息是目前一些先进的解决方案，比如Lightbits的全NVMe集群存储解决方案就可以解决这个问题。该方案通过把随机IO变成顺序IO的方式，以及独有的Elastic Raid技术避免了Raid“读改写”的弊端，从而能大幅提高盘的持久性及随机性能。

  由于SSD相对于HDD而言是一项新技术，再加上产业的生产规模和需求量的矛盾，目前价格相比HDD仍然偏高。那么如何降低SSD使用成本就变得非常重要。

  降低使用成本最重要的一环就是要把SSD充分使用起来，无论是容量还是性能。不过就目前而言，大多数NVMe盘都是直接插在应用服务器上使用，而这种方式非常容易造成大量的容量和性能浪费，因为只有这台服务器上的应用才能使用它。根据调研发现，使用这种DAS（Direct Attached Storage，直连式存储）方式，SSD的利用率大概在15%-25%。

  针对这个问题比较好的解决方法是近几年来市场上被广泛接受的“解耦合”架构。解耦合之后，把所有的NVMe盘变成一个大的存储资源池，应用服务器用多少就拿多少，只要控制总数量够用就行，可以非常容易地将利用率推到80%。另外，因为资源集中起来，可以有更多的手段和方法用于降低成本，比如压缩。例如，平均应用数据压缩比在2:1，就相当于多了一倍的可用容量，也相当于每GB价格降了一半。当然压缩本身也会带来一些问题，比如压缩本身比较费CPU，另外很多存储解决方案在开启压缩之后性能就会大大降低。

  针对压缩方面的问题，Lightbits的NVMe/TCP集群存储解决方案可以通过存储加速卡来予以解决。该卡可以做到100Gb的线速压缩能力，并且不消耗CPU，不增加延迟。利用这样的解决方案，压缩功能几乎没有额外的成本。此外，正如前面在介绍提高持久性时所提到的，Lightbits解决方案能提高常规使用的寿命并支持使用QLC盘，从整个使用周期来看，在使用成本方面也会有非常大的降低。总的来说，通过解耦合提高使用效率，压缩提高可用容量，优化提高常规使用的寿命或启用QLC，经过这样的重重提升，SSD的使用成本可以得到极大的控制。

  以上从性能、持久性、使用成本三个方面分析了如何用好SSD盘，可以看到要用好NVMe SSD盘还是不容易的。因此，对一般用户而言，选择一个好的存储解决方案就至关重要。为此，以色列创新公司Lightbits以充分的发挥NVMe盘的最大价值为使命，发明了NVMe/TCP协议，并推出了新一代的全NVMe集群存储解决方案，能够在一定程度上帮助使用者轻松地将SSD盘用好。关键字：SSD引用地址：如何让你的SSD潜能得到释放

  2017年4月，北京国际军民融合装备展览会暨论坛圆满闭幕，展会第二天，军民融合论坛也如期举行。此次论坛上，各大公司针对我国目前军工领域的多个角度进行了讲解：包括VR、导弹追踪、无人机等项目。而在这众多产品中，一枚小小的芯片超过了所有军事设备，引起了在场人员的广泛关注。下面就随手机便携小编共同来了解一下相关联的内容吧。 军民融合里的“ 中国芯 ” 主控芯片—作为存储设备的核心部件，对于任何一块固态硬盘都十分重要，它不仅影响着硬盘的正常运行，同时也保卫着整个存储内容的安全稳定;在此次论坛中，来自鸿秦(北京)科技有限公司的副总经理张涛表示，由于目前市场的主控芯片多来自于美国或台湾，这就从另一方面代表着，缺少“ 中国芯 ”的 SSD

  东芝在近几年的时间经历了许多大事，尤其是出售其存储器业务，更是在行业内闹得沸沸扬扬，不肯落幕，而近日，东芝又放出了一个重磅消息，那就是东芝宣布研发出96层3D NAND flash存储。此消息一出，又在业界引起了巨大反响，对于此消息的真实性，也都是众说纷纭。下面就随嵌入式小编共同来了解一下相关联的内容吧。 东芝搞事情啊？研发96层3D NAND是真是假？ 东芝(Toshiba)和Western Digital(WD)领先业界，宣布抢在存储龙头三星电子之前，研发出96层3DNANDflash存储。韩国方面质疑此一新闻的真实性，指称东芝可能为出售存储部门，蓄意放出消息、操弄媒体。 韩媒BusinessKorea 3日报导，东芝和

  东芝 对于64层堆叠设计的3D TLC闪存真是爱的太深，产品布局之神速令人惊叹：主流的XG5 NVMe、低端的TR200 SATA、单芯片的BG3之后，又把它带到了企业级领域，这在全球也是第一次。新硬盘有两个系列，均为2.5寸规格，其中“PM5”最大容量达惊人的30.72TB(最小400GB)，采用SAS 12Gbps接口，并业界首创MultiLink SAS架构，性能异常彪悍：持续读写可以高达3350MB/s、2720MB/s，随机读取也能达到400000 IOPS，丝毫不逊色于PCI-E  SSD 。下面就随网络通信小编共同来了解一下相关联的内容吧。 此外它还支持多流写入技术，能够准确的通过数据类型智能管理、分组，尽可能降低

  SSD 固态硬盘如今已经是装机必备，也是PC圈内最有活力的硬件，各种品牌竞争相当激烈。下面就随嵌入式小编共同来了解一下相关联的内容吧。 根据博板堂的最新统计，2017年10月份中国区 SSD 销量最好的11大品牌，总量相比9月份环比下跌了16%左右，失去了上个月猛涨的势头。 问题大多是经过9月份的杀价冲量之后， SSD 在本月上半月代理商备货需求很大，下半月则进入下跌阶段，整体市场需求一般。   国内SSD销量排行：金泰克反超台电拿下第一 具体品牌方面， 金泰克 是本月唯一出货量超过20万的，甩开了一直缠斗的台电，再往后是金士顿、七彩虹、影驰。 铭瑄、众拾、三星、德乐、西数、联想等品牌也都进入了TOP

  随着 PCIe 5.0 在 AMD / Intel 新一代硬件平台上的引入，消费级 M.2 固态存储市场也正经历着从 PCIe 3.0 x4 向 PCIe 4.0 x4 迭代转型的关键时期 。此前，我们已体验过高端的英睿达 P5 / P5 Plus 型号，两者在 PCIe 3.0 / 4.0 产品线中都极具代表性。但是对于想要浅尝一下 PCIe 4.0 固态的 PC / PS5 玩家们来说，品质与性价比仍是其更为关注的两大因素。 【1 开箱介绍】 本文要为大家介绍的，就是近期开售的英睿达（Crucial）P3 Plus 固态硬盘新品。 其特点是采用了无 DRAM 缓存的群联（Phison）E21T 主控方案（PC

  性价之选 /

  东京—东芝存储器株式会社作为存储器解决方案的世界领先者，今日宣布推出BG3系列，这是一款全新阵容的单一封装型NVM Express™ （NVMe™）客户级SSD产品，它在球栅阵列（BGA）封装中集成了东芝存储器株式会社先进的64层3bit-per-cell TLC（1个存储器存储单元可存放3比特的数据）BiCS FLASH™存储器和控制器。东芝存储器株式会社于今日起针对PC OEM客户进行小规模样品出货，并将从今年第四季度（10-12月）开始慢慢地扩大出货规模。 全新BG3 SSD系列采用PCI EXPRESS®（PCIe®）Gen3 x 2通道结构和NVM Express™（NVMe™）1.2.1版协议，并搭载了主机内存缓冲

  在5G与AIoT大量设备联网创造出更多科技发展与商机，电源管理保护使系统仍可稳定运作是首要面对的课题。专注工控DRAM模块与Flash存储装置整合方案的敏博 (MEMXPRO Inc.) 推出断电保护 (Power Plus) TLC固态硬盘 - RT31 (Power Plus) 系列。采用万次抹写之工业级3D TLC， RT31 (Power Plus) 系列，当系统遇到突然断电或强制关机时，可延长通电时间，将DRAM缓存中的数据安全写入NAND闪存，免于遗失或损坏，确保数据完整，适用于5G和AI关键产业联网新应用，涵盖军工航天、无人驾驶系统、交通运输物流、安防监控、行动医疗、远距工作与教育等领域。 延长SSD电力，

  ，含多项电源管理保护机制 /

  存储容量高达 4 TB 的高性能 NVMe SSD，适用于要求极为严苛的工业应用 美国马萨诸塞州韦斯特福德，2022年6月21日——Swissbit 很高兴地宣布公司推出了全新的高性能 PCIe SSD 系列。全新的 N-30m2 系列将性能、耐用性和大存储容量结合到了紧凑的 PCIe M.2 模块中，适用于极严苛的应用，扩展了 Swissbit 存储解决方案的产品范围。工业、网络通信和汽车行业的客户都能受益于其卓越的写入性能，即使在高温条件下也不需要主动或被动散热。因此，N-30m2 是无风扇和封闭式嵌入式系统的绝佳选择。为了在关键任务应用中实现最高的可靠性，该系列还可选配行业领先的 Swissbit “powersafe”

  N-30m2 /

  算法

  RBF神经网络控制设计、分析及Matlab仿线V SIC SBD “TRSxxx120Hx系列” 助力工业电源设备高效

  TI 有奖直播 使用基于 Arm 的 AM6xA 处理器设计智能化楼宇

  Follow me第二季第3期来啦！与得捷一起解锁高性能开发板【EK-RA6M5】超能力！

  报名直播赢【双肩包、京东卡、水杯】 高可靠性IGBT的新选择——安世半导体650V IGBT

  30套RV1106 Linux开发板（带摄像头），邀您动手挑战边缘AI~

  【2024年11月19日, 德国慕尼黑讯】无人驾驶和电气化都是汽车行业的重要趋势。人工智能（AI）在这一趋势中发挥着至关重要的作用，它使车辆 ...

  国内首家：纳芯微CAN收发器NCA1044-Q1全面通过IBEE/FTZ-Zwickau EMC认证

  业界领先的EMC特性助力汽车制造商简化设计和认证流程，缩短上市时间近日，纳芯微宣布其新推出的汽车级CAN收发器芯片NCA1044-Q1获得欧洲权威 ...

  兆易创新选择 Arteris产品用于开发 符合增强型 FuSa 标准的下一代汽车 SoC

  具有物理感知能力的 FlexNoC 5 互连 IP 提高了布局和布线效率，并减少了互连面积和功耗。加利福尼亚州 坎贝尔 – 2024 年 11 月 ...

  生成式AI新助力：IBM 携手 AMD 明年部署推出 MI300X 加速器服务

  IBM公司昨日（11 月 18 日）发布了重要的公告，宣布和AMD公司达成合作，计划在IBMCloud 上部署AMDInstinct™MI300X加速器服务（accelerators a ...

  英伟达Blackwell芯片曝出发热问题，要重新设计机架并可能会引起客户延误。据The Information周日报道，英伟达下一代Blackwell处理器安装在 ...

  嵌入式操作系统开发相关FPGA/DSP总线与接口数据处理消费电子工业电子汽车电子其他技术存储技术综合资讯论坛电子百科词云：