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固態(tài)硬盤中的“點(diǎn)睛之筆”——SLC Cache

2021/09/09
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在之前的科普中有聊到,SLC雖然在容量上和成本上具有劣勢,但是在寫入速度上卻有著一定的優(yōu)勢。為了使固態(tài)硬盤容量可以做的更大,并且讓價(jià)格更加親民,目前主流的零售固態(tài)硬盤大多數(shù)都采用了TLC或者是QLC。因此,我們在固態(tài)硬盤中使用部分的NAND模擬SLC的工作模式,那么我們?nèi)绾尾拍茏龅綄⑷萘?、成本和寫入速度的?yōu)勢兼得呢?沒錯(cuò),這就是今天要介紹的SLC Cache。

SLC Cache加速的原理

前面有說到,SLC Cache本質(zhì)是用MLC、TLC等顆粒模擬SLC的工作模式。以TLC來模擬SLC的工作方式舉例。TLC,由于有8個(gè)狀態(tài),而SLC只有兩個(gè),那么如果將TLC也標(biāo)記為兩個(gè)狀態(tài),即000~011均認(rèn)為是0,而100~111均認(rèn)為是1,也就是說只判斷最高位的狀態(tài),那么控制起來就更加簡單了,同時(shí)速度也會大幅度提高,耐久度也有保證。這就是SLC Cache加速的基礎(chǔ)。

SLC Cache的加速策略
1)動態(tài)容量

顧名思義,整個(gè)固態(tài)硬盤根據(jù)剩余容量來規(guī)劃SLC Cache。這個(gè)模式的優(yōu)點(diǎn)就是如果容量大,會有非常大的緩存冗余,在硬盤空間還不是很飽和的狀態(tài)下,寫入數(shù)據(jù)會非常漂亮,缺點(diǎn)就是隨著硬盤空間的逐漸使用,整個(gè)硬盤的性能也會隨著占用率逐漸下降,整個(gè)硬盤的使用體驗(yàn)一致性不強(qiáng)。當(dāng)然隨著目前固態(tài)主控的智能化,主控會更加合理的去劃分空間,以保障在使用過程中盡可能的性能一致,并且固態(tài)硬盤的容量也與日俱增,硬盤有更多的空間去給主控規(guī)劃,所以說動態(tài)策略掉速的問題也因此大大緩解。

上圖為采用動態(tài)容量策略的致鈦SC001

2)固定容量

固定容量的SLC Cache通常是SSD廠家通過應(yīng)用場景的研究,結(jié)合SSD的容量設(shè)置一個(gè)固定的容量大小來做為SLC Cache。需要注意的是,并不是固定容量的SLC Cache用完后就沒有了,而是每當(dāng)固定容量的SLC Cache用掉一部分后,主控及FW會即時(shí)的重新動態(tài)的補(bǔ)充新的SLC Cache進(jìn)來;所以這個(gè)“固定容量”其實(shí)是綿綿不絕的。只有極少數(shù)工況會一次性的把SLC Cache寫完,絕大多數(shù)情況下一旦SSD空閑就會立即重新動態(tài)劃分SLC Cache, 這樣用戶就始終感到的是高速寫入。

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上圖為采用了固定容量策略的致鈦PC005

SLC Cache帶來了哪些好處?
1)極強(qiáng)的寫入爆發(fā)力

如果大家了解一點(diǎn)計(jì)算機(jī)的話,應(yīng)該都明白硬盤里的數(shù)據(jù)需要先傳遞給內(nèi)存,內(nèi)存再傳輸給其他的硬件。但是軟件或者游戲的安裝往往需要快速完成,這個(gè)時(shí)候就需要硬盤有極強(qiáng)的寫入爆發(fā)力,而將固態(tài)硬盤里面的一部分存儲空間用作SLC Cache就能提高固態(tài)硬盤爆發(fā)寫入能力,在軟件和游戲的安裝中可以更加迅速。

2)防止Lower Page數(shù)據(jù)被帶壞

當(dāng)用戶數(shù)據(jù)寫到SLC時(shí),不存在寫Upper Page或者Extra Page帶壞Lower Page數(shù)據(jù)的可能。

SLC Cache技術(shù)總結(jié)
作為緩存技術(shù)的一種,SLC Cache彌補(bǔ)了隨著顆粒存儲密度變大的掉速問題。為固態(tài)硬盤提供了優(yōu)秀的爆發(fā)寫入性能,以及容量和成本上的優(yōu)勢。并且隨著主控的能力的逐步提升,未來采用SLC Cache的固態(tài)硬盤峰值性能也能有更加長久的保持。所以你對這個(gè)技術(shù)是什么看法呢?歡迎在下方留言一起討論,我們下期再見~

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