強(qiáng)大的硬件壓縮引擎

作為存儲(chǔ)設(shè)備，我們所使用的硬盤（包括傳統(tǒng)的溫徹特硬盤以及新的固態(tài)硬盤）基本上只包括了存儲(chǔ)的能力，在高端的存儲(chǔ)系統(tǒng)上則會(huì)加入一些處理能力用來(lái)增加一些特性，如重復(fù)數(shù)據(jù)刪除等功能。近年來(lái)，一些廠商開(kāi)始另辟蹊徑，開(kāi)始在終端存儲(chǔ)設(shè)備上增加一些處理功能，用來(lái)提升產(chǎn)品的附加值，英特爾最新的企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤SSD 520系列就是這樣，它于2月6日在美國(guó)加州發(fā)布，具有特別的硬件數(shù)據(jù)壓縮的能力。

數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

雖然SSD 520系列是英特爾最新的固態(tài)硬盤系列產(chǎn)品，不過(guò)硬件壓縮技術(shù)早在數(shù)年前就出現(xiàn)在SSD上面了，只是由于可靠性方面的原因沒(méi)有得到大規(guī)模的應(yīng)用。SSD 520的硬件壓縮技術(shù)其實(shí)和高端的重復(fù)數(shù)據(jù)刪技術(shù)乃至常用的WinZip/WinRAR原理上并無(wú)太大區(qū)別，都是對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行哈希對(duì)比，然后去除冗余的數(shù)據(jù)塊。通過(guò)消耗硬盤內(nèi)置的處理資源獲得數(shù)據(jù)壓縮能力，SSD 520可以獲得多種好處，首先是大幅度提升了寫入性能，眾所周知，固態(tài)硬盤由于自身的特性，寫入性能總是比較明顯地弱于讀取性能。通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮，寫入的數(shù)據(jù)量得到了降低，從而寫入性能得到了提升。隨著寫入數(shù)據(jù)量的降低而帶來(lái)的另一個(gè)好處是，NAND芯片的磨損率也得到了明顯的降低，從而提升了可靠性，通常，固態(tài)硬盤的寫入放大系數(shù)都會(huì)大于1，而SSD 520可以降低到小于1，根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，大約平均可以達(dá)到0.5左右，也就是硬盤寫入一個(gè)單位的數(shù)據(jù)量，實(shí)際芯片只需要寫入一半。圖1顯示了不同類型用戶數(shù)據(jù)的典型壓縮率，這和用戶使用通用壓縮軟件的效果是很類似的，安全軟件數(shù)據(jù)的壓縮率最高，文檔、瀏覽器緩存的壓縮率也比較高。顯然，已經(jīng)被壓縮過(guò)的文件很難再?gòu)闹姓业饺哂啵瑝嚎s率不會(huì)高。

硬件設(shè)計(jì)

SSD 520使用的是已經(jīng)被LSI收購(gòu)的SandForce的主控芯片，型號(hào)為SF-2281VB1，該系列最高容量為480GB，不過(guò)通常我們不會(huì)拿到最高容量的產(chǎn)品——到手的是240GB，其型號(hào)為SSDSC2CW240A3，使用了16個(gè)英特爾的25nm NAND顆粒，型號(hào)為29F16B08CCME2，每面8顆，每顆容量16GiB，總?cè)萘窟_(dá)到了256GiB，然而其標(biāo)稱值則是240GB（格式化容量則更少）。這里含有一個(gè)腳注，SandForce SF-2281芯片帶有一個(gè)叫做RAISE（Redundant Array of Independent Silicon Elements，獨(dú)立硅片冗余陣列）的技術(shù)，可以通過(guò)一塊額外的NAND芯片冗余來(lái)提升降低不可恢復(fù)錯(cuò)誤率，從而提升可靠性，例如，16個(gè)NAND芯片、容量256GiB的SSD 520使用RAISE技術(shù)的話，將會(huì)只剩下240GiB用戶可見(jiàn)。這其實(shí)是一個(gè)專為低質(zhì)量NAND芯片設(shè)計(jì)的技術(shù)，不過(guò)顯然英特爾對(duì)其自產(chǎn)的NAND芯片質(zhì)量很放心，因此SSD 520的低端型號(hào)沒(méi)有使用這個(gè)功能，從效果上說(shuō)，RAISE技術(shù)跟通常保留一些容量用來(lái)進(jìn)行磨損控制差不多。

SandForce SF-2281是一塊SATA 6Gb/s接口的芯片，具有數(shù)據(jù)壓縮的能力。SandForce是一個(gè)年輕的廠商，其產(chǎn)品缺乏足夠的檢驗(yàn)，SF-2281推出一段時(shí)日之后曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題。英特爾的SSD 520系列的測(cè)試和認(rèn)證大約進(jìn)行了一年多，目的就是為了解決SF-2281的問(wèn)題，以達(dá)到英特爾所要求的可靠性。英特爾SSD 520采用的是LSI特別提供的Firmware，相信在英特爾和LSI兩大廠商的合作下，SandForce芯片的可靠應(yīng)用不會(huì)有什么問(wèn)題。

性能測(cè)試

筆者使用了最新的SandBridge-E + X79平臺(tái)進(jìn)行了測(cè)試，X79芯片組提供了兩個(gè)SATA 6Gb/s接口。使用的操作系統(tǒng)為Windows 7 Ultimate x64，驅(qū)動(dòng)為RSTe 3.0.1.7016。測(cè)試中打開(kāi)了NCQ本地命令排序功能。測(cè)試軟件為Iometer 1.1.0 rc1版本以及PCMark Vantage x64。

限于篇幅關(guān)系，我們省略了連續(xù)讀寫的吞吐量性能圖表，它們分別是536MB/s和506MB/s，確實(shí)強(qiáng)悍。接著再來(lái)看業(yè)界最通用的衡量SSD隨機(jī)性能的項(xiàng)目：4KB性能，如圖2所示，讀取可以達(dá)到61220 IOps，比英特爾的SSD 320/SSD 510都要高20%以上。而寫入性能則很明顯，看過(guò)我們以前SSD評(píng)測(cè)文章的讀者可以記起，通常4KB隨機(jī)寫入性能都是隨著隊(duì)列深度的增長(zhǎng)而降低的，而SSD 520則不然，它隨著隊(duì)列深度的增長(zhǎng)而提升，并達(dá)到28380的峰值IOps，要注意到的是我們Iometer測(cè)試采用的是100%隨機(jī)生成的數(shù)據(jù)，因此是幾乎完全無(wú)法進(jìn)行壓縮的。圖2還給出了4KB連續(xù)寫入測(cè)試的性能表現(xiàn)，達(dá)到了79898的峰值IOps。總的來(lái)說(shuō)，SSD 520的指標(biāo)表現(xiàn)不錯(cuò)。

接下來(lái)進(jìn)行的是PCMark Vantage x64測(cè)試。因?yàn)镾SD 520是一個(gè)帶有數(shù)據(jù)壓縮功能的固態(tài)硬盤，因此純隨機(jī)的Iometer無(wú)法反映用戶應(yīng)用的性能，PCMark這樣的模擬用戶操作的測(cè)試就剛好合適。測(cè)試結(jié)果不再單獨(dú)做圖，SSD 510 250GB的磁盤得分是38603，SSD 520 240GB的磁盤得分是是58938，提升非常明顯。

總結(jié)

英特爾SSD 520系列不僅僅是一個(gè)存儲(chǔ)產(chǎn)品，它還帶有數(shù)據(jù)處理能力——它具有獨(dú)特的數(shù)據(jù)壓縮功能，不過(guò)，SSD 520并不是使用這個(gè)功能擴(kuò)大自身的存儲(chǔ)容量，而是通過(guò)它降低寫入數(shù)據(jù)量，起到提升性能、降低NAND芯片磨損、提高可靠性的作用。