SSD為何會(huì)掉速　了解緩存外速度

這里我們先簡(jiǎn)單回顧一下之前多次提到的閃存芯片類型，也就是SLC、MLC、TLC、QLC等等。它們能存儲(chǔ)不同容量的數(shù)據(jù)，其實(shí)就是對(duì)電荷容量的區(qū)分方式不同，要想存儲(chǔ)更多數(shù)據(jù)，就得更細(xì)致地區(qū)分存儲(chǔ)電荷的量（圖1），呈現(xiàn)出更多的“電平”狀態(tài)，在存入電荷時(shí)的控制肯定更復(fù)雜，使得存儲(chǔ)速度更慢。

但是，在主流閃存芯片從SLC發(fā)展到TLC的同時(shí)，SSD的速度卻是越來(lái)越快的，這又是為什么呢？除了技術(shù)進(jìn)步提升了閃存芯片的運(yùn)行速度、主控芯片的處理速度外，最重要的一點(diǎn)就是使用高速緩存。在向在SSD運(yùn)行，特別是寫入文件的時(shí)候，我們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)它的速度有點(diǎn)奇怪，有可能突然從高速下降至較低的速度，也就是所謂的SSD“掉速”問(wèn)題。其原因主要是SSD的高速緩存容量用完，因而“暴露”了閃存芯片的實(shí)際寫入速度，一般被稱為“緩存外速度”。這本來(lái)是比較正常的情況，但常常因?yàn)閺S商的刻意淡化甚至隱瞞，乃至偷偷更換配置而帶來(lái)的變化，成為購(gòu)買和使用中的“大坑”。SSD里拷貝數(shù)據(jù)時(shí)，大量數(shù)據(jù)實(shí)際上是先存儲(chǔ)在緩存里，再逐步轉(zhuǎn)移到閃存芯片里。但當(dāng)緩存裝滿了之后，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的效率下降，甚至有可能是直接向相對(duì)低速的閃存芯片中寫入，存儲(chǔ)速度會(huì)有所下降（圖2），就是前面提到的閃存芯片實(shí)際存儲(chǔ)速度“暴露”的時(shí)候了。

所謂的緩存，在很多高端SSD中是大容量DDR緩存芯片，其實(shí)就是內(nèi)存芯片（圖3），其大小一般是SSD總?cè)萘康?/1000，比如500GB SSD配512MB緩存、1TBSSD配1GB緩存。它們的讀寫速度都遠(yuǎn)高于閃存芯片，而且因?yàn)槭仟?dú)立芯片，所以設(shè)計(jì)合理的話可以一邊緩沖新數(shù)據(jù)，一邊把老數(shù)據(jù)平穩(wěn)地送進(jìn)閃存芯片，進(jìn)而提供遠(yuǎn)超自身容量的高速、平穩(wěn)寫入數(shù)據(jù)量，有些甚至可以做到SSD全容量寫入基本不掉速（圖4）。

目前的入門和主流SSD常常采用另一種“同片”緩存，即在閃存芯片（目前一般為TLC或QLC閃存）中劃出一部分只記錄高低兩種電荷狀態(tài)，其實(shí)就是當(dāng)作SLC使用（見(jiàn)圖1）。這樣犧牲了一些數(shù)據(jù)容量，但可以換取更快的寫入速度，這部分就作為整個(gè)SSD的寫入緩存使用。和獨(dú)立的高速緩存芯片不同，這些位于同一芯片上的SLC“緩存”很難做到一邊緩沖數(shù)據(jù)，一邊將其中的數(shù)據(jù)寫入“主容量”，而是用完就沒(méi)有了，一旦寫入的數(shù)據(jù)量超過(guò)緩存容量，就只能以TLC的實(shí)際速度寫入數(shù)據(jù)了，如果主容量速度太低，寫入速度會(huì)“斷崖式”下降（圖5）。

這種設(shè)計(jì)還有一個(gè)很明顯的問(wèn)題，就是在SSD的容量使用較多時(shí)，會(huì)不得不壓縮SLC緩存，釋放出更多空間（圖6），此時(shí)再寫入數(shù)據(jù)就更容易出現(xiàn)緩存外速度下降的情況。

當(dāng)然，從成本和大多數(shù)實(shí)際情況來(lái)看，同片緩存其實(shí)很實(shí)用，畢竟絕大部分時(shí)候我們不會(huì)連續(xù)寫入數(shù)十GB的數(shù)據(jù)。但目前有些產(chǎn)品可能會(huì)偷偷地更改閃存芯片選料（圖7），如果是同片緩存設(shè)計(jì)，那么改成了性能更差的閃存芯片后“緩存”的性能、超出緩存后的閃存自身存儲(chǔ)速度都會(huì)受到影響，當(dāng)然對(duì)整體速度的影響就更明顯了。

由于廠商很少在更換閃存時(shí)公開說(shuō)明，因此除了盡量選擇擁有獨(dú)立緩存的型號(hào)外，在選購(gòu)無(wú)獨(dú)立緩存的入門、中速SSD時(shí)（主要是M.2SSD），首先一定要搜索一下是否有相關(guān)的報(bào)道，如果有，那么確認(rèn)出現(xiàn)這一問(wèn)題的SSD是否在產(chǎn)品編號(hào)上有變化，購(gòu)買時(shí)與銷售確認(rèn)編號(hào)、性能。購(gòu)買到手后，則應(yīng)馬上使用HDTune的“文件基準(zhǔn)”測(cè)試，將文件長(zhǎng)度設(shè)定到50GB以上進(jìn)行寫入速度測(cè)試（圖8），如果出現(xiàn)過(guò)快的掉速，或者掉速后的速度實(shí)在太低，可以盡快申請(qǐng)退貨。