Overload

大容量降價(jià)真香嗎

2019年固態(tài)硬盤(pán)經(jīng)歷了一輪大降價(jià)，盡管近期價(jià)格有所回升，全面普及的潮流已經(jīng)不可阻擋。480GB～1TB容量的產(chǎn)品儼然已經(jīng)成為主流需求，甚至有些消費(fèi)者已經(jīng)用大容量固態(tài)硬盤(pán)（圖1）單盤(pán)裝機(jī)，而不是小容量固態(tài)硬盤(pán)裝系統(tǒng)、機(jī)械硬盤(pán)做數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的使用方式了。

尤其是M.2接口的固態(tài)硬盤(pán)，即便是PCI-E×2通道的M . 2接口（圖2）也可以達(dá)到1500MB/s的傳輸速率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)SATA接口產(chǎn)品（包括SATA固態(tài)硬盤(pán)），讓硬盤(pán)終于不再是系統(tǒng)性能最短的那塊板。不過(guò)有些特別看重價(jià)格的用戶(hù)選擇了雜牌固態(tài)硬盤(pán)，長(zhǎng)時(shí)間使用后遇到了一個(gè)問(wèn)題，就是速度大幅降低。

固態(tài)硬盤(pán)顆粒大不同

其實(shí)最早的固態(tài)硬盤(pán)幾乎沒(méi)有掉速的問(wèn)題，這一現(xiàn)象是隨著NAND閃存的技術(shù)變遷產(chǎn)生的。最初的N A ND閃存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式是SLC的，優(yōu)點(diǎn)是讀寫(xiě)能力出眾，但是容量難以做大。為了解決容量問(wèn)題，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模式逐步從SLC一路發(fā)展到MLC、TLC、Q LC，容量也隨之幾何增長(zhǎng)。

這些增加容量的存儲(chǔ)模式，其實(shí)就是在單位內(nèi)保存的電荷位越來(lái)越多，如此可以在幾乎不增加硬件成本（價(jià)格）的情況下，讓單位容量不斷提升。當(dāng)然從同樣容量的產(chǎn)品角度看，就是價(jià)格不斷下降了。但是要在NAND閃存的結(jié)構(gòu)內(nèi)“塞下”更多的電荷，記錄更多的數(shù)據(jù)（圖3），相應(yīng)的控制就必然變得更復(fù)雜，因此寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)間也就更長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致寫(xiě)入性能大幅下滑。固態(tài)硬盤(pán)廠商從MLC顆粒之后就開(kāi)始采用緩存設(shè)計(jì)（圖4），通過(guò)大容量緩存暫存數(shù)據(jù)，然后再慢慢寫(xiě)入，讓數(shù)據(jù)寫(xiě)入的表面速度可以保持一定的水準(zhǔn)，而不是一瀉千里。不過(guò)問(wèn)題是，當(dāng)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)較大、緩存容量耗盡后，寫(xiě)入速度會(huì)立刻“顯出原形”。

GC、TRIM是什么

為了解決掉速問(wèn)題，人們發(fā)明了TRIM命令和GC機(jī)制。先說(shuō)TRIM命令。在硬盤(pán)上進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)，操作系統(tǒng)實(shí)際上會(huì)先“告訴”硬盤(pán)要?jiǎng)h除已有的數(shù)據(jù)，然后再寫(xiě)入新數(shù)據(jù)到硬盤(pán)里。為什么這樣呢？因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)刪除文件的時(shí)候，實(shí)際上只會(huì)在被刪除的文件上做個(gè)“記號(hào)”，表示這里已經(jīng)沒(méi)有東西了，并將文件隱藏起來(lái)，這個(gè)“記號(hào)”會(huì)保留在硬盤(pán)的緩存里，以后有新數(shù)據(jù)寫(xiě)入需要這些空間的時(shí)候，再真正刪除相關(guān)數(shù)據(jù)，或者直接在其基礎(chǔ)上覆蓋寫(xiě)入，只需要進(jìn)行相應(yīng)的翻轉(zhuǎn)磁極操作，將磁盤(pán)狀態(tài)改變?yōu)樾聰?shù)據(jù)就好。如此一來(lái)，硬盤(pán)在寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)需要更多的時(shí)間來(lái)查詢(xún)緩存里的各種“記號(hào)”，所以持續(xù)寫(xiě)入會(huì)越來(lái)越慢，這從硬盤(pán)測(cè)試時(shí)讀寫(xiě)曲線逐步下降就能看出來(lái)。

這個(gè)機(jī)制在機(jī)械硬盤(pán)上雖然有些影響速度，但執(zhí)行起來(lái)還算順暢，但用到固態(tài)硬盤(pán)上問(wèn)題就來(lái)了，因?yàn)殚W存默認(rèn)是不允許直接覆蓋數(shù)據(jù)的，只能先完全擦除，等到電荷全部處于特定穩(wěn)定狀態(tài)，即完全“空閑”的閃存空間才來(lái)進(jìn)行寫(xiě)入。在沒(méi)有TRIM命令的情況下，因?yàn)榍拔奶岬降牟僮飨到y(tǒng)的刪除機(jī)制限制，固態(tài)硬盤(pán)其實(shí)是不知道哪些文件是被“刪除”的，更不知道哪些數(shù)據(jù)已經(jīng)無(wú)用了，必須到操作系統(tǒng)要求在相同的地方寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，才能知道這些數(shù)據(jù)可以，也需要被擦除。這樣就出現(xiàn)了在數(shù)據(jù)等待寫(xiě)入時(shí)，固態(tài)硬盤(pán)還在忙著先清空數(shù)據(jù)的情況，極大地影響了效率和寫(xiě)入速度。

TRIM命令（圖5）就是在操作系統(tǒng)刪除數(shù)據(jù)時(shí)使用類(lèi)似快照的方式來(lái)“記住”這里已被刪除，以及目前的電荷狀態(tài)，這種方式的速度比直接讀寫(xiě)硬盤(pán)、標(biāo)記刪除區(qū)域要快得多，同時(shí)固態(tài)硬盤(pán)不用反復(fù)查詢(xún)哪里被標(biāo)記了，時(shí)間自然就節(jié)省下來(lái)了。而寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)候，TRIM命令也允許數(shù)據(jù)直接根據(jù)快照記錄的電荷狀態(tài)，向已刪除的區(qū)塊進(jìn)行修改寫(xiě)入，而不用花時(shí)間去把它恢復(fù)到空白狀態(tài)，也就是直接覆蓋存儲(chǔ)，可以明顯提升寫(xiě)入速度。

支持TRIM命令的產(chǎn)品必須具備三個(gè)要素：第一，固態(tài)硬盤(pán)的主控制器和當(dāng)前搭配的固件需要支持TRIM命令接收;第二，當(dāng)前操作系統(tǒng)需要支持TRIM指令發(fā)送，這點(diǎn)Windows 7之前的操作系統(tǒng)是不支持的;第三，固態(tài)硬盤(pán)的驅(qū)動(dòng)程序必須支持TRIM命令傳輸。

GC則是GarbageCollection（垃圾回收機(jī)制）的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就相當(dāng)于硬盤(pán)的碎片整理，但它是固態(tài)硬盤(pán)自身的機(jī)制，與操作系統(tǒng)完全無(wú)關(guān)，也不需要人為干預(yù)。其具體功能是將零散分布在存儲(chǔ)模塊中的有效數(shù)據(jù)合并到一個(gè)新的模塊中，并將舊的模塊數(shù)據(jù)擦除（圖6）。GC還細(xì)分了閑置垃圾回收和被動(dòng)垃圾回收兩種方式。顧名思義，前者就是在固態(tài)硬盤(pán)空閑間隙進(jìn)行回收操作，減少固態(tài)硬盤(pán)主控的負(fù)擔(dān)，提高工作效率，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)和時(shí)間都更加零散，需要更多線程的讀取和寫(xiě)入，就是所謂的額外寫(xiě)入放大，對(duì)系統(tǒng)性能有較高的要求;而被動(dòng)垃圾回收則是在數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的同時(shí)進(jìn)行垃圾回收操作，這時(shí)會(huì)增加主控負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)操作時(shí)間。

GC機(jī)制的好處首先是減少了系統(tǒng)讀取時(shí)的尋址負(fù)擔(dān)，另一方面也能留出更多完全空閑的模塊，便于存儲(chǔ)新的數(shù)據(jù)。GC機(jī)制對(duì)固態(tài)硬盤(pán)的性能和壽命都起到至關(guān)重要的作用，不過(guò)它仍然是一個(gè)讀寫(xiě)操作過(guò)程，因此頻繁的GC操作會(huì)嚴(yán)重影響閃存的壽命。如何用GC機(jī)制配合TRIM命令，最大化數(shù)據(jù)讀寫(xiě)機(jī)制與性能之間的平衡，就成為固態(tài)硬盤(pán)固件算法的關(guān)鍵。

雜牌掉速的真實(shí)秘密

說(shuō)了這么多，揭秘的時(shí)間到了，為什么正規(guī)大廠的固態(tài)硬盤(pán)掉速問(wèn)題相對(duì)較少呢？就是因?yàn)閺S商投入了大量精力對(duì)固件的算法進(jìn)行優(yōu)化，但是這個(gè)優(yōu)化非常麻煩。第一，廠商要具備非常出色的技術(shù)能力。主控芯片廠商提供的產(chǎn)品雖然有標(biāo)準(zhǔn)的算法，但是具體到自家生產(chǎn)的固態(tài)硬盤(pán)上，就必須進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。沒(méi)有這個(gè)技術(shù)實(shí)力，就只能“拿來(lái)主義”，主控廠商給的默認(rèn)值是什么就用什么。第二，這個(gè)算法是需要在基于顆粒的技術(shù)特性之上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。也就是說(shuō)廠商必須知道自己拿到的顆粒是什么電氣特性，由于同一個(gè)閃存顆粒廠商提供的這一批顆粒和下一批顆粒都可能存在區(qū)別，那么就必須在這基礎(chǔ)之上，針對(duì)主控芯片的特性分別對(duì)它們進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，二者缺一不可。

至于雜牌固態(tài)硬盤(pán)小廠商，它們第一沒(méi)有二次優(yōu)化算法的技術(shù)能力，第二甚至不清楚自己下一批顆粒的進(jìn)貨來(lái)源，針對(duì)顆粒電氣特性進(jìn)行優(yōu)化更無(wú)從談起。沒(méi)有好的算法來(lái)平衡，它的回收機(jī)制是有缺陷的，根本做不到合理的優(yōu)化回收。

這下，你明白為什么很多超低價(jià)位的固態(tài)硬盤(pán)便宜，用一陣子就會(huì)出現(xiàn)掉速問(wèn)題了吧？要注意的是，剛開(kāi)始使用時(shí)，固態(tài)硬盤(pán)因?yàn)橛兄罅客耆瞻椎拇鎯?chǔ)單元，所以速度表現(xiàn)會(huì)非常良好，但沒(méi)有好的固件算法支撐，使用一段時(shí)間后，空白存儲(chǔ)單元不足，又不能很好地回收和整理，掉速現(xiàn)象才會(huì)逐漸出現(xiàn)和嚴(yán)重。因此，不管是評(píng)測(cè)還是周?chē)说亩唐谑褂皿w驗(yàn)，都可能存在一些偏差。

這些固態(tài)硬盤(pán)安心用

那么，要遠(yuǎn)離不靠譜的雜牌，我們就得了解市場(chǎng)中到底哪些才是值得信任的固態(tài)硬盤(pán)廠商和型號(hào)。下面筆者就來(lái)簡(jiǎn)單介紹一些典型產(chǎn)品吧。

金士頓UV500系列480GB SATA接口固態(tài)硬盤(pán)

針對(duì)沒(méi)有M.2接口的老機(jī)型，也同樣有適用型號(hào)推薦，比如金士頓UV500系列的480GB產(chǎn)品。其主控、閃存配置為Marvell88SS1074+64層3D TLC閃存的組合，性能相當(dāng)出色，接近SATA3.0接口理論傳輸速度的極限，雖然500MB/s級(jí)別的速度遠(yuǎn)不如很多M.2 SSD，但這也是接口規(guī)格的限制所致，實(shí)在無(wú)奈。

金士頓固態(tài)硬盤(pán)的最大特點(diǎn)就是堅(jiān)固耐用，且性?xún)r(jià)比極為突出。金士頓為它提供了5年有限質(zhì)保。而且為了加強(qiáng)安全性，它支持256位AES硬件加密、TCG Opal 2.0安全管理解決方案，對(duì)涉及商業(yè)機(jī)密等營(yíng)商環(huán)境非常適用。

希捷酷魚(yú)500GB固態(tài)硬盤(pán)

在500GB容量的SATA接口固態(tài)硬盤(pán)中，希捷酷魚(yú)系列絕對(duì)是非常具有性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品之一。它的順序讀取速度高達(dá)560MB/s，順序?qū)懭胨俣雀哌_(dá)535MB/s，是SATA 3.0接口的極限速度，而且其總寫(xiě)入字節(jié)數(shù)高達(dá)249TBW，耐用性非常出色。其實(shí)筆者還是比較喜歡大容量的SATA接口固態(tài)硬盤(pán)，它們的適應(yīng)性更好，從系統(tǒng)盤(pán)位置退役后完全可以當(dāng)作數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)盤(pán)、游戲/影音的存儲(chǔ)盤(pán)使用。尤其是用于M.2+2.5英寸組合的筆記本機(jī)型，一個(gè)高速M(fèi).2系統(tǒng)盤(pán)+一個(gè)大容量倉(cāng)庫(kù)盤(pán)，豈不是完美？

金士頓KC2000系列500GB M.2接口固態(tài)硬盤(pán)

金士頓固態(tài)硬盤(pán)有口皆碑，穩(wěn)定性無(wú)需擔(dān)憂，一直以來(lái)都是電腦裝機(jī)的首選產(chǎn)品之一。從性能上看，KC2000系列的固態(tài)硬盤(pán)性能非常了得，它采用了M.2接口，支持PCIe×4通道，主控為慧榮旗艦型號(hào)SM2262EN，是目前市面主流產(chǎn)品中的性能翹楚，也不愧為金士頓新旗艦產(chǎn)品。其采用AES 256位加密，96層3D TLC閃存，最大容量版本可達(dá)2TB。KC2000系列固態(tài)硬盤(pán)的最大持續(xù)讀取速度為3000MB/s～3200MB/s，持續(xù)寫(xiě)入速度為1100MB/s～2200MB/s，隨機(jī)讀取速度為250K IOPS～350K IOPS，隨機(jī)寫(xiě)入速度為200K IOPS～250K IOPS。

KC2000的主流產(chǎn)品，500GB版本非常超值。其總寫(xiě)入數(shù)據(jù)可達(dá)300TBW之多，使用壽命完全不需擔(dān)心。當(dāng)然了，如果預(yù)算有限，又想上M.2接口硬盤(pán)，可以考慮金士頓的A2000系列產(chǎn)品，其速度略低，但是容量?jī)r(jià)格比更為突出！

希捷酷魚(yú)510系列 512GB M.2接口固態(tài)硬盤(pán)

希捷一直是全世界舉足輕重的存儲(chǔ)專(zhuān)業(yè)廠商，酷魚(yú)系列產(chǎn)品現(xiàn)在也擁有了固態(tài)類(lèi)型的選擇。這款512GB的M.2接口固態(tài)硬盤(pán)采用群聯(lián)PS5012-E12主控+東芝64層3D TLC的組合，PCIe×4高速接口，性能非常出眾，讀寫(xiě)速度分別是3400MB/s和2100MB/s，隨機(jī)讀寫(xiě)速度分別是350K IOPS和530K IOPS。而且其總寫(xiě)入字節(jié)數(shù)達(dá)到了320TBW，耐久性也不需要有任何擔(dān)心。如果你認(rèn)準(zhǔn)了希捷酷魚(yú)510系列，但是預(yù)算又有限，還可以考慮256GB版本，價(jià)格要便宜不少呢。

西部數(shù)據(jù)Black系列SN750-游戲高性能版500GB M.2接口固態(tài)硬盤(pán)

西部數(shù)據(jù)自從收購(gòu)閃迪后，迅速完成了從機(jī)械存儲(chǔ)到固態(tài)存儲(chǔ)的多元化布局，這款Black系列SN750 500GB固態(tài)硬盤(pán)就是西部數(shù)據(jù)的杰作之一。不同于其他廠商的是，西部數(shù)據(jù)（閃迪）具有自主設(shè)計(jì)主控和閃存芯片的能力，這款產(chǎn)品就采用源自閃迪的20-82-007011主控，以及閃迪的64層堆疊BiCS 3D TLC閃存，固件的緩存策略設(shè)計(jì)無(wú)疑會(huì)很出色。有趣的是，SN750支持“游戲模式”（Game Mode），打開(kāi)后會(huì)禁用低功耗狀態(tài)，從而大大降低讀寫(xiě)延遲，當(dāng)然功耗和發(fā)熱會(huì)有所增加。這個(gè)功能對(duì)游戲玩家來(lái)說(shuō)無(wú)疑是非常友善的，可以大幅度縮短游戲載入和讀盤(pán)等待的時(shí)間。

西部數(shù)據(jù)Blue系列-3D進(jìn)階高速讀寫(xiě)版 500GB SATA接口固態(tài)硬盤(pán)

西部數(shù)據(jù)的Blue系列固態(tài)硬盤(pán)屬于其入門(mén)級(jí)產(chǎn)品，采用Marvell 88SS1074主控+閃迪64層堆疊BiCS 3D TLC閃存的搭配方式，500GB版本可提供545MB/s讀取、525MB/s寫(xiě)入、4K隨機(jī)讀取100K IOPS、4K隨機(jī)寫(xiě)入80K IOPS的性能。西部數(shù)據(jù)還升級(jí)了質(zhì)保政策，從3年質(zhì)保提升至5年質(zhì)保，可靠性不需要擔(dān)心。

目前500GB版本是西部數(shù)據(jù)Blue系列中性?xún)r(jià)比最高的一款，十分劃算，追求實(shí)惠的用戶(hù)可以?xún)?yōu)先考慮。

三星970 EVO Plus 500GB M.2接口固態(tài)硬盤(pán)

三星970 EVO系列固態(tài)硬盤(pán)頗受用戶(hù)的喜愛(ài)，主要原因就是性能十分出眾。不過(guò)這并沒(méi)有讓三星滿(mǎn)意，繼970 EVO之后，三星又拿出了970 EVO Plus系列，重點(diǎn)就是進(jìn)一步提升讀寫(xiě)速度。970 EVO Plus的技術(shù)水平有了很大的提高，除了搭載第五代V-NAND閃存外，該系列的固件也進(jìn)行了升級(jí)，總體性能提升較為明顯，其中寫(xiě)入速度比前代970 EVO快了53%，順序/隨機(jī)寫(xiě)入成績(jī)達(dá)到了3300MB/s、560K IOPS的水平，而順序/隨機(jī)讀取則為3500MB/s、620K IOPS。另外，三星為全系產(chǎn)品提供5年質(zhì)保及最多1200TB的寫(xiě)入壽命承諾。唯一的問(wèn)題就是，它的售價(jià)要比其他品牌貴了一點(diǎn)。

三星860 EVO 500GB SATA接口固態(tài)硬盤(pán)

三星860 EVO可謂經(jīng)久不衰的熱銷(xiāo)系列固態(tài)硬盤(pán)。它采用MJX SSD主控+64層堆疊3D V-NAND閃存的組合，兩者皆出自三星之手。在智能TurboWrite技術(shù)的支持下，860 EVO連續(xù)寫(xiě)入速度高達(dá)520MB/s，連續(xù)讀取速度高達(dá)550MB/s。TurboWrite緩沖區(qū)大小從12GB到78GB，文件傳輸更快，在工作量繁重和多任務(wù)的情況下，傳輸速度更加穩(wěn)定。其總寫(xiě)入字節(jié)數(shù)達(dá)到了300TBW，耐用性是毫無(wú)問(wèn)題的。