SSD為何會掉速　了解緩存外速度

這里我們先簡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。它們能存儲不同容量的數(shù)據(jù)，其實就是對電荷容量的區(qū)分方式不同，要想存儲更多數(shù)據(jù)，就得更細致地區(qū)分存儲電荷的量（圖1），呈現(xiàn)出更多的“電平”狀態(tài)，在存入電荷時的控制肯定更復雜，使得存儲速度更慢。

但是，在主流閃存芯片從SLC發(fā)展到TLC的同時，SSD的速度卻是越來越快的，這又是為什么呢？除了技術進步提升了閃存芯片的運行速度、主控芯片的處理速度外，最重要的一點就是使用高速緩存。在向在SSD運行，特別是寫入文件的時候，我們常常會發(fā)現(xiàn)它的速度有點奇怪，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”了閃存芯片的實際寫入速度，一般被稱為“緩存外速度”。這本來是比較正常的情況，但常常因為廠商的刻意淡化甚至隱瞞，乃至偷偷更換配置而帶來的變化，成為購買和使用中的“大坑”。SSD里拷貝數(shù)據(jù)時，大量數(shù)據(jù)實際上是先存儲在緩存里，再逐步轉移到閃存芯片里。但當緩存裝滿了之后，數(shù)據(jù)存儲的效率下降，甚至有可能是直接向相對低速的閃存芯片中寫入，存儲速度會有所下降（圖2），就是前面提到的閃存芯片實際存儲速度“暴露”的時候了。

所謂的緩存，在很多高端SSD中是大容量DDR緩存芯片，其實就是內(nèi)存芯片（圖3），其大小一般是SSD總容量的1/1000，比如500GB SSD配512MB緩存、1TBSSD配1GB緩存。它們的讀寫速度都遠高于閃存芯片，而且因為是獨立芯片，所以設計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)地送進閃存芯片，進而提供遠超自身容量的高速、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)，其實就是當作SLC使用（見圖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SSD的寫入緩存使用。和獨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”，而是用完就沒有了，一旦寫入的數(shù)據(jù)量超過緩存容量，就只能以TLC的實際速度寫入數(shù)據(jù)了，如果主容量速度太低，寫入速度會“斷崖式”下降（圖5）。

這種設計還有一個很明顯的問題，就是在SSD的容量使用較多時，會不得不壓縮SLC緩存，釋放出更多空間（圖6），此時再寫入數(shù)據(jù)就更容易出現(xiàn)緩存外速度下降的情況。

當然，從成本和大多數(shù)實際情況來看，同片緩存其實很實用，畢竟絕大部分時候我們不會連續(xù)寫入數(shù)十GB的數(shù)據(jù)。但目前有些產(chǎn)品可能會偷偷地更改閃存芯片選料（圖7），如果是同片緩存設計，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速度都會受到影響，當然對整體速度的影響就更明顯了。

由于廠商很少在更換閃存時公開說明，因此除了盡量選擇擁有獨立緩存的型號外，在選購無獨立緩存的入門、中速SSD時（主要是M.2SSD），首先一定要搜索一下是否有相關的報道，如果有，那么確認出現(xiàn)這一問題的SSD是否在產(chǎn)品編號上有變化，購買時與銷售確認編號、性能。購買到手后，則應馬上使用HDTune的“文件基準”測試，將文件長度設定到50GB以上進行寫入速度測試（圖8），如果出現(xiàn)過快的掉速，或者掉速后的速度實在太低，可以盡快申請退貨。