固態(tài)硬盤的工作原理對(duì)于普通用戶而言就是一個(gè)黑盒，雖然你能夠打開(kāi)它的外殼，卻無(wú)法從外觀去深入了解它的運(yùn)作原理。為什么不同型號(hào)的固態(tài)硬盤性能天差地別?為什么同一種硬件方案會(huì)有不同的使用效果?

　　今天筆者就從當(dāng)前普及的無(wú)外置DRAM緩存固態(tài)硬盤說(shuō)起，談?wù)劜煌�主控在的固件算法差異，以及由此產(chǎn)生的性能影響。下圖是東芝原廠的TR200固態(tài)硬盤拆解，它是一個(gè)典型的無(wú)外置DRAM緩存固態(tài)硬盤。

　　固態(tài)硬盤使用的NAND閃存本身性能出眾，無(wú)需像過(guò)去機(jī)械硬盤那樣利用緩存來(lái)提升性能，但卻需要維護(hù)一張?zhí)厥獾腖UT查找表來(lái)工作。傳統(tǒng)的固態(tài)硬盤使用DRAM緩存芯片來(lái)存儲(chǔ)這張LUT表，下圖紅圈內(nèi)是東芝Q300固態(tài)硬盤中的DRAM緩存芯片。

　　無(wú)外置DRAM緩存，通常也被稱為無(wú)緩存方案，它是指通過(guò)固件適應(yīng)省去了DRAM芯片的固態(tài)硬盤解決方案。無(wú)外置DRAM緩存并不意味著完全沒(méi)有緩存，實(shí)際上它同樣需要LUT表，只是表的結(jié)構(gòu)不同，容量較小并且存儲(chǔ)于主控內(nèi)集成的小容量SRAM當(dāng)中。由于不需要額外的DRAM芯片，無(wú)外置DRAM緩存固態(tài)硬盤的成本更低，在處理好性能與成本關(guān)系的基礎(chǔ)上也能取得更好的性價(jià)比。

　　同一類型的硬件方案會(huì)因?yàn)榫唧w設(shè)計(jì)的不同而產(chǎn)生很大差異，下面選擇某S、某M的無(wú)外置DRAM緩存主控，與東芝TR200中的TC58NC1010GSB主控進(jìn)行一番性能對(duì)比。

　　測(cè)試工具選擇Txbench的Advanced Benchmark，通過(guò)設(shè)定不同的Measurement Size，變換測(cè)試的數(shù)據(jù)范圍。無(wú)外置DRAM緩存的固態(tài)硬盤由于主控內(nèi)置SRAM容量有限，通常不能高效地隨機(jī)訪問(wèn)大空間內(nèi)的數(shù)據(jù)。

　　某M主控：主控內(nèi)SRAM能夠覆蓋1GB范圍，在此范圍內(nèi)的隨機(jī)尋址能夠高效進(jìn)行，4K讀取38.9MB/s，超出之后跌到20MB/s左右。

　　某S主控的策略(SM2268XT)，完全沒(méi)有優(yōu)化，效率最低，全程只有20MB/s出頭的4K隨機(jī)讀取效能。

　　東芝TC58NC1010GSB主控的策略，從512MB區(qū)間一直到4GB區(qū)間，4K隨機(jī)讀取始終保持在40MB/s以上，展示出不俗的主控LUT表效率。

　　測(cè)試范圍擴(kuò)展到32GB范圍后性能依舊保持良好水平：

　　一個(gè)沒(méi)有外置DRAM緩存的主控方案，東芝是如何做到和有DRAM緩存方案效果相媲美的?答案或許要從主控內(nèi)SRAM的容量以及LUT表的結(jié)構(gòu)說(shuō)起。對(duì)于固態(tài)硬盤的固件算法來(lái)說(shuō)，Page Mapping更細(xì)化，通常需要1GB：1MB的緩存空間，即480GB固態(tài)硬盤通常需要512MB的DRAM緩存容量。相對(duì)的，Block Mapping粒度更大，甚至只需4MB左右內(nèi)存就能管理高達(dá)1TB的閃存容量。

　　通過(guò)固件上的優(yōu)化，結(jié)合Block Mapping與Page Maaping算法，優(yōu)化LUT表結(jié)構(gòu)，就能提升更大范圍的隨機(jī)讀寫性能表現(xiàn)。盡管沒(méi)有外置DRAM緩存，TR200依然能夠提供240GB到960GB的海量存儲(chǔ)空間，并在足夠大的尋址范圍內(nèi)保持出色的隨機(jī)讀取效能。固件算法優(yōu)化和針對(duì)閃存顆粒的適配對(duì)TR200的性能表現(xiàn)起了重要作用，原廠固態(tài)硬盤使用自主研發(fā)主控的優(yōu)勢(shì)正在于此。