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为什么NVMe固态硬盘比较快?看不到的秘密在这里

东芝RC100是NVMe SSD中相对替代的产品。它的第一印象是“小”,由于采用了东芝BiCS3高密度3D闪存和MCP多芯片融合封装技术,小巧的机身内含有大量能量。

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NVMe SSD是SSD中最好的。为什么采用NVMe协议的SSD具有比SATA更好的性能?这不仅仅是因为PCIe通道的带宽优势。

表面性能和固态硬盘的实际影响:

正如CPU操作包括整数和浮点类型一样,计算机对SSD的访问也是顺序读写和随机读写。虽然我们可以通过测试软件在两种访问模式下测试SSD的理论功率,但我们无法分辨这些数据对计算机速度的直接影响。

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PCIe通道的带宽优势主要体现在顺序读写速度,即下图中AS SSD Benchmark的Seq(序列)线。但是,顺序读取和写入通常仅在两个硬盘之间复制文件时才会发生,这对于家用计算机的系统磁盘来说不太常用。同样,虽然系统磁盘IO主要基于随机读写,但它不仅是4KB的粒度,也不是单独的读写。

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归根结底,AS SSD Benchmark提供的这些数字主要证实了理论参数,并没有很强的实际参考价值。

影响SSD性能的关键:

顺序读写带宽和4K随机读写IOPS相对容易测量,但它们没有很强的使用价值。 IO延迟是直接影响计算机性能的关键因素。 IO延迟是从开始到结束的读写操作所消耗的时间。延迟越低,硬盘响应主机读写请求的速度越快,用户体验越好。

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有些朋友可能会问,不能耽误直接替换IOPS指标吗?答案是否定的。延迟等于1 IOPS,除非IO一个接一个地到达。这种情况太理想,不能存在于现实中。

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无论是机械硬盘还是固态硬盘,都会有一个IO尚未完成,另一个IO读写请求已经到来。由于机械硬盘只能同时有一个磁头进行读写,因此下一个IO请求只能在最后一个IO完成之前执行。以后IO请求延迟将不可避免地增加。

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尽管从AHCI协议引入的NCQ功能允许队列中的各个IO指令在正确的时间“排队跳转”并调整执行顺序,以便硬盘磁头有机会减少跟踪次数,在这种情况下,IO只能逐个执行,并且队列深度的增加似乎在一秒内增加。读写次数(IOPS),但IO的延迟实际上增加了。

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固态硬盘采用闪存而无需移动部件来存储数据,节省了在机械硬盘中搜索磁头的时间,并通过多通道和CE交错技术实现了并发数据的读写。但IO延迟确定的硬盘性能的性质并未改变。

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PCMark 8存储性能测试使用实际应用的一系列硬盘活动脚本来衡量硬盘对性能的影响,并且仍然反映在其性能背后的访问延迟中。当我们将PCMark 8存储测试分数保存为XML格式时,我们可以看到平均访问时间,即平均访问延迟。

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IO延迟是一个难以量化的指标,并且在处理不同的实际应用程序时,硬盘驱动器的行为会有所不同。为了减少延迟,NVMe协议是闪存接口和主设计之外的“快捷方式”之一。用于闪存优化的NVMe协议对低延迟进行了一系列改进,有效地降低了延迟开销。

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借助NVMe协议,Toshiba RC100可轻松处理各种复杂应用,高效执行数据读写,并以低延迟增强计算机体验。

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