Какво е SLC кеширане?

Съвременните SSD дискове предлагат много по-добро съотношение GB на $, отколкото преди няколко години. Когато SSD за първи път излизаха на пазара, те обикновено бяха в диапазона на капацитет от 64 GB или 128 GB. Освен това бяха по-скъпи от многотерабайтовите твърди дискове. В продължение на години се предполагаше, че ако искате много място за съхранение и не искате да плащате високи цени, имате нужда от твърд диск и трябва да приемете по-ниската производителност.

Сега обаче нещата са малко по-различни. Да, SSD все още са по-скъпи на GB от HDD, но ценообразуването е много по-близко. 2TB SSD в момента е най-добрата цена за SSD. 2TB SSD е около два пъти по-скъп от 2TB HDD. Вече можете да получите още по-значително предимство в производителността срещу тези допълнителни разходи.

Все още е вярно, че ако искате много терабайти място за съхранение. Например, по-евтино е да вземете твърди дискове, ако искате голям RAID масив. Но да предположим, че имате работа само с ежедневни нива на компютърно съхранение за домашен потребител. В такъв случай един или два терабайта SSD е повече от достатъчен и няма да разбие банката.

Как падна цената?

И така, какво се промени? Какво свали цената до разумни нива? Първо, технологията просто е узряла. С течение на времето става по-евтино да се правят тези неща. Някои технологични пробиви и иновации обаче наистина промениха играта. 3D VNAND позволи значително увеличаване на плътността на съхранението, като позволи клетките на паметта да бъдат подредени една върху друга, вместо да се притискат все по-близо една до друга в една равнина. Това не е различно от начина, по който многоетажните паркинги позволяват повече коли да бъдат паркирани в същата зона като плосък паркинг.

Съвременните SSD устройства сега обикновено използват TLC флаш памет. TLC означава Triple-Level Cell, което означава, че всяка клетка с памет може да съхранява три бита данни. Това утроява капацитета за съхранение на данни на същия брой клетки с памет в сравнение с паметта с еднослойна клетка (SLC) в по-ранните SSD дискове.

Тези три промени обясняват по-голямата част от подобрението на цената на SSD. Имаше обаче и много други развития. Работата е там, че TLC идва с някои доста големи предупреждения.

Какъв е проблемът с TLC?

Проблемът с поставянето на множество битове данни в една клетка от паметта е, че записването на данни е значително по-сложно. Това забавя процеса. Това е проблем, защото SSD дисковете трябва да са бързи. Те управляват нови поколения стандарти за удвояване и удвояване на честотната лента, за да позволят по-бързо съхранение.

Въпреки че все още можете да четете от TLC с пламтящите 16 GB на най-новите PCIe 5 SSD дискове, определено не можете да пишете на тях толкова бързо. Всъщност скоростите на запис на TLC обикновено са някъде около 2000MBs. Това все още е много по-бързо от HDD, но по-бавно от PCIe 3 SSD.

Забележка : TLC не е единственият използван тип флаш памет. Има сравнително малък брой Quad-Level Cell (QLC) SSD дискове и развитието на Penta-Level Cell (PLC) SSD дискове напредва съответно за 4 и 5 бита данни на клетка. Скоростите на запис на QLC памет в момента са около 350MBs, което е по-бавно от HDD.

Въведете SLC Cache

Производителите на SSD разработиха SLC кеширане, за да заобиколят тези силно намалени скорости на запис. Това е прост трик за запис на данни в супер бърза SLC флаш памет. След това данните се копират в по-бавната TLC светкавица възможно най-бързо във фонов режим. Това позволява рекламираните бързи скорости на запис на SSD, стига да има SLC кеш пространство за запис. Това не е проблем в повечето случаи, но може да бъде, ако извършвате значителни операции по запис наведнъж. Например, възстановяването или записването на резервно копие обикновено включва запис върху голям процент от устройството.

SLC кешът обикновено се предлага в две отделни части: статичен SLC кеш и динамичен псевдо-SLC кеш. Статичният кеш обикновено е малък, по-малко от 10GB дори на големи 2TB устройства. Статичният кеш е винаги наличен, дори когато устройството е почти пълно. Динамичният кеш варира по размер, както подсказва името, в зависимост от оставащото място на устройството.

По-големите SSD имат по-големи псевдо-SLC кешове и могат да правят по-големи записи при пикови скорости. Важно е да се отбележи, че размерът на динамичния кеш се базира на оставащото свободно пространство, а не на общия капацитет на устройството. Размерът на динамичния кеш се намалява, когато устройството се запълни. Много SSD разпределят около една трета от свободното си пространство, за да се използват като динамичен SLC кеш. Това може да бъде около 600 GB на 2TB устройство.

SSD контролерът избира да записва входящи данни в SLC кеша, защото е бърз. Това е важно, защото данните могат да бъдат предоставени на SSD по-бързо, отколкото могат да бъдат записани в много по-бавната TLC флаш памет. Когато SSD тогава не работи, контролерът след това копира данните в TLC паметта при по-бавните скорости на запис. Това съхранява данните по по-ефективен от пространството начин и отново освобождава SLC кеша, за да приеме повече операции за запис при високи скорости. Докато има място в SLC кеша, SSD може да работи с пиковите си рекламирани скорости. След като кешът е пълен, устройството трябва да се забави, поради което наличието на голям SLC кеш е полезно.

Потенциално бъдеще

Никое SSD не го използва в момента, но има потенциален случай на използване и на MLC кеш. MLC означава Multi-Level Cell, лошо наречен метод за съхраняване на два бита данни в клетка, а не един или три. Това е по-бавно от SLC, но по-бързо от TLC. Докато SLC кешовете предлагат фантастични скорости, които MLC не можеше да достигне, MLC би предложил два пъти по-голям размер на кеша.

Теоретично това би било отлична средна позиция, позволяваща върхови скорости на SLC кеширане, докато SLC кешът не бъде изразходван. След това пускане в MLC кеш, ако все още трябва да се запишат още данни. Това пак би било по-бързо от директното писане в TLC или QLC паметта, но вероятно ще включва по-сложна логика.

Въпреки че скоростите на TLC са относително високи, това не е било необходимо. Тъй като QLC и PLC SSD стават все по-често срещани, те ще идват с допълнителни намаления на скоростта на запис. Вторичното MLC кеширане може да е начин, по който технологията се развива, за да облекчи това.

Заключение

SLC кеширането е умен метод за кеширане на запис върху SSD. Позволява високи скорости на трансфер при записи в стотици гигабайти на флаш памет, в която номинално не може да се записва с тази скорост. Данните, записани в кеша, се изхвърлят в TLC или QLC флаш паметта възможно най-бързо, за да се освободи кеша за пикови скорости на трансфер.

Размерът на SLC кеша варира в зависимост от оставащото свободно място на устройството. Това означава, че по-големите и по-празни дискове могат да записват повече данни при пикови скорости, отколкото по-малките SSD или SSD с по-близък капацитет. Какво мислиш? Кажете ни в коментарите по-долу.