數(shù)據(jù)安全至上:英睿達(dá)P5 Plus固態(tài)硬盤(pán)中采用的RAIN技術(shù)分析
主控、閃存、DRAM緩存三大件全自產(chǎn)是原廠SSD的優(yōu)勢(shì)之一。進(jìn)入PCIe 4.0時(shí)代后英睿達(dá)推出了P5 Plus系列,提供500GB、1TB和2TB三種容量型號(hào),存儲(chǔ)極客這次測(cè)試的是常用的1TB版本。

從P5到P5 Plus,并不是從PCIe 3.0升級(jí)到PCIe 4.0接口那么簡(jiǎn)單。英睿達(dá)P5 Plus還首次使用了美光全新RG架構(gòu)NAND閃存取代了P5上的FG浮柵架構(gòu)閃存。

RG NAND采用具有氮化硅 (SiN) 存儲(chǔ)層的電荷陷阱單元,字線由鎢金屬代替原來(lái)堆疊的SiN薄膜。相比FG架構(gòu)能夠降低閃存單元間電容耦合問(wèn)題,提高閃存可靠性。

RG架構(gòu)的控制門(mén)從多晶硅更改為金屬,可以使編程脈沖快速上升,支持single-pass編程寫(xiě)入算法,大幅提高了閃存寫(xiě)入速度。

作為原廠PCIe 4.0旗艦中價(jià)格最親民的型號(hào)之一,英睿達(dá)P5 Plus不能說(shuō)完全沒(méi)有缺憾:6600MB/s的順序讀取速度比7000MB/s的大眾水平低6%左右。美光的176層3D TLC閃存在很多PCIe 4.0 SSD當(dāng)中都有應(yīng)用,作為美光的“親兒子”,P5 Plus并非實(shí)力不濟(jì)而是側(cè)重點(diǎn)有所不同。

美光在2015年收購(gòu)了企業(yè)級(jí)主控研發(fā)公司Tidal Systems,從P5開(kāi)始英睿達(dá)消費(fèi)級(jí)SSD也開(kāi)始用上美光自家主控芯片。P5 Plus則使用了支持PCIe 4.0的美光DM02A1主控,具備一項(xiàng)企業(yè)級(jí)高級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù):RAIN(redundant array of independent NAND)獨(dú)立NAND冗余陣列,它可以極大地提升SSD可靠性,但會(huì)以犧牲少量性能作為代價(jià)。性能換穩(wěn)定值不值呢?我們還是先從原理來(lái)看。

對(duì)于普通的SSD來(lái)說(shuō),用于糾錯(cuò)的ECC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閃存page的spare區(qū)域,處理不了整個(gè)page、整個(gè)block甚至是整個(gè)die發(fā)生故障的情況。盡管這類(lèi)故障很罕見(jiàn),不過(guò)一旦發(fā)生就是災(zāi)難級(jí)的,基本上沒(méi)有挽救數(shù)據(jù)的希望。

RAIN的原理類(lèi)似于RAID陣列,不同之處是組成陣列的不是單個(gè)硬盤(pán),而是一個(gè)個(gè)閃存die(從晶圓上取下的小晶粒,一個(gè)閃存顆??煞庋b多個(gè)NAND die)。

美光的RAIN就是為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)SSD安全性而生。由于家用SSD普遍使用SLC緩存而不適合組建RAID陣列,所以在SSD單體內(nèi)實(shí)現(xiàn)RAID冗余保護(hù)的必要性就更高了。RAIN可以有7+1、15+1、127+1等多種組合方式,英睿達(dá)沒(méi)有公布P5 Plus所用的規(guī)格,但我們不難計(jì)算出1TB容量的SSD內(nèi)擁有16個(gè)512Gb容量的NAND閃存die。

如果采用15+1的RAID組,可以在標(biāo)準(zhǔn)7% OP預(yù)留空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)RAIN保護(hù)。由于SSD每次從閃存中讀取的數(shù)據(jù)都有1/16是用于數(shù)據(jù)保護(hù)的冗余數(shù)據(jù),所以順序讀寫(xiě)性能會(huì)同比例下降。P5 Plus用大約6%的順序讀取速度換來(lái)了數(shù)倍安全性提升,筆者認(rèn)為還是很值的。

具體到實(shí)際使用環(huán)節(jié),性能損失幅度會(huì)更小。存儲(chǔ)極客對(duì)比測(cè)試了同樣采用美光176層3D TLC閃存的英睿達(dá)P5 Plus和金士頓KC3000,后者使用的是群聯(lián)PS5018-E18主控,順序讀取速度7400MB/s,而且我專(zhuān)門(mén)找了一塊頂配4TB型號(hào)來(lái)對(duì)比,結(jié)果還是英睿達(dá)P5 Plus 1TB在PCMark 10完整系統(tǒng)盤(pán)基準(zhǔn)測(cè)試當(dāng)中取勝:

選取最能體現(xiàn)家用SSD使用方式的系統(tǒng)啟動(dòng)和游戲加載項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比:KC3000更快的順序讀取速度沒(méi)有轉(zhuǎn)化成實(shí)用性能優(yōu)勢(shì),反倒是英睿達(dá)P5 Plus在多數(shù)項(xiàng)目上取得了領(lǐng)先。

總結(jié)來(lái)說(shuō),英睿達(dá)P5 Plus雖然不以直觀可見(jiàn)的順序讀取速度見(jiàn)長(zhǎng),但先進(jìn)的176層堆疊RG架構(gòu)閃存結(jié)合美光獨(dú)家的RAIN獨(dú)立NAND冗余陣列技術(shù),為玩家提供了一個(gè)兼顧游戲性能和數(shù)據(jù)安全性的理想選擇。