价差20%! 有缓存与无缓存SSD有啥区别? 固态硬盘选购技巧

二、DRAM缓存的作用是什么？

上一节只是简要介绍了SSD的有缓/无缓方案，下面我们就从技术的角度分析，来看看DRAM缓存的作用到底是什么。

该部分内容有点枯燥，看不进去的朋友可以直接跳转至结尾看选购总结哈。

1.DRAM缓存可以存储FTL闪存映射表

闪存颗粒的物理特性决定了它不能覆盖写入，一般来说，其擦除以Block（块）为单位，而写入以Page（页）为单位。

Page中含有非常多的存储单元，是闪存颗粒写入数据的最小单位：

同时Block是Page的上级单位，一个Block中有很多个Page：

一般来讲，足量的消费级有缓SSD中，DRAM缓存的主要作用是存储FTL闪存映射表，其与闪存颗粒的容量比例为1:1000，FTL映射表在SSD中就像一本书的目录一样，储存着数据从逻辑地址到物理地址的映射关系。

当主机发来读命令时，SSD能根据需要读取的逻辑数据块查找FTL映射表，获取这些逻辑数据在闪存空间所在的位置，后端便能从闪存上把对应数据读到SSD内部缓存空间，然后前端负责把这些数据返回给主机。

由于DRAM缓存的读写性能和低延迟表现要远远优于闪存颗粒，所以有缓SSD会充分利用这个特性，在SSD通电时将保存在SSD预留空间中的FTL映射表写入DRAM颗粒中。

咱们想要读写闪存颗粒中的数据时，可以通过DRAM缓存中保存的FTL快速找到相应位置，从而提高一块固态硬盘的随机读写速度、降低查找数据保存位置时的延迟。清注意，这个机制对于随机读写的加成较大，对顺序读写的性能影响很小很小。

2.DRAM缓存还可以在脏盘状态下提高读写性能

在使用闪存颗粒作为存储介质的SSD中，如果我们要对一个已有数据的Page进行写入，那么必须先要把这个Page所在的Block中的数据读出，暂时保存到一个空白的Block中，待第一个Block清空后再把所有数据写进去。

从示意图可以看出来，在我们眼里一个简单的对SSD的写入数据操作，一旦遇到脏盘情况下，就会分解成先读再擦后写（READ-ERASE-WRITE）三个步骤，并在过程中会造成写入放大问题。

显而易见的，这会增加闪存颗粒的写入量，消耗写入寿命，同时在写入过程中还会提高写入延迟、影响写入速度。

如果在这个写入过程中，SSD上还有我们在操作系统中已经删除、但是只做了标记但未实际进行擦除的数据的话，还需要经过一个更加复杂的垃圾回收+擦写操作，进一步影响SSD的写入量和性能。

以下图为例，在Block x和Block y上有很多垃圾数据，其中Block x上的A、B、C为有效数据，Block y上的D、E、F、G为有效数据。垃圾回收就是把一个或者几个Block上的有效数据搬出来集中写到某个空闲Block上(比如Blockz)。当这些Block上的有效数据都搬走后，FTL便能擦除这些Block，然后又能把这些Block拿出来供SSD写入新的数据了。

而有缓SSD中的DRAM缓存由于速度、延迟等方面的性能明显要好于闪存颗粒，所以在向一个Block写入数据的过程中，如果Block中的Page中已有数据，那么可以使用DRAM作为中转站，先将Page中的数据转移到DRAM中，然后将Block整个擦成空白块后填入需要写入的新数据，最后将DRAM中转站里保存的原Page数据挪到其他Block里。

发现了吗？在这个过程中由于DRAM的参与，还减少了一部分对闪存颗粒的写入量，同时还加快了整个R-E-W的过程，减少了写入延迟。

接下来让我们把问题进一步复杂化，当SLC Cache容量耗尽时，有一个需要将原本SLC Cache空间内的数据重写回TLC模式的过程，我们称之为SLC Cache释放，在这其中要面临大量擦写操作。而在固件的加持下，部分SSD的DRAM缓存也能在这个过程中起到缓解写入放大的作用。

这也即是说，独立DRAM缓存在SSD中其实起着万金油的作用，这也是各大存储厂商的消费级旗舰SSD以及更加昂贵的企业级SSD一般都会采用有缓方案的原因。

三、有缓SSD、无缓SSD，用起来有啥区别？

现在技术原理我们已经了解了，那么有缓SSD和无缓SSD在我们实际使用过程中，到底有啥不一样的体验呢？

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