解讀固態硬碟的“4K效能”

在談到固態硬碟效能的時候，大家都會想到非常重要的“4K效能”，即4K隨機讀寫IOPS。作為系統盤使用時，固態硬碟執行的讀寫操作中，4K隨機讀寫佔據了相當大的份額。

“4K效能”受哪些因素影響呢？快閃記憶體沒有機械活動部件，隨機讀寫的效能比機械硬碟高出許多，但依然會受一些因素的制約，譬如快閃記憶體讀寫延遲、LUT（Look up table）效率。快閃記憶體的讀寫延遲基本是固定的，而LUT效率就成了影響固態硬碟“4K效能”的主要因素。

LUT填補了快閃記憶體與針對傳統機械硬碟設計的檔案系統之間鴻溝，解決快閃記憶體不能覆蓋寫入、擦寫次數存在限制等問題。LUT可以被當成是一張邏輯地址（檔案系統）與物理地址（快閃記憶體單元）之間對應關係的查詢表。

根據LUT表的儲存位置，固態硬碟可以分為有外接快取和無外接快取（DRAM-less）兩種型別，後者因為省去了固態硬碟當中的DRAM晶片，在價效比上擁有更好的表現。但省去DRAM快取理論上會對“4K效能”產生一些不利影響。下圖是東芝TR200固態硬碟，採用當前主流的DRAM-less無外接快取方案。

DRAM-less方案也有LUT表，儲存在主控內整合的高速、小容量SRAM快取當中。兩種方案的工作模式類似於字典中拼音和部首兩種檢字法。

拼音檢字表：有DRAM快取，大腦中對字的讀音已經瞭解，可以快速查到這個字的釋義所在頁碼。

部首檢字表：無DRAM快取，需要先找到部首，然後根據比劃數量最終找到頁碼，等於查了兩次表，完整的Look up table需從NAND快閃記憶體上讀出。

當然事無絕對，東芝TR200主控內建了高達32MB容量的高速SRAM快取，按照1MB：1GB的標準LUT容量，能夠覆蓋32GB容量的快閃記憶體空間，相當於常用資料無需二次查表，LUT效率提升的結果就是“4K效能”的大幅改善。由於SRAM比外接DRAM快取速度更快，東芝TR200的4K單執行緒讀取速度達到了52MB/s以上。