不用閃存了，Optane SSD為何還要28%的OP？

3D XPoint Memory有沒有寫放大？

關于寫放大的問題，源于我在前文中寫過的上面這段話。根據目前了解到的資訊，3D XPoint Memory可能不是普通的相變（結晶/非結晶态轉換）或者電阻式存儲媒體，不像閃存要有一個P/E Cycle，即改寫資料時不用先進行擦除操作了。這樣也就不需要垃圾回收（GC），理論上程式設計的長度機關可以不受諸如頁面、塊之類的限制。那我為啥還給了個“寫放大”的評價？

前兩天有位朋友曾為此和我深入讨論。由于目前的Intel Optane SSD DC P4800X是NVMe塊裝置，對作業系統的驅動來看也是像SSD閃存那樣仿真512byte、4KB的磁盤扇區。這是進出SSD最小的I/O機關，如果底層媒體的性質足夠好，在此基礎上可能就真的沒有寫放大了。

而我在前文中讨論的是配合ScaleMP來模拟記憶體，這時如果我隻發出64byte的操作請求，如果不是連續位址不考慮預讀/寫合并的話，落到P4800X的NVMe塊裝置上就會“變大”。除非有一天Optane能真正按照記憶體的方式來工作。

舉個簡單的例子，一個檔案如果我隻改幾個位元組，落到磁盤I/O上最小機關也是塊（扇區），P4800X應該隻能按照後者來處理。

記得幾年前我曾經寫過一篇《十億IOPS不是夢？Fusion-io閃存API另類分析》，其中就讨論過8塊PCIe SSD如何跑出1.25 IOPS。這裡是通過Fusion-io的Atomic WriteAPI來仿真出來的“64byte塊”，真正落到閃存上的是經過了合并，以達到一種理想的順序I/O。如果是換成讀操作就沒這麼簡單了。

為啥是7個通道、28%超量配置？

根據之前看到的資料，Optane P4800X使用的3D XPoint Memory技術為128Gb 20nm，每顆16GiB（注意我這裡使用的機關）。如上圖，背面14顆加上正面一共28顆晶片，實體容量為448GiB。

那我用448除以375GB的标稱容量，是不是就可以算出OP比例呢？答案是不準确

375 /（1024/1000）/（1024/1000）/（1024/1000）=349 GiB

有的朋友可能沒注意到我在前文中寫的“349GIB”，其實是個簡單的道理，SSD一直沿用硬碟标稱容量的方式，按照1000進位，而實際格式化容量是1024，是以會有一個內插補點。

這時再計算P4800X的OP就是28%——一個在NAND閃存企業級SSD上常見的超供比例。對于這28%都用來幹啥用，國外網站上是這樣寫的：

“3D XPoint memory media doesnot have or require the extra capacity, so over-provisioning doesn't reallyapply. With that said, spare capacity beyond the user defined area is leveragedfor ECC, firmware, and other maintenance operations”

前面說過，由于3D XPoint能就地改寫，不像NAND閃存SSD那樣需要OP來做垃圾回收，那麼就是用于ECC、Firmware和其它維護操作了？

關于這方面，我與下午在微信群裡看到的一位朋友觀點基本相同。（由于沒有官方資料确認，隻好大膽猜測一下，如果寫錯歡迎指正）

我們知道記憶體是在晶片之間做ECC，而NAND閃存是在顆粒内部（實際容量比使用者容量要大），那麼128Gb 3D XPoint Memory會不會内部已經包含了ECC校驗位呢？

在企業級SSD上，比較常見的顆粒間容錯技術是XOR，有點像RAID 5磁盤陣列。也就是說單個晶片失效仍保證資料可用。接下來的一個問題就是，XOR或者P+Q校驗是在晶片之間，還是通道之間？

如果在晶片之間，那麼除了6+1之外，還可能有13+1和26+2這樣比例的可能，有些情況下需要7個通道2-4次并行操作才能寫完一輪資料。這樣對預防單個晶片失效應該可以，并且控制器内部內建少量DRAM或者SRAM也是很正常的。

而我還看到一種說法——目前的3D XPoint媒體誤碼率還比較高。當然這隻是相對而言，而且Intel肯定也在産品設計中用了各種技術來彌補。是以我傾向于認為6+1的通道間XOR比較合理，這樣也能達到ECC的效果。而如果設計更多的通道數，則遇到“雙錯誤”的機率會增大，也不排除另一種說法——7個通道性能已經夠用。

假設上述猜測屬實，448GiB減去1/7剩下384GiB，比349GiB還多出大約35GiB。剩下最後兩點，Firmware——按照正常了解單獨一個小容量Flash Rom就可以吧？不确定3D XPoint Memory需要多大容量，如果像中繼資料那樣放在主存儲媒體中，就有點不像底層Firmware的感覺了。

至于維護操作，顯然還是需要有的。雖然不用GC了，但磨損平衡還要做，包括資料完整性掃描、搬移這些背景操作應該會有，以及像NAND閃存那樣預留一些空間替換損壞的存儲單元。

簡單寫這麼多吧，在專家眼裡我的認識可能又淺薄了：）