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長江存儲緻态TiPlus5000固态硬碟評測:Dramless新舵手

進入2022年,Dramless方案憑借着不俗性能和可控成本,成為了繼PCIe4.0之後又一行業風口。

回顧這幾年固态硬碟行業的技術路線,可以發現“快速普及和落地”成為了各大存儲廠商共同追求的價值,誇張的讀寫速度、束之高閣的技術概念,已然無法适應當下的消費趨向。

更實用、更能滿足使用者需求、更具成本效益的解決方案,或許是存儲新時代下,最優解。

長江存儲·緻态,作為初入存儲行業的新生力量,無論是首創的Xtacking架構閃存顆粒,亦或是從無到有的全SSD産品線,它們都始終将使用者體驗、使用者價值、使用者感受,作為安身立命之本,一直堅持利用技術創新産品創新,驅動和幫助使用者,獲得更加優質的存儲體驗。

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緻态TiPlus5000固态硬碟

于是我們再次迎來了長江存儲旗下首款DRAMLess方案的PCIe3.0固态硬碟,緻态TiPlus5000。

長江存儲緻态TiPlus5000固态硬碟評測:Dramless新舵手

為了讓大家快速了解緻态TiPlus5000的産品特性,筆者在評測開始之前,先概括性的總結此款産品的技術特性,然後再一一剖析。

緻态首款DRAMless方案固态硬碟,内置HMB機制,連續讀取超過3500MB/s,直達PCIe3.0 SSD性能天花闆

新一代Xtacking架構閃存顆粒,高效穩定

slc智能緩存設計,持久讀寫無壓力

5年質保,售後無憂慮

01 内外結構解析 Dramless是亮點

先來看産品, “Plus”意為加強,增強,對應着有着一定性能需求的主流使用者,中度遊戲玩家,以及辦公使用者,更多強調産品的均衡表現,并在售價方面更加友好。

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Plus意為增強版

除了定位的差異,緻态TiPlus5000固态硬碟的突出亮點,便是DRAMless了。這一點,從緻态TiPlus5000的産品設計上便可窺探一二。

外觀方面和正常M.2接口産品并無二緻,同樣的2280标準設計,隻是頂端金手指的單缺口,顯現出緻态TiPlus5000的特殊性,即支援NVMe傳輸協定;

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2280标準設計

揭開正面的貼紙,内部設計方面,可以看到緻态TiPlus5000依舊采用單片PCB設計,産品背面并沒有留下可以繼續擴容的閃存焊點,正面是四顆打上長江存儲logo的閃存顆粒,以及一顆來自于國産主要廠商聯芸研發的主要顆粒。并沒有我們熟悉的獨立DRAM顆粒,進行資料緩存。

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産品正面

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産品背面

主要方面,采用了國産新興主要廠商聯芸研發的編号為MAP1202主要晶片,熟悉主要晶片的朋友可能不會陌生,此款晶片是一款全新研發的,基于NVMe1.3/1.4技術開發的DRAMless主要晶片,采用22nm工藝制程,超低功耗設計,以及實作了NAND接口高性能自适應,最高支援1600MT/s的顆粒性能,能夠有效的發揮PCIe3.0協定的全部性能。

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國産聯芸MAP1202主要

顆粒方面,自不必說,采用長江存儲Xtacking2.0架構,這是長江存儲自研Xtacking架構的疊代産品,該架構的突出優勢是,創造性的在兩片獨立晶圓上加工外圍電路和存儲單元,在利于選擇更先進的邏輯工藝的同時,讓NAND擷取更高的I/O接口速度及更多的操作功能,當兩片晶圓各自完工後,Xtacking技術隻需一個處理步驟即可通過數十億根垂直互聯通道(VIA)将兩片晶圓鍵合,合二為一,創造出密度更高,速率更快,品質更佳的NAND閃存産品。

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Xtacking2.0架構閃存顆粒

采用Xtacking2.0架構的長江存儲第三代3D NAND,高品質高性能TLC閃存顆粒,單顆容量256GB,共四顆組成1TB的總存儲容量。

02 DRAMLess詳解

剛剛說到,緻态TiPlus5000固态硬碟的突出亮點采用了DRAMless方案的同時,性能達到了3500MB/s的PCIe3.0行業天花闆。那麼DRAMless到底是什麼?它又有何魔力使得緻态TiPlus5000固态硬碟能夠達到如此性能?

實際上,要真正了解DRAMless方案,就得先要知道DRAM的具體作用。和正常意義上的CPU緩存略顯差異的是,固态硬碟的獨立DRAM最重要的意義在于存儲FTL閃存映射表,有利于閃存顆粒快速讀取、檢索、更新乃至于修正FLT閃存映射表。

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LAB和PBA對應關系(圖源于網際網路)

要了解FTL閃存映射表,我們還得引入固态硬碟存儲的邏輯位址LAB和實體位址PBA的概念。(PS:這一段描述過于硬核,新手朋友可以直接略過)

在機械硬碟時代,我們通過磁盤作為存儲媒體,可以直接将資料覆寫寫入,而到了固态硬碟時代,閃存顆粒卻無法如同磁盤一樣直接進行資料的覆寫和寫入,需要先擦除後寫入;與此同時,過多的擦除會極大的縮短閃存顆粒壽命,于是為了能夠更友善的調用和修改分布在不同block上的資料資訊,更好的排查和監控閃存塊的壽命情況,業界便引入了邏輯位址LAB和實際實體位址PBA之間互相轉換的概念和機制。

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FTL閃存映射表工作機制(圖源于網際網路)

而FTL閃存映射表,便是閃存單元實體位址同檔案系統邏輯位址之間互相映射形成的描述檔案,它的存在能夠快速讓檔案系統的邏輯位址指令,轉化到實體位址,快速定位,快速修改,避免過多的閃存擦除引發壽命問題。

FTL閃存映射表的存在,能夠顯著提升閃存的讀寫效率,而DRAM作為存儲和調用FTL閃存映射表的容器,它的意義就非同一般了。或許會有人問道這樣一個問題,DRAM作為易失性媒體,在掉電後資料便會丢失的,那麼存儲在内的映射表怎麼辦?答案是在SSD掉電之前,它會将映射表寫入Flash顆粒中,等到再次通電初始時需要再把映射表讀出來放在DRAM之中。

03 HMB技術是核心

聊到這裡,DRAMless,便好了解了。就是在産品設計階段,去掉了DRAM子產品,并将存儲映射表的重任放置在SRAM中,或是閃存顆粒裡面,同時利用主要HMB機制完成閃存映射表調用和修正工作。

所謂HMB技術,全稱是Host Memory Buffer,翻譯成中文就是主機記憶體緩沖,這個技術其實在行業内部已經誕生許久,它其實是一種機制,即讓主機端(Host)可以将目前不須要用到的記憶體資源,通過NVMe協定提供給SSD使用,這個記憶體資源受制于Windows系統,最大容量不超過64MB,換句話說就是借用PC主記憶體來實作FTL映射表存取,加速來提高性能,這個技術多用于無外置緩存即DRAMless固态硬碟。

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HMB工作機制

實際上,這個技術從誕生之初開始,便作為許多廠商節省成本,提升利潤率的備用方案,因而在技術更新和性能表現方面,沒有進行更多元度探索,導緻DRAMless淪為了低性能廉價品的代名詞。

可随着硬體水準的提升,基于長江存儲自研Xtacking閃存顆粒的高性能,以及優化後的主要晶片,使得緻态TiPlus5000固态硬碟即使在DRAMless方案下,依舊能夠維系更高的性能表現。

04 性能測試 連續性能堪稱PCIe3.0 SSD天花闆

進入性能測試部分,針對DRAMless方案特性,我們将從連續性能、4k随機、緩存表現、綜合性能以及遊戲載入等次元進行全面考量。

在連續性能方面,依舊采用CrystalDiskMark和Txbench兩款主流測試軟體,綜合評判。這兩款軟體,最大的便是能夠根據産品定位,自定義測試負載,隊列深度,以及線程,同時能夠快速直覺的進行結果呈現,是我們了解固态硬碟性能的最好選擇之一。

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CrystalDiskMark測試

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Txbench測試

通過CrystalDiskMark和Txbench兩款軟體對比發現,緻态TiPlus5000固态硬碟的最大連續讀取速度基本能夠保持在3600MB/s的性能水準,而連續寫入速度也能達到3200MB/s,要知道主流帶有獨立DRAM的PCIe3.0 SSD的最大連續讀取速度也就在3500MB/s上下,由此可見經由長江存儲緻态改良和優化後的DARMless方案的性能強悍。

至于4K随機性能部分,直接參照CrystalDiskMark的4K測試成績,在QD512的隊列深度下,緻态TiPlus5000固态硬碟最大4K随機讀取達到了1818MB/s,而最大4K随機寫入也達到了1647MB/s,經過簡單的資料換算,可以知道緻态TiPlus5000固态硬碟的最大4K随機讀取大緻在465K IOPS,而最大4K随機寫入也保持在421K IOPS。

優秀的4K性能,能夠顯著加速使用者日常細碎任務的快速響應,對于實際體驗有着相當的提升作用。

05 slc緩存、綜合性能行業中上遊

衆所周知,在當下消費級存儲行業,slc緩存模式的存在,已然成為使用者和廠商都能接受的方案,它能夠解決絕對性能和成本采購之間的沖突,加快固态硬碟産品的普及。

在slc緩存測試方面,我們采用老牌存儲軟體HD Tune進行測試。

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slc緩存測試

通過測試發現,在近乎全盤的資料寫入測試中,緻态TiPlus5000固态硬碟在寫入前半段性能還是相當平穩的,一直維持在較高的水準線上,随着寫入量的增加,大約到80GB左右,速度開始出現下滑,由此可以推斷,緻态TiPlus5000固态硬碟的SLC緩存空間大約在80GB左右。

為了進一步驗證緻态TiPlus5000固态硬碟的緩存政策,我們還通過應用于企業級存儲中的IO Meter進行無檔案模式下128KB QD32緩存測試。

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IO Meter測試

通過圖檔中的性能變化曲線可以知道,在0-28秒區間内,緻态TiPlus5000固态硬碟的性能基本保持在均值2898MB/s左右,而當寫入時間達到29秒開始,性能出現顯著下降,和此前在HD TUNE測試中保持着一緻的性能變化,經過簡單計算後(即2.89GB/s*28s),緻态TiPlus5000固态硬碟在IO Meter緩存測試中,緩存容量大緻在80GB上下徘徊。

綜合HD TUNE和IO Meter的測試來看,緻态TiPlus5000固态硬碟的緩存政策依舊是固定的SLC Cache模式,其容量大小大緻在80GB左右。

在綜合性能方面,采用新版PC Mark10專業版内置的完整系統盤測試,該測試能夠模拟正常系統的運作場景,通過程式的内部計算,将磁盤在真實系統環境下的表現以數值的形式展現出來,有着相當的參考價值。

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PC makr10綜合測試

在該測試下,有三個數值值得參考,總得分上,緻态TiPlus5000固态硬碟得到了2473分,展現了在綜合的系統環境下緻态TiPlus5000固态硬碟的性能優勢,至于在硬碟帶寬和平均存取時間次元上,緻态TiPlus5000固态硬碟同樣憑借着新主要和新顆粒在制程工藝和IO隊列上的優勢,取得了相當不錯的成績。

作為對比項,某國際品牌上一代PCIe3.0旗艦産品的PC Mark10總得分為2247,雖然存在平台差異、固件優化等幹擾因素,可就得分區間而言,DRAMless方案的緻态TiPlus5000固态硬碟在性能部分依舊是可圈可點。

06 遊戲載入測試 可圈可點

在遊戲測試方面,我們将借助專業FFXIV Benchmark進行比對測試,這是一款針對遊戲載入時長和顯示卡适配評級的demo測試軟體,它開啟後能夠自動模拟遊戲載入、畫面光效等實際遊戲場景,并記錄遊戲載入時間,畫面渲染效果,最終進行評級和打分。

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緻态TiPlus5000固态硬碟 載入測試

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某品牌DRAMless方案PCIe3.0 SSD 載入測試

通過對照參考物,可以看到在同樣的遊戲場景下,在載入時長和總得分兩項測試中,緻态TiPlus5000固态硬碟,相比于某品牌DRAMless方案SSD産品,有着相當明顯的性能優勢。

在一定程度上,反映了在同等遊戲場景下,緻态TiPlus5000固态硬碟能夠提供更快一步的響應速度,進而為使用者創造更佳的遊戲體驗。

07 DRAMless新舵手 新技術帶來新格局

DRAMless作為一項不斷演進的新技術,在2021年前後開始被各大存儲廠商重新拾到起來,其背後的考量,無外乎性能的可接受度,以及市場需求的快速演變。

性能的可接受度,顧名思義随着各大存儲廠商在主要固件上的優化,閃存顆粒性能的爬坡,使得曾經孱弱的DRAMless方案,重換生機,擁有更高的産品性能,這是DRAMless産品大火的深層原因;

長江存儲緻态TiPlus5000固态硬碟評測:Dramless新舵手

當然了,高性能的産品市場上早已存在,成熟的DRAM方案也已經證明了其産品價值,何故再度大費周章,重複生産呢?答案是市場對于低成本高性能,具有顯著成本效益産品的需求在擴大,而DRAMless方案,沒有獨立DRAM的采購和制造成本,在出廠成本和市場售價方面,有着先天優勢,再加上不俗的性能表現,天然的成為了最能迎合和滿足現階段市場的消費需求。

緻态TiPlus5000固态硬碟的誕生,也源于此。在全新的DRAMless賽道之上,各大存儲廠商其實早已亮劍,拼技術、講體驗、看服務,全面競争的号角已經吹響,惟願戰鬥在DRAMless的各大國産船手,能以緻态TiPlus5000固态硬碟為舵,揚帆起航,挖掘新大陸。

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