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資料安全至上:英睿達P5 Plus固态硬碟中采用的RAIN技術分析

主要、閃存、DRAM緩存三大件全自産是原廠SSD的優勢之一。進入PCIe 4.0時代後英睿達推出了P5 Plus系列,提供500GB、1TB和2TB三種容量型号,存儲極客這次測試的是常用的1TB版本。

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從P5到P5 Plus,并不是從PCIe 3.0更新到PCIe 4.0接口那麼簡單。英睿達P5 Plus還首次使用了美光全新RG架構NAND閃存取代了P5上的FG浮栅架構閃存。

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

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RG架構的控制門從多晶矽更改為金屬,可以使程式設計脈沖快速上升,支援single-pass程式設計寫入算法,大幅提高了閃存寫入速度。

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作為原廠PCIe 4.0旗艦中價格最親民的型号之一,英睿達P5 Plus不能說完全沒有缺憾:6600MB/s的順序讀取速度比7000MB/s的大衆水準低6%左右。美光的176層3D TLC閃存在很多PCIe 4.0 SSD當中都有應用,作為美光的“親兒子”,P5 Plus并非實力不濟而是側重點有所不同。

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美光在2015年收購了企業級主要研發公司Tidal Systems,從P5開始英睿達消費級SSD也開始用上美光自家主要晶片。P5 Plus則使用了支援PCIe 4.0的美光DM02A1主要,具備一項企業級進階資料保護技術:RAIN(redundant array of independent NAND)獨立NAND備援陣列,它可以極大地提升SSD可靠性,但會以犧牲少量性能作為代價。性能換穩定值不值呢?我們還是先從原理來看。

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對于普通的SSD來說,用于糾錯的ECC資料存儲在閃存page的spare區域,處理不了整個page、整個block甚至是整個die發生故障的情況。盡管這類故障很罕見,不過一旦發生就是災難級的,基本上沒有挽救資料的希望。

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RAIN的原理類似于RAID陣列,不同之處是組成陣列的不是單個硬碟,而是一個個閃存die(從晶圓上取下的小晶粒,一個閃存顆粒可封裝多個NAND die)。

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美光的RAIN就是為了實作企業級SSD安全性而生。由于家用SSD普遍使用SLC緩存而不适合組建RAID陣列,是以在SSD單體内實作RAID備援保護的必要性就更高了。RAIN可以有7+1、15+1、127+1等多種組合方式,英睿達沒有公布P5 Plus所用的規格,但我們不難計算出1TB容量的SSD内擁有16個512Gb容量的NAND閃存die。

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如果采用15+1的RAID組,可以在标準7% OP預留白間内實作RAIN保護。由于SSD每次從閃存中讀取的資料都有1/16是用于資料保護的備援資料,是以順序讀寫性能會同比例下降。P5 Plus用大約6%的順序讀取速度換來了數倍安全性提升,筆者認為還是很值得。

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具體到實際使用環節,性能損失幅度會更小。存儲極客對比測試了同樣采用美光176層3D TLC閃存的英睿達P5 Plus和金士頓KC3000,後者使用的是群聯PS5018-E18主要,順序讀取速度7400MB/s,而且我專門找了一塊頂配4TB型号來對比,結果還是英睿達P5 Plus 1TB在PCMark 10完整系統盤基準測試當中取勝:

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選取最能展現家用SSD使用方式的系統啟動和遊戲附加元件目進行對比:KC3000更快的順序讀取速度沒有轉化成實用性能優勢,反倒是英睿達P5 Plus在多數項目上取得了領先。

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總結來說,英睿達P5 Plus雖然不以直覺可見的順序讀取速度見長,但先進的176層堆疊RG架構閃存結合美光獨家的RAIN獨立NAND備援陣列技術,為玩家提供了一個兼顧遊戲性能和資料安全性的理想選擇。

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