SSD选型看哪些性能指标？

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 SSD容量

提供给终端用户使用的最终容量大小，字节（Byte）为单位，记住标称的数据都是十进制为单位，程序员出身的人容易把它当成二进制，同样一组数据，二进制比十进制会多出7%的容量，例如：

十进制128GB：128*1000*1000*1000 = 128，000，000，000 字节

二进制128GB：128*1024*1024*1024 = 137，438，953，472 字节

二进制行业内称作裸容量，十进制叫用户容量。裸容量比用户容量大约多出了7%。

这里指GB，当进入到TB级时，这个数值更大。读者可自行计算。

对于闪存本身，它是以二进制提供容量的。那么，二进制裸容量多出的7%容量在SSD内部做什么用呢？SSD可以利用这多出来的7%空间管理和存储内部数据，比如把这部分额外的空间用作FTL映射表存储空间、垃圾回收所需的预留交换空间、闪存坏块的替代空间等等。这里的7%多余空间也可以成为OP概念（Over Provision），公式是：

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介质信息

这很关键，当前SSD盘核心存储介质是闪存，闪存这种半导体介质有一些自身物理特性的限制，例如寿命（PE cycles, 编程擦除次数），Program（写编程）、Erase（擦除）和Read（读）时间，温度对读写擦的影响，闪存页的大小，闪存块的大小……这些都是介质的信息，介质的好坏直接影响数据存储的性能和完整性。

闪存分SLC，MLC， TLC （甚至QLC），它指的是一个存储单元存储的比特数：

SLC = Single-Level Cell ，即单个存储单元存储一比特的数据。SLC速度快，寿命长（约5-10万次擦写寿命），但价格超贵（约MLC 3倍以上的价格）。

MLC = Multi-Level Cell，即单个存储单元存储多比特（但一般指两比特）的数据。MLC速度一般，寿命一般（约3k-10k次擦写寿命），价格一般。

TLC = Trinary-Level Cell，即单个存储单元存储三比特的数据，也有闪存厂家叫8LC，速度慢，寿命短（约500-1500次擦写寿命），价格便宜。

表1-1 SLC,MLC和TLC参数比较

闪存类型

SLC

MLC

TLC

每单元比特数

1

2

3

擦除次数（K）

100

3

1

读取时间（微秒）

30

50

75

编程时间（微秒）

300

600

1000

擦除时间（微秒）

1500

3000

4500

闪存发展到现在，经历了2D平面到现在的3D立体制程（Process）的大发展，目标只有一个：硅片单位面积（mm2）能设计生产出更多的比特（bits），让每GB成本和价格更低。这是介质厂商的目标和客户的诉求，同时也是半导体工业发展的趋势。

图1-1 2D vs. 3D 闪存结构示意图

来看一下2D到3D的单位面积比特数的比较，48层Samsung的3D V-NAND每mm2能生产出2600Mb的数据，三倍于2D 闪存，所以同样的晶元可以切割3倍的数据量，简单计算的话每GB的价格能降为1/3。

表1-2 不同闪存密度对比

Micron 16 nm

Hynix 16 nm

Samsung 16 nm

Samsung 48L V-NAND

年份

2014

2014

2015

2016

制程节点(nm)

16

16

16

21

Die容量 (Gb)

128

64

64

256

Die面积 (mm2)

176

93

86.4

99

密度 (Mb/mm2)

730

690

740

2,600

最后我们来看一下各家闪存生产发展节点图，一句话来概括的话，最终竞争的目标：在制程允许的范围内，发展更密、更快、价格更低的闪存产品。

图1-2 闪存原厂路线图

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外观尺寸

SSD是标准件，外观尺寸需要满足一定的规定要求（长宽高和接口连接器），这又通常称之为Form Factor。那SSD会有哪些Form Factor呢？细分为3.5寸、2.5寸、1.8寸、M.2、PCIe card、mSATA、U.2等Form Factor标准，每个Form Factor也都有三围大小、重量和接口引脚等明确规范。

Form Factor标准组织：

https://www.snia.org/forums/sssi/knowledge/formfactors

http://www.ssdformfactor.org/

图1-3 SSD尺寸部分一览

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其他

我们这里看看温度和认证及兼容性信息这两个参数。

所有工业品都有温度规范，SSD应在一定温度范围内使用。工作温度：0℃-70℃，说的是SSD在运行状态时工作温度，超出0-70摄氏度温度范围SSD可能出现产品异常和数据异常，不在产品保证和保修范围内。非工作温度：-50℃-90C，SSD储存和运输期间的温度，非开机工作状态，提供客户产品运输和仓库存储时温度参考用。超出-50℃-90℃，SSD可能会发生损坏。

认证及兼容性信息：SSD硬件和软件都应通过一定认证测试来反映产品的标准测试情况，给客户一些明确的信息是不是过了相应的测试。认证和兼容性是对应标准组织的测试集，标准组织属于第三方，独立客观，测试通过意味着免去了客户一部分测试。

性能剖析

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性能指标

硬盘性能指标一般包括IOPS(Input Output Operations Per Second, 反映的是随机读写性能), 吞吐量(Throughput，单位MB/s，反映的是顺序读写性能), Response Time/Latency (响应时间/时延，单位ms或us)。

下面来详细解释一下各项指标和测量方法。

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