价差20%! 有缓存与无缓存SSD有啥区别? 固态硬盘选购技巧_硬盘

二、dram缓存的作用是什么？

上一节只是简要介绍了ssd的有缓/无缓方案，下面我们就从技术的角度分析，来看看dram缓存的作用到底是什么。

该部分内容有点枯燥，看不进去的朋友可以直接跳转至结尾看选购总结哈。

1.dram缓存可以存储ftl闪存映射表

闪存颗粒的物理特性决定了它不能覆盖写入，一般来说，其擦除以block（块）为单位，而写入以page（页）为单位。

page中含有非常多的存储单元，是闪存颗粒写入数据的最小单位：

同时block是page的上级单位，一个block中有很多个page：

一般来讲，足量的消费级有缓ssd中，dram缓存的主要作用是存储ftl闪存映射表，其与闪存颗粒的容量比例为1:1000，ftl映射表在ssd中就像一本书的目录一样，储存着数据从逻辑地址到物理地址的映射关系。

当主机发来读命令时，ssd能根据需要读取的逻辑数据块查找ftl映射表，获取这些逻辑数据在闪存空间所在的位置，后端便能从闪存上把对应数据读到ssd内部缓存空间，然后前端负责把这些数据返回给主机。

由于dram缓存的读写性能和低延迟表现要远远优于闪存颗粒，所以有缓ssd会充分利用这个特性，在ssd通电时将保存在ssd预留空间中的ftl映射表写入dram颗粒中。

咱们想要读写闪存颗粒中的数据时，可以通过dram缓存中保存的ftl快速找到相应位置，从而提高一块固态硬盘的随机读写速度、降低查找数据保存位置时的延迟。清注意，这个机制对于随机读写的加成较大，对顺序读写的性能影响很小很小。

2.dram缓存还可以在脏盘状态下提高读写性能

在使用闪存颗粒作为存储介质的ssd中，如果我们要对一个已有数据的page进行写入，那么必须先要把这个page所在的block中的数据读出，暂时保存到一个空白的block中，待第一个block清空后再把所有数据写进去。

从示意图可以看出来，在我们眼里一个简单的对ssd的写入数据操作，一旦遇到脏盘情况下，就会分解成先读再擦后写（read-erase-write）三个步骤，并在过程中会造成写入放大问题。

显而易见的，这会增加闪存颗粒的写入量，消耗写入寿命，同时在写入过程中还会提高写入延迟、影响写入速度。

如果在这个写入过程中，ssd上还有我们在操作系统中已经删除、但是只做了标记但未实际进行擦除的数据的话，还需要经过一个更加复杂的垃圾回收+擦写操作，进一步影响ssd的写入量和性能。

以下图为例，在block x和block y上有很多垃圾数据，其中block x上的a、b、c为有效数据，block y上的d、e、f、g为有效数据。垃圾回收就是把一个或者几个block上的有效数据搬出来集中写到某个空闲block上(比如blockz)。当这些block上的有效数据都搬走后，ftl便能擦除这些block，然后又能把这些block拿出来供ssd写入新的数据了。

而有缓ssd中的dram缓存由于速度、延迟等方面的性能明显要好于闪存颗粒，所以在向一个block写入数据的过程中，如果block中的page中已有数据，那么可以使用dram作为中转站，先将page中的数据转移到dram中，然后将block整个擦成空白块后填入需要写入的新数据，最后将dram中转站里保存的原page数据挪到其他block里。