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三连体解读PCEVA固态硬盘耐久度测试
2018-9-25 14:14| 发布者: Essence| 查看: 1963| 评论: 11|原作者: Essence
摘要: 听说PCEVA最近开始测3D闪存固态硬盘的耐久度了。“啥?SSD耐久度不都几年前都测过多少次了吗?3D比2D好,为啥还要测呢?”在过去几年全球范围内已经有太多次SSD耐久度测试,其中树立了很多破万次擦写循环的高寿记 .. ...
听说PCEVA最近开始测3D闪存固态硬盘的耐久度了。“啥?SSD耐久度不都几年前都测过多少次了吗?3D比2D好,为啥还要测呢?”

在过去几年全球范围内已经有太多次SSD耐久度测试,其中树立了很多破万次擦写循环的高寿记录,即便现在的3D闪存固态硬盘也未必能够达到。而且随着时间的推移,过去一些耐久度测试的成绩是否有价值,现在来看的话也值得商榷。

固态硬盘耐久度该怎么测?

从挠头三连开始,首先来解答耐久度是咋回事,为什么过去的测试方法不科学,以及现在的耐久度测试该怎么做。


1.耐久度是咋回事:
闪存有写入寿命的限制,准确地说应该是有擦除次数的限制。由于闪存在写入前必须先擦除,所以擦除次数就跟写入数据量联系起来了。

深入一点来说,闪存是用电子来表达和记录数据的,而电子就保存在每个闪存单元的floating gate浮动栅极(或者Charge Trap电荷捕获层)当中。在floating gate与Substrate之间有一层很薄的氧化物层,使得电子进入到floating gate浮动栅极后不能来去自由。只有保持住电子不流失,闪存才能正确的记录数据。


在反复的编程(写入)和擦除过程后,氧化物层逐渐变薄以至于出现漏洞而导致电子很容易流失。这时候,闪存单元就要坏掉了。以上就是闪存寿命限制的简单解释,篇幅所限不能一一展开具体叙述。

2.为什么过去的测试方法不科学:
上一节中提到了,闪存单元的损坏是因为氧化物层过度磨损造成的,不过这个磨损到坏的过程是渐进的,闪存单元的彻底损坏则是以电子流失过多、超过主控纠错能力而出错为临界点的。

过去的大多数固态硬盘测试都采取了一路写到死的方式,忽视了断电后的数据保持时间。实际上闪存寿命末期数据“易蒸发”,一块固态硬盘如果不停写入或许不会坏,但只要关机后断电保存几天就会变砖——固态硬盘在此之前早就失去了使用价值。

一路写到死的耐久度测试方式虽然能取得漂亮的成绩,但却未能科学的展现固态硬盘的有效使用寿命。

3.现在的耐久度测试该怎么做:
除了写入之外,还应该间隔地进行长期断电后数据保持能力的验证。由于三星840掉速事件的影响,PCEVA认为针对老数据(即很久前写入进去,内容始终没有发生变化的数据)读取掉速情况也需进行验证。

由于测试时间方面的可行性考虑,1:1的长期断电测试并不实际。我们没有办法每测一段时间就中断几个月来验证断电后数据会不会出错,这样测的话可能没等测完,这个型号已经停产了:这绝对不是夸张。

4.为什么烘烤可以加速
理论研究表明,高温可以加快闪存漏电的速度。基于英特尔、JEDEC等企业和组织的说明,可以使用高温烘烤的方式来加速模拟固态硬盘长期断电后数据保持力的测试。

实际上这些理论非常复杂,远非几句话可以说清。感兴趣的朋友可以参考JEDEC固态技术协会提出的JESD218固态硬盘需求和耐用性测试方法。特别说明:由于JESD218A规定的测试条件非常复杂,超出了我们设备条件,所以PCEVA使用的90度恒温烘烤24小时的测试方法,并不完全符合JESD218A规范,但测试等效强度应该已经远超家用电脑的开机间隔时间。换句话说,以PCEVA通过烘烤测挂时的闪存磨损水平,如果是放在家用电脑上用,应该还能继续用相当长一段时间不会出问题(以正常的开机间隔来计算)。


漫长的测试过程:

有了科学的测试方法和计划就完了吗?接下来要面对的就是漫长的测试过程。

耐久度测试主要就是不停的写入,说来简单,却很枯燥,并且也并不是按下开始按钮就算完事。每天定时记录,才能在出现问题时找到问题发生的具体时间和问题可能的产生原因。

由于TLC闪存要比MLC写入速度慢许多,对它们的耐久度测试往往会迁延日久。为了加快测试进程,对于能够在SMART信息当中提供闪存擦写循环次数的固态硬盘,可以暂时放下写放大这个因素,采取顺序写入的方式,尽可能提高写入速度。

怎么读懂测试数据

好了,有了测试方法,再经历漫长的测试过程,最后就到了读懂数据的阶段。

PCEVA针对影驰ONE 240G的耐久度目前已经顺利通过了第一个测试节点:70TBW,就以它为例聊聊测试数据该怎么看。


如何认识CrystalDiskInfo检测结果:
首先是看CrystalDiskInfo中提供的SMART健康度信息。CrystalDiskInfo是根据数据库来识别不同固态硬盘的SMART项目定义,对于影驰ONE 240G,它的支持度就不是特别高。不过好在主机写入量(F1)和主机写入量(F2)还是非常易读的,读数单位就是GB。换作其他固态硬盘的话,这里显示的数字单位有可能是32MB,就需要再额外换算一下才能得出写入量GB数值。


除了主机写入量之外,影驰ONE中的AD项是闪存磨损指示器,它是用十六进制表示的,低四位记录最大擦除计数,中间四位记录平均擦除计数。目前十进制读数19792191换算为十六进制为0000 012E 013F,即闪存单元平均擦除次数为302次,闪存单元最大擦除次数为319次。

不同型号的SSD对于SMART项目的定义差别是很大的。对于总体硬盘的健康度,CrystalDiskInfo在一些型号SSD中会直接显示百分比,而另外一些型号如影驰ONE 240G,这里仅显示了“良好“。ONE的健康度百分比其实已经提供了,E7项就是百分比数值,只是CrystalDiskInfo没有正确识别出E7的含义。按PCEVA目前的测试进度来看,差不多是每天以1%的速度下降。这个健康度数值仅有一个参考的意义,是厂商根据一定的方式来标定的,参考的可能包括有主机写入量占标定写入量的百分比,或者闪存的平均擦除次数占标定擦除次数的百分比,也可能会包含备用块占出厂总备用块数量的百分比。总之,它只起一个预测的参考作用,并不是SSD的确切剩余寿命。

如何认识File Bench的结果:

File Bench测试的是盘上文件的读取速度。为了方便对比,PCEVA测试是将一个2GB大小的随机数据文件复制N份存储在盘内。在烘烤过后第一个测试的项目就是它,将测试结果跟烘烤前的水平做一个对比,就能看出烘烤加速老化测试过后,“旧文件”的读取速度下降水平如何。

在接下来的MD5校验完成后,我还会让SSD休息一会儿,然后重复测试File Bench,看掉速有没有机会自行恢复。这次测试影驰ONE 240G,90度烘烤24小时后个别文件的读取速度是有一个小幅的下滑,空闲过后得到了一定程度的恢复,说明主控会根据存储单元的状态来做一些修正,修正的手段可能包括重写部分出错率较高的数据块内容,这样就让旧文件变成了新写入的文件,速度就得到了恢复。不过这个修正并不是针对整个文件进行的,而是闪存页或者块级别的,而我们测试看到的结果是整个文件的读取速度平均值。

Md5Checker测试的是什么?
顾名思义,Md5checker就是MD5校验器。在烘烤之前我们会记录盘内所有测试文件的MD5信息,然后等烘烤加速老化之后,再重复验证盘上文件的MD5是否发生了改变,以此验证数据完整性。

硬盘的功能就是记录数据,保持数据完整性是整个硬盘最基础最重要的职能。如果一路只管写入,后边却不检查写入的文件最终变成了什么样子,这样的测试就没有意义了。

只是一个开始

70TB写入只是一个非常轻松的开始。影驰ONE 240G的耐久度测试还将继续,下个测试节点目标为150TB写入。一块SSD的测试成绩或许说明不了整体耐久度表现,但通过测试能够让更多的人深入认识固态硬盘的寿命、掉速以及数据完整性测试方法。

最后的最后,是小编的终极三连:

PCEVA对影驰ONE 240G耐久度测试的下个阶段性目标是150TB主机写入,感兴趣的朋友一定不要忘记关注我们的微信公众号PCEVALab,随时关注我们带来的电脑知识与资讯。
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最新评论

引用 羽落风尘 2018-9-25 15:23
烘烤平台设定90度   盘外壳和S.M.A.R.T的温度都有多少


ONE的S.M.A.R.T里的温度是指主控的温度还是闪存的温度?
引用 Essence 2018-9-25 15:37
羽落风尘 发表于 2018-9-25 15:23
烘烤平台设定90度   盘外壳和S.M.A.R.T的温度都有多少

烘烤时外壳温度非常接近于90度。
ONE的温度是固件里写死的,永远显示33度。
引用 congrongdeyu 2018-9-25 15:39
论坛一直分享这种科普文章,特别好。
引用 eterfinity 2018-9-25 16:05
比起这个,更想知道3dTLC正片的优盘耐久度,有没有500pe,,可能是奢望了。
引用 tiancai2nd 2018-9-25 16:19
eterfinity 发表于 2018-9-25 16:05
比起这个,更想知道3dTLC正片的优盘耐久度,有没有500pe,,可能是奢望了。

不同厂家制作不同等级优盘选用的日颗粒差别太大。用高等级的颗粒,1000PE也不是问题,问题是做优盘的基本上都是品级不高的颗粒。可能极少数高速盘会用高品级的正片,就是价格很不友好。
引用 tiancai2nd 2018-9-25 16:24
一路写到死的测试就是逗人玩儿的,这种测试法,没有一两万PE都不好意思跟人打招呼。
引用 sss668800 2018-9-25 18:31
现在移动ssd越来越多,针对移动ssd评测却不多,希望有机会也能测测性能和耐久度
引用 暴力SSD 2018-9-25 22:30
eterfinity 发表于 2018-9-25 16:05
比起这个,更想知道3dTLC正片的优盘耐久度,有没有500pe,,可能是奢望了。

U盘的,就不要想太多了
引用 yhhuada66 2018-9-26 15:59
eterfinity 发表于 2018-9-25 16:05
比起这个,更想知道3dTLC正片的优盘耐久度,有没有500pe,,可能是奢望了。

如果这个测试的盘写入到150t,那不就有640p/e左右了(不算写入放大的因素),这个是群联自封片就能达到,正片就更不用说了吧,猜测啊
引用 biggest 2018-9-26 22:25
150T,好多人用几年也达不到这个写入量
引用 threecai 2018-9-30 21:42
顶一下如此专业的评测,期待后续的结果。MARK一下,随后多来逛逛

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