本帖最后由 James007ss 于 2011-5-19 18:22 编辑
Intel最近推出了Z68芯片组,其中它比P67最大的改进就是新增了一项Smart Response Technology的功能,即“智能响应技术”。这‘新’技术允许用户添加一个容量相对小的固态硬盘(即SSD)来为现有的传统机械硬盘(即HDD)加速,达到提供同时具备HDD大容量和SSD高性能的储存解决方案。
一:实现原理
为什么要在新字上加上引号呢?因为使用相同技术原理的产品早已存在,以一般家用产品为例:希捷的混合硬盘和银欣的HDD Boost都是这样的产品。只是希捷和银欣的方案,效果未能如预期般好。
传统HDD的工作原理这里就不再重复了,我们知道其中最影响性能的就是寻道时间(最简单的理解就是对数据定位的时间),而SSD由于使用了闪存作为储存介质,因此不存在寻道的问题(就是说对数据定位的时间能大幅缩短),但闪存也有容量相对小及价格高昂的问题。而包括智能响应在内的这类方案,使用的原理都是在原有传统硬盘的系统中,添加小容量的闪存/SSD来作为硬盘的缓存,利用闪存/SSD的高性能及可保存数据的特性达到为系统提高性能的效果。我们知道CPU都带有缓存,分别是L1、L2,中高端的还会有L3,CPU需要处理的数据都从缓存里拿,但若这3级缓存没有所需的数据,那就要到内存(相当于L4)里找了,连内存里都没有的话,就唯有从储存装置,一般来说就是硬盘里读取,而传统硬盘的数据存取速度跟内存相比,可以说是乌龟跟猎豹的差别,虽然现在已经出现了SSD这种性能大幅提高的产品,但其高昂的价格,并不是所有用户都能接受的,而且容量要追上传统硬盘也尚需时间,因此结合2种产品优势的方案就应运而生。实现的原理其实并不复杂,就是在传统硬盘和内存之间利用闪存/SSD作为硬盘的缓存(相当于L5),而因为闪存/SSD并非如内存那样的易失性储存装置,经常使用的数据会被储存在闪存/SSD内,所以便达到了为系统加速的目的。
二:开启方法
下面我们说说如何启用INTEL的这个智能响应技术,首先你需要有一个用Z68芯片组主板组成的系统,系统安装在机械硬盘上,有一个小容量的SSD(INTEL硬性限制了智能响应所使用的SSD容量在最小20G左右至最大64G),硬件都接好后,在BIOS内设置磁盘运行于RAID模式,以下为微星主板的设置图:
进系统安装并运行INTEL Rapid Storage Technology软件(芯片组驱动程序及控制软件,即RST,别把它跟SRT搞混一起咯),见下图:
选择加速(Acceleration)页,会弹出对话框让你选择用于加速的SSD和需加速的HDD或RAID卷还有加速的模式,每个SSD只能选择加速一个HDD或RAID卷,SSD的容量如前所述,用户可选择使用整个SSD作为HDD的缓存,或者仅选择部分容量(最大64G),多余的容量用户仍可自行分区使用。但这里大家要注意,开启此功能,会清除SSD内所有数据,所以若SSD内有数据的话,请先自行备份。
继续看上图,加速模式共有2种可供选择,分别是Enhanced mode(增强模式)和Maximized mode(完全模式),完全模式会提示有数据丢失的风险。两种模式的区别我们容后再谈。用户以后可随时在RST里开启、关闭SRT或更换加速模式,并不需要重启,非常的方便。
INTEL为了推广SRT还特地推出了一款特殊的SSD:Intel 311 Series Larson Creek Solid State Drive,容量为20G,标称型号为SSDSA2VP020G2E,但BHR网站评测时,其系统内显示这块SSD的型号为SSDSA2VS020G2E。其实这块盘就是34nm SLC 5通道版。
先来看看这款特殊SSD的大概性能如何:
可以看到大约跟X25-M G2 160G的成绩相近,此SSD目前售价是126美元附近。下面我们再看看搭配这块SRT专用SSD后,SRT能带给系统多少性能的提升呢?
三:性能测试
上图是BHR简测的成绩,测试平台是华硕P8Z68V PRO主板搭配西数WD7500 750G硬盘加上INTEL 311 SSD,使用了增强模式,PCMark Vantage的分数在启用加速后有3倍以上的提升,开机启动时间则节省了一半,关机速度亦有轻微提升。
上面这3个图是anandtech测试的成绩,搭配的机械硬盘是希捷的Barracuda 3TB,SSD同为INTEL 311 20G,游戏测试中作对比的SSD为OCZ Vertex 3 240G。其中可以看出SRT确实能有效提升性能,某些程序的启动时间甚至缩短超过1半。
我们再来看一下hothardware的测试成绩,这个网站的测试成绩相当有看头。首先还是PCMark Vantage:
然后是CDM:
各位可以留意到,在PCMark的测试中,图片及游戏类的测试成绩,完整模式反而输给了增强模式。在分析原因前我们先说明下SRT中2种模式的区别,增强模式会把用户常用的数据储存于作为缓存的SSD,只要SSD内有所需要的数据,都从SSD上读取,写入数据则不经过SSD而直接写入到HDD上,完整模式就是写入数据都需要先经过SSD才最终进入HDD。
聪明的朋友估计已经发现了,图片和游戏类的数据都是持续的数据类型,而持续读写正是传统HDD所擅长的,完整模式因为读写都必须经过SSD,所以反而导致了这2项测试成绩因为被SSD拖累而变差。
我们再看CDM的测试,读取测试的成绩,2个模式基本没有区别,区别在于写入上,相比增强模式持续写入大约与HDD成绩接近,完整模式则有明显降低,但512K及4K写入成绩,完整模式就有大幅改善。而2个测试的成绩都能看出,虽然SRT能确实改善使用HDD的性能,但对比直接使用SSD,仍然有相当的差距。
四:工作原理特性分析
现在我们回过头来想想,为什么INTEL要把SRT使用SSD作为缓存的容量限制在64G以内?INTEL对外宣称是因为据它们的测试,即使作为缓存的容量更大,提升性能的效果也已很有限了。Anandtech的测试有这么一句话:“搭配一块20GB SLC SSD缓存,你可以让4年前购买的1TB老硬盘,比万转西数VelociRaptor快41%“,从测试的成绩来看,这话确实没错。但若我们使用逆向思维反过来理解下呢?它是不是让我们的SSD速度更慢,还浪费了容量呢?要注意我这里说浪费容量指的是,作为缓存的SSD容量我们并不能使用来存放我们自己的数据。
我们再来推测下INTEL究竟是具体怎么做来达到这些效果的呢?在上面CDM的测试中我们看到SRT的写入速度被限制在跟HDD的相同的水平上(即使用完整模式也一样),并不能达到单独使用SSD的成绩,这是什么原因呢?里面浪费掉的时间,SSD究竟去干了什么呢?答案其实不难想到,SSD在等,等HDD把数据写入完毕。
我们现在把SRT的工作流程整理一下,这样就能完全明白上面的答案了。增强模式的效果是:预读加上直写;完整模式则是:预读加上回写。
SRT在我们第一次运行任何程序或做任何事时,效果相对较差,原因很简单,因为需要的数据并未完全缓存进SSD里,自然有相当的数据需要从HDD上读取,因此效果不彰。但当我们再次进行相同的事情,由于部分数据在早前的操作已经缓存进SSD内,那加速的效果自然也就出来了。至于什么数据需要和什么数据不需要缓存进SSD,这就由INTEL的算法所决定,按INTEL的说法,它们的算法是相当聪明的。
然后增强模式由于数据是直写进HDD的,我们不需要关注,现在来看完整模式,上面说过,完整模式的测试数据表明,实际持续写入速度受HDD限制了,并未达到SSD的极限,再仔细看看测试成绩,完整模式512K的写入达到了HDD的持续写入成绩,但4KB却仅有一半不到,原因为何?因为SRT把512K以上的文件就当成持续数据直接交给HDD写入,以下的就先缓存进SSD里面等待?
我们可以先猜想一下INTEL究竟使用了怎么样的策略来决定在完整模式下,是所有数据都先写入SSD,或者只是写入一部分数据,另一些则直接写入HDD;而后者又是哪些数据要先进入SSD,哪些不用?从前面的测试结果和分析,可以知道并不是所有数据都先进入SSD,因为写入的速度并没达到SSD的写入极限,那么就可以推断使用的是后者,那数据又如何分类呢?我认为可以有以下三种策略供选择:
1:随机数据进SSD,持续数据进HDD;
2:热数据进SSD,冷数据进HDD;
3:小文件进SSD,大文件进HDD。
从SRT使用的原理和测试成绩,我们可以肯定第2种策略必定被应用,那另外两种呢?这里可能有人会产生困惑,第1和第3有什么区别?不是小文件就是随机,大文件就是持续吗?大家首先要搞清楚概念,这种观念是错误的,对系统和硬件来说,随机数据指的是逻辑地址(LBA)不连续的数据,持续就是LBA连续在一起的数据。文件的大小并不是决定随机或持续的条件。
既然搞清楚第1、第3种策略的区别后,大家应该能想到了,策略1也应该被应用上了,持续的数据被直接写入到HDD,所以测试持续的成绩为HDD成绩,而非SSD的成绩,随机数据则先进入SSD内,待SSD把他们组合成持续数据后再交给HDD写入。从512K测试的成绩可以看出来,INTEL应该是让SSD把数据组合到起码512K大小后才交给HDD写入,这也是导致4K成绩不佳的原因。而策略3我们现在可以忽略它了。
只要我们了解SSD的工作原理,我们都会知道策略2对SSD的伤害是最大的,而启用SRT需要使用RAID模式,虽然我们目前不确定作为缓存后的SSD是否属于阵列中的设备,但它仍有很大机会失去了TRIM这项重要的SSD保护机制,个人认为从INTEL推出的SRT专用SSD是使用SLC闪存,而非一般常见的MLC闪存,失去TRIM的机会非常大,而SRT并不限制用户使用的SSD型号,即所有SSD都可被SRT使用,在没有TRIM的情况下,其它SSD的性能和寿命就受到相当大的考验了。
从上面的分析,我们已可以确定,增强模式下,SRT以策略2为主,到了完整模式下,则以策略1为重。再参考SSD和HDD的工作原理及其特性,可以得知SRT其实对HDD和SSD都有相当的要求,SSD性能太烂则起不到提升性能的效果,HDD若本身碎片太多性能太差,同样也会拖SSD的后腿。
SSD的特性决定了它的数据安全性始终不及HDD,增强模式下,若SSD出了问题,那对用户来说只是简单的加速效果没了,但使用完整模式呢?由于数据会先存放于SSD,若数据不能及时写入HDD,那就意味用户的数据可能会丢失,幸运时或许只是丢失刚修改的一点工作数据,但倒霉时那有机会让系统都崩溃掉。因为我们并不知道SSD里究竟都缓存了什么数据,当然这个情况或许INTEL也有考虑过,不过就目前看来,完整模式下依然有相当的危险,所以BHR的介绍和简测都特别提醒读者,它并不建议读者使用完整模式。
INTEL所推出这个311的SRT专用SSD,仅有20G大小,而且SRT也不允许用户用大于64G的容量来作缓存,其实我们可以认为,INTEL的态度是,若用户有钱购买64G以上的SSD,那也不需要用SRT了,可以直接装系统及软件,性能会有更大和更明显的提升。
基于以上的分析,SRT这个技术,在一些方面来说仍存在不少问题,但它亦确实能为用户带来实质的性能提升,例如用户升级Z68平台后,SSD也升级更换更新性能更好的产品时,旧有型号仍可借SRT发挥余热物尽其用,令用于存放资料的HDD性能有所提升。所以即使存在一些问题,但这技术的前景仍相当广阔。
补充个使用SRT后启动系统的视频:
地址:http://v.youku.com/v_show/id_XMjY4MjQ3MjEy.html
以下为本文所引用资料、图片来源:
http://www.pceva.com.cn/html/2011/mbtest_0519/253_all.html
http://benchmarkreviews.com/inde ... ew&id=745&Itemid=60
http://www.anandtech.com/show/43 ... ssd-caching-review/
http://hothardware.com/Reviews/I ... esponse-Technology/ |
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