英特尔公司宣布其第一根据自己的自定义6Gbps的SATA控制器的SSD。这种新的控制器完全放弃架构的老X25-M/320/710固态硬盘，并采用了全新的设计，有一个主要的目标是：提供一致的IO延迟。 所有的固态硬盘会有所波动，因为他们之间交替书面形式向清洁块和触发碎片整理/垃圾收集程序，每次写的性能。在连续工作负载罚不中所有重大的，但在沉重的随机IO它可以是一个真正的问题。在客户机上（OS X不响应特别好，高随机IO延迟）的偶尔的延迟昙花一现的可以是恼人的，但它通常没有什么比一种罕见的打嗝。操作它们的驱动器的接近满负荷的用户会发现这些打嗝更频繁。在许多驱动器的RAID阵列，但是，从每个驱动器的高延迟的光点破坏性的工作，以降低整体的阵列性能。在非常大的RAID阵列（想几十个驱动器），这可能是一个更大的问题。 在过去，我们建议简单地增加的备用区，为了解决这些问题在您的驱动器 - 一种绷带，使SSD控制器，以便更好地完成其工作。凭借其最新的控制器，英特尔试图解决的问题的根本原因。 英特尔的首款6Gbps SATA控制器是勿庸置疑的运载火箭一个高端的企业级硬盘。英特尔的X25-M自2008年推出以来，已转向企业市场的优先次序。英特尔的所有业务部门是有利可图的，高利润。NAND解决方案集团（NSG）是没有例外。消费者在比赛中的底部在定价方面的固态硬盘，英特尔的核供应国集团被迫集中在一个区域，不会导致母亲英特尔拔出插头上的小实验。企业级SSD市场愿意支付溢价的质量，因此，它成为英特尔的主要焦点。 第一个驱动器使用新的控制器还带有一个新的命名系统：英特尔SSD DC S3700。DC代表的数据中心，，其中直言不讳地指出该驱动器的目标市场。虽然它很可能我们会看到一个版本出现在高端驱动器，可用于台式机，我不知道，我们会看到一个移动版本，很快我将在后面的原因。 该驱动器 S3700（100，200，400和800GB四种容量）和两种尺寸（2.5“和1.8”）。1.8“版本是200GB和400GB容量仅适用于英特尔认为，市场潜力巨大的1.8英寸企业级SSD由于刀片服务器的日益普及和微型服务器。新的控制器支持8个NAND通道，同比下降10在以前的设计，英特尔难以达到客户要求的容量最高的性能，同时填充所有10个通道。 S3700的英特尔SSD 710的替代品，因此采用了英特尔25nm的MLC-HET（高耐用性技术）NAND。S3700满10个驱动器的额定每天写入4KB随机写入5年。 英特尔SSD DC S3700续航力（4KB随机写入，100％LBA） | | 100GB | 200GB | 400GB | 800GB | 额定续航能力 | 10DW x 5年 | 10DW x 5年 | 10DW x 5年 | 10DW x 5年 | 耐力的PB | 1.825 PB | 3.65 PB | 7.3 PB | 14.6 PB |
这是最糟糕的情况下，驱动器上的耐力，如果你的工作量是不是纯粹随机的，你可以预期，更写出的S3700。相比SSD 710，S3700将增加耐力，即使没有分配尽可能多的NAND，作为备用区（～32％和60％的710）。增加耐力，甚至备用区域，同时降低来自更成熟的25nm MLC-HET过程。这是过程的成熟度，还负责英特尔不使用20nm的NAND上的S3700。我们最终会看到20nm的MLC-HET NAND，但不是现在。 价格也比Intel SSD 710更合理。虽然710元左右6.30/GB推出，英特尔SSD DC S3700的售价为$ 2.35/GB。这是比消费机还是比较贵的，但S3700在任何英特尔企业级SSD每GB的成本最经济实惠的启动。非HET版本很可能会到高端台式机用户负担得起的领土。 英特尔SSD DC S3700价格（MSRP） | | 100GB | 200GB | 400GB | 800GB | 价格 | 235美元 | 470美元 | 940美元 | 1880美元 |
第三代Intel控制器，支持SATA 6Gbps的和完整的AES-256加密。控制器搭配1GB ECC DRAM（后面将详细讨论）。英特尔在S3700上的所有记忆体（NAND，SRAM和DRAM）错误修正。 像以前的企业级硬盘，S3700功能板电容驱动器上的NAND在电源发生故障的情况下，提交飞行中的任何数据。S3700支持任12V，5V或两个电源轨 - 英特尔第一。消耗功率的额定功率为6W根据有效负载（峰值功耗可以达到8.2W），这是相当高的，将保持S3700的笔记本是一个不错的选择。 性能和IO的一致性 性能是远远大于以往任何一代英特尔企业级SATA SSD： 企业级SSD的比较 | | 英特尔SSD DC S3700 | 英特尔SSD 710 | 英特尔X25-E | 英特尔SSD 320 | 容量 | 100/200/400 / 800GB | 100/200 / 300GB | 32 / 64GB | 80/120/160/300 / 600GB | NAND | 25nm的HET MLC | 25nm的HET MLC | 50nm的SLC | 25nm的MLC | 最大连续性能（读取/写入） | 速度四百六分之五百 | 速度二百一分之二百七十〇 | 速度一百七十零分之二百五十〇 | 速度220分之270 | 最大的随机性能（读/写） | 76K / 36K | 38.5K / 2.7K IOPS | 35K / 3.3K IOPS | 39.5K / 600 IOPS | 耐力（最大数据写入） | 1.83 - 14.6PB | 500TB - 1.5PB | 1 - 2PB | 5 - 60TB | 加密 | AES-256 | AES-128 | - | AES-128 | 电力安全的高速缓存写入 | | | | |
英特尔也很有希望其S3700性能的一致性。在稳定状态下英特尔声称的S3700不会改变其IOPS超过10 - 15％的驱动器寿命。大多数的能力将不超过10％的变异量，在的IO延迟（或性能）稳定状态。英特尔从来没有提供这样的保证之前，因为它的驱动器将有很大不同的IO延迟。下面的图表显示了单个IO延迟英特尔SSD 710在稳定状态（显示在IOPS，使图形有点更容易阅读）：
注意疯狂分布的iOS。这不仅是英特尔的SSD问题，请按一下上面的按钮来看看三星的SSD 840 Pro和SandForce的基于330做的。所有这些驱动器从任何地方显示了2倍 - 10倍的差距，最坏和最好的情况下，随着时间的推移随机写入性能。较轻工作负荷不会看坏，有更多的空余面积，将有助于保持性能高，但英特尔声称，该S3700是能加强其IO延迟时间降到约10 - 15％的变异量的窄带。 此外，英特尔还声称能够提供服务的所有4KB随机IO（QD1）的99.9％，在小于500μs： 要了解如何S3700实现这一控制的IO延迟，我们需要知道更多有关英特尔的控制器。在本文的研究中，我设法了解更多关于英特尔的第一个的SSD控制器比我以往任何时候都知道前。 一个全新的体系结构要了解如何S3700是不同的，我们需要重新审视SSD如何工作的。过了年，我已经做了好几次， 所以我会保持尽可能简洁这里。固态硬盘是由一堆NAND封装，每1 - 8 NAND裸片每包，每一套模具由多个平面，块，终于页的。 NAND固态，非易失性存储器（数据将被保留，即使在切断电源后，一些可怕的物理提供）。有没有移动部件，并访问内存等提供巨大的顺序和随机IO性能。不足之处是NAND使唤它是如何写入和擦除有一些非常严格的指导方针。了解NAND闪存的第一件事情是，你可以只写相同的NAND细胞数量有限的次数。在几十个的电子计数存储在NAND单元的电荷总量。放置的浮栅上的电子的隧穿过程（从而存储数据）削弱的氧化硅绝缘层，保持电荷。随着时间的推移，该层降解的细胞可以不再存储数据，它被标记为坏/不可用。处理NAND的第二个原则是，你可以只写NAND在页面级别。在现代的驱动器，这是一个粒度为8KB。最后一块拼图，而这是一个痛苦的处理，使所有的组件，你可以只擦除NAND块的水平，这是英特尔的25纳米NAND 256页（2048KB）。现代固态硬盘展示自己就像硬盘驱动器做，作为一个线性阵列逻辑块地址。OS发送到SSD的地址和命令，并且控制器翻译该地址的物理位置在NAND。 当写入到SSD，SSD控制器必须平衡其对性能的渴望（条带写入尽可能多的并行NAND芯片尽可能对面）通过书面形式向所有细胞均匀磨损均衡，维护NAND寿命的目标。写进来，新的页面从池中的空闲块分配。作为，擦除NAND细胞的过程中降低耐力，良好的SSD控制器会喜欢新的数据，擦除旧块分配一个空白页。最终，控制器将运行清洁页/空写，将回收的旧块无效数据填充（有时只是部分），以保持经营。这个过程可以降低整体性能增加磨损的NAND。 连续的数据写入到SSD可以很容易地优化性能。转让可以分解和条带化在所有可用的NAND芯片。读回数据的完全优化的高性能以及。这是随机IO的性能，会导致一个问题。写入随机LBA位置相结合，并送出突发流量看连续的，但是可以让那些物理NAND位置的LBA的映射驱动器在一个非常分散的状态。碎片的驱动器上有足够的随机数据，所有的写性能会受到影响的控制器将不再是能够快速地分配大的连续块的免费网页上的所有NAND晶片。
SSD在一个支离破碎的状态，白色块代表自由页的，XES表示无效数据，彩色的块是有效的数据- 这里有更详细现代的SSD控制器将尝试进行碎片整理的驱动器，而无论是在使用中，或期间的空闲时间（因此这句话的空闲垃圾收集）。驱动器的性能，即使它已经使用了一段时间，以保持足够的碎片整理是必要的。最好的控制器碎片整理，因为他们的工作做的非常出色，而最差的允许内部分裂失控。的方式，回顾一下，让我们来谈谈如何英特尔的第一代和第二代SSD控制器的工作。间接表从来没有一个真正的英特尔X25-M G3，第三代控制器失踪后简要地出现在英特尔的发展蓝图。相反，我们得到了X25-M G2控制器启用新的功能，通过固件的轻微修订。这种旧的控制器中使用的英特尔SSD 320和最近在Intel SSD 710。这个旧的控制器的一个显着特点是，它从来没有要求一个大的外部DRAM（16 - 64MB的早期驱动器）。英特尔引以为傲的事实，即它在DRAM存储任何用户数据，我一直认为保持的尺寸要求。原来有另一个原因。所有控制器都在NAND逻辑块地址映射到物理位置。这张地图是存储在NAND（与穿夷为平地，所以它实际上移动位置），但它的缓存在DRAM的快速访问。英特尔称此地图的间接表。在旧的驱动器，间接表是一个二进制的树。二叉树是数据结构由节点和分支，每个节点可以有最多有两个孩子。
一个LBA跟踪二进制树的一个例??子，英特尔的实施是显然要复杂得多。这棵树可以得到巨大的。旧的间接表规模的增长的驱动器。每个节点将跟踪数据，包括逻辑块地址和物理的NAND位置，块映射到了一把。该映射是不是1:1这么多的节点将参阅除了起始LBA地址的偏移量，使一个单一的节点指的物理位置的范围内。写请求进来，连续的数据被存储为LBA +偏移的二进制树中的每个节点。非连续的数据创建了一个新的节点，越来越多的树，增加查询时间。该树保持平衡（低开销的搜索，排版SCI专业会记得，那里是一个直接关系之间的二叉树的高度和如何长它执行插入/查找在树上的），所以在创建新的节点可以有时会花费大量时间。由于非常小的DRAM，英特尔希望其驱动器（以帮助保持尽可能低的成本）和日益增加的查找时间，从管理一个不断扩大的树，英特尔会定期进行碎片整理/压缩树。在树中有足够的数据，实际上，你可以开始压缩成一个单一的节点树中的各个节点。例如，我们可能有两个单独的树中的节点，是指连续的物理位置，这可以被组合成一个单一的节点与位置+偏移。树碎片整理/压缩处理，将有助于高延迟的随机IO。却是另外一个问题。物理NAND页面保持连续的，避免随意洒在每个块上的网页（这会产生负面影响，如果你去写一个大的数据块顺序IO性能，它被分裂定期进行碎片整理其中包括多个随机分布的块，或者如果你有一堆块擦除和重写，以腾出空间给新的数据）。问题是，一旦NAND碎片整理，逻辑到物理映射树进行更新，以反映新的映射，??这有时可能会发生冲突。有可能是树的情况下，可能仅仅是完成压缩本身，但NAND碎片整理迫使加压??/树的重组。事实上，无论是的映射树和物理NAND进行碎片整理，而事实上，这样做可以创造更多工作的其他一些潜在的高延迟在老的设计。旧的英特尔控制器有间接表和物理NAND空间，并且这两个过程可能会出现冲突，这会造成一些意想不到的高延迟IO不时进行碎片整理。平均而言，英特尔能够保持这样的控制，但如果有机会从头开始的一个主要目标是消除这种延迟的原因。新的间接表而二进制树结构是伟大的，连续的IO性能和大小的DRAM低，这不是良好的用于降低随机IO延迟。S3700控制器完全摒弃了老间接表。新的控制器沟渠完全二进制树和移动到一个完全平坦的结构，用1:1映射。现在会发生什么是映射到一个特定的部分的NAND阵列中的每个位置有一个巨型阵列。数组不是动态创建的，因为它是1:1的映射，搜索，插入和更新都非常快。 为1:1映射的物理NAND的另一个好处是，有没有必要进行碎片整理的表，它会立即减少了控制器做大量的工作。这种新型控制器的基础上的驱动器保持NAND碎片整理的。所有这一切的缺点是的DRAM领域所要求的新的平板间接表。旧的二进制树是非常节省空间，而新的数组是巨大的。它需要大量的DRAM，根据驱动器的容量。（800GB），英特尔在其最大的实现需要一个完整的1GB的DRAM，到存储间接表。根据我的计算，表本身需要大约100MB的DRAM每100GB的存储空间的驱动器本身。英特尔似乎要使用DDR3-1333 DRAM板S3700驱动器。有一个以上的剩余空间位后，占为新的间接表。这一区域被保留的高速缓存控制器的固件，因此它不具有读取从慢闪来访问它。再次，有没有用户数据存储在外部DRAM。间接表本身的物理存储在NAND（只是缓存在DRAM中），并且有两个大的电容器板推到非易失性存储装置中的功率损耗的事件的任何更新。这听起来像一个简单的变化，但建立这个新的架构花了相当多的工作。结果，如果他们有任何接近英特尔是有前途的，是相当真棒。最后的话英特尔SSD DC S3700从英特尔是一个非常有前途的新架构。如果它结束了表演作为英特尔承诺，S3700控制器可以开始在SSD性能的一个新的时代 - 一个专注于性能的一致性，而不仅仅是绝对的性能。当我们运行通过我们的测试套件，你可以期待一个全面的检讨，把英特尔的要求的测试样本。敬请关注。 | 
