电子硬盘应用 存储行业未来之选 浅谈消费级QLC NVMe M2固态硬盘应用与选择

小编 2024-10-11 电子技术 23 0

存储行业未来之选 浅谈消费级QLC NVMe M2固态硬盘应用与选择

  【天极网DIY硬件频道】 近年来飞速发展的AI技术与多样应用,带动了服务器与企业级存储产业的快速增长。TrendForce集邦咨询在7月份公布的研报中表示,2024年DRAM内存与NAND闪存产业的年度营收均会增长超七成,而展望2025年,TrendForce还预测DRAM内存与NAND闪存产业将分别出现51%与29%的环比增长。

  产业增长的动力除了需求的复苏外,无疑也包含新技术的崛起。在DRAM内存领域我们能看到DDR、GDDR与LPDDR的代际更迭,以及高带宽内存HBM在高性能服务器、智能驾驶等领域的应用。

  而在NAND闪存方面,AI服务器客户一方面增加企业级固态硬盘(eSSD)订单,另一方面也不断追求降本增效,推动行业上游更高存储密度的企业级存储产品诞生,这其中就少不了QLC技术的参与。

  许多人可能对QLC存储颗粒望而却步,认为它在存储产品中是寿命低、性能差的代名词,但这中间其实有不少误解,涉及到SSD本身的运行原理,以及影响性能与寿命的多重因素,近期笔者正准备以科普文章的形式尽可能清晰解释这些概念。退一步说,在MLC时代的末期,当时的用户可能也以同样的目光看待TLC技术,但不影响TLC存储在当下的主流地位。

  另一方面,QLC技术使得每个存储单元可以存储更多的数据,提高了存储密度,降低了每比特的成本。这将使得大容量存储变得更加经济实惠,不仅限于NVMe固态硬盘,还进一步推动了各种电子设备,特别是移动设备如智能手机和平板电脑的存储容量提升。

  发生在Enterprise企业级领域的QLC存储应用趋势,目前来看与我们Client消费级没有太多直接关系,市面上依旧有种类丰富的固态硬盘可供我们选择,其中采用TLC颗粒的产品是更多普通用户的首选。但经历了一段时间以来的行情波动,固态硬盘价格今非昔比,也许会有人想知道,如果转而选择QLC固态硬盘,能否在同等容量下获得更多实惠,在性能方面又有哪些影响?接下来我们通过盘点具有代表性的三款市售QLC固态硬盘来了解这一点。

  性价比领先的国产新锐 佰维NV7200

  创立于2010年的佰维存储一直作为中上游企业深耕存储与先进封测领域,产品与服务既涵盖多种行业级领域,也在消费级存储市场建立了全系列产品矩阵。在2023年底,佰维存储终于直接“入场”,正式推出面向电竞消费者的“悟空”系列存储产品。

  NV7200就是佰维近期在自有品牌下推出的存储新品,这是一款PCIe 4.0x4通道NVMe 2.0协议M.2接口2280规格SSD,拥有500GB、1TB、2TB、4TB四种容量选择,且均为单面颗粒设计,表面覆盖石墨烯散热贴,可广泛应用于PC、Laptop、掌机、游戏主机等平台扩容。同时1TB及以上容量版本的标称最高顺序读取速度为7200MB/s,顺序写入速度也达到了6200MB/s。

  近乎PCIe 4.0满速读写的性能,当然来自NV7200采用的精选硬件组合。作为一款我们熟悉的DRAM-less方案固态硬盘,NV7200采用佰维封装的长江存储Xtacking 3.0架构QLC颗粒,单颗即拥有2400MT/s速率,搭配支持4CHx4CE的联芸科技MAP1602A主控,无疑能够带来满速体验。

  此外,NV7200也支持各类纠错技术与算法,保护用户数据安全。在HMB、Smart Cache、闪存磨损均衡技术、主动垃圾回收(GC)技术以及TRIM指令支持的加持下,也能大幅缓解用户关于QLC的顾虑,实现性能与耐久的多重保障。据了解,NV 7200 4TB版本支持5年/1600TBW质保,且质保期限内只换不修。

  在消费者关心的价格方面,截至目前笔者在佰维官方京东自营平台看到,NV7200 2TB版售价为759元4TB版售价1599元 ,相比同容量与近似性能水平的TLC SSD便宜100-200元。

  来自Intel的黑科技 Solidigm P41 Plus

  我们过去在评测P44 Pro时简单提到过,Solidigm是SK海力士收购英特尔存储业务后新成立的存储品牌,目前推出的消费级NVMe SSD产品并不多,仅有P44 Pro与P41 Plus两种。其中前者基本等于SK海力士PC801/P41,后者则更多与英特尔的QLC存储技术相关

  从某种意义上来说,P41 Plus算是Intel 660p、670p的继任者,它采用PCIe 4.0x4通道NVMe M.2接口,有2230、2280两种规格可选,容量方面2230可选512GB/1TB,2280版增加2TB选项,采用SM2269XTF+Intel 144层QLC的DRAM-less方案。性能方面,官方标称其顺序读取速度最高为4125MB/s,顺序写入速度最高为3325MB/s,似乎比较平淡无奇,甚至显得与市面上多数PCIe 4.0 SSD脱节。

  P41 Plus在采用Intel 144层QLC颗粒的同时,也延续了Intel有针对性的固件算法优化。针对此前客户端采集的负载数据,Intel认为,包括图像、视频、办公软件在内的存储日常负载主要集中在低队列深度的读写操作,因此SSD固件针对这一场景进行优化,在低队列深度的顺序、随机性能,以及同时读写的混合负载性能上相比同类产品都有提升。

  此外,更大的模拟SLC缓存仍然是补偿QLC颗粒本身较弱性能的最好方式,P41 Plus 2TB版在空盘拥有约180GB模拟SLC缓存的同时,还支持通过Solidigm Synergy AI管理软件开启独特的优化功能,包括手动释放SLC缓存,以及可将使用率高的数据保留在SLC缓存中的主机托管缓存功能。

  可以说Solidigm P41 Plus是QLC中“优化为王”的代表,许多用户给予其很高评价,不过它本质上依旧是QLC SSD,此外没有更大的4TB容量可选、目前售价较高(2TB版989元) ,这两个问题在笔者看来也十分致命。

  原厂大容量的另一种选择 Crucial P3 Plus

  前文介绍的两款QLC SSD,一款拥有最高4TB大容量,另一款拥有原厂级固件优化加持,如果将这些特性结合起来,会是对用户而言更理想的QLC SSD产品吗?

  英睿达Crucial P3 Plus就是来自美光原厂的一款QLC SSD,采用群联E21定制主控+美光176层N48R QLC颗粒组合,同样是一款DRAM-less方案SSD,且以单面颗粒实现最大4TB容量。性能方面,4TB版本最高顺序读取速度为4800MB/s,顺序写入速度为4100MB/s,虽然是PCIe 4.0 SSD,但性能没有达到更常见的满速水平。

  P3 Plus也有自己的官方管理软件Storage Executive,并能够从中开启独特的Momentum Cache功能,官方介绍显示其能够将用户PC内存的一部分作为SSD缓存使用,实现性能提升。

  另一方面,P3 Plus同样提供5年质保,但标称TBW寿命不算太高,2TB版本为440TBW,4TB版本为800TBW,为前文两款产品约一半的水平。这里也需要科普一个小知识,SSD标称TBW寿命就像SMART中的健康度一样仅仅是个参考值,标注为多少更多取决于厂商提供质保的意愿,或者说对于自家磨损平衡算法的信心。

  不过比起性能或是标称寿命,P3 Plus更大的问题可能还是售价。2TB版本售价899元4TB版本售价1899元 ,可以说作为原厂SSD的排面拉满了。但如果要从原厂QLC SSD中选择一个对手,致态Ti600无疑会对它产生相当大的压力,毕竟后者的4TB版售价仅1699元,且最高顺序性能达到7000MB/s水平。如果追求实惠,前文提到的NV7200自然是更吸引人的选择。

  总结

  对大多数消费级SSD用户而言,SSD就是一个黑箱产品,你只需要从输入输出端掌握它的使用方法即可,而不需要更具体地追究其中的细节原理。但在近期笔者的观点也有所改变,一定程度上了解其中的技术细节,有助于我们更好地权衡使用需求,作出不让自己后悔的选择。

  TLC与QLC之争在笔者看来就是一个颗粒属性上的重要区别,经过技术、算法等层层过滤,最后体现在使用体验上的微小差异,毕竟大部分用户的单次连续读写需求,多数时候不会超过模拟SLC缓存的容量,大部分用户对SSD的使用也很少达到颗粒的物理寿命上限。如果你对于QLC本身没有偏见,那么选择时最重要的因素就是看它是否“量大管饱”,这一点与企业级领域对eSSD的选择殊途同归。

  以个人看法,目前的价格差异还不足以说服我选择QLC SSD,但我期待未来QLC技术发展带来的存储密度提升与性价比提升能够更快、更显著地惠及广大消费者。

硬盘检测和维护常用软件,NAS用户必备

分享我在折腾硬盘时常用到的一些软件。为了方便新手,我按:“买硬盘时”、“硬盘使用中”、“硬盘出现问题时”这几个使用场景做了分类,内容还是很实用的。

买硬盘时常用到的软件

买硬盘也分两个场景:一、购买新硬盘顺手跑个分是数码玩家的仪式感;二、购买二手硬盘做个全面检测避免被坑。硬盘测速常用 CrystalDiskMark,固态硬盘和机械硬盘测速均适用:

硬盘测速除了测试硬盘性能之外,还可以同时监控一下硬盘温度情况(机械硬盘最好不超过 50℃、固态硬盘最好不超过 70℃)。

CrystalDiskMark 测试不能生成全盘写入速度曲线(固态硬盘的模拟缓存写完后会掉速,全盘写入可以测试缓外速度)。如果你想跑全盘写入测试,可以用 WTGbench。但全盘写入测试比较耗时,而且 WTGbench 有个缺点:跑全盘写入测试经常会全盘写入2次更耗时。所以除了做评测,我一般很少跑全盘写入测试。

CrystalDiskinfo 是查看硬盘 SMART 的工具。SMART 是判断硬盘运行状态的重要依据(虽然二手硬盘 SMART 可能被清零)。CrystalDiskinfo 可以显示硬盘 SMART 信息,并对可能异常的数据进行警报。不过要想真正发挥硬盘 SMART 的作用,学习SMART 知识点和积累经验都很重要。

购买二手固态硬盘一般会用 CrystalDiskinfo 查看硬盘读写量、通电时间和剩余寿命,然后用 CrystalDiskMark 跑一下性能测试,并监控硬件温度。而购买二手机械硬盘我更习惯跑一下硬盘读写曲线和全盘坏道扫描,最常用到的工具是 HDTune。

HDTune 的文件基准测试可以测试硬盘读写曲线。读写曲线对判断硬盘性能和分辨叠瓦盘很重要。硬盘读写曲线可以测试硬盘读写性能,以判断二手硬盘工作是否正常。同时根据曲线是否平滑判断是否为叠瓦盘。

全盘坏道扫描的软件很多:HDTune、DiskGenius、Victoria等等均可。我为了省事一般用的是 HDTune 或 DiskGenius。

硬盘使用中常用到的软件

硬盘使用过程中一般有2个需求:硬盘分区和健康状态监控。

硬盘分区我一般用 DiskGenius 或者傲梅分区助手。

NAS 系统都自带硬盘健康监控程序,那 Windows 上该如何监控硬盘健康。我一般用硬盘哨兵(HardDiskSentinel)。硬盘哨兵可以实时监控硬盘温度、SMART等情况,对可能出现问题的硬盘进行警示提醒,以便及时更换保障数据安全。

硬盘出现问题时常用到的软件

硬盘出现故障或者遇到数据丢失时。首先可以查看 SMART 是否报错,根据报错分析硬盘故障原因(比如是否有坏道)。如果想自己恢复数据,首先评估自己是否能恢复:机械硬盘误删除、误格式化基本能恢复。固态硬盘很难恢复。机械硬盘磁盘坏道较难完全恢复。机械硬盘磁头、马达损坏个人无法恢复。

正因为机械硬盘数据可恢复比固态强,所以一些重要数据大家喜欢用机械存储(当然备份才是最重要的)。

Windows 系统数据恢复我一般用 DiskGenius 专业版(网上可以找到已注册版本吗,有实力的话可以支持一下正版)。误删除和误格式化的恢复率都挺不错的。我最近就把一个10T硬盘(有1.2T数据)误格式化也完全恢复了。

如果是 RAID 数据恢复可以试试 UFS-Explorer(有实力的话可以支持正版),我个人基本不需要用到 RAID ,只测试过几次 RIAD 数据恢复,由于测试的规模较小(500G的小容量硬盘),基本都成功恢复了。但是如果是大规模的 RIAD 恢复起来确实是件耗时耗力还要运气的事情。所以还是那句话,要想数据安全备份最重要。

就介绍到这里,不知道大家还有没有补充。

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