每天写入144GB数据,入门企业级SSD能扛几年?——海康威视E200P 512GB入手小测

2019-12-01 14:19:16 21点赞 41收藏 19评论

  最近准备要请一个在家里带小孩的保姆,所以家里增加了几个监控摄像头,顺便把之前用于监控的机械硬盘换成SSD,速度更快、更省电而且没有噪音。选了一圈之后,决定入手海康威视的E200P 512G。目前SATA接口的固态硬盘在性能上其实都大同小异,SATA接口的速度上限摆在那里,要想获得更强悍的性能只能选择PCIE NVMe SSD。用于监控的SSD关键还是要看耐用和数据安全。我选海康威视E200P 512G最大的原因是因为这个入门企业级SSD带有PLP掉电保护以及提供了五年或者最大400 TBW的保修。

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一、关于PLP掉电保护和TBW

  PLP掉电保护和TBW其实都不是新玩意,一直以来都是作为固态硬盘的重要指标,只不过普通用户在购买PC家用SSD并没有去留意这两个指标而已。随着SSD价格的下降,SSD目前已经是非常普通的电脑硬件,容量也越来越大。所以使用SSD替代传统的HDD用于监控之类的应用越来越多,所以PLP和TBW才逐渐被重视起来。

  (1)PLP掉电保护

  PLP掉电保护的关键作用主要体现在意外断电的情况下,其作用有两个:1.安全地将处理中的数据(驻留在 DRAM 或 SRAM 缓存缓冲区中的数据)写入到永久性或非易失性闪存中;2. 保持 SSD 映射表的完整性,以便在系统重启后 SSD 能够再次被识别且可用。

  在系统正常关机时,SSD 会从主机获得一条提醒 SSD,告知系统正在关机的指令,然后SSD 就会为断电做准备,把处理中的数据(驻留在 DRAM 或 SRAM 缓存缓冲区中的数据)写入到永久性或非易失性闪存中并更新其映射表。而非正常关机时系统突然断电,SSD还来不及把处理中的数据写入到NAND中,因此会造成数据丢失,甚至重新开机后SSD无法被系统识别,从而造成损失。

  所以厂家在设计SSD时一般都会加入掉电保护。早期的一些固态硬盘产品由于掉电保护机制不完善,所以意外断电之后很可能导致产品直接永垂不朽。而目前的PLP机制相对改进了很多,意外掉电后SSD损坏的几率非常小,但是数据丢失却是一个比较麻烦的问题。目前固态硬盘常用的掉电保护机制主要由两部分构成:

  1.硬件PLP:利用板载电力电容器为 SSD 保持短时间内相对足够的电力,以便让驻留在 SSD 缓存中的数据可以写入NAND中并且其映射表得到更新。其作用相当于PC使用的不间断电源。优秀的电力电容器可以让SSD撑到把处理中的数据写入NAND中并更新映射表之后才断电。

  2.固件PLP:固件PLP的作用是确保固件在意外断电后再次加电时能够重建映射表,目的也是降低数据丢失的可能性。

  所以价格昂贵的企业级SSD对比便宜的家用级SSD,很大的区别就在于硬件PLP的电路设计和固件PLP上。有不少号称拥有企业级SSD掉电保护PLP的家用产品,其实就是直接使用企业级产品通过更换家用级固件而来的。也有很多家用SSD是直接使用企业级产品简化掉PLP的那部分电路以及更换家用级固件而来的。

  (2)TBW

  TBW(Total Bytes Written),即总写入字节,是指在 SSD 使用寿命结束之前理论上可以写入 SSD 的总数据量。SSD每天平均可以写入的最大数据量 =固态硬盘的 TBW (TB)×1000/365天/保修年限/固态硬盘用户容量(GB)。以我入手的海康威视E200P 512G为例,每天平均可以写入的最大数据量=400TB×1000/365天/5/=219GB。也就是理论上你在五年内可以每天都向E200P 512GB写入219GB的数据。假如你每天写入的数据量不止219GB,那么保修期就以400TBW为准(达不到五年),假如五年内总的写入量达不到400TB,那么就以五年作为保修期。以我每个摄像头的监控视频每小时大约1.2GB写入量的话,每天28.8GB,那么这个E200P可以使用大约38年。共五个摄像头,每天144GB写入量,这个盘理论上也可以用大约7年7个月。

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  二、开箱和主要芯片介绍

  海康威视E200P的外包装非常普通,不过盘体则比较特别。盘体使用的是黑色半透明塑料外壳,没有任何的防拆贴,用户可以看到里面的PCB。觉得不过瘾的话,拧下四颗螺丝就可以把外壳拆开来直接欣赏内部结构和各个芯片。

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  海康威视E200P采用了绿色的PCB,PCB正面是一个主控芯片+一个缓存+四个NAND颗粒,PCB背面是另外一个缓存颗粒。主控芯片采用的是海康威视的HIKVISION HKS10201B-B1C,是基于联芸MAXIO MAS0901的定制版本,SoC基于ARM9构架,支持4通道,每通道支持8CE。因为海康威视控股联芸,所以也算得上是海康威视自家的主控产品,打上了海康威视自家的HIKVISION标识。这个主控支持SATA 6Gb/s接口,可搭配2D/3D MLC、TLC、QLC,最大支持2TB容量。在理论性能上,持续读取与写入性能分别可以达到560MB/s和530MB/s,随机读取和写入性能分别可以达到100K IOPS和90K IOPS。支持 Agile ECC 2。采用LDPC ECC技术,为NAND提供了具有弹性的保护机制。支持AES128/256加密引擎、SHA256、RSA2048密码算法,支持SM2、SM3、SM4国产商用密码算法,支持TCG-OPAL 2.0 标准。

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  NAND采用的是来自紫光UNIC的3D-NAND TLC颗粒,单颗容量128G,共四颗组成512G容量。缓存颗粒是来自三星的K4B2G1646F-BYMA,这是一颗256MB的缓存,频率为DDR3-1866,PCB正反面各一颗,组成512MB容量的缓存。海康威视E200P其实是高端企业级产品D200Pro的简化版,在PCB、主控、缓存等方面都保持一致,缓存颗粒更换为UNIC的3D-NAND TLC颗粒,PCB上的硬件PLP掉电保护电路从D200Pro的10个钽电容+6个电感,简化为6个钽电容+6个电感。钽电容来自Panasonic,单颗47uF,6个钽电容并联可以为SSD提供几十毫秒的放电时间,让SSD把处理中的数据写入NAND中并更新映射表。这样的硬件PLP电路对比普通的家用产品要强悍很多。

(由6个Panasonic 47uF钽电容+6个电感构成的硬件PLP掉电保护电路)(由6个Panasonic 47uF钽电容+6个电感构成的硬件PLP掉电保护电路)

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三、性能测试

  首先是SSD的常规五项测试:AS SSD Benchmark、CrystalDisk Mark、Anvil’s Storage Utilities、TxBENCH、ATTO DiskBenchmarks。这五个软件都能够测试SSD的最大持续读写速度,AS SSD Benchmark可以测得SSD在QD64队列深度下的随机4K读写速度,CrystalDisk Mark和TxBENCH可以测得SSD在QD32队列深度下的随机4K读写速度,Anvil’s Storage Utilities可以测得QD4、QD16队列深度下的随机4K读写速度。一般这五个软件测下来就可以让用户对SSD的基本性能参数有一个大致的了解。不过这五个软件的默认测试数据都只有1GB左右,因为目前几乎所有TLC SSD都采用了SLC Cache技术,1GB左右的测试数据其实都是在SLC Cache空间就内部进行测试的,所以这五个软件都只能测得SSD在轻负载下的性能表现,无法反映出一个SSD在重负载下的实际综合性能,因此也就需要结合PCMARK8测试结果才能更客观的综合分析一个SSD的整体性能。PCMARK8是目前最接近实际使用环境的模拟测试软件(PCMARK10虽然版本更新,但是没有专门针对存储设备的单项测试)。PCMARK8的Storage存储设备测试又细分为游戏、办公、图形处理等几个子项目,其测试数据量接近50G,测试的强度远远高于前面的几个小弟弟测试软件。所以PCMARK8的测试结果比前面常规五项中的测试结果能够更加真实全面的反映出SSD在家用、游戏以及普通办公情况下的实际性能。

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  海康威视E200P 512GB测得的最高持续读写速度分别超过了547MB/s和466MB/s,随机4K读写速度分别超过了45MB/s和102MB/s,64Thrd随机读取速度超过216MB/s、写入速度超过了183MB/s。在AS SSD Benchmark测试中,E200P 512GB的得分为793分,Anvil’s Storage Utilities的得分为3876.43分。这样的成绩在目前的主流SATA TLC SSD中处于中等水平。PCMARK8的Storage得分4936分,在目前的主流SATA TLC SSD中处于中上流水平。这样的测试结果也说明联芸MAXIO MAS0901主控不适合AS SSD Benchmark这样的快餐式跑分软件,但是在PCMARK8这样的较为接近实际应用环境的测试软件中才能体现出应有的水准。

  接着使用HD Turn Pro软件再测一下这个盘的SLC Cache空间大小和UNIC 3D-NAND TLC颗粒的真实写入速度是多少。结果测得UNIC 3D-NAND TLC颗粒的真实写入速度达到了接近380MB/s的水平,可以说这款国产NAND的性能还是非常强悍的。而整个测试过程中持续写入速度并未出现断崖式下降。

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首席生活家使用体会:

  目前固态硬盘市场主要被高端的PCIE NVMe SSD和中低端的SATA SSD所瓜分。PCIE NVMe SSD以强悍性能为卖点,但是价格相对较高。而SATA SSD则是以容量和容/价比取胜。可以这么说,PCIE NVMe SSD在短时间内仍无法取代SATA SSD。就好像SSD无法完全取代HDD一样。目前的主流主板上一般仅有1-2个M.2接口(其中一个还可能只支持SATA主控的M.2 SSD),高端主板上一般最多也仅有3个支持PCIE NVMe主控的M.2接口。所以用完这些M.2接口之后想要再增加SSD容量的话只能使用传统的SATA接口。我自己的方案是这样的,使用512GB-1TB的PCIE NVMe M.2 SSD用于做系统盘以及安装常用应用软件,使用若干个1TB-2TB的SATA SSD用于存放一些常用的大体积文件,再使用一到两个8TB-10TB的HDD作为仓库盘。尤其是作为NAS使用的主机,为了满足多个终端设备同时下载的速度要求,一般还是以SATA SSD作为存储盘。像海康威视E200P这样的入门企业级SATA SSD,性能并不是其主打的亮点,在性能上只能说是中规中矩,但是在TBW上已经接近甚至达到了MLC SSD的水平。而且带有硬件PLP电路,对比普通SSD来说在掉电保护方面肯定是要做得更好,在数据安全方面更有保障。所以在价格接近的情况下我会选择这样的入门企业级SSD,尤其是当做监控存储盘来使用的话,我个人觉得是非常合适的。


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