数码玩家的周边 篇一百五十五:SSD空间占用对读写性能影响多大,附Lexar NS100 对比测试

2019-07-26 18:23:54 12点赞 39收藏 9评论

在绝大多数的SSD评测中,不管是SATA SSD还是M.2 SSD,你经常可以看到的内容就是,直接搭配几个测速软件,选择个1G,3G,5G来直接进行测试,但是这并不代表我们实际应用的场景?为什么?因为实际的使用场景下,SSD肯定存储大量的文件,比如文档、照片、游戏、视频等等,往往导致存储空间会剩余很少,而此时有些品牌型号的SSD会出现读写性能大幅下降的问题,为什么?

SSD空间占用对读写性能影响多大,附Lexar NS100 对比测试

掉速的原因是什么?

4K没对齐?

Trim指令没启用?

主控芯片原因?

存储颗粒问题?

温度过高?

…………

SSD空间占用对读写性能影响多大,附Lexar NS100 对比测试

对于4K对齐这个问题,如果使用WIN7以上的系统,通过“磁盘管理”选项来格式化、创建分区,那么4K扇区是自动对齐的。另外如果原版Windows系统安装过程中,对SSD进行格式化后也是4K扇区对齐的。

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格式化后的SSD,Trim指令默认正常启用的。如果担心有无开启,可以在命令提示符窗口页面中输入“fsutil behavior query disabledeletenotify”并回车进行查询即可。如果返回数值显示为0,那么说明成功开启TRIM功能。

这里有个小问题,以这块512G的SATA SSD Lexar NS100为例,在系统中进行格式化SSD时,会看到一个提示框,也就是磁盘分区形式是选择MBR(主启动记录)还是GPT(GUID分区表)。但MBR和GPT有什么区别?如何选?对于读写性能有多大差异?

MBR=Master Boot Record即为“主驱动记录”,是存在于磁盘开始部分的一个特殊启动扇区,这个扇区包含了已安装的操作系统系统信息,并通过一小段代码来启动系统。如果MBR的信息损坏或误删会直接导致无法正常启动Windows,一般通过相关引导修复工具进行修复即可恢复正常启动系统功能。

GPT= GUID Partition Table,即“全局唯一标识磁盘分区表”,使用UEFI启动的主流磁盘组织方式,兼容性更好。

两种形式的区别在于两点,

一是作为系统启动盘,GPT分区需要UEFI+BIOS启动,需要搭配64位系统,有别于传统的BIOS+MBR启动方式

二是MBR最大支持2.19TB,可以识别到划分4个主分区或3个主分区+1个扩展分区,而

GPT理论上是无限制的。

至于两种磁盘分区形式对实际的读写性能有无影响,结合自己同一块SSD的实际使用对比,会有差异,但是这与你的硬件配置和系统有直接关系,对于WIN10系统而言,直接选择GPT分区格式即可。

对于SSD温度过高这个情况,在实际使用中并未遇到超过50度的情况(AIDA64),不管是作为系统盘连续使用4小时以上,还是作为存储盘连续游戏2小时,这个部分与SSD自身散热设计有直接关系。SATA SSD内部的PCB板其实很小,占据了很小的的空间,一般是搭配金属材质的外壳来实现物理散热。M.2 SSD常见的就是搭配石墨烯或是散热硅胶+金属外壳来进行散热,品牌类SSD一般来说很少会因为温度过高导致读写性能大幅下降到问题。

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那么SSD降速与哪些因素有关?主控芯片、存储颗粒类型和固件。

目前常见的主控芯片有哪些?就是慧荣、群联、Marvell、三星、瑞昱这几大家族,涵盖了市面上中低高端不同品牌的SSD。SSD主控其实也就是中央处理器,有基于ARM架构的,也有基于RISC架构的,用途上一是负责连接闪存芯片和外部SATA接口里实现数据上的中转;二是执行内部各项指令并确保准确完成指令,比如trim、CG回收;三则是合理分配不同数据在对应闪存芯片上的负荷,确保所有闪存颗粒均可以在适当负荷下正常工作,同时协调和维护不同区块存储颗粒之间的互通协作。

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存储颗粒就是闪存的部分,以固定的区块为单位来存储数据。SSD中最为常见的存储颗粒就是NAND闪存颗粒,具备低功耗、低价格和更好性能的特性。NAND闪存颗粒分类了很多种,比如SLC(单层次存储单元)、MLC(双层存储单元)、TLC(三层存储单元)等,在读写次数、使命寿命以及价格上有明显的区别,其中MLC颗粒固态硬盘已经基本退出市场。目前SSD上最为常见的存储类型就是TLC 3D NAND,其中3D NAND(多层数存储)属于新型闪存类型,通过垂直堆叠多层数据存储单元来大幅提升存储容量,同时也一定程度上提升了性能和TLC的寿命,目前应用上较为常见的是64层3D NAND。

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SSD固件是确保以及提升SSD性能的重要部分,这是为什么一些品牌的SSD有提供驱动管理软件的一个原因。简单来说固件直接关系到最终的读写性能,固件的更新往往是算法上的更新,算法的部分会关系到写入平衡、错误校正码(ECC),坏块管理,垃圾回收等等,这也是为什么同一主控和相同颗粒的两款产品,不同版本的固件会导致使用寿命和读写性能上有所差异的原因。

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有人可能会说除了上面三个部分,还忽略了一个重要部分,那就是接口。对,目前SSD的主流接口就是SATA 3.0、M.2、PCI-E三种,SATA与M.2或PCI-E会在通道上有所区别,通道不同带宽也不同。但是这里没提接口部分的原因,就是因为目前主流的SATA 3.0通道最大传输速度为6Gbps,结合自己使用过的几款SSD,实际最大速度约为560MB/s上下,与主板有直接关系,属于外在影响因素。

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下面搭配这款512G的SATA SSD雷克沙Lexar NS-100进行点评。对于雷克沙Lexar这个牌子,给个人的感觉就是对标的鱼竿厂,为什么?鱼竿厂一直主打的是低价,以此来打开更大的市场,而当前的雷克沙Lexar SSD价格也低,而且主打性价比,不过实际的体验如何呢?

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雷克沙Lexar NS-100标称的是512G,在电脑端实际看到的存储容量是476.94G,接近于480G,可以看作是真正意义上的480G SSD产品。雷克沙Lexar NS-100提供了三年有限质保的售后服务,机身材质也是铝合金,搭配磨砂喷涂工艺处理,供电电流提升到了5V~1.6A。

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雷克沙Lexar NS-100(512G)采用的也是主流64层TLC 3D NAND,主控部分采用的是Lexar DM918,看起来像是自家的主控,至于实际的读写性能如何,官宣的读取性能为550MB/s,写入性能部分未标明,那么接下来看看实际的读写性能。

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开始前简单提一下这个官方驱动,也就是Lexar SSD Dash,目前主要的功能就是查看磁盘信息和进行擦除,暂时没有固件升级的功能,也没有有关提速相关的设定,所以下面的测试数据与这款驱动管理软件关系不大。

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先来看看CrystalDiskMark(V6.1.0)下的性能读写情况。这里有个细节的部分就是,选择了2G和8G分别进行三次测试,各自选择三次数据中顺序读取数据最低的一组,因为这样更有参考意义。为什么选择2G和8G,原因就是某些SSD随着选择1G,2G,8G等不同参数时,会随着参数的增大而导致读写数据的大幅降低。多一组测试结果,就会多一份参考。

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来看看读取性能的变化,整体而言确实2G参数设置下的读取性能更高些。差异比较大的部分是第二组数据,也就是4KiBQ8T8所对应的数据,相差达到了34.1MB/s,其他的数据差异相对而言并不大。

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写入性能上整体差异并不大或数据一致,有差异的地方仍旧是4KiBQ8T8所对应的数据。

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下面继续搭配另一款软件进行测试AS SSD,软件不同,测试结果上也会有所不同。在参数也是选择了两组,一组是3G,一组是10G,分别测试三次,这里直接取得分最低的一组。

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先来看读取的部分,相对而言,整体上确实是3G下的读取性能要略微占优,两组数据在三次测试下的连续读写性能和访问访问时间基本一致,差异的地方主要就是4K部分。

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相比于读取性能,3G与10G参数设置下的数据差异要更为明显些,顺序写入相差将近90MB/s,访问时间超过了2秒。

那么如果让SSD空间占用率93%以上,此环境下的读写性能如何呢?会不会出现速率上的大幅下降?

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同样是搭配上面的两款软件CDM和AS SSD。CDM的部分仍旧选择了2G和8G分别进行三次测试,各自选择三次数据中顺序读取数据最低的一组。 直观上第一印象仍旧是顺序读写性能上并没有太大变化,而4KiBQ32T在8G参数设置下的读取性能确实提升最大得部分。

下面结合空盘状态下的数据进行对比总结。从下图可以看到,

一是顺序读取性能上与2G、8G参数设置关系不大,与硬盘空间状态关系不大,测试数据很坚挺,都停留在了564MB/s上。

二是8G参数设置下,4K相关的数据结果一致,与硬盘空间状态关系不大。而2G参数设置下,只有4KiBQ8T8两组数据一致,其他另外两组有明显差异。

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相比于上方读取性能上的表现,不管是2G、8G参数设置,还是硬盘空间不同占用率的情况下,写入性能上整体差异并不大,并没有出现太大的数据波动。

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从以上可以看到,Lexar NS100在顺序读写性能上,并不会随着参数的修改和存储空间占有率的变化而出现大幅变动,整体的读写性能上较为平稳。

再来看看AS SSD的测试结果,毕竟软件不同,测试结果上也会有所不同。在参数仍旧是选择了两组,一组是3G,一组是10G,分别测试三次,这里直接取得分最低的一组。从对比来看,3G参数设置下的连续写入性能有了明显降低,10G参数设置下连续写入性能有了明显提升,但对应4K-64随机的得分有了明显的下降

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继续来对比空盘状态的测试结果,从下图可以看到,

一是不同参数设置下,不同空间占用情况下,顺序读取数据结果基本一致。

二是3G参数设置下,全部测试数据结果基本一致。

三是10G参数设置下的访问时间都到了0.2秒,与空间占用率关系不大。同时10G参数设置下的4K相关测试数据均低于3G参数设置下的4K相关测试数据。

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从下图可以看到,在连续写入性能上,

一是3G与10G参数设置下,在不同存储空间占用率的情况下也有较大的波动。比较意外的是,高空间占用率+10G参数设置下的顺序写入性能,明显高于空盘状态+10G参数设置下的顺序写入性能,顺序写入相差将近80MB/s。

二是访问时间与参数设置有关,与空间占用率关系不大。

三是4K测试数据在不同参数、不同空间占有率下的差异并不大。4K-64随机所对应的测试数据,差异明显的部分是10G参数设置下的数据。

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从搭配AS SSD的测试情况来看,不同参数设置、不同硬盘占用率下,连续读取性能变动不大,但是连续写入性能上会有所变化。

不过上面只是理论测试的部分,实际的测试结果如何呢?下面搭配FastCopy进行对比说明。为了更好的体现真实的使用场景,这里选择了个人日常四种文件进行测试说明,一是单个10G以上的4K视频文件,二是多个100M左右的视频视频,三是多张单反照片,四是多个1G左右的压缩包。E盘为Lexar NS100,D盘为其他SSD,由于D盘为其他老旧SSD品牌,所以文件从E盘写入到D盘的数据部分仅供参考,因为数值偏低。

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先来看看空盘状态下的读写性能。这是文件从E盘拷贝到D盘的性能表现,单个12G左右的4K视频传输性能为128.7MB/s,共计5G左右的24个视频文件的传输性能为199.5MB/s。

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14G左右共计15个压缩包的传输性能为114.9MB/s,共计5G左右的437张图片平均传输性能为153.1MB/s。

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再来看看文件从D盘写入到E盘的传输性能。单个12G左右的4K视频传输性能提升到了353.2MB/s,共计5G左右的24个视频文件的传输性能为365.6MB/s。

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14G左右共计15个压缩包的传输性能为363.3MB/s,共计5G左右的437张图片平均传输性能为300.5MB/s。

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再来看看磁盘使用率95%环境下的传输性能表现。这是文件从E盘拷贝到D盘的性能表现,单个12G左右的4K视频传输性能为119.2MB/s,共计5G左右的24个视频文件的传输性能为188.6MB/s。

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14G左右共计15个压缩包的传输性能为122.6MB/s,共计5G左右的437张图片平均传输性能为208.5MB/s。

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这是读写性能。再来看看文件从D盘写入到E盘的传输性能。单个12G左右的4K视频传输性能提升到了360.8MB/s,共计5G左右的24个视频文件的传输性能为364.4MB/s。

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14G左右共计15个压缩包的传输性能为364.4MB/s,共计5G左右的437张图片平均传输性能为298.2MB/s。

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下面用一张图进行对比总结,文件从E盘写入到D盘定义为读取,文件从D盘写入到E盘定义为写入。从直观的对比来看,在空盘和存储大量文件的情况下,不管是什么内容,写入性能稳定,而且几乎差异不大。其中压缩包、视频的写入性能都在360MB/s以上,437张图片的传输性能相对低一些,但是也基本在300MB/s左右。至于读取性能部分,因为老旧目标盘SSD自身的问题,感觉点评的意义不大。正常来说应该是同一品牌同一型号的SSD搭配测试的数据会更有意义,不过从结果来看,除了图片传输部分的数据差异最大外,而且这个208MB/s是这八组读取数据中最高的,相比之下其他三组数据在读取性能上差异不大。

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以上就是结合雷克沙Lexar NS100 SSD简单对空盘和红盘两种实际的场景下,搭配不同测试工具和文件所进行的一个对比,从以上的结果可以看到,

一是理论测试结果不等于实际测试结果。

二是作为采用自家主控芯片的雷克沙Lexar NS100 SSD,在实际的读写性能上较为稳定,不会随着SSD空间填充大量数据而出现速率明显下降的情况。


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