电脑硬件 篇十四:珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!

2020-10-05 11:50:47 385点赞 1374收藏 249评论

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创作立场声明:本文数据来自Intel官网,本文结论作为个人观点,仅供参考,欢迎各位值友讨论。

发文理由

最近浏览张大妈,看到值友发了关于双十一固态硬盘的推荐

不做大号U盘受害者,双十一固态硬盘选购指南想攒一台电竞主机、家用主机、酷炫主机无从下手?想省钱又怕性能不达标?值得买帮你打造定制化DIY装机工具,自助全网比价装机,提供最适合的搭配方案,解决各种攒机场景下难题。>快快使用戳这里MLC>TLC>QLC。但是在缓存、主控优化和制造工艺等技术进步加成下,TLC或者QLC的固态硬盘也没传言说的那么不qianseyue| 424 评论281 收藏2k查看详情

【但是在缓存、主控优化和制造工艺等技术进步加成下,TLC或者QLC的固态硬盘也没传言说的那么不堪。倒是有些厂家在利用MLC为卖点,销售不及格的闪存颗粒,稳定性和安全性都没有保障。】

文章整体写的很好,但是作者对于QLC固态硬盘的态度(包括Intel的660p、镁光的P1、三星870QVO),并非因为QLC寿命问题,而是因为价格偏高性价比一般而不推荐。

我发文的目的,是提醒各位值友,哪怕双十一QLC固态硬盘降价提升了性价比,也不能购买!

此外,刨除QLC的三款硬盘以外,作者的推荐的其他固态硬盘里面,

还应该避开部分信誉不佳的品牌。没错,我说的就是七彩虹!

不明真相的值友,可以去搜索【七彩虹颗粒门】,18年被曝光的颗粒门SL500固态硬盘以后,还动用黑客瘫痪曝光的PCEVA论坛。这逆天操作真是服了。(没想到的是SL500也在前面作者推荐之列。。。。)

本文对于七彩虹的SSD点到为止,下面来逐一分析QLC固态硬盘为什么不能购买。

1、闪存颗粒与SSD的寿命

首先,定义固态硬盘的寿命。

国际上,JEDEC协会明确定义了企业级和消费级SSD的寿命,见JESD218A规范:

珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!

表1,最后一列UBER=Uncorrectable Bit Error Rate, or ratio数学上等于错误数据除以所读取的数据总数。

表格里面比较关键的是第4列,消费级需要固态硬盘断电后数据在30摄氏度保存1年。这个要求在测试中,往往改用简化版的90摄氏度烘烤24小时(这是基于高温可以加快闪存漏电的速度,详见链接)。

请注意,这并不表示消费级固态硬盘在断电一年后数据丢失!参考辟谣链接,只不过是UBER不一定满足JEDEC协会的要求而已。现在大厂主控的纠错能力是可以做到避免主控纠错失败、数据丢失的。

NAND闪存在之前的帖子里面已经有过多次科普,介绍颗粒的文章经常能看到下表,

珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!

有时候MLC会标注5000至10000次PE,TLC则是500至1000次PE,而QLC很多地方写的是300至500次PE。和Intel生产CPU产品线类似,NAND闪存也会在出厂时候测试分类为不同等级,哪怕都是原厂颗粒,也会有擦写次数(PE数)的区别。

我最早有一个困惑,为什么PCEVA测试的TLC颗粒固态硬盘,不少都能突破3000PE呢?难道主控真有这么强的纠错能力?

我这里引用一下PCEVA关于SSD主控用来做平衡磨损和垃圾回收的over provisioning空间(简称OP),点击链接

简单说,SSD与HDD不同:HDD真实的空间,例如500G机械硬盘,由于1000和1024进制关系,是实打实的少了7%的空间;

而SSD的NAND缓存,比如4颗128GB颗粒构成的512GB颗粒,底层真有那么多容量,只不过厂家人为将空间屏蔽。即使512GB的SSD,也会被人为屏蔽35GB的OP空间,用来做平衡磨损和垃圾回收,而480GB的固态硬盘,OP空间就更多了(相比512GB增加了32GB的二级OP空间)。而企业级固态硬盘设定的容量400GB,进一步增加了OP空间。

珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!通常,消费级SSD不提供人为设置OP空间,也就只有第一和第二层OP空间。


2、SSD寿命解读

确实,通过OP空间和强大的纠错算法,1000次PE的TLC颗粒,大多数主流TLC SSD能够达成2000次甚至3000次以上的全盘写入。

但请注意,消费级SSD测试全盘写入,远远不如企业级那么精细,参考PCEVA测试的链接,里面明确写到:

【由于TLC闪存要比MLC写入速度慢许多,对它们的耐久度测试往往会迁延日久。为了加快测试进程,对于能够在SMART信息当中提供闪存擦写循环次数的固态硬盘,可以暂时放下写放大这个因素,采取顺序写入的方式,尽可能提高写入速度。】

换句话说,如果你的TLC SSD纯粹是放电影、音乐之类的大文件,那么这个3000PE是适用于你的。如果你的TLC SSD需要当做系统盘、软件盘,存在大量碎片文件,那么这个3000PE测试的结果则并不适用。

问题就来了,TLC或者QLC固态硬盘,究竟在复杂情况下,能达到多少的全盘写入次数?

我浏览了大量网站,并查询很多SSD厂家的官网。最令人担心的是,厂家并没有告诉我们这个问题的答案

我这里给出Intel企业级TLC SSD的耐久度测试,链接里面是一份包含TLC和QLC固态硬盘OP空间分析的文件,提供了顺序写入、JEDEC规范写入和4K写入三种测试结果。

以S4510为例,其中PBW是总的耐久度PB数(=1024TB),而DWPD是平均到每一天的写入次数,例如240GB=0.24TB版本,5年质保对应1825天,顺序写入5.5DWPD对应的PBW=0.24TB*5.5*1825=2409TB也就是2.4PB。DWPD由于四舍五入,不一定和PBW严格一致。我们以PBW为准进行下面的讨论。

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而开启10%的OP模式以后,硬盘基准容量变成了216GB,对应的4K PBW为1.2,虽然Intel没有给出关闭OP的4K PBW,但是从20%的OP模式对应1.44PBW看(未截图,看连接里面表格),我们可以推测出关闭OP的4K PBW为1.0 PBW,也就是每增加10%的OP空间,PBW提升20%,

这一点说明,纯4K写入比连续写入更消耗冗余空间,因为我之前看到过Intel文件里面写到10%的OP空间能增加50%的PE数,也就是40%的PBW,但是4K写入却少到仅能提升20%。

珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!

比较这两个表,以及其他型号SSD,我们发现JEDEC规范的PBW和纯4K写入接近。此外,对于TLC的SSD来说,顺序写入PBW约等于2.5倍的JEDEC规范PBW或者纯4K。

考虑到消费级TLC固态硬盘的OP空间,很多与S4510未开启三级OP时候一致,即256GB通过7%的进制转换,以及二级OP到240GB。

那么在消费级PE未测试4K的全盘写入次数情况下,我们可以根据大多数原厂TLC的SSD顺序写入达到2000至3000PE,推测出纯4K写入达到1000PE不成问题。

这对于普通消费者来说,是绰绰有余的。即使是用作NAS提升4k性能的缓存用途,也能胜任。

3、QLC固态硬盘的4K写入寿命存在隐患

同样是Intel测试,链接里面的QLC固态硬盘,包括了P4320、P4420、P4326这三款大容量QLC固态硬盘。有人会说,QLC固态硬盘不是用作企业级了么?那么没必要担心其使用寿命啊!

我下面以P4420为例作为分析,这款7.68TB的硬盘在网上是有拆解的,拆解点击链接

珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!

珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!

作者写道:闪存编号为29F02T2AMCQH2,这是一款单颗4Tb(512GB)的3D QLC颗粒。全盘双面一共24颗,容量总计12288GB=12.288TB。最终成品容量仅为7.68T。

也就是说有将近40%空间作为一级和二级的OP空间!

我要说明的是,即使使用了40%的OP空间,QLC固态硬盘的纯4K写入和连续写入耐久度还是差距过大!参考链接表格:

珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!

或者图片,

珍爱生命,远离QLC固态硬盘!双十一固态硬盘避坑指南!

P4320和P4420的连续写入是纯4K的3.5倍,而P4326甚至达到了20倍之多!可惜的是,我没有找到P4326的拆解图,不知道15.36TB的空间底层究竟有多少真实容量。

而消费级QLC固态硬盘,

Intel的660p仅含7%的一级OP空间、

镁光的P1含7%一级OP以外,额外提供500GB对应12GB的二级OP,1000GB提供24GB的二级OP

三星870QVO直接以1TB为单位,7%的一级OP空间

以上消费级QLC的OP空间设定,远远不及P4420接近40%的OP空间的!因此纯4K的全盘写入量,也很难达到1/3.5的连续写入量。那么纯4k写入,会不会更接近P4326呢?

这将是一个大问题,对于1000PE的连续写入量,我相信很少有人能把他耗尽,而如果按照P4326的1/20比值作为计数单位,纯4K只剩下50PE的耐久度!

这个量值,不要说用来挂PT、NAS缓存的用户,就是普通用户以QLC作为系统盘,都很有可能耗尽!即5年60个月,分摊到每个月0.8PE。

总结

以上就是本文对于QLC固态硬盘耐久度的分析。我要提醒各位值友,不仅仅是跑分需要看4K和连续,耐久度更要看4K和连续。可惜的是4K耐久度由于数值低于连续写入,所以很多机构和厂家是只在企业级给出。

现阶段,TLC固态硬盘的耐久度,无论4K还是连续耐久度,对于普通消费者而言都绰绰有余。

但是这个结论并不适用于QLC固态硬盘!

现阶段QLC固态硬盘仅仅适用于仓库盘、大文件的存储!

凡是4k频繁读写的情况,例如做系统盘、挂PT、NAS缓存等等情景,QLC固态硬盘出现崩溃、卡顿的故障,是非常有可能的!

不过话说回来,如果需要做仓库盘,考虑性价比QLC还无法与大容量机械硬盘相提并论,我最近写了两篇关于西部数据企业盘的文章,大家可以一看:

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