Solidigm宣布推出P41 Plus SSD:借助缓存分层在QLC上再创佳绩

尽管英特尔目前已不再直接涉足固态硬盘市场,但他们的固态硬盘团队和相关技术仍以Solidigm的身份在SK hynix的保护伞下继续生存。自2021年底成立以来,SolidGM一直在重新站稳脚跟,继续销售和支持英特尔之前的SSD产品组合,同时继续开发下一代SSD。在企业方面,最近他们推出了新的D7 SSD,达到了顶峰。与此同时该公司之前就宣布推出其第一款后Intel消费型固态硬盘Solidigm P41 Plus。

Solidigm宣布推出P41 Plus SSD:借助缓存分层在QLC上再创佳绩

P41 Plus是Intel第二代基于QLC的SSD 670p SSD的高级别继承者。仅根据这一描述,Solidigm的第三代QLC驱动器是很少有AnandTech读者会注意到的。QLC生产的是OEM喜爱的廉价高容量SSD,而计算爱好者对它们的热情则明显降低,但是,P41 Plus不仅仅是传统的QLC驱动器。

英特尔作为客户端SSD制造商的时候,更有趣的冒险之一是该公司进军缓存分层。无论是将闪存用作硬盘缓存,还是将3D XPoint用作硬盘缓存甚至将3D XPint用作闪存缓存,Intel都尝试了多种方法以经济高效的方式加快较慢存储设备的性能。虽然Intel的特定解决方案从未真正流行,但Intel的核心信念是需要某种缓存,这一点被证明是正确的,因为所有现代TLC和QLC SSD都配有伪SLC缓存,以提高突发写入性能。

虽然Solidigm最近与Intel脱离关系,但它仍在继续尝试缓存分层。Solidigm与开发Intel混合3D XPoint/QLC驱动器(如Optane Memory H20)的团队同属一个团队,它不再能够访问Intel的3D XPoint内存(很快,Intel也不会)。但他们确实可以使用闪存。因此,Solidigm作为其第一家独立子公司,首次尝试了缓存分层,将pSLC缓存的作用扩展为同时充当写缓存和读缓存。

Solidigm P41 Plus代号为Echo Harbor,是一款PCIe 4.0 x4 QLC SSD,它基于现在的Solidigg 144L QLC NAND。这是一种无DRAM的设计,越来越常见于预算较低的QLC驱动器,因此它依赖于om主机内存缓冲区(HMB)来存储转换表。

驱动新SSD的是Silicon Motion的SM2269XT控制器。今年早些时候发布的SM2269XT大体上是SM2267XT的更新版本,是该公司主流的4通道无DRAM控制器。SM2269XT基于12nm工艺构建,支持高达1600 MT/s的NAND传输速率,设计用于与TLC或QLC NAND配对。同时,对于主机连接,2269XT提供四通道PCIe 4.0,并支持NVMe 1.4标准。

由于此驱动器本质上是Intel 670p的后续产品,一直到使用相同的144L NAND,它最终具有相同的三种容量:512GB、1TB和2TB。相对于670p,Solidigm将pSLC缓存大小调大了一点;驱动器分别提供最大75GB、150GB和300GB的pSLC缓存,随着驱动器的填充而减少。

由于缺少任何DRAM,P41 Plus比其前辈更具预算驱动力。虽然660p和670p附带DRAM,但P41 Plus是第一款放弃DRAM的Intel/Solidigm纯QLC(非Optane)驱动器。Solidigm预先表示,他们正在利用此驱动器追求价值市场,从QLC驱动器中删除DRAM无疑是一种价值游戏。

然而,卸下DRAM的一个副作用是,它可以减少驱动器占用的空间。因此,Solidigm首次能够以小于通常80mm长M.2 2280的外形尺寸提供其客户机硬盘之一。因此,该公司还将生产全部三种容量的2242个外形尺寸驱动器,而最小的2230个外形尺寸的驱动器将提供512GB和1TB容量。然而,这些较小的驱动器仅用于OEM市场,因此,虽然2280驱动器将同时在零售市场和OEM市场销售,但只有后者才能正式获得较短的驱动器。

由于Solidigm仍在为这一新产品使用相同的144L代NAND,因此写入耐久性评级与前一代产品基本保持不变。这意味着512GB驱动器的额定值为200 TBW,然后1TB和2TB驱动器分别为400 TBW和800 TBW。驱动器的保修期为5年,每天写入驱动器的次数约为0.2次,或耐久性额定值为400 P/E周期。

总的来说,P41 Plus的额定性能高于之前的670p,这主要是因为控制器发生了变化。即使使用pSLC高速缓存,QLC NAND的速度也仅勉强足以保证PCIe 4.0连接,但顺序读取速度可能达到4125MB/秒。这使得连续吞吐量略有增加,同时在随机IOPS方面有了更显著的改进(至少就官方评级而言)。

值得注意的是,“P41”这个名字并不是巧合,尽管它已经在其他地方使用。虽然Solidigm是SK hynix的子公司,但它仍然是超大内存公司的一部分。虽然SK hynix自己的内部零售业务目前与Solidigm是分开的,但情况并非总是如此。因此,即使速度缓慢,SK hynix也在为拥有单一零售品牌的一天做准备。

最终结果是P41 Plus被命名为与SK hynix自己的Platinum P41配套,或者更常见的是只有P41,可以肯定的是这些驱动器完全没有共同点,从NAND到控制器,再到细分市场,一切都是不同的,但如果SK hyni决定走这条路的话,他们愿意一起提供。不幸的是,从客户的角度来看,这是一个可疑的决定;尽管(铂金)P41是一款为高性能而设计的旗舰级硬盘,但P41 Plus是一款与之相反的高端硬盘,实际上是一款非常“优秀”的硬盘。一般来说,后缀用于表示高级硬件,所以这是一个非常不寻常的日子,反之亦然。

撇开硬件不谈,P41 Plus的另一个主要方面——当然也是最新颖的——是Solidigm在缓存分层方面的最新尝试。虽然该公司不是第一家尝试将pSLC写缓存用作读缓存的供应商(Enmotus FuzeDrive获得了这些荣誉),但这是Solidigm第一次走上这条路。这无疑是该技术迄今为止最引人注目的尝试。

与Optane Memory系列驱动器和Enmotus驱动器一样,拥有读缓存的基本思想是进一步提高NAND速度较慢的驱动器的性能。虽然在NAND中使用越来越精细的多级单元会导致写入性能下降得比读取性能快得多,但仍有一些问题。当涉及到无法充分利用SSD中存在的并行性的随机读取和低队列深度操作时,情况尤其如此。不幸的是,这也描述了T的客户端工作负载。

因此,Solidigm的解决方案是将pSLC缓存视为一个写缓存,而不是将其作为读写的热缓存,在写入较慢的QLC NAND之前仅用于缓冲少量数据。这意味着将热数据(LBA)保留在pSLC缓存上,并且仅在认为不再热时或需要空间时(例如,pSLC部分正在收缩)将数据发送到NAND的QLC部分。这与Optane内存H20及其同类的操作方式非常相似,只是用pSLC NAND替换了Optane缓存。

好消息是,从技术角度来看,这大大简化了驱动器的构造(和抽象)。然而,Optane内存H20不幸需要作为两个驱动器显示和运行——一个Optane,一个QLC——P41 Plus显示为单个SSD。Solidigm不需要与两个SSD对话,只需要向硬盘固件提供提示,让它知道应该考虑哪些数据是热的。这会将缓存分层背后的更多工作负载转移到驱动器控制器本身。

坏消息是,仍然需要特殊的软件/驱动程序来识别热数据并为驱动器控制器提供指示。而该软件则仅限于Windows。因此,虽然P41Plus可以在Linux机器和其他机器上运行,但要从Solidigm的读缓存中获益,它需要在带有Solidigg驱动程序的Windows主机上运行。

为了推出P41 Plus,Solidigm正在(重新)将其软件套件命名为Solidigm-Synergy。这包括其存储驱动程序,以及一个单独的存储工具,该工具提供驱动器运行状况监视和其他SSD工具箱功能。该公司还将其总体缓存分层功能称为Synergy,因此不应混淆该功能和软件组件。

结果是Solidigm在缓存(和缓存驱动程序)方面具有丰富的经验。因此,公司应该能够利用早期产品中已有的经验和代码来开发缓存存储驱动程序,而不是需要从头开始。

根据Solidigm的说法,他们并没有在P41Plus上专门留出任何空间来保存用于读取的热数据。因此驱动器的全部容量始终可供访问,pSLC缓存的大小根据驱动器的容量使用量动态更改。虽然我们没有驱动器每种容量的详细数据,但Solidigm指出,它们只在驱动器不足一半时进行读缓存。驱动器半满后,驱动器将转向更传统的QLC SSD操作,有利于减少pSLC写入空间,以减少直接写入QLC的痛苦代价。对于512GB驱动器,如果驱动器已满,pSLC缓存将降低至8GB,而其他驱动器的数据则没有正式数据,16GB和32GB是合理的猜测。

至于Solidigm的读缓存的有效性,根据我们在Optane Memory H20和类似驱动器上看到的情况,没有理由怀疑这一点,至少在一定程度上是有效的。虽然需要进行详细的审查来整理驱动器的全部性能范围,但我们已经看到,在配备DRAM的QLC驱动器前放置快速缓存可以提高性能,特别是在容易识别热数据的工作负载中。问题是pSLC模式下的QLC不是3D XPoint,因此尽管它比QLC更快,但它无法提供与Intel即将退役的相变内存相同的荒谬随机读取性能。

Solidigm自己的宣传材料显示出了适度的改进。用iometer测量QD1的混合读/写(70/30)工作负载表明IOPS提高了66%,达到25K。纯随机读取性能提高了一点,提高了72%,达到18K IOPS左右。

当然,这两个数字都不太理想,但对于QLC硬盘来说,它们是值得尊敬的,比670p等更传统的硬盘在我们的测试中所提供的还要高。

Solidigm还有一些更真实的基准测试,其中P41 Plus在非常友好的缓存PCMark 10 Full System Drive测试中表现良好。Solidigm还包括一个未命名的TLC驱动器,但如果没有更多信息,很难说出任何有价值的东西,甚至很难确认这是否是一个有意义的测试。

无论如何,Solidigm的胜利并不意味着其表现达到图表最高水平。如果P41能够掩盖DRAM的不足,并且仍然能够击败与P41 Plus在价值领域竞争的其他QLC/TLC驱动器,那么这就是Solidigm的胜利。

总结一下虽然Solidigm没有宣布P41 Plus的发布日期,但根据早期的零售清单,我们应该会很快看到新的QLC驱动器系列。与QLC驱动器通常的情况一样,最大的问题是价格如何。与TLC驱动器相比,QLC驱动器仍然处于根本性的技术劣势,因此即使有更好的缓存解决方案的潜在优势,P41 Plus系列仍需要具有竞争力的价格。与Intel和Solidigm之前的QLC硬盘一样,定价将决定零售市场的成败。

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