二、DRAM緩存的作用是什么？

上一節(jié)只是簡要介紹了SSD的有緩/無緩方案，下面我們就從技術的角度分析，來看看DRAM緩存的作用到底是什么。

該部分內容有點枯燥，看不進去的朋友可以直接跳轉至結尾看選購總結哈。

1.DRAM緩存可以存儲FTL閃存映射表

閃存顆粒的物理特性決定了它不能覆蓋寫入，一般來說，其擦除以Block（塊）為單位，而寫入以Page（頁）為單位。

Page中含有非常多的存儲單元，是閃存顆粒寫入數據的最小單位：

同時Block是Page的上級單位，一個Block中有很多個Page：

一般來講，足量的消費級有緩SSD中，DRAM緩存的主要作用是存儲FTL閃存映射表，其與閃存顆粒的容量比例為1:1000，FTL映射表在SSD中就像一本書的目錄一樣，儲存著數據從邏輯地址到物理地址的映射關系。

當主機發(fā)來讀命令時，SSD能根據需要讀取的邏輯數據塊查找FTL映射表，獲取這些邏輯數據在閃存空間所在的位置，后端便能從閃存上把對應數據讀到SSD內部緩存空間，然后前端負責把這些數據返回給主機。

由于DRAM緩存的讀寫性能和低延遲表現要遠遠優(yōu)于閃存顆粒，所以有緩SSD會充分利用這個特性，在SSD通電時將保存在SSD預留空間中的FTL映射表寫入DRAM顆粒中。

咱們想要讀寫閃存顆粒中的數據時，可以通過DRAM緩存中保存的FTL快速找到相應位置，從而提高一塊固態(tài)硬盤的隨機讀寫速度、降低查找數據保存位置時的延遲。清注意，這個機制對于隨機讀寫的加成較大，對順序讀寫的性能影響很小很小。

2.DRAM緩存還可以在臟盤狀態(tài)下提高讀寫性能

在使用閃存顆粒作為存儲介質的SSD中，如果我們要對一個已有數據的Page進行寫入，那么必須先要把這個Page所在的Block中的數據讀出，暫時保存到一個空白的Block中，待第一個Block清空后再把所有數據寫進去。

從示意圖可以看出來，在我們眼里一個簡單的對SSD的寫入數據操作，一旦遇到臟盤情況下，就會分解成先讀再擦后寫（READ-ERASE-WRITE）三個步驟，并在過程中會造成寫入放大問題。

顯而易見的，這會增加閃存顆粒的寫入量，消耗寫入壽命，同時在寫入過程中還會提高寫入延遲、影響寫入速度。

如果在這個寫入過程中，SSD上還有我們在操作系統中已經刪除、但是只做了標記但未實際進行擦除的數據的話，還需要經過一個更加復雜的垃圾回收+擦寫操作，進一步影響SSD的寫入量和性能。

以下圖為例，在Block x和Block y上有很多垃圾數據，其中Block x上的A、B、C為有效數據，Block y上的D、E、F、G為有效數據。垃圾回收就是把一個或者幾個Block上的有效數據搬出來集中寫到某個空閑Block上(比如Blockz)。當這些Block上的有效數據都搬走后，FTL便能擦除這些Block，然后又能把這些Block拿出來供SSD寫入新的數據了。

而有緩SSD中的DRAM緩存由于速度、延遲等方面的性能明顯要好于閃存顆粒，所以在向一個Block寫入數據的過程中，如果Block中的Page中已有數據，那么可以使用DRAM作為中轉站，先將Page中的數據轉移到DRAM中，然后將Block整個擦成空白塊后填入需要寫入的新數據，最后將DRAM中轉站里保存的原Page數據挪到其他Block里。

發(fā)現了嗎？在這個過程中由于DRAM的參與，還減少了一部分對閃存顆粒的寫入量，同時還加快了整個R-E-W的過程，減少了寫入延遲。

接下來讓我們把問題進一步復雜化，當SLC Cache容量耗盡時，有一個需要將原本SLC Cache空間內的數據重寫回TLC模式的過程，我們稱之為SLC Cache釋放，在這其中要面臨大量擦寫操作。而在固件的加持下，部分SSD的DRAM緩存也能在這個過程中起到緩解寫入放大的作用。

這也即是說，獨立DRAM緩存在SSD中其實起著萬金油的作用，這也是各大存儲廠商的消費級旗艦SSD以及更加昂貴的企業(yè)級SSD一般都會采用有緩方案的原因。

三、有緩SSD、無緩SSD，用起來有啥區(qū)別？

現在技術原理我們已經了解了，那么有緩SSD和無緩SSD在我們實際使用過程中，到底有啥不一樣的體驗呢？

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