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SSD 参考指南

固态硬盘 (SSD) 几乎是当今所有电脑的默认存储设备,也是所有数据中心的高性能存储配置。本指南旨在帮助您了解 SSD 的工作原理、不同 SSD 之间的区别,以及在购买时应该参考哪些评测。本页上的所有推荐均基于 StorageReview 实验室的测试结果;如需查看按类别划分的最新推荐,请访问我们的排行榜

什么是固态硬盘?

固态硬盘 (SSD) 使用 NAND 闪存存储数据,没有移动部件,因此其延迟比机械硬盘低数百倍,而且即使摔落也不会损坏。控制器芯片负责管理数据在闪存上的存储位置、损耗均衡、错误纠正以及与主机的接口。如需更详细的解释,请参阅“什么是 SSD?”;如需与机械硬盘进行客观比较,请参阅“SSD 与 HDD 对比”

接口和外形尺寸

如今,消费级固态硬盘绝大多数都是采用 NVMe 协议而非 PCIe 协议的 M.2 接口产品。第四代产品属于入门级,第五代产品是性能主流,在我们测试中速度可达约 15GB/s,而 PCIe 第六代产品已进入企业级市场,目前已实现量产,速度可达 28GB/s 及以上。SATA 接口仍然用于旧设备升级,但其性能早已过时十年之久。在数据中心领域,2.5 英寸 U.2/U.3 接口正逐渐被 EDSFF 系列产品取代,其中 E3.S 接口将成为人工智能和存储服务器的标准插槽,而 E1.S 接口则应用于高密度计算环境。

NAND闪存类型

NAND闪存的分类依据是每个存储单元的比特数:SLC(1比特)、MLC(2比特)、TLC(3比特)和QLC(4比特)。每个存储单元的比特数越多,意味着每美元能获得更大的容量,但耐用性和速度会降低。控制器通过伪SLC缓存和日益强大的纠错能力来弥补这些不足。TLC是目前消费级和企业级高性能硬盘的主流选择,而QLC则在容量方面占据主导地位,单块硬盘的容量可达122TB甚至245TB 。现代NAND闪存的堆叠层数已超过200层,而且其发展路线图还在不断增加。

控制器、DRAM 和缓存

固态硬盘 (SSD) 的差异主要体现在控制器上。控制器负责将逻辑地址映射到物理闪存,分散写入操作以提高耐用性,并管理伪 SLC 缓存,从而赋予消费级硬盘突发速度。带有板载 DRAM 的硬盘会将该映射关系保存在高速内存中;而无 DRAM 的设计则借用主机内存 (HMB) 来降低成本,这在入门级产品中是一种不错的折衷方案。缓存填满后的持续写入性能是低价硬盘和高端硬盘的主要区别所在,这也是为什么我们的评测会测试缓存填满后的性能。SanDisk WD_BLACK SN8100是目前性能卓越的第五代控制器的标杆,它弥补了早期第五代硬盘在能效方面的不足。

消费级固态硬盘与企业级固态硬盘

消费级硬盘注重突发性能、价格和能效。企业级硬盘则注重持续混合工作负载、稳定的延迟、断电保护以及以每日写入次数衡量的耐用性。这两类硬盘确实存在显著差异:例如,Micron 9550 MAX专为 AI、数据库和分析等消费级硬盘无法胜任的工作量而设计;而像KIOXIA CD9P-R这样的读取密集型数据中心硬盘则以牺牲写入耐用性为代价,换取了更高的容量和能效。

我们如何测试

消费级硬盘面临各种实际应用场景和测试:游戏加载、内容创作、LLM模型加载、PCMark、3DMark Storage以及缓存之外的持续传输测试。企业级硬盘则在我们的实验室服务器上运行FIO综合工作负载以及应用程序和AI流水线。每张图表背后的方法论都包含在每份评测中,因此不同硬盘和不同代数的测试结果都具有可比性。

接下来去哪里

固态硬盘术语表涵盖了规格表中所有术语的定义。为了方便您做出购买决策,排行榜会列出我们目前在消费级、企业级和硬盘驱动器领域的精选产品,并随着新评测的发布而更新。