Browse By

Phân tích sự khác nhau giữa SSD công nghệ TLC và QLC

Trước đây chúng ta đã nói về cách sử dụng bộ nhớ đệm SSD để giảm độ trễ và tăng tốc độ truyền dẫn dữ liệu. Và cũng đã giải thích về sự khác biệt giữa SSD dành cho người tiêu dùng và doanh nghiệp, cũng như lý do tại sao SSD duy trì được hiệu suất hoạt động tốt trong bài viết sau.

SSD dành cho người dùng cá nhân và doanh nghiệp bao gồm hai danh sách thiết bị rộng lớn với rất nhiều cấu hình hiệu suất khác nhau. Do sự khác biệt trong cách kiểm tra và đánh giá sản phẩm của các nhà cung cấp, việc mua thiết bị chỉ dựa trên quảng cáo là không đủ. Trong bài này chúng ta sẽ khám phá cách các loại NAND sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất làm việc và tại sao điều này lại quan trọng đối với quyết định mua SSD của bạn.

Các loại NAND flash

Dữ liệu của bộ nhớ flash NAND được hiểu dưới dạng tín hiệu số (bit) và được lưu trữ trên từng ô nhớ flash NAND. Số lượng bit được lưu trữ trên một ô nhớ xác định loại bộ nhớ flash được sử dụng. Bộ nhớ Single-level cell (SLC) chứa một bit trên mỗi ô. Bộ nhớ Multi-level cell (MLC) tăng gấp đôi dung lượng với hai bit trên mỗi ô. Còn bộ nhớ Triple-level cell (TLC) chứa ba bit trên mỗi ô, trong khi bộ nhớ quad-level cell (QLC) chứa bốn bit trên mỗi ô cho phép tăng gấp bốn lần dung lượng của bộ nhớ flash SLC.

Kể từ khi SSD được tung ra thị trường, dung lượng ngày càng nâng cấp lớn hơn. Xu hướng hiện nay của riêng ngành sản xuất SSD là giảm chi phí sản xuất trong khi tăng dung lượng lưu trữ. Điều này dẫn đến sự phát triển công nghệ sản xuất các ô nhớ chứa nhiều bit hơn nữa trong khi giá thành sản xuất đang dần tiệm cận giá thành của ổ cứng HDD truyền thống.

Abstract big data - 3d image. Big Data concept. Pixelate. Brick blocks. Block chain.

Abstract big data – 3d image. Big Data concept. Pixelate. Brick blocks. Block chain.

Việc theo đuổi hướng giảm chi phí sản xuất và tăng dung lượng lưu trữ đã làm giảm số lượng SSD được sản xuất dựa trên công nghệ SLC và MLC. TLC hiện là công nghệ SSD được sử dụng chủ đạo và chiếm thị phần lớn nhất. SSD sử dụng công nghệ QLC vẫn còn tương đối mới, nhưng chúng ta hy vọng với việc giảm chi phí sản xuất của nó sẽ thu hút người mua, đặc biệt khi đây được xem là một sự thay thế ổ cứng HDD truyền thống.

Các ô nhớ NAND chỉ có một số chu kỳ xóa chương trình (P / E) hữu hạn (chu kỳ ghi) trước khi chúng bị hao mòn đi. Chi tiết nằm ngoài phạm vi của bài đăng này, vì vậy chúng ta chỉ cần biết rằng các ô nhớ có mật độ cao hơn thì độ bền kém hơn các ô nhớ mật độ thấp, ví dụ: MLC thường sẽ hoạt động lâu hơn TLC.

Mặc dù chúng ta có thể hiểu rằng MLC sẽ nhanh hơn TLC và TLC sẽ nhanh hơn QLC, nhưng các ổ SSD mới có nhiều phương pháp tối ưu hóa giúp khắc phục hoặc loại bỏ những thiếu sót của NAND có số bít nhiều hơn trên mỗi ô nhớ. Một ví dụ tuyệt vời về điều này là “SLC-caching”, đây là nơi các vùng bộ nhớ không được sử dụng sẽ hoạt động như NAND giả lập là SLC. Điều này cho phép hiệu suất tốt hơn trong thời gian ngắn, với kiểu khối lượng công việc liên tục như thường lệ đối với hầu hết các PC và môi trường máy trạm. Có thể thấy rõ điều này trong bài viết về SSD dành cho người tiêu dùng và doanh nghiệp trước đây.

Thử nghiệm đánh giá hiệu năng các loại NAND flash

Không giống như thị trường ổ cứng đã phát triển trước đây, khi mua một ổ SSD, bạn sẽ tìm thấy đủ loại và mẫu mã và điều đó sẽ khiến bạn đắn đo lựa chọn. Những gì chúng ta tìm hiểu trong bài viết này là trong khi ổ đĩa TLC và thậm chí là ổ đĩa QLC của người dùng cá nhân thường được quảng cáo với con số hiệu suất ấn tượng, Và khi kiểm tra trong các tình huống thực tế thì cấu hình hiệu suất thực sự của các ổ đĩa này có đúng như được quảng cáo.

Chúng ta đã chọn hai ổ đĩa phổ biến cho mỗi nhóm phân khúc mục tiêu, Làm kiểm tra Benchmark với tổng số sáu ổ đĩa.

phan-tich-su-khac-nhau-giua-tcl-va-qlc-ssds-01

Hiệu xuất cao nhất

Sử dụng CrystalDiskMark, một tiện ích phổ biến để đo hiệu suất ổ đĩa. Với Higher queue depths (Q) and threads (T) thường ảnh hướng đến hiệu suất làm việc cao hơn, nhưng hầu hết khối lượng công việc của người tiêu dùng chỉ liên quan đến queue depths thấp. Cơ sở hạ tầng CNTT liên quan đến máy ảo và lưu trữ Data Base sẽ thường thấy Higher queue depths and threads..

Đối với các thử nghiệm truyền dữ liệu, chúng ta sẽ sử dụng  AJA System Test, một công cụ được thiết kế chủ yếu cho người dùng tạo nội dung để xác minh hệ thống lưu trữ của họ có thể hỗ trợ các đa luồng có độ phân giải cao hay không? Chúng ta thiết lập để ghi một tệp 64GB vào hệ thống và sau đó đọc lại. Đây vẫn là một khối lượng công việc tương đối nhẹ nhưng là đại diện cho việc di chuyển dữ liệu lớn của người dùng ở bên ngoài.

phan-tich-su-khac-nhau-giua-tcl-va-qlc-ssds-02

phan-tich-su-khac-nhau-giua-tcl-va-qlc-ssds-03

phan-tich-su-khac-nhau-giua-tcl-va-qlc-ssds-04

Qua các bài kiểm tra ngắn, kiểu burst-type, tất cả các nhóm ổ đĩa đều hoạt động rất tốt, đúng như mong đợi đối với bài kiểm tra benchmark tổng hợp này. Dựa trên các con số hiệu suất ở trên, bạn sẽ kết luận rằng không có sự khác biệt trong việc sử dụng trong thực tế so với quảng cáo. Kích thước bộ nhớ đệm SLC lớn có nghĩa là nó thậm chí còn chậm hơn ô đĩa QLC đang hoạt động tốt

Hiệu suất ở mức lưu trữ 65%

Các bài kiểm tra bên trên đó được thực hiện khi ổ đĩa trống. Điều đó có nghĩa là các ổ đĩa có bộ nhớ đệm SLC động có rất nhiều chỗ trống để làm việc. Chúng ta sẽ kiểm tra với việc dung lượng lưu trữ đã được lấp đầy đến 65%, cho ổ đĩa nghỉ ngơi vài phút, sau đó tiếp tục sử dụng AJA System Test  với cùng dung lượng ghi là 64 GB sau xem xét khối lượng công việc.

phan-tich-su-khac-nhau-giua-tcl-va-qlc-ssds-05

So sánh với khi ổ đĩa hoàn toàn trống, ổ đĩa dùng cho doanh nghiệp hoạt động trong phạm vi sai số. Các ổ đĩa TLC cá nhân giảm một chút về hiệu suất đọc, trong khi vẫn duy trì tốc độ ghi tốt, không có gì đáng chú ý trong việc sử dụng hàng ngày. Không cần phải nói  thêm về nhóm QLC cá nhân ở đây giảm xuống đáng kể.

Hiệu suất ở mức lưu trữ 100%

Điều kiện thử nghiệm lần này là lấp đầy toàn bộ ổ đĩa để kiểm tra hiệu suất hoạt động ở trạng thái ổn định cao nhất. Kiểm tra này cũng chỉ ra khối lượng công việc của ổ đĩa khi được sử dụng làm bộ nhớ đệm SSD cache trên NAS hoạt động tần suất cao, vì chúng sẽ liên tục được lấp đầy bởi dữ liệu được truy cập liên tục. Thử nghiệm này sẽ loại bỏ cơ chế SLC-caching trên ổ đĩa vì không có các ô nhớ trống bất kỳ nào.

phan-tich-su-khac-nhau-giua-tcl-va-qlc-ssds-06 phan-tich-su-khac-nhau-giua-tcl-va-qlc-ssds-07

Trong biểu đồ trên, trục ngang thể hiện phần trăm dung lượng lưu trữ được ghi vào ổ đĩa

  • Đầu tiên là tốc độ mặc định trung bình cho các nhóm ổ đĩa.
  • Thứ hai cho thấy tốc độ theo phần trăm của mức tối đa trong thử nghiệm này.

Đúng như mong đợi, ổ đĩa dành cho doanh nghiệp đạt hiệu năng cao nhất Các ổ TLC người dùng cá nhân khởi động nhanh, nhưng nhanh chóng bị giảm hiệu năng khi chúng sử dụng hết bộ nhớ đệm. Các ổ đĩa QLC thực sự được cấu hình với bộ nhớ đệm khá lớn, cho phép chúng hoạt động tốc độ nhanh thời gian lâu hơn. Tuy nhiên, lý do chính cho điều này là để che giấu tốc độ ghi hoàn toàn giảm sâu khi bộ nhớ cache bị đầy và NAND được ghi trực tiếp trên ổ đĩa. Ở đây, chúng ta đang thấy tốc độ ghi trung bình thời gian dài của QLC kém hơn so với ổ cứng HDD.

Mặt khác, mặc dù các ổ đĩa doanh nghiệp mà chúng ta sử dụng ngày nay hầu hết là các kiểu entry-level và được xếp hạng cho khối lượng công việc cần tốc độ đọc nhiều, chúng vẫn có thể cung cấp hiệu suất ổn định bền vững. Các mẫu Higher-end (pricier) thường hỗ trợ tốc độ ghi và xếp hạng DWPD cao hơn.

Tổng hợp tất cả

Điều quan trọng là luôn kiểm tra kỹ lưỡng các số liệu về hiệu suất được quảng cáo cho SSD. Các phương pháp và điều kiện kiểm tra là khác nhau giữa các nhà sản xuất và đối với SSD người dùng cá nhân, thường chỉ áp dụng trong khối lượng công việc burst-type. Mặc dù vậy, SDD dành cho người dùng vẫn có những nâng cấp hiệu quả về chi phí để tăng tốc đáng kể bộ lưu trữ PC hoặc NAS của bạn so với HDDs. Tuy nhiên, bạn hãy lưu ý rằng một khi bạn bắt đầu làm việc với khối lượng công việc nhiều và thời gian hoạt động lâu hơn cho chúng thì hiệu suất của chúng sẽ giảm xuống, đôi khi rất nhiều.

Ổ đĩa QLC rất phù hợp cho mục đích sản xuất của chúng, tức là ổ đĩa giá rẻ để thay thế ổ cứng HDD trong môi trường hoạt đồng cần duy trì tốc độ đọc nhiều. Mặc dù hiệu suất cao nhất có thể sánh ngang với các ổ đĩa dựa trên công nghệ TLC cao cấp, nhưng hiệu suất của chúng trong các tình huống ở trạng thái ổn định còn rất nhiều điều để đạt được như mong muốn. Không giống như việc áp dụng nhanh chóng TLC NAND trong SSD dành cho người tiêu dùng cao cấp và SSD cho doanh nghiệp, trừ hiệu suất QLC ở trạng thái ổn định được cải thiện đáng kể, còn lâu chúng ta mới thấy chúng thay thế cho TLC.

Đối với việc sử dụng trong NAS, bạn có thể hiểu tại sao chúng tôi luôn ủng hộ việc chỉ sử dụng các ổ đĩa dành cho doanh nghiệp. Ngoài việc được đánh giá là có độ bền cao hơn, tính nhất quán về hiệu suất là cực kỳ quan trọng, đặc biệt khi bạn đang cung cấp bộ nhớ cho máy ảo và cơ sở hạ tầng quan trọng khác. Đơn giản là không có vị trí dành cho hiệu suất thay đổi dựa trên khối lượng công việc.

Theo Synology

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *