SSD时代的编程

Posted 2023-03-11

【中文标题】SSD时代的编程

【英文标题】：Programming in the era of SSD

【发布时间】：2011-09-28 02:42:07

【问题描述】：

我想知道即将到来的 SSD 技术如何影响（大多数系统）编程。出现了很多问题，但这里有一些最明显的问题：

可以考虑磁盘访问速度接近内存速度的任何地方吗？ 如果不是，这只是一种临时状态，还是有一些根本原因导致 SSD 永远不会像 RAM 一样快？ B 树（及其表亲）是否仍然相关？ 如果有，是否对 SSD 的 B-Tree（B+-Tree、R-Tree 等）进行了任何调整或修改？如果没有，是否还有其他为 SSD 设计的数据结构？

【参考方案1】：

SSD 确实消除了读取的寻道时间问题，但在它们上高效写入却相当棘手。我们一直在对这些问题进行一些研究，同时寻找将 SSD 用于 Acunu 存储核心的最佳方式。

你可能会觉得这些很有趣：

Log file systems and SSDs – made for each other? Why theory fails for SSDs

【讨论】：

恐怕相信 Acunu 会保持日志记录是错误的。我没有副本。第二个的要点是一个有趣的实验：

我们写入 SSD 直到我们将其填满几次。但我们以不同的方式做到这一点。首先，我们按顺序写入——这很快。但是，如果我们以随机顺序写入地址，在我们写入 SSD 的容量之前它会很快，但之后会急剧下降。接下来，我们尝试每隔一个块写入一次（所以我们写入一个块，跳过一个块，写入一个块，跳过一个块）。这很快并且保持很快。但是，如果我们在每个块之后抛硬币来决定是否跳过一个块，它就会像随机写入序列一样退化。

在最后的实验中，我们计算磁盘块的随机排列，然后按照这个排列顺序写入磁盘，多次。这很快，就像顺序写入顺序一样。我们得出结论，SSD 的问题在于可预测性而不是寻道时间（就像硬盘等一样），我们推测从逻辑地址到物理地址的转换变化是导致速度下降的原因。

我迟到了一年，但给你 :) Log file systems and SSDs -- made for each other? Why theory fails for SSDs

【参考方案2】：

当前基于闪存的 SSD 的速度远不及主内存 DRAM。非易失性存储器技术最终会像 DRAM 一样表现出色吗？总有一天。有许多有前途的技术正在开发中。 SSD 性能的一个瓶颈是 SATA 接口。随着技术的进步，SSD 将连接到 DRAM 或 PCIe 总线。 只要内存访问是按块执行的，B 树仍然是相关的。甚至 DRAM 也是按块访问的，流行的块缓存在 CPU 中。虽然难以实现，但设计用于在 DRAM 中运行的 B 树可以胜过其他类型的易失性搜索树。但是，在树中包含数百万个条目之前，性能优势可能不会很明显。 为 SSD 实现的 B 树受益于块分配的改进。当前一代闪存 SSD 更喜欢按顺序写入。随着 B-tree 的增长（或变化），新的块应该按顺序分配以获得最佳的写入性能。基于日志的存储格式应该做得很好，但我还没有看到任何可扩展的实现。随着顺序写入和随机顺序写入之间的性能差距缩小，分配顺序将变得不那么重要。

【讨论】：

newegg.com/Product/…

【参考方案3】：

RAM 不必记住复位/重启后的状态。我非常怀疑 SSD 会不会像 RAM 一样快。 B-Trees 仍然非常重要，因为您仍在尝试最小化磁盘读取。

【参考方案4】：

很容易想到一个因素......

由于使磁头在相距很远的磁道之间移动的相对成本较高，因此将硬盘驱动器视为磁带驱动器的趋势越来越明显。这导致人们努力优化数据访问模式，以便头部可以在表面上平稳移动，而不是随机搜索。

SSD 实际上消除了寻道损失，因此我们可以不必过多担心磁盘上的数据布局。 （更准确地说，由于磨损均衡问题，我们有不同的担忧）。

【讨论】：

“SSD 实际上消除了寻道惩罚，：” - 没有。他们只是将寻道时间最小化了 10..200 次。寻找时间仍然在这里（找到从逻辑到物理的转换）。写入时间更糟，因为单个重写块比 HDD 大（8-16kb vs 0.5-4kb）

【参考方案5】：

虽然 SSD 的寻道时间比 HDD 的要好一两个数量级，但与 RAM 相比，这些时间仍然很重要。这意味着与寻道时间相关的问题并没有那么糟糕，但它们仍然存在。吞吐量仍然远低于 RAM。除了存储技术，连接也很重要。 RAM 在物理上非常靠近主板上的 CPU 和其他组件，并使用特殊的总线。大容量存储设备没有这个优势。存在电池供电的 RAM 模块包，它们可以作为超快的 HDD 替代品，但如果它们通过 SATA、SCSI 或其他典型磁盘接口连接，仍然比系统 RAM 慢。

这意味着 B 树仍然很重要，为了获得高性能，您仍然需要注意 RAM 中的内容和永久存储中的内容。由于整个架构和物理限制（非易失性写入可能总是比易失性写入慢），我认为这个差距可能会变得更小，但我怀疑在任何可预见的未来它会完全消失。即使您查看“RAM”，您实际上也没有单一的速度，而是几个级别越来越快（但更小且更昂贵）的缓存。因此，至少存在一些差异。

【参考方案6】：

我在 SSD 和 RamDisk 上测试了构建时间，SSD 快了一点。 我的同事使用完全不同的设置实现了相同的结果 - HDD 上的构建时间为 9 分钟，RamDisk 上的构建时间为 3 分钟 30 秒，SSD 上的构建时间为 3 分钟 0 秒。

【讨论】：

这没有任何意义。你一定是用完了ram？还是有蹩脚的公羊？ RamDisk 可以获得超过 9000MB 的读取速度（超频内存），SSD 现在大约 600MB。 （写入速度相同，忘记数字）

当然综合测试表明 RamDisk 快得多。该测试是在 SATA1 或 SATA2 上完成的，我没有解释。可用 RAM 的数量是相同的，只是在一种情况下，一切都在 RamDisk 上完成，在第二种情况下，没有使用 RamDisk，但它仍然占用内存。

经过多次尝试，我想通了。当 ramdisk 格式化为 FAT32 时，即使基准测试显示高值，实际使用实际上比 sata 2 上的 NTFS 格式的完全加密 SSD 慢，最大速度为 100MB/s。但 NTFS 格式的 ramdisk 在现实生活中比 SSD 更快。