[閒聊] SSD－被誤解的"寫入放大"

[Cubelia (大胸智乃)]

網頁好讀版:
https://www.ptt.cc/bbs/PC_Shopping/M.1472362632.A.6D9.html

(大幅修改文章內容,更通順)
SSD－被誤解的"寫入放大"

最近大濕看到某些人濫用"寫入放大"這詞
為了釐清到底為什麼SSD會有寫入放大，那用戶該不該擔心這點
所以花了一點時間寫了這篇文

先說結論:
1.SSD一定會有寫入放大(WA)，這是SSD必定會遭遇到的本質
(除了可壓縮數據的主控方案，哪顆SSD沒有大於1x的WA?)

2.不可能只要有寫入放大就是有問題，更要小心別誤用寫入放大這個詞
(如某某SSD會寫入放大)

3.Intel 535有特定狀態下的高寫入放大
Intel不積極解決也確實是一個比較麻煩的點，現在是依靠夠硬的保固去支撐

4.不代表其它方案的SSD就必定會有和535有相同的情形

5.一般用SMART的累積值算寫入放大其實存在著盲點
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1.為什麼會有寫入放大，還有寫入放大到底是什麼?
寫入放大，原文"Write Amplification"

簡單來說就是實際寫入NAND Flash的資料量除以主機要求寫入的資料量=寫入放大值
http://i.imgur.com/UT13Q2R.png
(以下將寫入放大簡稱為WA，因為是倍數所以可以後綴x)

要深入了解為什麼會有WA的現象請看下面這篇
http://www.pceva.com.cn/topic/crucialssd/index-6_7.html

簡單來說例如主機要求寫入1GB的資料時
經過一些主控和NAND Flash間的背景處理後實際寫入NAND Flash的量會高於1GB
這就是寫入放大的現象

所以只要是SSD有WA就是問題嗎? 不見得，這是錯誤的觀念
好或不好是看WA的高低

早期(2008年)是認為WA會大於1x或無限接近於1x
以Intel的X25-M來說，Intel宣稱最佳狀態可以達到~1.1x的WA
相較於同期的方案(那時以JMF602為大宗，也是表現最差的)，WA甚至還會高於10
(好一點的有Samsung或MTRON的SLC方案)

直到2009年時有一間現在大家逐漸淡忘的廠商－SandForce
提出了一個能夠降低WA，最佳狀態甚至還能低於1x的技術，也就是DuraWrite
例如主機要求寫入1 GB的可壓縮資料時會被主控即時壓縮到小於1 GB的量
使實際寫入NAND Flash上的資料量更少

那為什麼SandForce不稱它為write attenuation(寫入縮小)之類的?
別問我，可能是SF沒辦法保證每一種負載都能夠小於1x的Write Amplification
自然而然就繼續用Write Amplification了(反正"倍數"也可以小於1嘛)

不過隨著主控和韌體算法的演進，SSD的寫入放大已經有比較好的改善了
所以後來比較少有人在提及

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2.為什麼最近又開始有用戶關心寫入放大?
原因主要是Intel 535在特定情況下會有高寫入放大的表現
(而且價格便宜，買的人多，那回報數就更多了)

Intel 535(530也有)用的BF29AS41BB0主控骨子裡就是SF-2281(客製版)
但不知道怎麼搞的，大概是Intel在韌體節能政策上的修改
使得535(530也有)在特定情況下的WA相當高，網路上超過30倍的例子也不是找不到

甚至已經有勇者把E9當前值用到=1了，話說為何不送修R
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=490&t=4741097

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3.Intel SSD SMART值的E9值和什麼有關?

E9值和寫入量有關(NAND寫入量)，照理來說是指剩餘的P/E %
然後E9值不會歸0，頂多降到1(然後就會失去保固)
要是在E9目前值降到1時再一直寫入，SSD還有可能會鎖死

而Intel 535(530也有)的高寫入放大使寫入NAND Flash的資料量極高
使E9值以極快的速度消耗

而Intel對於535和530的這問題似乎也並不是非常積極的要去解決
https://communities.intel.com/thread/46941

最後隔了這麼久的回覆則是...(2016/08/28同一討論串尚無下文)
https://communities.intel.com/message/389443#389443

所以要買535的話建議定時觀察SMART的E9當前值
E8低於20(健康度就會紅燈)就直接送修

算是比較阿莎力的方法，但治標不治本
https://www.ptt.cc/bbs/PC_Shopping/M.1461244961.A.BDB.html

但是依照M01那篇來看
就算E9=1,E8也不會低於20

而Intel客服最後是說有問題就能送修(人損和物理損傷除外)

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4.現在某些人也會說這個高寫入放大(強調"高")的問題會不會發生在Intel的OX SSD
甚至是其它家的SSD會不會也有高寫入放大的問題

答案:
不同主控和韌體的方案就沒什麼好怕的
目前這問題只有在535才見的到(530也有) ，而520沒有這個問題

像是Intel 730用的是DC S3500/3700的自家主控方案
而Intel 600P用的也不可能是535和530的方案(反倒是用了SMI的N00X94 NVMe PCIe x4主控)
更不用說Intel 750，又或是其它方案的SSD了(也許某些會有，但相對少見)

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5.只看SSD的SMART值來算WA其實有個盲點，那就是提供給用戶看的資料只是"累積值"

因為不同壓力下和寫入的資料類型會影響寫入放大值
用總合的累積值來算並不是非常嚴謹的做法

以下是簡單的快速驗證法:
測試的是SF-2281VB1的Intel 520 120GB，以它當作範例應該不會有太大的爭議
這是做測試以前的SMART值，照總合值來算WA~1.2x
http://i.imgur.com/tkReXV8.png

接到SATA 3Gb/s的接口，所以循序讀寫的速度會砍半(不影響寫入量)
但目前是髒碟狀態(都拿這顆當暫存碟w)

並使用AS SSD Benchmark 1.7.4739.38088做測試
老話重談，AS SSD用的是比較比較難壓縮+全隨機的數據
對SF主控來說跑分比較吃虧，一次完整測試共5GB的主機要求寫入量


以累積寫入量的差值來看主機要求確實是5GB，但可以看到NAND累積寫入量的差值只有3GB

這樣跑一次AS SSD Benchmark 1.7.4739.38088的WA~0.6x
和剛剛用累積值算的1.2x差非常多

所以拿累積值來算並不是很嚴謹的做法
http://i.imgur.com/DZgc9Sn.png

測試配備:
CPU:Intel Core i5 2400(關閉C1E&EIST)
RAM:Kingston HyperX Genesis DDR3 1600MHz 4GB*2(CL9@1.5V)
主板:MSI Z77MA-G45
系統碟:Intel 730 240GB(FW:L2010420)
測試對象:Intel 520 120GB(FW:400i，髒碟)
作業系統:Windows 7 Home Preimum x64

結語:
那用戶到底需不需要擔心?
用535/530那就要定期觀察E9當前值，畢竟和保固有關

其它間廠商的方案就不必需要太擔心了，畢竟高寫入放大這個狀況也比較少見
而且保固對寫入量有限制的廠商也相對較少（頂多是主機寫入量，如Samsung）

但不代表不需要去看其它的SMART值
定期看一下，多了解一些值的定義也可以充實一些相關知識
有重映射之類的值也可以及早發現

有錯還請大大協助指正

以上，感謝各位的閱覽:)

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                       姐姐 姐姐 我們好像變成簽名檔了

                      雷姆,雷姆 好像真的是這麼一回事呢

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 59.127.175.203
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/PC_Shopping/M.1472362632.A.6D9.html
推 Ohmy        : 推 勿矯枉過正跟過度恐慌 爽爽用就好
※ Cubelia:轉錄至看板 Storage_Zone                                 08/28 13:45
推 mart9266    : 看不太懂 反正壞了就換新的
推 shuwei12    : 還好我都用520系列哈  便宜又耐用
推 Jay915      : 感謝分享 長知識了
推 w113353     : 結論 535還是QQ
推 MrDisgrace  : 要送修也要有地方先備份移轉&一段時間沒電腦用啊XD
→ Cubelia     : 是der,所以Intel當然還是得從根本解決這問題
推 mart9266    : 535 240g用半年多了 E9還是100 有沒有問題阿
推 x930111     : 推  寫入放大我也記得是正常   不正常的是倍數太高
→ x930111     :   不過我520 用兩年了e9一樣是100  潮爽
推 SmonSo      : 結論 一般使用者還是別用535 QQ
推 vobor       : 推 但我還是看不懂
1.535的高寫入放大開始有越來越多用戶關心
2.有用戶誤用寫入放大這個詞
3.造成有人被誤導
4.535(和530)的高寫入放大和其它SSD無關
推 idevil666   : 好險535只拿來裝遊戲
推 WeAntiTVBS  : 最後我的535還是退了 囧
※ 編輯: Cubelia (59.127.175.203), 08/28/2016 14:21:02
→ delaluna    : 其實就是語意問題而已 寫入放大是SSD的本質
→ delaluna    : 但535這顆就特別嚴重
推 Windcws9Z   : 結論 Intel某系列SSD會寫入放大
→ delaluna    : 我是覺得不要再講某某大廠買來就是避著眼睛爽爽用
→ delaluna    : 哪家大廠不會出包? 還是多爬文觀察 買電腦不是靠
→ delaluna    : 信仰的
推 Windcws9Z   : U大濕有開示過 SSD買來就是要閉著眼睛爽爽用
→ Windcws9Z   : ultratimes  : 不過我買電腦就是買爽和感覺，不是買
→ Windcws9Z   : 數據
→ SPDY        : 我想確認一件事 低於20可送修 到底是看E9還是E8值?
→ SPDY        : 01那位苦主 E9到1破保時 E8和健康都還81 可送修!?
→ Cubelia     : Intel客服也沒回答清楚
→ Cubelia     : 但應該是以E9值為準
→ Cubelia     : CDI是以可用的保留空間來算健康值
→ Cubelia     : 健康值部分大概是說Intel工具箱左邊那邊的健康狀況
推 IHD         : 有530耶 只能QQ了 以為閃過535就行 沒想到還是....
推 bust222     : Intel:對寫入放大有疑慮的人請多參考我們eMLC產品(?
→ SPDY        : 很建議 最好能再問個清楚 E9並非健康值 保固設限E9
→ SPDY        : 規定1就破保卻允許20以下未達1可送修行 意義為何!?
→ Cubelia     : 當時最後問到的結果是:
→ Cubelia     : http://i.imgur.com/T6H3e0E.png
→ Cubelia     : "有任何問題都可以發送我們這裏進行保固"
→ Cubelia     : (人損和物理損傷除外)
→ Cubelia     : 關於健康值這點我也一頭霧水就是了
→ a5150219    : 520 330的E9是不會變的，可能是韌體的因素，所以這
→ a5150219    : 兩顆的健康度到死前都會維持100%
推 akane1234   : 看了好久還是不太懂，結論是530和535不要買較好對吧
推 w113353     : E9不會變是啥鬼...
→ ang728      : Controller沒有壓縮機能就一定有WAF 別緊張R
→ ang728      : and trying new stuff
→ ang728      : http://imgur.com/jTIRyH0
推 w113353     : ang大那張是600p嗎XD
推 vobor       : 哇 快比顯卡燙了XD
→ Cubelia     : RD400
→ vobor       : 我好好奇一般SATA SSD主控會這麼燙嗎?
推 ang728      : 其實也會 只是說通常SATA SSD 主控會跟外殼黏一起
→ ang728      : 外殼兼作散熱用途
推 vobor       : 原來如此~
推 a2935373    : SATA的讀寫壓力沒那麼高 應該不會吧?
推 KotoriCute  : 不是說溫度太高會影響SSD的性能？
→ KotoriCute  : 大概要幾度才會有影響？
→ KotoriCute  : 有不太燙的NVMe的SSD嗎？
→ ang728      : 可以拆開殼跑看看 一樣挺高的
推 w113353     : 突然覺得上面那個土炮散熱片真的滿厲害的QQ
→ ang728      : 當然NVME比AHCI SSD 燙也是正常的
推 vobor       : 這些數據都是在全速讀寫的時候吧 idle也會這麼高嗎?
→ ang728      : 降速要看控制器內部設定溫度幾度開始throttle
→ ang728      : 其實這是當系統碟剛跑完進系統的溫度
剛進OS確實會溫度會比較高o.o M8PeG也是這樣
→ ang728      : 不過內部DTS溫度跟表面的溫度會差有10幾度 DTS較低
推 pupuliao    : 我的OCZ SSD 都用了16000小時了
太神辣
推 KotoriCute  : http://www.expreview.com/49116.html
→ KotoriCute  : 三星SM961過熱會導致數據損壞
→ ang728      : 三爽向來熱烘烘 可以上散熱片還是上一下
→ KotoriCute  : NVMe加個散熱片對廠商來說成本會提高很多嗎？
→ KotoriCute  : NVMe裸裝感覺才是主流XD
→ KotoriCute  : 市面上
→ ang728      : 如果還要考慮M.2機構應該會比較高一點
→ ang728      : 參考一下Angelbird Wings PX1 AIC的價格
推 delaluna    : M2還要考慮給筆電用 所以尺寸限制大
→ delaluna    : 只有桌機使用者有辦法加散熱片
→ vobor       : 上散熱片之後麻煩就在於可能會干涉其他元件
推 goomeow     : 推C大好文
推 pupuliao    : 120G 累積寫入25TB 讀取37TB 不知道是多是少
→ pupuliao    : 不過我找不到NAND 寫入的資訊
推 fin806      : 這麼麻煩幹嘛= = 535是誇張極端的例子
→ fin806      : 可以不要買他阿
→ fin806      : 一般使用者都是能不送修就不送
→ fin806      : 尤其又是當系統碟的時候 遊戲碟就隨便了
推 Lapodia     : 好文
→ x94fujo6    : 部分筆電的nvme ssd已經有做散熱片甚至熱導管了XD
推 FuryX       : 看到大胸先推再看
→ FuryX       : 嗯....家裡有一顆520,來檢查一下
→ Akabane     : 535掛程式寫入放大從10倍變1倍多
推 yys310      :
推 sinplusling : 520沒有寫入放大 530有 我兩顆都有
不是"沒有寫入放大",任何SSD都可以有"寫入放大"(依這個名詞的算法來說就是這樣)
而寫入放大也可以是小於1的值(因為是"倍數")
(真的不解可以去問Intel或SF為何不把這種狀況稱為"寫入縮小"...)
推 HiJimmy     : 要寫入縮小 要剛好是有連續字串 可以壓縮寫入
→ HiJimmy     : 所以不能保證
→ delaluna    : 我看不太懂寫入量用累積值有甚麼不客觀的地方?
→ delaluna    : 特定時間內變化量可以看出不同附載對WA的影響
→ delaluna    : 但整體壽命的消耗就是看累積值 而且累積值也代表
→ delaluna    : 使用者所有workload的平均值 沒甚麼不實際的地方
推 gamesame7711:
→ Cubelia     : 整個平均值和特定負載算出來就是不一樣
→ Cubelia     : 只是點一下,以免有人以為無論哪種情況的WA
→ Cubelia     : 就是那樣算
→ Cubelia     : http://tinyurl.com/gmjou4o
→ Cubelia     : "using the deltas in the equation is a valid way
→ Cubelia     : to calculate WAF under specific experimental
→ Cubelia     : conditions.
→ SPDY        : 說來01那位苦主 180TB/120GB大概就1500次全抹寫呢
→ SPDY        : 535倘若沒NAND累計寫異常的高WA作怪 是堪日常用的
推 iWRZ        : http://imgur.com/a/ZFace
→ iWRZ        : 用了一年多 剩下87......
→ SPDY        : 只是看樓上要是WA不是8 而是25 E9...會掉到多少呢?
※ 編輯: Cubelia (59.127.175.203), 08/29/2016 03:30:37
推 Alu76521    : 結論，不是Intel，是535會寫入放大。謝謝C大
推 a5150219    : 樓上理解錯誤…
→ a5150219    : 是每一顆SSD都會有寫入放大，這是正常的，535是寫入
→ a5150219    : 放大「異常高」
→ MirageAngel : MLC:ARC═100╬MX═200╬SX═930╬Z400S╬F200╬M6V
→ Cubelia     : SX930 pass