询问有关硬盘缓存的问题

什么是硬盘缓存？

缓存是硬盘控制器上的一种存储芯片，具有极快的访问速度，它充当硬盘内部存储和外部接口之间的缓冲器。

由于硬盘的内部数据传输速度与外部接口传输速度不同，因此缓存充当缓冲区。 缓存的大小和速度是直接关系到硬盘传输速度的重要因素，可以大大提高硬盘的整体性能。 当硬盘访问碎片化的数据时，需要在硬盘和内存之间不断交换数据，如果缓存较大，碎片化的数据可以暂时存储在缓存中，从而减轻了对外部系统的负载，也提高了数据传输速度。

硬盘的缓存有三个主要功能：

一个是预读。 第二种是缓存写入操作。 第三种是临时存储最近访问的数据。

网友感想：我的网吧是无盘的，使用8m的效果明显高于2m硬盘。

网友感慨：我的硬盘是8M，但非并行端口是串口的。 事实证明，安装 IBM 120GXP 时尚游戏需要几分钟，例如超过 2G 的游戏。 现在感觉快了，好像1分多钟。

具有外部缓存的优点是更好的性能一致性缺点是断电时容易丢失数据，固件中需要额外的断电保护电路和掉电保护逻辑。

无缓存的优点是断电时相对容易丢失数据，成本控制较好，但缺点是4K性能会很丑，性能一致性不够好，不适合高负载场合，比如数据库服务器。

SSD缓存有两种类型，一种是DRAM缓存，另一种是SLC缓存。

为了节省成本，将DRAM缓存作为促销讨价还价的筹码，一些SSD选择只配备256MB的缓存，而不管容量大小，在这种情况下，它们只能直接管理256GB的闪存空间，这仍然存在一些缺点。

因此，除了观察SSD是否配备DRAM缓存芯片外，还应该通过芯片表面的数字来检查其具体容量，以确保您购买的是1GB：1MB的完全配备DRAM缓存的高性能产品。

目前，SLC 缓存在几乎所有 TLC SSD 上都可用。 目前，大多数SSD的SLC缓存并没有真正使用SLC粒子作为缓存，而是使用TLC来模拟SLC，以提高顺序读写速度。

固态硬盘 （SSD） 没有缓存，如下所示：

1.任何SSD都有缓存，但有些在主控中，有些是外部的，有些是小的，有些是大的。

2.不同的主控算法对缓存大小有不同的要求。

无缓存是当前SSD的主流发展方向，由最佳方向决定。 DRAM 缓存对于 SSD 的销毁不是必需的，SSD 的缓存与 HDD 的缓存不同，HDD 存储的是 FTL 闪存映射表而不是用户读写的数据缓冲区，不会直接影响读写性能。

虽然从理论上讲，无缓存驱动器上的 4k 读取量低于缓存驱动器，但这并不是绝对的。 例如，东芝 TR200 是一款无缓存的 SATA SSD，但在 CPU 频率足够的情况下，4K QD1 随机读取可以达到 50MB S 以上，这并不比任何缓存 SSD 差。

SSD使用注意事项：

1.需要注意的是，SSD的写入寿命，平均约为3000次，1次是硬盘存储的上限，相当于只有3000次写入。

2. 为了减少写入 SSD 的数据量，请勿将计算机的虚拟内存放在 SSD 上。

SSD缓存优势：

在 SSD 即缓存方案中，缓存控制器（位于阵列前部或服务器内部）可以监控热点应用程序并将其复制到要缓存在 SSD 上，从而实现比传统磁盘更快的访问速率。 这种方法的好处是，任何繁忙的应用程序都可以获得性能提升，并且通常可以在加入缓存后立即提高此类环境中的性能。 <>

不是很重要，SSD的反应非常快，只有几毫秒，不比缓存慢。 缓存的性能提升并不显著，在小文件的读写速度上只有一点点优势。

在寿命方面，SSD不看是否有缓存，而是看NAND闪存的写入次数。 例如，10 年有缓存和 9 年零 10 个月没有缓存的影响很小。

如果主控不同，也是SSD是否有缓存的原因，有的主控不需要缓存，有的需要缓存。 例如，Micron M4 的 Marvell 主控制器必须支持缓存才能工作。

所以很多 SSD 没有缓存。

硬盘的缓存主要有以下几个功能：

首先，它是缓存写入操作。

当硬盘收到写入数据的指令时，它不会立即将数据写入硬盘，而是先将其暂时存储在缓存中，然后向系统发送“数据已写入”的信号，然后系统会认为数据已经写入，并继续执行以下工作， 硬盘会在空闲时（不读写时）将缓存中的数据写入磁盘。由于写入数据的性能提高，不可避免地会带来安全风险——如果数据在缓存中突然断电，那么数据就会丢失。

其次，它是预读的。

当硬盘被CPU指令控制开始读取数据时，硬盘上的控制芯片会控制磁头读取被读入缓存的集群下一个或几个集群中的数据（因为硬盘上的数据存储是相对连续的，所以读取命中率更高）， 如果需要读取下一个或几个集群中的数据，硬盘不需要再次读取数据，只需要将缓存中的数据传输到内存中，因为缓存的速度大于磁头读写的速度，因此， 可以达到显著的性能提升效果。

3. 临时存储最近访问的数据。

有时有些数据需要频繁访问，硬盘内部的缓存中存储了一些读取频率较高的数据，下次读取时可以直接从缓存中传输。

第四，缓存算法也存在问题。

如果算法不够好，命中率不会高，这样大容量缓存就没用了，甚至速度也会下降。 此外，还应该通过结合硬盘本身的单个磁盘的容量和速度来确定。 比如对于持续读写速度在150MB左右，单盘容量不超过1TB的机械硬盘的传输，64MB缓存就足够了，128MB显然有点浪费; 只有那些单盘容量超过1TB，持续读写性能约为200MB的HDD，对于机械硬盘来说，128MB的缓存才有意义。