无缓SSD，真的不能碰吗？

自从三星在消费级SSD产品线主力980中采用无缓方案，从PCIe3.0到PCIe4.0，无缓的产品开始越来越多，但普通消费对它们抵触还是很大。无缓究竟是无良缩水还是可以接受的小便宜呢？

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DRAM——固态硬盘的“缓存”

在一般的网络讨论中，有DRAM的SSD一般称为“有缓方案/产品”，而有些则没有，被厂商称为DRAM-less，用户一般称为无缓。

固态硬盘将数据存储在一些被称为NAND闪存颗粒的内存单元上。在固态硬盘的使用期限内，数据会在这些单元中大量移动。在主控的控制下，它自动这样做，以确保没有任何一个存储单元因过度重复读/写而被超负荷磨损，提前达到颗粒使用寿命，这也是现在一般不建议高速固态硬盘分区的原因，因为分区可能导致（主要是老旧产品，目前主流的主控已经可以规避）数据只在某几颗颗粒中频繁读写。

因此，你的固态硬盘在使用时需要保持一个数据在硬盘上的位置图。这样，当你想启动一个程序，运行一个游戏或打开一个文件时，你的SSD就知道在哪里可以找到它并自动调取出来。该“地图”存储在SSD的DRAM上，即动态随机存取存储器中。

一个有DRAM缓存的SSD

对于无DRAM的固态硬盘，很多人认为，没有DRAM意味着没有硬盘的“地图”。然而，无DRAM的硬盘其实有一个硬盘的地图；它只是放在你的设备的NAND闪存颗粒中。NAND颗粒的读写速度，当然没有DRAM内存的读写速度快，因此“调用地图”的过程，比起有缓存的产品，自然会慢。

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DRAM≠SLC CACHE

当然，提到固态硬盘缓存大家还会知道一个SLC CACHE，也有很多人把DRAM缓存和SLC CACHE混为一谈。

而SLC Cache一般都是在TLC或者QLC闪存颗粒中，划分出一定的空间用来作为模拟SLC空间。这两者之间在物理上的就有本质的区别了，在DRAM缓存中的数据一断电就会消失，而在SLC Cache中的数据，如果没有擦除掉，是可以永久保存的。

理论上SLC CACHE是越大越好，但是在实际应用中，如果SLC Cache越大，占用的空间将会越多。一个TCL颗粒的240GB SSD，如果固件规划了SLC Cache空间大小为5GB，那么就需要占用20GB 的TLC颗粒空间。这时你拷入一个10G的文件，那么在5G数据传输后就会掉速，直到SLC Cache中的数据写入正常的TLC中，才会恢复SLC的读写速度。如果提供50G SLC Cache空间，那么需要占用200GB的TLC空间，如果硬盘的写入达到100GB了，那么50G的SLC Cache就失效了，之后就只能一直用TLC的读写。这就是所谓的“出缓掉速“。

SLC CACHE的出缓掉速影响比DRAM的出缓掉速大得多，因为DRAM缓存一般存储”数据地图“为主，大小1~4GB（1GB的最多），而SLC CACHE往往还把数据本身写入这个缓冲区。

采用SLC CACHE方案的SSD

还有一种使用全盘动态SLC仿真的SSD，全盘模拟SLC Cache可以让硬盘不管什么容量的时候都可以使用SLC加速。而缺点就是SSD在一次性跑满剩余空间的一半容量就会开始掉回TLC的速度，必须要等一定的空闲时间才能恢复，所以盘的剩余空间越小就越容易出现掉速的问题。但全盘模拟SLC CACHE的写入放大会大大加剧SSD寿命衰减。

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带DRAM的固态硬盘的优势

带有DRAM芯片的固态硬盘比没有DRAM的固态硬盘拥有更好的性能。对于内置独立缓存的SSD来说，独立缓存可以提高输入/输出（I/O）性能和耐用性。临时保存已从闪存读取的数据、要写入闪存的数据或地址映射表的DRAM要比NAND闪存快得多。你的电脑不需要在固态硬盘上寻找相关数据，而是可以直接进入高速DRAM找到读写地址表。因此，你的电脑不需要等待很长时间，SSD就可以检索或写入到它需要的数据。这将为用户带来更快的体验。

与此相反，一些厂商为了降低功耗、制造成本和外形尺寸，取消了SSD上的独立缓存，但导致了产品I/O性能不可避免的下降，尤其是随机4K读写性能的下降（频繁从相对低速NAND颗粒读取数据地图），因为无DRAM的SSD将数据地图直接存储到NAND闪存中。正如我们前面提到的，NAND内存比DRAM慢。不幸的是，这导致了较慢的整体性能。

此外，将地图直接存储到NAND闪存意味着对内存单元的磨损更大，因此数据地图的读写远比数据本身读写的频次高。这可能会大大降低SSD的寿命。这就是为什么无DRAM的SSD比有DRAM的SSD有更短的保修期的原因。

目前市面热门PCIe4.0 SSD代表性产品中，这些是有DRAM方案：三星980PRO（1GB）、西数SN850(1GB)、铠侠SE10（1GB）、惠普FX900PRO（1GB）、雷克沙NM800（1GB）、浦科特M10PGN（1GB）、京东京造9系（1GB）、英睿达P5 PLUS（1GB）、宏碁掠夺者GM7000（1GB）、致态度TiPRO7000（1GB）。

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无DRAM的固态硬盘的优势

什么？无DRAM还有优势？虽然无DRAM的固态硬盘有一些缺点，但仍然有一些优点。

首先，无DRAM的SSD几乎总是比有DRAM的SSD便宜。其次，虽然无DRAM的SSD比有DRAM的SSD慢，但无DRAM的SSD仍然比传统的机械硬盘快很多，就读写曲线表现来说，采用最新主控方案的无DRAM方案产品实际上比早期MLC和TLC时代采用固定SLC CACHE方案产品的读写曲线更为顺滑。而且现在仍然有很多采用SLC CACHE方案的无缓SSD可以选择。

因此，如果你从机械硬盘升级到固态硬盘，即使你选择了无DRAM的固态硬盘，你也会看到速度的大幅提升。如果你的预算紧张，无DRAM的固态硬盘还是可以考虑的。

而且，市面上有不少名牌且性能口碑很高的产品，甚至是旗舰和准旗舰产品，它们也是DRAM-less。它们的如何无DRAM维持了高性能的？接着往下看。

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折衷：HMB+智能SLC CACHE拯救无缓盘“低端”印象

而一些较新的DRAM-less固态硬盘，就利用起了NVMe1.2以后的新技术特性——HMB(Host Memory Buffer)，即主机内存缓冲来降低这个问题的影响。

由于NVMe接口在主机和SSD主控之间提供了非常快的传输速度，因此SSD主控可以访问主机内存而不会造成性能损失。此外，由于主机内存可以从主机的操作系统以及SSD主控访问，如果有效使用，可以获得更多好处。

简单来说，HMB缓存技术就是使用主机内存（甚至是CPU缓存）的部分高速存储空间来提升SSD的I/O性能，并且由于它的设计不是为了替换SSD内置的独立缓存，而是作为补充，因此它不会从主机中消耗大量的内存，只需几十MB便能够满足用户需求，如三星的980固态硬盘，可以利用你的CPU的DRAM多达64MB来跟踪映射，而不是在固态硬盘层面使用DRAM。

另外，传统的SLC CACHE发展到现在也开始智能化了，能够根据写入数据的大小、零碎程度，自动灵活划分出SLC CACHE空间，并在完成读写后，重新划分空间，在不浪费空间的情况下，提供尽可能高的缓存稳定性。例如三星的智能TurboWrite 2.0功能，将最大分配的缓冲区增加到160GB（只要空间允许）之多。

当然，现在新的SSD产品，还有采用HMB+SLC CACHE方案的（如三星980），这种情况下，其读写性能和有缓方案的差距就更小了。而前面列表里，无DRAM产品中出现了很多准旗舰和旗舰级口碑产品，原因就在于此，由于采用了这种混合无DRAM技术，因此其性能并不比有DRAM方案低。

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总 结

考虑到更好的性能和更长的寿命，小狮子建议大多数人选择带有DRAM的SSD。尽管如此，无DRAM的驱动器可能是你更好的选择，只要你知道其固有的缺点不影响你的应用场景，那么它的性价比更高。甚至某些旗舰级无DRAM产品性能不亚于有DRAM产品。

文章来源：钛师父