Intel SSD 710企业固态硬盘耐久性探究

支持PCIe 3.0的LSI SAS9205-8e 6Gb/s HBA

记得笔者曾经在去年底向大家介绍过LSI新推出的9205-8e 6Gb/s SAS HBA卡，如今我们拿到了这款产品的实物，而且是在渠道中正式出货的盒装版本。

LSI SAS9205-8e 6Gb/s HBA

LSI 9205-8e通过2个SFF-8088 miniSAS连接器提供了8个外部6Gb/s SAS端口。我们在前文中并未提到该HBA卡官方宣布支持PCIe 3.0，那本文的标题又是怎么回事呢？还是先来看看下面这张放大的照片吧。

拆下散热片之后的LSI SAS9205-8e（局部）

9205-8e使用的主芯片——LSISAS2308 6Gb/s SAS控制器并没有像上一代的LSISAS2008表面带有金属保护盖（见下图），在它右侧是一颗BGA封装的Intel 64Mb闪存芯片，用于保存HBA卡的Firmware。而最吸引笔者的，却是PCB板上印刷的PCI Express“PCIe3 x8”字样。

这个并不出乎我们意料的logo，至少能够代表LSISAS2308控制器芯片和9205-8e HBA卡在硬件上都具备支持PCIe 3.0的能力。

拆下散热片的LSI SAS9212-4i4e（局部）

上图为我们同时收到的另一块卡，LSI公司第一代6Gb/s SAS HBA——9212-4i4e。它使用了集成533MHz PowerPC 440 IOP的LSISAS2008控制器芯片，在相同的位置我们看到了“PCIe2 x8”，代表该HBA卡的主机接口规范为PCI Express 2.0。

LSI SAS9212-4i4e 6Gb/s HBA卡

根据LSI SAS9212-4i4e这个型号，我们就知道这款6Gb/s SAS HBA带有4个内部端口和4个外部端口。比较有意思的是，其中的4个内部端口使用了兼容SATA的物理连接器，笔者曾经推测这样的设计在连接1、2个硬盘驱动器时能够节约线缆的成本。

我们在LSI SAS9205-8e的包装盒上却没有看到支持PCIe 3.0，取而代之的还是x8 PCI Express 2.0的字样。

上图截自LSI SAS9205-8e最新的Product Brief文档，可见LSI官方并未标明该HBA卡支持PCI Express 3.0。此外我们还看到了另一个变化：9205-8e宣称能够实现超过550,000的IOPS，超过了之前公布的数值500,000。

类似的情况也出现在LSI最新一代的6Gb/s RAID卡MegaRAID SAS 9265-8i和9285-8e上。尽管之前LSI曾宣传过它使用的RoC芯片——带有双核800MHz PowerPC的LSISAS2208支持PCIe 3.0，而如今该RAID卡的官方说明仍然是x8 PCI Express 2.0主机界面（又被笔者言中了）。

以上谈了这么多PCIe 3.0，可能有读者会问：PCIe 3.0的价值在哪里？SAS HBA卡支持该标准的又有什么好处呢？

如上图，每个Wide port（宽端口，4 lanes）6Gb/s SAS的单向带宽可达2400MB/s，像9205-8e这样2个x4 miniSAS端口的就是4800MB/s，而x8 PCIe的突发传输率只有3200MB/s，形成了瓶颈；全双工（双向）传输时的情况与之类似。这里需要说明一点，PCI Express 2.0 x8的理论带宽为4GB/s，但实际应用中达不到100%的效率。

我们以前还给大家介绍过16端口的LSI SAS9202-16e 6Gb/s SAS HBA卡，就是由于PCIe 2.0 x8带宽的原因，采用了2颗LSISAS2008控制器，通过PCIe交换芯片PEX8632转接为x16 PCI Express 2.0扩展卡的形式。这样做不仅成本较高，而且大多数的服务器主板并未提供支持PCIe x16电气信号的插槽。

如今LSI已经有了支持PCIe 3.0的HBA/RAID卡产品，却为什么不能宣传该特性？这是因为尽管PCIe 3.0正式标准已经发布，但支持它的主板/服务器平台还未推出。未来PCIe 3.0适配卡的用武之地在哪里？我们将在下文中继续分析。

后面一页中，我们还会简单介绍PCIe 3.0规范是如何提升带宽的。另外，除了SAS HBA/RAID卡之外还有那些设备对它有着迫切的需求呢？

Intel Lyndonville SSD 710系列企业固态硬盘原计划在8月中旬发布，但因故推迟到9月中上旬，最快本周出炉。虽然这种企业性产品和普通消费者距离遥远，但其中的诸多新技术还是很让人感兴趣的，尤其是使用耐久性方面。 SSD 710将首次使用新型的HET-MLC NAND闪存芯片。MLC就是多层单元封装，HET则代表着高耐久性技术(High Endurance Technology)，是为了解决闪存类型与寿命之间的矛盾而诞生的。

简单地说，SLC NAND单层闪存芯片的优点是速度快、可靠性高，缺点是容量小、成本高，MLC NAND则正好相反：容量大、成本低、速度慢、可靠性差，因此目前的固态硬盘产品在消费市场上多使用MLC，企业领域则钟爱SLC。

Intel宣称，HET技术相比于普通MLC NAND固态硬盘可带来更高的写入寿命和同样的不可纠正错误率(UBER)，同时擦写周期更高。正因为对HET-MLC闪存的可靠性有着高度的信心，Intel才将其引入了企业市场。

SSD 710系列采用和桌面型号SSD 320系列类似的25nm MLC NAND闪存芯片，容量有100GB、200GB、300GB三种，接口为SATA 3Gbps，不可纠正错误率都是1E-16，和桌面上的SSD 320系列相同，而比上代X25-E系列的1E-15低一个数量级。

写入可靠性指标根据容量不同而有所差异。4KB写入寿命方面，三种容量型号分别标称为500TB、1PB(1000TB)、 1.1PB(1100TB)，如果各自保留20GB、40GB、60GB冗余容量(总容量的20％话，写入数据量则可达900TB、1.5PB、 3.0PB，已经非常接近X25-E 64GB，也是MLC固态硬盘的新纪录。

4KB随机写入方面分别为600TB、1PB、1.3PB，保留冗余容量可达900TB、1.3PB、1.5PB。

再看IOPS吞吐性能。4KB随机读取三种型号都是38500，8KB随机读取分别为26000、27000、27000。4KB随机写入分别为2400、2400、2000，8KB随机写入则是1900、1300、1700。

保留20％冗余容量的话，4KB随机写入会提高到4000、3300、2400，8KB随机写入则会达到6000、2500、2500。 

最后是大家平常最先关心的随机读写速度。三种型号的读取最高都可达270MB/s，写入方面100GB最高170MB/s，200/300GB最高210MB/s。典型延迟都是读取75微秒、写入85微秒，加电时间1.5秒。 

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