实时数据压缩影响固态硬盘吞吐性能？

ZDNET至顶网存储频道 4月20日 编译（文/Sibyl）SSD是当今存储行业最热门的技术之一。它具有超强的吞吐性能（读取或写入）和IOPS性能，不过，它也面临着重写周期限制和价格高于旋转型硬盘的挑战。此外，要使技术性能表现更好也还得应对一些挑战，需要新技巧提高整体性能。虽然一些控制器技术可提高性能或延长使用寿命（或两者兼之），但这些技术都必须加以“调优”，以便从中获取最佳的合理性能。一家SSD控制器厂商已经拥有了同时提高性能和延长使用寿命的技术，不过，这些改进是完全基于你的数据。

SandForce是一家新晋的SSD控制器厂商，其产品被大量的SSD所采用，包括消费级SSD和企业级SSD。SandForce开发了用于控制器的实时压缩技术。该技术实际上就是在数据被写入硬盘之前，对数据进行压缩，从而提升硬盘性能，延长硬盘使用寿命。

本文将通过基于SandForce的消费级SSD来探究SSD使用实时数据压缩的概念。笔者采用IOzone来测试吞吐性能，IOzone允许改变数据压缩率（重复数据删除率），从而可观察到对硬盘吞吐性能的影响。试验结果十分值得期待，这就为你一一道来。

SSD的实时数据压缩 

笔者曾在多篇文章中谈论过SandForce SSD控制器的实时数据压缩，之所以反复探究，是因为这项技术的确让人着迷。

SandForce采用的基本方式是将其SSD控制器的一些功能用于实时数据压缩。因为实现方式是专有的，因此笔者只能推测控制器内部的运作原理。最有可能的情况是，未经压缩的数据进入硬盘或控制器，并有可能储存在缓冲区。然后控制器将缓冲区中的数据压缩成独立的数据块，或者在压缩之前合并数据块。在写入存储介质之前，该进程将占用一部分时间或计算资源。

数据在压缩之后，将会被放置在SSD的数据块中。不过，事情并不会这么简单。为确保硬盘能够报告储存数据的实际大小，估计未经压缩数据的大小也会以某种元数据格式存放至硬盘本身（可能是在压缩数据中？）。这就意味着，如果一个关于数据块数量或者数据大小的数据请求进入到控制器中，就会得到关于数据大小的正确报告。

然而，数据在被压缩之后，被写入的数据量就会小于未经压缩的原始数据量。更少的数据被写入到存储介质，相应的，时间更短，吞吐越快。写数据所需的时间是与数据压缩后的大小成比例，从而得出吞吐性能。不过也需要注意一点：因为压缩数据本身也需要时间完成，所以SandForce控制器的延迟会比普通的控制器要长。SandForce也将其考虑在内，以避免压缩数据所需的时间过长。

对于读取操作，压缩后的数据可能被会读入到缓存中，再解压。在那之后，数据将会被发送到操作系统，就像数据从未被压缩过一样。据推测，这也取决于快速解压数据的能力，因此，算法存在一个固定时间。

本文的重点将会集中在数据压缩率对存储介质性能的影响。如果数据被压缩得刚好，那么性能会变现的非常好；如果数据被压缩过度，则性能就可能不尽人意。本文将主要针对那些可被压缩的数据作讨论，此外，还要注意SandForce控制器仅需对特殊的数据块进行压缩，而非整个文件。因此事先很难绝对的说SandForce控制器不能很好的执行数据。不过SandForce应该花费了大量的时间针对市场目标测试普通数据，因此它对于能做什么和不能做什么心里有数。

不过，基本原理还是SSD的性能取决于数据压缩率。笔者使用了具有一个SandForce 1222控制器的消费级SSD，并以不同的压缩率进行一些IOZone基准测试，从中观察到SSD的性能情况。