闲话SandForce——神秘的压缩

SandForce是位于美国加利福尼亚州米尔皮塔斯的一家“fabless（无工厂）”半导体公司，在2006年由Alex Naqvi和Rado Danilak创建，二人在公司成立初期带来了大量相关的技术经验。

 

2009年4月，SandForce宣布进军快速发展中的固态硬盘市场。

 

SandForce自身并不生产和销售SSD固态硬盘成品，而是主要设计和制造SSD固态硬盘的闪存控制器并出售给SSD制造厂商。所谓fabless，就是指SandForce本身并没有生产工厂，专门从事芯片设计工作，而将生产作业交给代工厂来完成。我们熟悉的Nvidia和ARM也属于类似的fabless公司，比如Nvidia的代工厂就是台积电，而ARM也是只卖授权，而不实际生产处理器。无工厂半导体制造模式也是生产分工高度进化的一个表现。

 

 

 

 

最初企业级领域SSD只有使用昂贵的SLC闪存才能满足耐久度需求。而SandForce出现的最大意义在于使得使用相对廉价的MLC闪存也能够达到企业级环境下达到5年以上的预期寿命。SandForce这个最早定位于企业级应用的背景使得采用了SandForce主控的SSD能够在耐用度上取得相较其他主控方案更好的表现。

 

SandForce公司同时与多家闪存制造商保持了良好的合作关系，使得SandForce主控能够搭配支持各家品牌的颗粒，给固态硬盘生产厂商提供了更丰富的搭配选择。同一主控，搭配不同颗粒，即可做到产品等级分化的需求。SandForce的开放性也表现在此，Intel、Micron、Toshiba的各类NAND闪存都得到了很好的支持。采用SandForce主控方案的SSD也因此变得丰富多彩。

 

 

使用SF2281主控搭配Intel ME3颗粒的金士顿V+200

 

SF-2200系列主控的功能特性图表：

 

 

左侧为与主机接口的示意，SMART信息、SATA6Gbps速率，最高队列深度32，物理层、链路层、转换层、指令。

 

中间为SandForce使用的各种技术，统称为“DuraClass Technology”，包含了智能磨损平衡、垃圾回收以及DuraWrite与RAISE等。支持AES-128自动加密与每512字节55Bit的ECC校验纠错机制。

 

右侧则是SandForce当前能够支持的NAND接口，Toggle与ONFI2同步方案均可支持。最高支持166MT/s带宽，支持20nm、30nm甚至1X nm级的闪存颗粒，最大容量支持到512GB。

 

SandForce最为著名的特性当属DuraWrite压缩技术，由于实际需要写入的数据量压缩后变小，写入速度得到了提升。在需要读取的时候，被压缩过的数据在主控内解压后输出，又带来了外部读取速度增益。

 

由此带来的就是SandForce在ATTO默认模型下Bug的跑分（以下测试均已金士顿V+200 120G为例）

 

 

 

550/510,毫无压力,也毫无意义

 

由于ATTO测试的默认数据类型是完全可压缩的，经由SandForce主控的压缩算法之后，犹如一头大象被压缩成了一只猫咪的大小，装入了罐头。因为实际写入到NAND里的数据量很小，写入操作很快就完成了。外部测到的写入速度接近SATA6Gbps的接口带宽。

 

而在读取这些被完全压缩的数据时，一只猫咪又被还原成了大象的体积，仿佛瞬间读出了大量的数据，这时外部测到的读取速度也近乎于SATA6Gbps的接口带宽速度。

 

而在AS SSD Benchmark里，金士顿V+200又被贬低成了这个评价：

 

 

数据直接缩水到惨不忍睹。或许SandForce真的该给AS SSD Benchmark的开发商赞助一下了，学学Nvidia，在3D Mark Vantage里搞个物理项目，得分直接华丽丽的飙升。N卡的物理加速是只对个别游戏有助，而SandForce的压缩增益可是在各种环境下都广泛受益的，所以说AS SSD Benchmark的评分在此方面还是不够公正：用对于SandForce恶劣条件下的最差成绩去对比，显然这个得分是无法在不同SSD之间进行对比得出真实性能差异的。

 

压缩算法当然不是什么作弊，是是实实在在提升了性能的，这点AS SSD Benchmark里的Compression Benchmark其实能反映出来，但是这项并不计入成绩。大家都说，有图有真相，可惜这次是有图还是无真相：到底压缩有多大用？

 

 

 

AS SSD Benchmark的压缩率测试,随着数据可压缩度提升,SandForce的速度表现也会提升

 

一边是打了鸡血般的BUG成绩，一边是被压榨了的缩水成绩，唯一可以肯定的是，这都不科学…不过可以告诉大家的是，后边我们会有详细的释疑。

 

好了，这一期的内容就到这里，下一期是闲话SandForce——压缩光环的速度增益。

                                                     转自pceva