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INTEL智能响应技术简介及分析

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James007ss 发表于 2011-5-19 14:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 James007ss 于 2011-5-19 18:22 编辑

Intel最近推出了Z68芯片组,其中它比P67最大的改进就是新增了一项Smart Response Technology的功能,即“智能响应技术”。这‘新’技术允许用户添加一个容量相对小的固态硬盘(即SSD)来为现有的传统机械硬盘(即HDD)加速,达到提供同时具备HDD大容量和SSD高性能的储存解决方案。

一:实现原理

    为什么要在新字上加上引号呢?因为使用相同技术原理的产品早已存在,以一般家用产品为例:希捷的混合硬盘和银欣的HDD Boost都是这样的产品。只是希捷和银欣的方案,效果未能如预期般好。

    传统HDD的工作原理这里就不再重复了,我们知道其中最影响性能的就是寻道时间(最简单的理解就是对数据定位的时间),而SSD由于使用了闪存作为储存介质,因此不存在寻道的问题(就是说对数据定位的时间能大幅缩短),但闪存也有容量相对小及价格高昂的问题。而包括智能响应在内的这类方案,使用的原理都是在原有传统硬盘的系统中,添加小容量的闪存/SSD来作为硬盘的缓存,利用闪存/SSD的高性能及可保存数据的特性达到为系统提高性能的效果。我们知道CPU都带有缓存,分别是L1、L2,中高端的还会有L3,CPU需要处理的数据都从缓存里拿,但若这3级缓存没有所需的数据,那就要到内存(相当于L4)里找了,连内存里都没有的话,就唯有从储存装置,一般来说就是硬盘里读取,而传统硬盘的数据存取速度跟内存相比,可以说是乌龟跟猎豹的差别,虽然现在已经出现了SSD这种性能大幅提高的产品,但其高昂的价格,并不是所有用户都能接受的,而且容量要追上传统硬盘也尚需时间,因此结合2种产品优势的方案就应运而生。实现的原理其实并不复杂,就是在传统硬盘和内存之间利用闪存/SSD作为硬盘的缓存(相当于L5),而因为闪存/SSD并非如内存那样的易失性储存装置,经常使用的数据会被储存在闪存/SSD内,所以便达到了为系统加速的目的。

二:开启方法

    下面我们说说如何启用INTEL的这个智能响应技术,首先你需要有一个用Z68芯片组主板组成的系统,系统安装在机械硬盘上,有一个小容量的SSD(INTEL硬性限制了智能响应所使用的SSD容量在最小20G左右至最大64G),硬件都接好后,在BIOS内设置磁盘运行于RAID模式,以下为微星主板的设置图:



进系统安装并运行INTEL Rapid Storage Technology软件(芯片组驱动程序及控制软件,即RST,别把它跟SRT搞混一起咯),见下图:



    选择加速(Acceleration)页,会弹出对话框让你选择用于加速的SSD和需加速的HDD或RAID卷还有加速的模式,每个SSD只能选择加速一个HDD或RAID卷,SSD的容量如前所述,用户可选择使用整个SSD作为HDD的缓存,或者仅选择部分容量(最大64G),多余的容量用户仍可自行分区使用。但这里大家要注意,开启此功能,会清除SSD内所有数据,所以若SSD内有数据的话,请先自行备份。



    继续看上图,加速模式共有2种可供选择,分别是Enhanced mode(增强模式)和Maximized mode(完全模式),完全模式会提示有数据丢失的风险。两种模式的区别我们容后再谈。用户以后可随时在RST里开启、关闭SRT或更换加速模式,并不需要重启,非常的方便。

INTEL为了推广SRT还特地推出了一款特殊的SSD:Intel 311 Series Larson Creek Solid State Drive,容量为20G,标称型号为SSDSA2VP020G2E,但BHR网站评测时,其系统内显示这块SSD的型号为SSDSA2VS020G2E。其实这块盘就是34nm SLC 5通道版。





    先来看看这款特殊SSD的大概性能如何:





    可以看到大约跟X25-M G2 160G的成绩相近,此SSD目前售价是126美元附近。下面我们再看看搭配这块SRT专用SSD后,SRT能带给系统多少性能的提升呢?

三:性能测试



    上图是BHR简测的成绩,测试平台是华硕P8Z68V PRO主板搭配西数WD7500 750G硬盘加上INTEL 311 SSD,使用了增强模式,PCMark Vantage的分数在启用加速后有3倍以上的提升,开机启动时间则节省了一半,关机速度亦有轻微提升。







    上面这3个图是anandtech测试的成绩,搭配的机械硬盘是希捷的Barracuda 3TB,SSD同为INTEL 311 20G,游戏测试中作对比的SSD为OCZ Vertex 3 240G。其中可以看出SRT确实能有效提升性能,某些程序的启动时间甚至缩短超过1半。

    我们再来看一下hothardware的测试成绩,这个网站的测试成绩相当有看头。首先还是PCMark Vantage:



    然后是CDM:



    各位可以留意到,在PCMark的测试中,图片及游戏类的测试成绩,完整模式反而输给了增强模式。在分析原因前我们先说明下SRT中2种模式的区别,增强模式会把用户常用的数据储存于作为缓存的SSD,只要SSD内有所需要的数据,都从SSD上读取,写入数据则不经过SSD而直接写入到HDD上,完整模式就是写入数据都需要先经过SSD才最终进入HDD。

    聪明的朋友估计已经发现了,图片和游戏类的数据都是持续的数据类型,而持续读写正是传统HDD所擅长的,完整模式因为读写都必须经过SSD,所以反而导致了这2项测试成绩因为被SSD拖累而变差。

    我们再看CDM的测试,读取测试的成绩,2个模式基本没有区别,区别在于写入上,相比增强模式持续写入大约与HDD成绩接近,完整模式则有明显降低,但512K及4K写入成绩,完整模式就有大幅改善。而2个测试的成绩都能看出,虽然SRT能确实改善使用HDD的性能,但对比直接使用SSD,仍然有相当的差距。

四:工作原理特性分析

    现在我们回过头来想想,为什么INTEL要把SRT使用SSD作为缓存的容量限制在64G以内?INTEL对外宣称是因为据它们的测试,即使作为缓存的容量更大,提升性能的效果也已很有限了。Anandtech的测试有这么一句话:“搭配一块20GB SLC SSD缓存,你可以让4年前购买的1TB老硬盘,比万转西数VelociRaptor快41%“,从测试的成绩来看,这话确实没错。但若我们使用逆向思维反过来理解下呢?它是不是让我们的SSD速度更慢,还浪费了容量呢?要注意我这里说浪费容量指的是,作为缓存的SSD容量我们并不能使用来存放我们自己的数据。

    我们再来推测下INTEL究竟是具体怎么做来达到这些效果的呢?在上面CDM的测试中我们看到SRT的写入速度被限制在跟HDD的相同的水平上(即使用完整模式也一样),并不能达到单独使用SSD的成绩,这是什么原因呢?里面浪费掉的时间,SSD究竟去干了什么呢?答案其实不难想到,SSD在等,等HDD把数据写入完毕。

    我们现在把SRT的工作流程整理一下,这样就能完全明白上面的答案了。增强模式的效果是:预读加上直写;完整模式则是:预读加上回写。

    SRT在我们第一次运行任何程序或做任何事时,效果相对较差,原因很简单,因为需要的数据并未完全缓存进SSD里,自然有相当的数据需要从HDD上读取,因此效果不彰。但当我们再次进行相同的事情,由于部分数据在早前的操作已经缓存进SSD内,那加速的效果自然也就出来了。至于什么数据需要和什么数据不需要缓存进SSD,这就由INTEL的算法所决定,按INTEL的说法,它们的算法是相当聪明的。

    然后增强模式由于数据是直写进HDD的,我们不需要关注,现在来看完整模式,上面说过,完整模式的测试数据表明,实际持续写入速度受HDD限制了,并未达到SSD的极限,再仔细看看测试成绩,完整模式512K的写入达到了HDD的持续写入成绩,但4KB却仅有一半不到,原因为何?因为SRT把512K以上的文件就当成持续数据直接交给HDD写入,以下的就先缓存进SSD里面等待?

    我们可以先猜想一下INTEL究竟使用了怎么样的策略来决定在完整模式下,是所有数据都先写入SSD,或者只是写入一部分数据,另一些则直接写入HDD;而后者又是哪些数据要先进入SSD,哪些不用?从前面的测试结果和分析,可以知道并不是所有数据都先进入SSD,因为写入的速度并没达到SSD的写入极限,那么就可以推断使用的是后者,那数据又如何分类呢?我认为可以有以下三种策略供选择:
1:随机数据进SSD,持续数据进HDD;
2:热数据进SSD,冷数据进HDD;
3:小文件进SSD,大文件进HDD。

    从SRT使用的原理和测试成绩,我们可以肯定第2种策略必定被应用,那另外两种呢?这里可能有人会产生困惑,第1和第3有什么区别?不是小文件就是随机,大文件就是持续吗?大家首先要搞清楚概念,这种观念是错误的,对系统和硬件来说,随机数据指的是逻辑地址(LBA)不连续的数据,持续就是LBA连续在一起的数据。文件的大小并不是决定随机或持续的条件。

    既然搞清楚第1、第3种策略的区别后,大家应该能想到了,策略1也应该被应用上了,持续的数据被直接写入到HDD,所以测试持续的成绩为HDD成绩,而非SSD的成绩,随机数据则先进入SSD内,待SSD把他们组合成持续数据后再交给HDD写入。从512K测试的成绩可以看出来,INTEL应该是让SSD把数据组合到起码512K大小后才交给HDD写入,这也是导致4K成绩不佳的原因。而策略3我们现在可以忽略它了。

    只要我们了解SSD的工作原理,我们都会知道策略2对SSD的伤害是最大的,而启用SRT需要使用RAID模式,虽然我们目前不确定作为缓存后的SSD是否属于阵列中的设备,但它仍有很大机会失去了TRIM这项重要的SSD保护机制,个人认为从INTEL推出的SRT专用SSD是使用SLC闪存,而非一般常见的MLC闪存,失去TRIM的机会非常大,而SRT并不限制用户使用的SSD型号,即所有SSD都可被SRT使用,在没有TRIM的情况下,其它SSD的性能和寿命就受到相当大的考验了。

    从上面的分析,我们已可以确定,增强模式下,SRT以策略2为主,到了完整模式下,则以策略1为重。再参考SSD和HDD的工作原理及其特性,可以得知SRT其实对HDD和SSD都有相当的要求,SSD性能太烂则起不到提升性能的效果,HDD若本身碎片太多性能太差,同样也会拖SSD的后腿。

    SSD的特性决定了它的数据安全性始终不及HDD,增强模式下,若SSD出了问题,那对用户来说只是简单的加速效果没了,但使用完整模式呢?由于数据会先存放于SSD,若数据不能及时写入HDD,那就意味用户的数据可能会丢失,幸运时或许只是丢失刚修改的一点工作数据,但倒霉时那有机会让系统都崩溃掉。因为我们并不知道SSD里究竟都缓存了什么数据,当然这个情况或许INTEL也有考虑过,不过就目前看来,完整模式下依然有相当的危险,所以BHR的介绍和简测都特别提醒读者,它并不建议读者使用完整模式。

    INTEL所推出这个311的SRT专用SSD,仅有20G大小,而且SRT也不允许用户用大于64G的容量来作缓存,其实我们可以认为,INTEL的态度是,若用户有钱购买64G以上的SSD,那也不需要用SRT了,可以直接装系统及软件,性能会有更大和更明显的提升。

    基于以上的分析,SRT这个技术,在一些方面来说仍存在不少问题,但它亦确实能为用户带来实质的性能提升,例如用户升级Z68平台后,SSD也升级更换更新性能更好的产品时,旧有型号仍可借SRT发挥余热物尽其用,令用于存放资料的HDD性能有所提升。所以即使存在一些问题,但这技术的前景仍相当广阔。

补充个使用SRT后启动系统的视频:

地址:http://v.youku.com/v_show/id_XMjY4MjQ3MjEy.html



以下为本文所引用资料、图片来源:

http://www.pceva.com.cn/html/2011/mbtest_0519/253_all.html

http://benchmarkreviews.com/inde ... ew&id=745&Itemid=60

http://www.anandtech.com/show/43 ... ssd-caching-review/

http://hothardware.com/Reviews/I ... esponse-Technology/

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点评

太厉害了,学习学习了  发表于 2012-1-29 14:27

评分

参与人数 1活跃度 +5 收起 理由
icz88 + 5 顶一下~

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townkiller 发表于 2011-5-19 15:43 | 显示全部楼层
写得好,
不过就效果看来,还不如用这个ssd直接做系统盘,加上常用程序
从长远看,该技术也是个鸡肋,性能永远比不上内存虚拟盘,性能和性价比都比不上ssd系统+hdd数据,可靠性强于ramdisk,远不及ssd系统+hdd数据
jasu30 发表于 2011-5-19 15:44 | 显示全部楼层
性能测试有三张被水印遮了测试成绩数据。。
dyaco 发表于 2011-5-19 15:44 | 显示全部楼层
我无缘Z68,,但也要顶
无心飘落 发表于 2011-5-19 16:08 | 显示全部楼层
~友情帮顶~
a1q1q1q 发表于 2011-5-19 17:07 | 显示全部楼层
帮顶吧 看了下价格 发现还是直接买个80g或者 120g的SSD更适合啊
James007ss  楼主| 发表于 2011-5-19 18:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 James007ss 于 2011-5-19 18:24 编辑

回复 3# jasu30


    已经修改好,水印遮不住了。 忘了论坛的无敌水印。

居然忘删附件,搞定。
jasu30 发表于 2011-5-19 18:18 | 显示全部楼层
回复  jasu30


    已经修改好,水印遮不住了。 忘了论坛的无敌水印。 ...
James007ss 发表于 2011-5-19 18:15



   哈,原来那三张忘记删掉了
royalk 发表于 2011-5-20 11:00 | 显示全部楼层
说一下个人感觉
增强模式第一次启动会很慢很慢,大概要卡个30-40秒,估计是在写入缓存,写入量有几个G
之后就挺快了,用M4做cache速度甚至超过了我的X25-V
而且能全盘覆盖,我觉得不完全是个鸡肋
当然了,我用的是M4,如果是X25-V估计没那么强的表现
但是不管怎么说应该都是要比机械盘快许多
而且,SSD作为cache之后剩下的容量不能用来启动系统,也就是说往里边灌系统是灌不进去的,ghost进去的也启动不了
所以,升级SSD淘汰下来剩下的小容量SSD,和游戏太多装不进SSD的用户可以考虑用
DICKLI 发表于 2011-8-3 23:25 | 显示全部楼层
{:1_319:}如果用在网吧无盘服务器上,增强数据盘(1TB的HDD)的性能可行不?系统就直接用64G SSD装了。这样是否会多数据盘有一个质变的提速。
James007ss  楼主| 发表于 2011-8-3 23:31 | 显示全部楼层
回复 10# DICKLI


    这东西的本质决定了它不可能令你产生质变,这跟用在什么地方是没大关系的,而且以网吧这样的环境,若用普通的MLC来当缓存盘,挂得比家用肯定更快。
DICKLI 发表于 2011-8-4 08:53 | 显示全部楼层
回复 11# James007ss


    如果只开增强模式的话,就是意味着311的写入量其实并不大。而为什么INTEL会用SLC呢,而且还是只保3年。INTEL也建议开增强模式,而不是完全模式。
这样的话完全没有性价比了。以它的价钱可以买个M4 64G的了。
yeeuyz 发表于 2011-8-16 18:30 | 显示全部楼层
楼主的EFI BIOS?
James007ss  楼主| 发表于 2011-8-16 19:13 | 显示全部楼层
回复 13# yeeuyz


    不是用EFI的SNB板子............我不知道哪找。
HM.SK_096 发表于 2011-9-14 14:58 | 显示全部楼层
看来选P67没选Z68也没错了。。
庄知鱼乐 发表于 2011-9-22 09:44 | 显示全部楼层
我的智能响应技术最大化模式刚崩溃。正在解决中。
Liuxudong926 发表于 2011-9-23 13:03 | 显示全部楼层
最近正纠结:

是用SSD RAID
还是用这个智能加速

淘宝搜索一圈发现311 SSD只有一家有卖的。

仔细看了一下这篇文章感觉对于已经用机械硬盘安装系统的人确实可以增强性能,但是新装机的还是直接用SSD装系统更好。

可惜了311 的SLC颗粒……
James007ss  楼主| 发表于 2011-9-23 13:15 | 显示全部楼层
回复 17# Liuxudong926


    说过N次,一般家用,SSD组R没什么意义。米多就随便玩呗。
Liuxudong926 发表于 2011-9-23 15:40 | 显示全部楼层
回复 18# James007ss
试试吗,实践出真理。

关于RAID有人说组了用新驱动支持修剪指令,浴室说不支持。

自己试试就能得到答案。
sun117 发表于 2011-9-28 03:40 | 显示全部楼层
007爷的强文,拜读了!学到了不少知识,非常感谢分享。
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