一個(gè)硅谷工程師，悄悄改變了SSD的測(cè)試方式

也讓 SSD 性能第一次經(jīng)得起質(zhì)疑

在硅谷工程師圈子里，衡量一個(gè)人是否“足夠優(yōu)秀”，往往有一套默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：

是否參與過標(biāo)準(zhǔn)制定？

是否擁有足夠多的專利？

是否站在技術(shù)金字塔的上層？

Sandisk（閃迪）企業(yè)級(jí)SSD架構(gòu)團(tuán)隊(duì)的工程師Steven Sprouse，這些條件幾乎全部滿足

但他并不怎么認(rèn)同硅谷的這套評(píng)價(jià)體系，

“工程師真正的價(jià)值，不在于獎(jiǎng)項(xiàng)，而在于你是否讓整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)得更好。”

這句話的真諦最終落在了一個(gè)聽起來(lái)并不有趣，但極其關(guān)鍵的工程問題上—-SSD預(yù)處理（Preconditioning）

什么是SSD預(yù)處理

在SSD出廠之前，廠商必須對(duì)SSD經(jīng)歷一輪又一輪的測(cè)試，

其中最基礎(chǔ)，也是最耗時(shí)的一步，叫做預(yù)處理。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)它的目的只有一個(gè)：

讓SSD進(jìn)入“真實(shí)使用狀態(tài)”后，再去測(cè)試性能。

測(cè)試過SSD的玩家都知道，一塊全新的SSD和用了一段時(shí)間的SSD，在性能表現(xiàn)上是完全不同的，

在預(yù)處理的過程中閃存需要經(jīng)歷寫入、擦除，

控制器需要分配預(yù)留空間(OP)，

垃圾回收、磨損均衡才會(huì)真正啟動(dòng)。

換言之做預(yù)處理之后得到的性能結(jié)果才是我們?nèi)粘Ｊ褂肧SD性能的真實(shí)表現(xiàn)，

而空盤跑出來(lái)的性能數(shù)據(jù)看起來(lái)很好，但實(shí)際毫無(wú)意義。

問題是：SSD容量變大，“測(cè)試速度”沒跟上

過去，容量在8TB、16TB級(jí)別的SSD通過順序?qū)憹M，再隨機(jī)寫耗時(shí)幾小時(shí)到十幾小時(shí)，這套流程還能勉強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，至少時(shí)間上還能接受。

但現(xiàn)在情況變了，

企業(yè)級(jí)SSD已經(jīng)進(jìn)入32TB、64TB甚至企業(yè)需求定制更高容量的時(shí)代，但是寫入帶寬并沒有線性的增長(zhǎng)。

結(jié)果也顯而易見：

SSD本身不慢，慢的是“能在較短的時(shí)間內(nèi)測(cè)到穩(wěn)態(tài)”。

Steven Sprouse表示如今一塊32TB的SSD采用傳統(tǒng)預(yù)處理需要160小時(shí)以上，如果是更大容量的SSD預(yù)處理時(shí)間將按照周來(lái)計(jì)算。

這對(duì)于大容量SSD出廠檢測(cè)來(lái)說(shuō)意味著從運(yùn)行、報(bào)錯(cuò)到最終修復(fù)的工程循環(huán)，已經(jīng)無(wú)法在一天內(nèi)完成。

工程效率漸漸被物理容量拖垮了。

SPRandom：不是寫的快，而是“寫的聰明”

SPRandom的核心，并不是通過暴力加速寫入來(lái)縮短預(yù)處理的時(shí)間，而是通過改變“寫入順序的邏輯”。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，既然穩(wěn)態(tài)是結(jié)果，就用不同的數(shù)學(xué)公式去倒逼。

SPRandom將SSD劃分為多個(gè)重疊區(qū)域，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)不同階段的預(yù)留空間分布，

容量和超額配置（OP）數(shù)據(jù)

通過偽隨機(jī)算法，確保每個(gè)地址至少被寫入一次，追求真實(shí)使用的“覆蓋真實(shí)狀態(tài)”，

偽隨機(jī)性決定物理容量和 OP 分布

在一次物理寫入周期內(nèi)完成穩(wěn)態(tài)構(gòu)建，這樣就不再需要順序+隨機(jī)兩輪暴力寫操作。

在一次周期內(nèi)即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)

在改變了“數(shù)學(xué)公式”之后，32TB SSD的預(yù)處理時(shí)間從160小時(shí)縮短到6小時(shí)，64TB以上也能實(shí)現(xiàn)基于“數(shù)學(xué)公式”的工程可控。

選擇開源

從商業(yè)角度來(lái)說(shuō)，這套算法完全可以申請(qǐng)專利、轉(zhuǎn)變?yōu)樗接泄ぞ哌M(jìn)而增加內(nèi)部的壁壘，

顯然Steven Sprouse選擇踐行“開放工程”的精神，

把SPRandom集成進(jìn)開源工具fio。

理由也很簡(jiǎn)單，Steven Sprouse從fio獲益良多，為什么不讓整個(gè)行業(yè)一起受益呢？

我非常敬重Steven Sprouse開源的選擇，他的選擇會(huì)讓整個(gè)行業(yè)測(cè)試更真實(shí)，參數(shù)膨脹和虛假性能就會(huì)越來(lái)越少，真正扎實(shí)的產(chǎn)品最終獲利的還是我們終端消費(fèi)者。

通常博主和發(fā)燒友在對(duì)SSD進(jìn)行測(cè)試時(shí)，或多或少會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)噴子們的問候，

說(shuō)穿了就是因?yàn)闆]有人能確定你拿到的這塊SSD真實(shí)的性能到底如何，

SPRandom的出現(xiàn)可以完全打消那些質(zhì)疑，

性能參數(shù)更接近我們?nèi)粘Ｊ褂脿顟B(tài)，穩(wěn)態(tài)掉速更早暴露而不是交付后才發(fā)現(xiàn)，企業(yè)級(jí)驗(yàn)證邏輯同時(shí)也會(huì)反向影響消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的成熟度。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，你買的SSD，對(duì)它的實(shí)際性能已經(jīng)知根知底，真實(shí)的性能變得更值得信賴。

工程正在走向“開放驗(yàn)證”

如果簡(jiǎn)單理解SPRandom的意義只是縮短了SSD的預(yù)處理的時(shí)間，那它的價(jià)值未免被低估了，

更重要的信號(hào)在于，越來(lái)越多原本被視為“工程經(jīng)驗(yàn)”的環(huán)節(jié)，正在被拆解、公開，并接受行業(yè)級(jí)的復(fù)現(xiàn)實(shí)證。任何品牌的SSD都可以通過fio來(lái)使用Sprandom。

從存儲(chǔ)領(lǐng)域的fio、SPDK，到AI領(lǐng)域的MLPerf，從數(shù)據(jù)中心的OCP硬件骨ifan，到軟件工程中的可觀測(cè)性與復(fù)現(xiàn)構(gòu)建，工程正在從封閉、自證的頑固體系，轉(zhuǎn)向開放、可審計(jì)、可重復(fù)的驗(yàn)證模式。

SPRandom證實(shí)了，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、復(fù)雜度指數(shù)級(jí)上升，任何無(wú)法被外部驗(yàn)證的“性能承諾”，都會(huì)迅速失效，開放驗(yàn)證，已經(jīng)成為下一代工程體系的默認(rèn)選項(xiàng)。