利用软件提高高容量ssd的性能和耐久性

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00:01安迪·米尔斯：嗨。我叫安迪·米尔斯。我是Enmotus的首席执行官和联合创始人，今天我将和大家谈谈如何使用人工智能来提高高容量ssd的性能和持久性，特别是QLC和PLC或penta。有几件事我们会在这节课中讲到。机器学习软件，我们将展示它是如何极大地提高QLC设备的性能和耐久性的。很明显，对PLC来说，也是同样的好处。还有一点关于你如何使用QLC与人们现在使用它有一点不同。同样的基本NAND设备现在可以大量使用，但更多地使用QLC设备和PLC中可用的伪slc模式。

00:58问:最后我们要讨论的是，如何使用主机来控制编程为SLC与PLC的QLC的不同部分，以及如何帮助应用程序受益，以及如何让主机直接访问这些元素所带来的一些好处。很快，这个固态硬盘市场增长非常迅速。这里有一些数字。当你浏览网络和互联网时，你会发现这里有很多数字，所以我就不一一列举了。但现在有470亿到870亿，3.5亿ssd在向NVMe快速转变，当然，利用ssd的高带宽。

01:44问:ssd本身的成本效益越来越高，规模也越来越大。我们都很高兴看到这一趋势，PC原始设备制造商已经在笔记本和台式机上稳步替换了所有基于硬盘的sku。当然，首先，笔记本电脑确实引领了纯SSD的潮流，但现在你会看到桌面电脑，当然还有服务器和数据中心也出现了更多的固态硬盘。我们在3D层NAND上投入了大量资金，当然还有QLC和五层电池。PLC提供非常显著的产能和成本收益。但是有一个问题，我们想在这里讨论这些问题是什么，以及很多解决这些问题的好办法，但肯定有一些事情需要注意。

02:29问:如果我们看看NAND多年来的发展，从单细胞到提议的五级细胞，有几个不同的趋势值得在这里指出。当然，最明显的一点是，新一代的比特成本更低。这就是拥有3D NAND技术的全部好处，它降低了成本，增加了密度，提高了容量。有两件事情进展得不是很好，通常是写性能，这在今天的SLC缓存中被掩盖了很多，但是实际的原始媒体QLC性能，例如，要差得多。在某些情况下，它可能是一个硬盘驱动器，所以它被证明低至60，我们测量低至60兆每秒从一个运行在3g每秒的东西。这基本上就是SSD内部缓存与原始QLC媒体之间的区别。

凌晨3时32分：另一件事，对我们打击越来越大的是耐力的下降。的3D NAND的好处在许多情况下，与无法读写或写入相同单元格的事实相反。P/E，程序/擦除周期正在急剧下降。您只是不能尽可能多地写入单个单元格。好消息是我们得到了更多的细胞，这样我们就能分散负担了。坏消息是单个细胞在耐力方面变得越来越弱。

上午4时04分：他们真正触及的是可靠性和性能，不幸的是，尤其是NAND，性能一直在恶化，如果我们想要改善，你真的必须开始关注NAND之外的东西。但是没关系。我们可以这样做，到目前为止，行业已经做了一些很酷的事情，SSD供应商，在SSD控制器本身上处理SSD缓存，这已经解决了许多直接的问题。但是，一如既往，有一个更好的方法——我们想在这里讨论一下。

04:37问:你会发现，人们问我们，“为什么不直接用SLC呢?”SLC真的很贵，这就是问题所在。而SLC是几百美元的64g现在并不少见，因为它只在更小的体积和特定的垂直领域中使用，在那里单级电池续航是绝对需要的。好的，好消息是你可以在这里得到最好的两个世界，所以我们会讨论这个。我们可以用一种我们称之为机器学习的东西来做到这一点，smartssd。SmartSSD的定义有很多种，我们在这里要用到的SmartSSD是消费者市场的定义，而不是企业版的。当然，这些概念可以扩展到两个市场。

上午05时26分：显然，我们已经看到了机会，TLC在某种程度上将达到它的极限，QLC将成为这里的前沿，纯粹的经济驱动。然而，第二个方面是机器SmartSSD本身是一种新的更高耐久性的SSD，通过使用Smarts而不是原始的媒体和缓存。我们可以在这里展示，我们会展示更多关于如何完成的细节。但如果你有正确的算法，你可以使用QLC实现TLC级别或更高的MLC。然而，这些算法必须适应操作系统、操作系统或用户的工作负载。

上午6时04分：最后，SmartSSD的好处实际上归结于一件事，那就是如何避免写入QLC？我们称之为写衰减，而不是写放大，我们在很多情况下都看到过。任何好的算法都必须避免放大对QLC甚至SLC的写入次数。我们将在这里展示我们如何证明SmartSSD可以在非常特定的条件下几乎消除对QLC的写入，或者至少大大减少写入。

上午6时40分：从SmartSSD中我们将看到的另一件事是将其固有地拆分为两种不同的介质类型，我们将向您展示如何在一秒钟内完成，只使用QLC NAND。您现在可以通过设备本身上的区域分配工作负载。您确实需要一个虚拟化层来处理这个问题，因为您不希望用户参与其中，但同样，SmartSSD具有分区或知道这些分区的位置并利用它们的能力。这一点的关键是允许QLC和未来的低耐久性NAND（如PLC）被应用于更大容量的应用中，在这些应用中，您可以做出正确的选择：“我不在乎。”

上午7时22分：对于你们中感兴趣的人来说，有点转移到伪SLC上。基本上，QLC是一个四电平单元，有16个电压电平，每个电平可分配给一个二进制值，这就是获得密度的方法。具有16个不同级别的单个单元能够表示多达16个不同的唯一值，这些值关联或输出到一个四位字。然而，当您处于伪SLC模式时，您将使用全摆幅，或者至少使用更大的方差，以便能够表示单个1和单个0。一开始可能看起来很浪费，但这样做有几个好处，只要你只使用其中的一小部分。

上午08时07分：例如，今天的SLC缓存将其用作写区，您可以通过SLC将所有写写入QLC。这样做的原因是,你将能够:答:写得更快,而且在某些情况下,你可以有一个更高的耐力静态规划的区域,我们会联系,允许你写更多,然后慢慢地,懒洋洋地冲销QLC区域,这将花费更多的时间。写入QLC需要更长的时间。这就是为什么你会看到那些可怕的写缓存下降随着QLC下降到几十兆每秒，而以前，当它通过缓存时，它的运行速度是每秒千兆字节。这两者在表现上有很大的不同。

08:54问:现在，人们可能没有意识到的一件事是有两种方法来编程p-SLC，或伪slc，这是静态的，具有很高的耐久力。你不能修复它，你不能改变它，这是一个固定为SLC的区域，通常可能是624gb或10gb或20gb，你可以任意选择作为SSD架构决定。它可以被设定为高达3万倍的市盈率周期，持久性，或者动态。动态意味着您可以在SLC或QLC之间来回切换。,通常情况下,如何利用今天的是你能够开始生命QLC设备作为SLC,然后动态地改变一些你得到过去也许x %填满,然后您可以储存东西QLC区域或模式的设备当你开始扩大产能。

09:52问:有两种不同的模式，你占据优势，并SmartSSDs有三个为NAND本身这些特定的编程方法。关键的一点是，静态地编程伪SLC是能够实现高达30,000 P / E循环的。但是，当你拥有了它动态地进行操作，它通常只保证是相同的耐力作为QLC细胞，因为供应商不知道它已经在QLC并拥有仅在该级别保证，或者可能是其他一些原因也是如此。

31问:让我们来谈谈如何与这些方法相同。在右边，我们有一个标准的QLC设备，今天非常典型的，在那里他们可能使用SLC作为缓冲。你有一个装置，这是一个SSD控制器与多个NAND设备，他们在这种情况下，所有通活，和两个不同的颜色区域这里真的代表SLC和QLC．这些SLC区域可以被编程，对于黄色区域，就像静态固定在那里一样。它会小很多，因为你不想用所有的单元格，但它对缓冲和缓存非常有用。而且，通常情况下，当你饱了20%的时候…抱歉，对于静态，你要保持这个固定那是控制器本身的回写缓存。

十一25问:现在，当您实际转到蓝色区域时，您现在正在这种混合模式下运行，在这种模式下，您以其本机形式使用动态SLC和QLC。通常情况下，当设备以动态模式运行时，您将通过缓冲区写入设备的SLC部分，您可以在设备的前20%填充时这样做。但是，当您开始填充更多数据时，您现在必须开始将数据移动到管理中的QLC部分。您通常会看到，随着时间的推移，性能开始自然下降。你无法避免它，因为你正在做更多的内务管理，并且你开始更多地使用QLC。但通常不会直接命中它们，而是填充回写缓存，因为它必须在后台管理更多内容，并推迟很多操作。

12:23问:右边的关键信息是，这是可行的，它运行得相当好，这确实是当今大多数QLCs构建的方式。但是，一旦你开始复制大文件，或者你快把设备填满了，你就得付出代价。我们有一个测试…我们还没来得及在这里做准备，但我们已经在实验室进行了测试，在那里我们展示了游戏加载时间最终幻想十四．我们能够展示的是，当你填满80%时，用85%以上的设备加载游戏的速度几乎是用空设备加载游戏速度的三倍。因此，你会看到相当明显的减速，这是非常明显的。它不是一个边缘的东西，它是慢了三倍的东西，我们有一些数据。有兴趣的请联系我们，我们很乐意与大家分享。

13:14问:在左侧，现在你已经有了分配不同的方法，这是我们静态地使用SLC该设备的一个更大的部分。我们将要牺牲更多的通活的细胞，所以有一个权衡，你会采取更多的SLC部分。但不同的是，你将能够使这两个地区的独立主机访问。讲起那多一点点。基本上你有什么是二。．．这些想象成两个区域，即使他们都接到一起，他们是在同一个物理SSD控制器领域，机器智能软件是要确切知道那一刹那是。我们已经能够表明，使用这种技术，到目前为止，你可以得到几乎耐力提高了5倍以上TLC这种方式。

14:03问:之所以可以这么说，是因为您完全避免了写入SLC缓存的QLC部分。你把所有的数据都推到SLC上，当然，你会得到一个比率从1600个P/E周期上升到30000甚至更高，这取决于你使用的闪光等级．这就是那个利益从何而来。这下好了如何在将数据推到那个更高层次的算法，但它肯定会导致一个相当可爱的小跳。显然，在一个标准的QLC高25倍，但几乎接近，如果不是更高，比TLC设备可以因为你使用的是SLC完成。

14:46问:第一个概念是你分成两个池，我们已经讨论过了。第二个概念是，您添加了这个机器智能软件层，它可以直接访问两种不同类型的闪存，并且它知道两者之间的差异。然后，当您将用户文件放在设备上时，通常通过虚拟化层，您现在可以组合一个动态系统，而不是一个能够操作和移动数据的静态定义的系统。因此，任何重流量，特别是写流量，现在都可以在SLC下进行优先级排序，而不是缓冲，存储在SLC部分，然后轻流量可以转移到QLC，并且您可以在使用它时随着时间的推移重新平衡。从本质上讲，您正在动态地智能配置SLC。

15:34问:这一点明显当你经过这种锻炼,看看一些数据在多个事情在这张幻灯片,但最上面部分显示你引导盘,系统C驱动器和复苏,例如,对于10标准C Windows启动驱动器。你有你的操作系统，你有你的应用程序和它的数据，应用程序2和它的数据，通过一个快速映射层。注意你的AI引擎或机器学习数据所做的第一件事便是观察I/ o如何以及这些I/ o是静态的，并将它们映射到SLC上。然后另一部分会说，“嘿，你没有使用很多操作系统”，这将导致在QLC上。现在，您已经开始将重写和重读分开，并将它们放在磁盘的两个不同区域。

16:28 AM：现在，由于SmartSSD驱动程序知道这两个区域的位置，它可以成功地部署或存储这些组件在这两个区域非常安全，并静态地知道它们不会移动或改变，除非它参与到移动中。扩展这个概念，您可以看到，由于数据正在升温，应用程序1的数据可能是热的，但应用程序本身并没有使用大量的I/ o，所以它将停留在QLC上。它的数据部分会在SLC上结束，等等。

17:08问:基本上，您最终会得到整个磁盘被分析的结果，活动数据迁移到后台而不是前台。记住，缓存是前台任务。你更像是在做一个后台任务，观察事情需要放在哪里，在事情发生后进行调整，如果需要的话，在某些情况下，你也会在动态中调整它得到更高的对人工智能技术，用这种解决方案走出去。再一次，它归结为一个基本的目标，你正试图实现，这是削弱权利的QLC部分的设备，或写避免，因为我喜欢称之为它。

17:48问:让我们看看您从中得到的性能结果。我们加入了一些看起来会更好的东西，但我们这么做的唯一原因是为了展示第4代设备——非常昂贵的基于TLC的第4代设备的PCIe——实际上在现实世界的应用中并没有那么领先。同样，这里有一些不同的信息。首先，FuzeDrive——这是Enmotus的基于人工智能的固态硬盘，我们已经生产并刚刚开始发货——如果你看看我们在这里做的第三方独立测试，如果你关注真实世界的基准，你得到一个更好的了解人工智能去工作因为原始基准往往只是打在一块固定的数据负载,而不工作的原因以及在现实生活中是因为你真的能在现实生活的事情。这也是我们喜欢PCMark 10快速存储测试的原因，因为它可以像终端用户一样，更随机地移动数据模式。

18:57问:如果你从这个角度来看，这里是第三代第三代设备，这就是我们的第一个解决方案。我们正在研究第四代，这是绝对清楚的。但即使是第3代，第4代在这里也会给你一点刺激，如果你有TLC，你可能有一个性能更高的控制器。但是，即使使用相同的基本控制器，它们都基于相同的控制器，例如，Enmotus和第三个控制器，您可以看到没有太多的增量。第一，你不会从这件事中得到更好的表现。它的行为将非常像常规的Gen 3 QLC设备。在某些情况下，它确实表现得更好。同样，这实际上取决于控制器本身，而不是人工智能或机器学习。你有一个非常好的。至少是一个很好的证明，你没有那么糟糕，当然。随着我们向第4代迈进，您将能够跟上SSD本机的发展方向。

上午20时07分：现在，大多数这些测试都是用大约半满的设备来完成的，因为在TweakTown这里的评论中，Jon非常擅长确保你填满设备，因为这是大多数人使用它的方式，至少是半满的。然后您就进入了该区域，处于设备的动态SLC缓存QLC区域，而不是运行一个漂亮、干净的仅限SLC的区域。这就是为什么你看到很多这些都是用50%的满座率完成的，但我鼓励你去看看，看看结果。但这就是那里的情况。

20:47问:什么好处真的来了，我们还有其他的数据甚至不如现在来证明这一点，但通常你看到的是什么FuzeDrive，例如，所有这些人工智能技术产生更加一致的交付和性能，当你在游戏中获得更多的工作负载，你填上。所以，如果你再去到85％满，你会看到几乎相同的性能，你看到的，当它是空的，因为它在做什么，走的是活性成分，并把他们的SLC，这是更为一致．而在传统的TLC / QLC，你会看到这样的下降了，因为它只有那么多的有限的资源一起玩。你越是往里面放越多，家政服务要踢，这就是1号。你得到了这些设备，只是因为你避免通活，这是关键概念的更好一致的性能，和你”重新使用在AI的智慧来做到这一点。

上午21时45分：有点担心耐力。我们认为耐力真的很复杂。我们第一次开始研究它时，向不同的系统发送了大约1400万个不同的许可证。正如我们看到的，用户使用我们的通用SSD硬盘驱动器或SSD/SSD软件，我们看到用户对持久性的真正含义非常困惑。这就是为什么大多数人会说，“我不在乎。”我们决定引入基于JEDEC标准的东西——这里没有什么新东西，除了将其标准化为单TB，或每GB，除以容量。我们发现这里有一个非常简单的比例，你可以采用，那就是金，银，铜。它完全基于TBW JESD210规范，没有任何更改，但已标准化为标准容量。我们发现，这更容易向人们解释，两者之间的差异一目了然。人们可以在一个产品上看到它，他们可以简单地看到，这里的SSD是常规的QLC，它是基于青铜的，这是一个机器智能SSD，它是基于黄金的，例如，MLC设备是基于黄金的。TLC有点像银币。所以，它给出了一个很好的分割。

23:08问:我们非常高兴人们使用我们的图标，如果他们想做他们自己的图标。但我们认为重要的是行业的支持一个共同的标准,让用户更容易理解,因为ssd变大,它会变得非常困惑为什么QLC技术似乎更好更大的真的是当而言,如果它耐力或可靠性,你可以写更多。当然，你可以，因为它更大，但你真的想给一个更标准化的尺度。

23:42 AM：说到这个量表，我们随机进行了JEDEC测试。请看一下我们在底部提供的耐久性白皮书。我为这里的字符串道歉，但我的浏览器就是这样出现的。但是，本质上，您将看到，由于SLC，您现在得到的是一个具有更高耐久性的托管SLC，它比缓存SLC更好。通过人工智能管理SLC，您可以更可预测、更一致地将数据推送到SLC级别。这就是为什么你可以在这里看到这个解决方案的加法堆栈式方法，你说，“如果你站起来，写100200TB的QLC，”你在QLC部分得到同样的100，或者200，但是因为你添加了这个更大的板，你可以在上面放永久存储或存储数据，你可以把它固定在那里，你可以用SLC区域做各种各样的事情，你现在可以从这个解决方案中获得更好的耐力。所以，你可以看到一个2 TB的设备的3.6 PB高达1.6或940 gig或900 gig，我们在这张幻灯片上做了一些改变，但是你看到，你已经进入了800 TB左右的银级写入，使用现成的QLC。这是使用机器智能来管理您的东西的最大好处。

25:12问:在我们这里提供什么快字。这是一个900演出在这张幻灯片上，900演出，1.6兆兆字节。我们在合作与开发群联将此作为业界首款智能AI供电SSD消费类应用。和性能是非常SLC级的能力，显然是60％，因为我们基本上能够现在把它降低到1个TB的价格点非常接近，然后进行1个TB的MLC类设备，例如，一个高端亲设备，所以你得到更多的容量，现在你得到这个金级耐用性。该产品本身将很快可以在亚马逊和其他老地方，并通过几个系统集成商。

25:57 AM：让我包裹起来这里由刚说，我们已经差不多证明了自己，现在到了很多外面的供应商，它可以使用机器学习和人工智能大大提高通活的耐力，并把它更成为主流。它采用P-SLC模式的优势，当然。这里的好处是，我们可以起飞的现成QLC NAND和控制器，我们只是调整的固件，我们也与群联，该课程的帮助。而我们能够调整它，所以我们直接存在的SLC到主机驱动程序，而不是由SSD控制器本身被隐藏，它确实允许这种新型高续航的智能消费电子设备。好？

非常感谢。谢谢你的倾听，大家都会安全的。非常感谢。