比快更快！SSD 预读功能简介

创作时间:

2025-03-19 10:34:38

作者:

@小白创作中心

比快更快！SSD 预读功能简介

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/Memblaze_2011/article/details/137815897

在固态硬盘（SSD）的世界里，预读功能是提升顺序读性能的关键技术。通过预测下一个可能读取的数据块并提前准备，SSD能够显著缩短响应时间，提供更快的读取速度。本文将深入探讨预读功能的工作原理、实现方法及其在PBlaze7 7940 SSD上的实际应用效果。

预读功能的工作原理

预读功能的核心在于预测下一个可能读取的逻辑块地址（LBA），提前将这些数据准备好。当读请求到来时，SSD可以直接将数据发送给用户，从而大幅缩短响应时间。如果没有预读功能，SSD需要在收到读命令后，再去NAND闪存中读取相应数据，这无疑会耗费更多的时间。通常，NAND读取是整个读命令处理过程中最为耗时的环节。

预读功能的实际效果

下图展示了PBlaze7 7940 SSD在Intel 13代酷睿平台上的实测结果。测试项目为4K QD1的顺序读，在没有启动预读功能时，其延迟为56.95μs，开启预读功能后，实测整个读命令完成仅需5.96μs。这一惊人的提升，正是预读功能带来的改善。

开启预读功能后，4K QD1顺序读延迟降低至5.96μs

如何优化预读功能

要将预读功能发挥到极致，关键在于提高后台效率和预测的成功率。

提高后台效率

为提高后台的执行效率，可以采取以下措施：

预测单独的读命令
对下一批命令进行预测
将多个命令聚合在一起进行读取，增加后台读取带宽
利用SSD的物理特性，合并不相邻的命令以实现更大的并发量

提高预测成功率

对于简单的单一顺序流，预测相对简单。但在现实世界中，顺序流往往会被打乱或夹杂着其他随机流或顺序流。因此，需要建立一个上下文环境，记录当前顺序流的状态。只有当用户的请求符合这个顺序流的特点时，才从该顺序流中读取数据，并推动顺序流的流动。通过这种方法，可以分离出多个顺序流，进一步提升顺序读性能。

预读功能的限制与优化

预读功能虽然能显著提升顺序读性能，但也可能造成主控和缓存资源的占用。为了避免影响其他同步进行的IO命令，需要将预读功能约束在一定范围，确保所有IO请求都能得到及时响应。

PBlaze7 7940支持多路顺序流，为用户提供了更加灵活和高效的读取方式。下图展示了用户发送4个顺序流时，PBlaze7 7940使用0个顺序流上下文（即不使用预读功能）、1个顺序流上下文以及4个顺序流上下文的性能表现。可以看到，使用多个顺序流上下文后，SSD的读带宽得到显著提升，可以更好地应对复杂的用户场景。