Read Cache/Write Buffer Size

4.3.1 Read Cache/Write Buffer Size Detector 

在 read cache size 與 write buffer size 的測試中，我們利用當要存取的資料 量大於 cache buffer size 時，勢必需要等待 SSD 直接對於底層 NAND flash memory 直接進行存取資料的時間，因此 response time 較長，來測試出 cache buffer 所能暫存的資料量。而由於 read cache 與 write buffer 的測試 原理相同，因此我們僅呈現出較有難度的 write buffer 測試方法。下表呈 現 Write Buffer Size Detector 的測試程序：

Step Action Description

0 Variables x ＝ 1 (KB) ;

1 Initialize Perform random 4 KB write to consume the log blocks

2 Exercise Flush write-buffer and wait 5 sec，then write the x KB data

3 Calculate

If the response time of write request is increase obviously then return x, else jump to step 1 and (x＋

＋)

表格 5 : Procedure of Write Buffer Size Detector

在 write buffer size 的測試方法中，所採用的主要概念為當寫入資料量大 於 write buffer size 時，host 端必須等 write request 的部分資料先從 write buffer 中被寫回 NAND flash memory，才能將全部的 write request 寫進 write buffer 內；由於 NAND flash memory 的寫入速度與 RAM 相比是非 常慢的，因此等待資料被寫回 NAND flash memory 的時間會明顯的反應 在 response time 上。為了確保準確的測試出 write buffer size，我們在每 次寫入資料前，都會利用 ATA command 下達一次 FLUSH BUFFER 指 令，讓 write buffer 內部沒有任何的資料。但是在實際測試中卻發現，許 多 SSD 產品在接收 FLUSH BUFFER 指令後，並不會一次就將所有內部 資料進行寫回，因此我們必須額外等待一小段時間，以確保 write buffer 內完全沒有任何資料。

而在實際產品的測試中，我們發現對於許多尺寸較大且寫回速度較快的 write buffer，非常難將 write buffer 立即的填滿；write buffer 的空間被寫 滿之前已有部分資料被寫回 NAND flash memory 中，因此很難準確的測

試出 write buffer size。所以我們採用了 random write 進行初始化，甚至直 接利用 effective block size 的測試結果直接進行 worst case 的寫入，讓 SSD 內部的資料分佈成為容易發生 garbage collection 且 merge operation 複雜 度較高的情況，盡量減緩 write buffer 內部資料寫回的速度，達到更精確 的測量。

4.3.2 Result of Read Cache/Write Buffer Size 

如下圖所示，對於 SAMSUNG 與 INTEL 的測試中當寫入資料量分別大於 128 KB 與 112 KB 時 response time 就會有明顯的增加，因此可以明顯的 穿查出他們的 write buffer size 分別為 128 KB 與 112 KB。但在下圖(C)中 可以發現，在沒有以 random write 對 MTRON SSD 進行初始化時，寫入 資料量不會對 response time 造成任何影響，但是在進行 random write 的 初始化之後，下圖(D)中可以看出在 20 MB 之後 response time 會有明顯的 Request Size (KB)

Response Time (m

0 1 2 3

16 32 48 64 80 96 112 128 144 160 176

Write Request Size (MB)

Response Time (m

Samsung, write buffer = 128 KB INTEL, write buffer = 112KB

0

Request Size (MB)

Response Time (ms)

0

Request Size (MB)

Response Time (ms)

MTRON, no random write MTRON, write buffer = 20MB

圖表 37 : Result of Write Buffer Size Detector

而對於 read cache size 的測試中，由於並沒有資料寫回的問題，因此只需 要簡單的以類似 write buffer size 的測試方式，慢慢的增加要讀取資料量 的大小，並藉由反覆的讀取來測試是否所有的 read request 資料都可直接 從 read cache 中取得。如下圖所示當要讀取的資料量小於 256 KB 時，read cache 能暫存所有要被讀取的資料，因此當資料再次被讀取時就可以直接 由 read cache 中取得，達到較快的 response time。但在 read request size 大於 256 KB 時，由於 read cache 無法暫存所有要讀取的資料量，因此必 須承受 SSD 直接從 NAND flash memory 中讀取資料的成本，造成 response time 有明顯增加。因此可觀察出 read cache size 為 256 KB。

0 1 2 3 4 5

Response Time (ms)

Request Size (KB)

SAMSUNG, read cache = 256KB 圖表 38 : Result of Read Cache Size Detector