Những mặt trái của SSD giá rẻ mà ít ai nhắc tới

Nếu bạn từng xem các bài đánh giá SSD NVMe trên mạng, hẳn đã thấy không ít lần người ta nhắc tới việc một số ổ SSD có DRAM bên trong. Và có lẽ bạn cũng từng thắc mắc: tại sao một ổ SSD lại cần RAM?

Thực tế, việc SSD có DRAM không chỉ phổ biến mà còn rất quan trọng. Dưới đây là lý do vì sao.

Vì sao SSD lại cần RAM?

Nếu SSD của bạn có DRAM, thì đây là một thành phần cực kỳ quan trọng, dù vai trò của nó không hoàn toàn giống RAM gắn trên mainboard máy tính. Chức năng then chốt nhất của DRAM trên SSD là lưu bảng ánh xạ logic–vật lý (logical-to-physical mapping table), hay còn gọi là lớp chuyển đổi địa chỉ.

Khi hệ điều hành lưu một tệp, nó chỉ gán cho tệp đó một địa chỉ logic. Tuy nhiên, SSD không ghi dữ liệu theo cách tuyến tính. Thay vào đó, dữ liệu được phân tán trên nhiều chip NAND flash khác nhau để tối ưu tốc độ. Nếu không có DRAM riêng để lưu bảng ánh xạ này, bộ điều khiển SSD sẽ phải liên tục tìm kiếm thông tin trong bộ nhớ NAND chậm hơn mỗi khi cần truy xuất tệp, gây ra độ trễ lớn và khiến hệ thống trở nên ì ạch. Ngược lại, khi bảng ánh xạ được lưu trong DRAM tốc độ cao, SSD có thể xác định vị trí dữ liệu gần như tức thì.

DRAM trên SSD còn đóng vai trò như một bộ đệm ghi quan trọng. Bộ nhớ NAND flash có những giới hạn nghiêm ngặt trong việc ghi và xóa dữ liệu, nên việc ghi từng mẩu dữ liệu nhỏ trực tiếp lên flash vừa kém hiệu quả vừa làm hao mòn chip nhớ. DRAM cho phép SSD tạm giữ các ghi nhỏ, rời rạc này, sau đó gom chúng lại thành các khối lớn hơn trước khi ghi xuống bộ nhớ chính. Quá trình này, thường được gọi là write coalescing , giúp giảm đáng kể hiện tượng write amplification – khi ổ đĩa phải thực hiện nhiều thao tác ghi nội bộ hơn so với dữ liệu mà người dùng thực sự yêu cầu. Nhờ đó, các ô nhớ NAND cũng bền hơn theo thời gian.

Việc loại bỏ DRAM giúp giảm chi phí sản xuất (đặc biệt là trong giai đoạn giá RAM tăng cao), nhưng sự hiện diện của DRAM chính là yếu tố then chốt giúp SSD duy trì hiệu năng ổn định và tuổi thọ dài trong nhiều năm sử dụng nặng.

Vậy SSD không có DRAM hoạt động thế nào?

Dù rất hữu ích, DRAM về mặt kỹ thuật vẫn là một thành phần “không bắt buộc”. Trên thị trường hiện nay vẫn tồn tại khá nhiều SSD không có DRAM, dù bạn không nên chọn loại này nếu có lựa chọn tốt hơn.

Những ổ SSD không DRAM chủ yếu bù đắp thiếu hụt này bằng tính năng Host Memory Buffer (HMB), được giới thiệu từ chuẩn NVMe 1.2. HMB cho phép SSD “mượn” một phần rất nhỏ RAM hệ thống, thường dưới 100 MB, để lưu bảng ánh xạ địa chỉ quan trọng. Thay vì dùng chip DRAM riêng trên ổ, bộ điều khiển SSD sẽ truy cập bảng này thông qua bus PCIe từ RAM của máy tính.

Cách làm này tạo ra độ trễ cao hơn một chút so với DRAM tích hợp trực tiếp (tùy cấu hình mà mức ảnh hưởng có thể rõ hoặc không), nhưng vẫn nhanh hơn rất nhiều so với việc phải đọc bảng ánh xạ từ NAND flash. Nhờ vậy, ổ đĩa không bị “khựng” khi xử lý các thao tác phức tạp.

Về khả năng ghi dữ liệu, SSD không DRAM chủ yếu dựa vào bộ nhớ đệm SLC . Phần lớn SSD hiện đại dùng TLC hoặc QLC flash, vốn ghi dữ liệu chậm hơn do lưu nhiều bit trên mỗi ô nhớ. Để khắc phục, bộ điều khiển sẽ cấu hình một phần dung lượng hoạt động như bộ nhớ SLC, chỉ lưu một bit mỗi ô nhưng có tốc độ ghi rất cao. Dữ liệu mới sẽ được ghi nhanh vào vùng SLC giả lập này, sau đó khi ổ đĩa rảnh, dữ liệu mới được chuyển dần sang vùng lưu trữ chính chậm hơn.

Nếu vùng đệm này bị lấp đầy trong quá trình sao chép dữ liệu lớn, tốc độ ghi sẽ tụt mạnh xuống mức native của NAND flash – một cái giá phải trả cho việc không có DRAM. Tuy nhiên, với các tác vụ hằng ngày, sự kết hợp giữa HMB và SLC cache vẫn có thể che giấu phần nào những hạn chế về phần cứng.

Có nên mua SSD có DRAM không?

Câu trả lời phụ thuộc vào mục đích sử dụng và ngân sách của bạn. Khoảng cách giữa SSD có DRAM và không DRAM đã thu hẹp trong thời gian gần đây, nhưng điều này có thể không kéo dài, nhất là khi tình trạng thiếu hụt RAM toàn cầu đang bắt đầu ảnh hưởng tới hầu hết thiết bị điện tử.

Nếu bạn định dùng SSD làm ổ hệ điều hành chính , thì SSD có DRAM là lựa chọn rất nên cân nhắc. Hệ điều hành liên tục thực hiện hàng nghìn thao tác nhỏ ở chế độ nền, và DRAM xử lý những truy cập này mượt hơn hẳn, giúp máy phản hồi nhanh và “có lực” hơn. Đồng thời, việc hấp thụ các ghi nhỏ cũng giúp giảm hao mòn NAND flash, từ đó kéo dài tuổi thọ ổ đĩa.

Ngược lại, nếu bạn chỉ cần một nơi để lưu ảnh, phim hay tài liệu, sự khác biệt gần như không đáng kể. Tốc độ đọc tuần tự, chẳng hạn khi mở một file video lớn, trên SSD không DRAM thường vẫn rất nhanh. Và trong bối cảnh SSD có DRAM bắt đầu tăng giá, đôi khi bạn cũng không còn nhiều lựa chọn ngoài việc chấp nhận SSD không DRAM. Đúng là thời buổi này có khá nhiều thứ “khó đoán” thật.