Настройка режимов slc-кеша у ssd на базе sm2258+b17a на примере adata su800 512GB

Попался мне почивший adata su800 в конфигурации sm2258+b17a, на его примере было решено проверить, можно ли его переключить в p-slc режим на весь обьем. Т.е. когда современный флеш с многобитными ячейками используется для хранения всего одного бита на ячейку.
То, что с экземплярами на 2258+l06b (32L mlc от intel/micron) такое провернуть можно — давно известно, а вот с tlc'шными проверить как-то не доводилось.
Заодно посмотрим на настройки slc-кеша в обычном, tlc, режиме.

В дни своей бурной молодости этот экземпляр представлял собой немного странную конфигурацию — флеш у него подключен используя лишь 2 канала.

v0.563a
Drive: 0(ATA)
OS: 10.0 build 18363 
Model: ADATA SU800                             
Fw   : R0427ANR
Size : 488386 MB [512.1 GB]
From smart : [SM2258B16A] [R0427ANR]
Controller : SM2258AB
Bank00: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Bank01: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Bank08: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Bank09: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Bank16: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Bank17: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Bank24: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Bank25: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Pure Spare Blocks   : 41
Running Spare Blocks: 467
FlashID: 0x89,0xc4,0x8,0x32,0xa6,0x0,0x0,0x0 - Intel 64L(B17A) TLC 512Gb/CE 512Gb/die
Channel               : 2
Ch map                : 0x03
CE map                : 0x55
First Fblock          : 3
Total Fblock          : 504
Bad Block From Pretest: 17
Start TLC/MLC Fblock  : 19
DRAM Size,MB          : 512
DRAM Vendor           : Hynix

Вскрытие (накопитель не определялся, так что пришлось) показало причины — корпус флеша всего один, bga132, он двухканальный, так что большему взяться неоткуда.

Касательно разборки корпуса su800 — в центре верхней этикетки есть винт, он сжимает половинки корпуса вокруг платы, кроме того половинки держаться на защелках по периметру. Углубление под нижней половиной трогать незачем, там ничего нет.
На usbdev.ru был скачан мптул с поддержкой интересующего флеша — SM2258_B16A_B17A_FWR0427A_MPR0419A.rar

Первый актуальный вопрос — как подключать. Тут есть несколько вариантов, все они касаются сравнительно свежих mptool'ов для smi/sata.

1. можно через usb-sata адаптеры. не факт что любые, но обычно через usb3 jm*/asm* работает.
2. можно через sata/ahci со стандартным драйвером от ms.
для этого открываем конфигурационный файл текстовым редактором
SM2258_B16A_B17A_FWR0427A_MPR0419A\UFD_MP\Setting.set
в нем в секции
[OPTION]
надо вписать строчку
ENABLEPATAPASSTHROUGHUDMA=1
кстати, для первого варианта нужно указывать =0 (или совсем строчку убрать). в распространяемых комплектах не исключены разные варианты.
3. можно через sata со стандартным драйвером в ide режиме. вариант на сегодня не очень актуальный.
Во всех вариантах могут быть свои тараканы, в зависимости от версии мптула и контроллеров-драйверов-переходников.

Вернемся к рассматриваемой теме. Ожидаемо в исходном состоянии показ интересующих нас настроек в интерфейсе отключен,
лезем в тот же самый файл и в нем в секции
[OPTION]
дописываем несколько параметров:

ShowWholeDriveStrongPage=1
ShowDynamicSLCSize=1
ShowNandPECycle=1

Получаем доступ к новым настройкам (пароль на изменение — настроек два пробела):

ShowWholeDriveStrongPage — это как раз перевод всего накопителя в p-slc режим
ShowDynamicSLCSize — настройка размера slc-кеша в обычном режиме
ShowNandPECycle — ресурс в циклах стирания, по нему в смарте вычисляются проценты расхода ресурса, так же он показан в атрибуте #A8. но у данной прошивки есть особенность — максимальное значение 1500, все что выше игнорируется, хотя уменьшить можно. так что смысла в этой настройке в данном случае нет.

Задаем обьем, настраиваем, прошиваем.
Максимальный обьем для данного экземпляра (с учетом заводских дефектов флеша, так что может быть и слегка больше, и меньше) оказался равен 178GB.

Для начала напомню, как выглядит запись при стандартных настройках, типичных для такого флеша, slc-кеш на весь обьем флеша, т.е. порядка трети доступного пользователю. При этом запись в кеш происходит со скоростью в 480MB/s, после начинается одновременно с записью новых данных уплотнение старых из slc в tlc и скорость падает до 170MB/s. Для sata ssd это весьма неплохой результат, но все равно падение скорости почти втрое.
повторная запись демонстрирует с 16% прямую запись во флеш со скоростью порядка 380MB/s.
Здесь интересно поведение прошивки в такой ситуации. Некоторые накопители переходят к прямой записи в tlc, некоторые продолжают писать в slc-кеш, и одновременно сбрасывать его в tlc что приводит к сильному падению скорости.

Теперь переключим весь флеш в p-slc режим, получился накопитель в ~1/3 от номинального обьема. Максимальный обьем у этого экземпляра с учетом его количества заводских дефектов составил 178GB.
Прогоняем запись — скорость около 460MB/s
второй проход — результат тот же.

Второй вариант — отключаем slc-кеш совсем, прошивка это тоже позволяет. Скорость неплохая, но до потолка не дотягивается, возможно, будь накопитель 4хканальным — было бы немного выше. Скорость 385MB/s, время записи всего обьема накопителя упало почти вдвое, с 40 до 21 минуты. Максимальный обьем получился 514GB (чуть выше стандартной величены, что интересно, судя по ошибке при превышении не хватает прошивке не флеша, а установленной dram).
второй проход по записанному накопителю выглядит аналогично

И на закуску — включаем кеш, но задаем минимальный обьем в 4GB. После кеша прямая запись в tlc с той же скоростью, что в варианте без кеша.
прогонять до конца не стал, скорость там без изменений.

Заодно сравним, что показывает CDM7 и pcmark10/full system drive benchmark в вариантах slc и tlc (при включенном slc-кеше любого обьема результат будет аналогичен p-slc, ибо тестовый обьем в него умещается).
slc:
tlc:
по результатам CDM видно что скорость произвольного чтения в p-slc режиме тоже заметно подрастает, и особенно многопоточного. Хотя если бы флеш был подключен по всем 4 каналам, разница была бы несколько меньше.

Итог — у накопителей с указанным флешем slc-кеширование можно настраивать достаточно гибко в зависимости от потребностей.

У прошивок для другого флеша часть режимов могут не поддерживаться. Например у прошивок для L06B (intel/micron 32L mlc) доступны только 3 варианта — или кеш на весь обьем, или полный перевод в p-slc и только прямая запись в mlc без кеша. Варианта небольшой кеш+прямая запись не предусмотрено.

Причин для использования p-slc режима представляется три — ускорение записи у малообьемных накопителей, повышение ресурса записи, использование флеша с израсходованным ресурсом, который уже не способен работать в многобитном режиме.
Для внешних накопителей большого обьема интереснее полностью отключить slc кеширование.