Onyx：基于相变记忆的高效固态存储原型

Onyx是加州大学圣地亚哥分校计算机科学与工程系开发的一款原型高速固态驱动器，其核心技术基础是第一代相变记忆（Phase Change Memory, PCM）技术。该系统旨在提供高性能的存储解决方案，特别在数据读写速度和效率上有所突破。 Onyx的设计容量达到了10GB，通过PCIe接口连接到主机系统，实现了高效的数据传输。其内部架构包含精心构建的PCM内存模块，这些模块是整个系统的核心，它们能够实现快速的数据存取。在性能指标上，Onyx能够完成一次4KB随机读操作仅需38微秒，这在当时的存储技术中属于领先地位。对于持续读操作，它可以达到每秒191,000次4KB读取操作，显示出其高吞吐量特性。 然而，对于写入操作，4KB的写入时间稍长，需要179微秒。为了优化系统的耐用性和性能，研究团队着重于调整和改进磨损均衡策略，以减少不必要的写入次数，从而延长PCM设备的使用寿命。他们的努力结果显示，Onyx在处理小尺寸写入（小于2KB）时，性能相比当时的闪存基SSD提升72%至120%，在读取操作上，无论数据大小，Onyx都表现出显著的优势。 此外，Onyx在执行小请求时对CPU的占用明显降低，相比于闪存驱动器，它带来了大约20%到51%的CPU负载节省。这意味着在处理大量小规模读写任务时，Onyx不仅速度快，而且对系统资源的需求更少，从而提高了整体的能源效率和响应速度。 综合来看，尽管Onyx是基于第一代PCM技术的早期尝试，但其展现出了在特定工作负载场景下，即使是早期的PCM SSD也能超越传统的闪存驱动器，特别是在频繁读取的常规应用中。这为后续的固态存储技术发展提供了有价值的经验和参考，预示了相变记忆在未来高性能存储领域的潜力。