应读者评论之邀，今天聊一个 NAND 里的小特性：Snap Read。

很多人第一次看到这个词的时候，容易把它和 Cache Read 混在一起。但实际上：

Snap Read 和 Cache Read 完全不是一回事。

它出现的原因只有一个：

提高 NAND 的读取性能。

不同厂商对这个功能的叫法不同，比如：

厂商
技术名称
Micron B27 NAND
Snap Read
Micron B47 / B58 NAND
IWL Read
YMTC NAND
Fast Read

虽然名字不同，但本质其实是一件事：

减少 NAND 内部读取的数据量，从而降低读取延迟。

在讲这个“快读”之前，我们先回顾一下 普通 NAND Read 是怎么工作的。

一、普通 NAND 读操作

目前主流 NAND 中，一个 Page 通常是 16KB。

但主机请求的数据往往是 4KB。

这就产生了一个问题：

NAND 的物理读取粒度和主机请求粒度是不一致的。

二、NAND Page 结构（关键理解）

很多人不理解 Snap Read，是因为没有理解 Page 的结构。

一个 16KB Page 通常可以理解为这样：

  1. NAND Page(16KB)
  3. +--------+--------+--------+--------+
  4. |4 KB   |4 KB   |4 KB   |4 KB   |
  5. |SubPg0|SubPg1|SubPg2|SubPg3|
  6. +--------+--------+--------+--------+

主机的请求通常是：

  1. 读取SubPg1(4KB)

但传统 NAND 的读取方式是：

  1. 读取整个Page(16KB)

也就是说：

  1. 读取16KB
  2. 只使用4KB
  3. 浪费12KB

这就是为什么 传统 NAND 读效率不高。

三、普通 Read 的内部流程

一次 NAND Read 通常分为 两个阶段。

第一阶段：Array → Cache Register

NAND 会先把 整个 Page（16KB） 从 NAND Array 读到 Cache Register。

这个过程叫：

tR（read latency）

示意：

  1. NAND Array
  2. │
  3. │16KB
  4. ▼
  5. CacheRegister

这个步骤通常是 整个读取中最耗时的部分。

第二阶段：Cache → Host

随后控制器再把 Cache Register 的数据通过接口读出来：

  1. CacheRegister
  2. │
  3. ▼
  4. Host/Controller

如果主机只需要 4KB：

控制器只会读出 对应的 4KB。

但注意：

即使只需要 4KB，NAND 仍然必须先读取完整 16KB Page。

四、Snap Read 是如何提升性能的？

Snap Read 的核心思想其实非常简单：

减少 Array → Cache Register 的读取数据量。

普通读取：

  1. Array→Cache
  2. 16KB

Snap Read：

  1. Array→Cache
  2. 8KB

也就是说：

只读取 Page 的一部分，而不是整个 Page。

这样带来的结果就是：

  • tR 减少
  • 读取延迟降低
  • 随机读性能提升

五、Read Timing 对比（核心差别）

普通 Read：

  1. Array read (16KB)
  2. |-------------------------|  tR
  3. ↓
  4. Data output

Snap Read：

  1. Array read (8KB)
  2. |-------------|  tR
  3. ↓
  4. Data output

IWL Read（4KB）：

  1. Array read (4KB)
  2. |------|  tR
  3. ↓
  4. Data output

可以看到：

读取数据越少，tR 就越短。

而 NAND 的读延迟 主要就是由 tR 决定的。

六、不同 NAND 的实现

随着 NAND 技术的发展，“快读”的粒度越来越小。

Micron B27 NAND

使用 Snap Read

  1. NormalRead:16KB
  2. SnapRead:8KB

Micron B47 / B58 NAND

升级为 IWL Read

  1. NormalRead:16KB
  2. IWL Read:4KB

也就是说：

直接读取主机需要的最小数据单位。

YMTC NAND

在 YMTC NAND 中，这个机制通常叫：

Fast Read

原理和 Snap / IWL 基本一致。

七、为什么新一代 NAND 随机读越来越快？

很多人会有一个疑问：

为什么新一代 NAND 的随机读性能越来越高？

其实原因有很多，其中一个非常关键的因素就是：

读取粒度越来越小。

演进大概是这样：

  1. 早期 NAND
  2. 必须读取16KB

↓

  1. SnapRead
  2. 读取8KB

↓

  1. IWL Read
  2. 读取4KB

而 SSD 的随机读请求几乎都是：

  1. 4KB random read

当 NAND 可以 直接读取 4KB 时：

  1. Host request 4KB
  2. NAND read   4KB

这就意味着：

  • NAND latency 下降
  • SSD read latency 下降
  • Random IOPS 提升

所以很多 SSD 控制器厂商其实 非常依赖这个特性。

八、一句话总结

Snap Read / IWL Read / Fast Read 的本质其实非常简单：

只读取需要的数据，而不是整个 Page。

通过减少 Array → Cache Register 的读取数据量：

  • 降低 tR
  • 降低 读延迟
  • 提升 随机读性能

这也是为什么：

新一代 NAND 的随机读性能越来越好。