固態硬碟能用多久?


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一提到固態硬碟,估計壽命這個問題是被關注最多的。到現在,仍然有很多人對固態硬碟處於質疑和排斥的態度,原因就是覺得固態硬碟容易壞,壽命短。

那麼,固態硬碟真的很脆弱嗎?壽命很短嗎?到底可以用多長時間呢?不急,聽小編慢慢道來。

固態硬碟的存儲本質

我們知道,固態硬碟主要的組成部分包括主控晶元,DRAM緩存以及NAND快閃記憶體。主控晶元屬於固態硬碟的大腦,指揮官;DRAM緩存屬於固態硬碟的數據中轉站;NAND快閃記憶體才是固態硬碟真正實現數據存儲的介質。

所以,要問固態硬碟的壽命,一定要先了解NAND快閃記憶體的壽命參數。其中,P/E Cycle(寫入/擦除次數)是判斷NAND快閃記憶體好塊以及壽命長短的關鍵參數。為什麼這麼說呢? 這個問題就需要在來了解一下NAND的結構和原理,如下圖。

NAND快閃記憶體的結構就是一個特別的MOS晶體管。具有兩個柵極,一個控制柵極,一個叫做浮柵。浮柵的作用就是存儲電荷,實現數據存儲。

NAND快閃記憶體的寫入過程是利用隧穿效應,讓溝道中的電荷穿越絕緣氧化層,進入浮柵。

NAND快閃記憶體的擦除過程同樣是利用隧穿效應,讓存儲在浮柵之中的電荷穿越絕緣氧化層,逃逸到溝通。

對NAND快閃記憶體的寫入和擦除操作,稱為P/E Cycle(寫入/擦除次數)。每次P/E cycle都會對NAND快閃記憶體的絕緣氧化層造成損傷,隨著P/E cycle的不斷增加,絕緣氧化層會出現越來越多的缺陷,導致存儲在浮柵中的電荷跑掉,最終導致我們存在固態硬碟的數據丟失。數據丟失這件事,實在太可怕了。

目前市場上可以看到的NAND類型主要有:SLC,MLC, TLC,QLC.(QLC進入市場還要一段時間,在這裡先略過)。不用類型的NAND快閃記憶體,對應的P/E cycle不同,如下圖。SLC NAND的P/E cycle最大,可以達到100K左右,而TLC NAND的P/E cycle最小,只有5K左右。在我們選購固態硬碟時,一定也要關注NAND快閃記憶體是哪種類型,因為NAND快閃記憶體類型關乎著固態硬碟的壽命。

固態硬碟的壽命

在我們選購固態硬碟時,商家的宣傳信息里對固態硬碟壽命的承諾,一般會有兩個關鍵的參數:終身寫入量和保修年限,如下圖。

終身寫入量代表著固態硬碟在壞掉之前可以被寫入的數據量。比如上圖中,終身寫入量是72TBW, 表示,商家承諾這塊固態硬碟足以保證可以寫入72TB的數據量而不會壞。

對於普通用戶來說,72TB的總數據量能保證使用多長時間呢?我們結合大致計算一下。如果SSD保修期是5年,那麼,SSD每天整盤寫入數據就等於72TB/(5年*365天/年)=40GB。也就是說這塊固態硬碟,在5年保修期內,每天可以寫入40GB的數據。這個只是一種理論計算,我們在使用過程中,不可能每天都會40GB的數據寫入。換句話說,如果我們保護好的話,一款固態硬碟使用5年以上,應該都是不成問題的。

結語

本文,我們介紹了固態硬碟的存儲本質以及壽命問題。一句話總結,固態硬碟的壽命問題大可不必過於擔心,保護得當,一塊固態硬碟可以輕易使用5年左右,甚至更長。


在下拋磚引玉,歡迎各位看官拍磚討論哦,感謝!


固態硬碟能用多久通常正規的廠商都會告訴你一個參考值,除了固態硬碟的質保期之外,還會有一個SSD的耐用度,單位通常是TBW或者DWPD,TBW是指SSD的總寫入量,而DWPD則是SSD每天可以寫入自己容量的多少次,DWPD*365*保修年數=TBW。

以浦科特的M9PeY為例,512GB的版本的TBW是320,也就是SSD的一生中可以寫入320TB的數據,另外這個數字是與SSD容量成正比的,SSD容量越大它的耐久度就越好。

一般要在質保期內達到耐久度上限是比較難的,因為TBW一般都會比較大,遠遠大於日常使用的實際寫入量,比如我自己用的M5P,用了3年多寫入量也就11214GB,也不過11TB而已,離它的寫入壽命還有相當的遠。

而且廠商給出的這個耐久度要遠遠低於SSD的快閃記憶體實際壽命,比如我這個M5P 128GB上的快閃記憶體是3000 P/E的,理論上我需要用SSD的容量的3000倍的數據寫進去才會耗盡這些快閃記憶體壽命,也就是128GB*3000=375TB,當然了實際上還要考慮磨損平衡演算法和寫入放大這些東西要考慮,不可能達到這個數字的,不過也遠高於官方給出的數字。

德國Heise網站做過一次SSD使用壽命測試,結果也正面了SSD的實際壽命要遠高於官方給出的數字的,三星750 EVO 250GB這種廉價TLC SSD寫入量也可達1.2PB,850 PRO 256GB這種高端產品更是達到了9.1PB,足矣證明SSD的實際壽命是相當長的。

實際上你用10年能寫入100TB的數據都很厲害了,所以SSD壽命並不斷,這東西超耐用,根據廠商反饋的數據,返修的SSD掛掉的主要原因並不是快閃記憶體壽命耗盡,而是意外斷電導致固件損壞,有九成的SSD返修都是這個原因。


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現在普遍用的是MLC快閃記憶體,擦寫次數普遍為3000次左右,以現在常用的128G為例,在SSD的平衡寫入機理下,可擦寫的總數據量為128G X 3000 = 384000G。

假如你每天喜歡下載視頻,看完就刪,每天下載100G的話,可用天數為384000 / 100 = 3840,也就是 3840 / 366 = 10.5 年。

如果你只是普通用戶每天寫入的數據遠低於10G,就拿10G來算,可以不間斷用100.5年。

當然,這只是理論得出的結果。

平時使用的話,可能隔個3,5年你自己就會換電腦了。

綜上,日常的使用,你是完全不用擔心其壽命的。


現在的SSD都是NAND快閃記憶體,快閃記憶體分為SLC,MLC和TLC三種,分別在一個單元里儲存1bit/2bit和3bit數據。

從價格來說,單位面積里儲存數據最多的TLC最為便宜。

但是從性能來說就不一樣了。TLC需要最為精確的電壓控制,因而讀寫最慢,雜訊容限最小,壽命也最低。

一般來說SLC的典型壽命是10萬P/E,MLC的典型壽命是3000P/E,而TLC的壽命僅為500~1000P/E。這裡的每個P/E指一次擦寫,相當於寫入全盤容量大小的數據。

也就是說一塊240GB的TLC SSD,每讀寫240GB數據算一個PE,累計達到120~240TB的時候就差不多要掛了。這個數據量也叫TBW,SSD的允許寫入總量,一般會作為保修的重要參考。

早期的TLC SSD,比如僅有60 TBW的OCZ TRION 100(這個值是廠家的保守值,會在真正損壞前留出一些餘量),以每天讀寫100GB數據計算,靠譜總壽命大概是1.6年,用在重負載環境下顯然是不合適的,家用環境下才能用上3~5年。

但是另一方面,技術也是在不斷進步的。由於廠家在不斷提升產品的可靠性和寫入演算法,TLC的壽命逐漸提高到了1000~2000P/E,這允許在家用情況下正常運行5~10年,在壞掉之前就會被技術進步替換掉。這也是這兩年TLC逐漸在廉價消費級SSD市場上替換MLC,並且廠家開始敢於提供5年甚至10年保固的原因。

以三星的850evo TLC為例,該款SSD的240G容量提供了5年保固和300TBW的寫入容量保證。從上面的計算可以容易得出,每天讀寫100GB時預期壽命為8.2年,基本在保修期內可以放心。

而MLC和高端SLC SSD可以提供長得多的壽命,例如Kingston HyperX FURY 240G MLC標稱值是641TBW,每天讀寫100GB的情況下可以用上17.6年,即使拿來做做BT下載機都沒有什麼問題。


具體使用壽命不確定,跟廠家生產質量有直接關係,2011年購買了1T的固態硬碟,在TB購買了烤漆硬碟盒,裡面放了大概500g老視頻,非常經典。堅持每天看一部,輪流看。至今已經看了6年,沒發現問題。希望不要突然壞了,我還想看一輩子,網路已經無法找到視頻了。


前些日子在講固態硬碟的時候

小雁子給你挖了個坑

固態硬碟里的數據一旦損壞極難恢復

當時只在文章末尾提醒了一下大家

今天我們把這個事情說明白

另外

固態硬碟到底能用多久

為什麼固態硬碟越用越慢

想必大家也會比較關心

小雁子是一個靠譜的人

講一送二

你可要耐心看哦

1固態硬碟的組成

固態硬碟相對於機械硬碟來講就是個單純的孩子,遠沒有那麼複雜。它由兩個主要部件組成,一個是負責指揮的控制單元(主控),一個是負責存儲的存儲單元(快閃記憶體顆粒)。

2固態硬碟是如何存儲數據的呢?

把SSD比作一個倉庫,那麼作為控制一切的主控就是倉庫管理員,負責存儲的快閃記憶體顆粒就是庫房。庫房由很多小格子組成,這些小格子就是最小的數據存儲單位。

庫房管理是個很有想法的人,在有數據流入的時候,他會把數據依次存放在不同的小格子里,保證每個格子都有數據存儲,做到雨露均沾,提升工作效率,所以數據傳輸速度會比機械硬碟快很多。

SSD存儲數據的方式

基於這樣的工作方式,一旦某個快閃記憶體顆粒損壞時,那麼存儲在其他快閃記憶體顆粒里的數據就不完整了,也就無法被讀取了。機械硬碟的某個扇區壞了,不會影響其他扇區的數據,可以通過軟體恢復回來。

所以SSD可以安裝系統,裝軟體,速度快,但是重要數據還是存在機械硬碟或者備份到其他地方為好。

3固態硬碟這麼快了為什麼還要緩存

SSD的緩存不寫入實際數據,它存儲的是一個映射關係表,相當於倉庫的物品目錄,當主控想找某一件貨品的時候,可以通過目錄進行索引,快速找到該物品,再次提高數據處理速度。

俗話說,林子大了什麼鳥都有,基於Sandforce的主控,沒有單獨配備緩存,它把物品目錄放到了倉庫裡邊,倉庫管理員需要找某一件物品時,需要先找到物品目錄,然後再找具體物品,搜索兩次才能找到自己想要的物品,所以它的數據處理速度會比較慢。

4固態硬碟數據存滿了怎麼辦?

SSD滿了就刪除一部分數據,接著用唄,這是我們的人類的做法。那SSD是怎麼做的呢?

上文我們講到,數據寫入SSD時是被分開的,刪除了一部分數據,那麼SSD里的存儲的數據隊形就會被打亂,就像下圖所示。

綠色是現有數據,紅色是被刪除的數據。

為了提高工作效率,這時作為倉庫管理員的主控要開始幹活了,把混亂的物品重新整理到一個新格子里,如下圖所示。

5為什麼固態硬碟越用越慢?

一塊剛買的SSD。你會發現寫入速度非常快,那是因為一開始倉庫里總有空著的格子,但是,隨著SSD里的數據越多,你會發現越來越慢。因為倉庫里的物品秩序變得混亂,每次都需要先將亂糟糟的格子整理一下,再讓新物品入駐,所以寫入效率就變慢了。

註:寫入1個數據,要先遷移3個數據,等於整理4個數據的工作量,這叫寫入放大。

固態硬碟到底能用多久

1不同快閃記憶體顆粒使用壽命不同

P/E擦除次數是指SSD的完全擦寫次數,格式化SSD算是一次P/E。不同的存儲單元(快閃記憶體顆粒)類型擦寫次數也不同,存儲單元主要分為三種:

TLC: 大約500-1000次的擦寫壽命,低端SSD使用的顆粒;

MLC:大約3000-10000次的擦除壽命,中高端股SSD使用的顆粒;

SLC: 大約10萬次的擦除壽命,面向企業級用戶;

以MLC 120G SSD為例,以最低3000次的擦寫壽命為基數,每天寫入50GB數據計算(包含寫入放大率),在正常使用情況下,它的理論壽命可達19年左右,一台電腦的壽命由於配置等原因,一般達不到那麼長的使用壽命,所以SSD安心使用即可。

揚天V310自帶的128GB固態硬碟採用的是東芝原廠MLC快閃記憶體顆粒,質量和壽命完全可以得到保證。

V310的機械硬碟和固態硬碟

2SSD特性大起底

優勢:讀寫速度快,無噪音,無懼震動,功耗小,產熱量少。

不足:價格相對較貴;數據丟失不易恢復。SSD上的數據刪除後,主控會將其徹底刪除,無法恢復。機械硬碟刪除數據後,只是將數據隱藏了,並沒有徹底刪除,此時數據可以覆蓋寫入,所以機械硬碟的數據刪除後可以恢復,一旦數據被覆蓋,數據恢復就有點複雜了。

固態硬碟打破了整機速度的瓶頸,極大的優化了電腦使用體驗,SSD的使用壽命對於普通用戶來講基本沒有太大影響,不過重要數據一定要備份。關於SSD的知識,小雁子就講到這了,如果你還有什麼疑問,歡迎在圖文下方寫留言哦。


一般不用擔心固態硬碟的壽命問題,固態硬碟和機械硬碟的原理不一樣, 固態硬碟的主控會讓數據平均寫入,永遠優先寫在使用次數少的存儲空間。一塊品牌的固態硬碟用個4、5年沒問題。Intel,金士頓,台電等都不錯。而且質保都在3~5年,可以放心用。

如果非要精確計算,由於固態硬碟快閃記憶體具有擦寫次數限制的問題,這也是許多人詬病其壽命短的所在,也就是說固態硬碟是有壽命限制的,當然任何硬體產品都有這個壽命概念。固態硬碟內部快閃記憶體完全擦寫一次叫做1次P/E,因此快閃記憶體的壽命就以P/E作單位。34nm的快閃記憶體晶元壽命約是5000次P/E,而25nm的壽命約是3000次P/E。

計算公式如下:

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固態硬碟分為企業級和消費級兩種,但是兩種在基本的存儲原理上相同,只是消費級少了很多數據保護的功能。兩者用的也都是NAND。從參數上看,雖然MLC、SLC和TLC在擦寫幾千次之後會失效,但是這僅僅是Cell層面,到SSD層面已經通過固件實現磨損均衡、OP等等技術,以規避掉短期內硬碟壽命用盡或者容量極速下降等問題。

具體的衡量指標主要是看硬碟能寫入的數據量,所以有TBW(可擦寫數據總量)、DWPD(每天擦寫次數)。

所以用多久就從單純的技術問題轉化成了SSD廠商質保的商業問題。Intel官方標稱消費級容量是2.05TB的760p Series壽命是576 TBW,也就是一共能擦寫281遍。在此期間都不會出現性能下降和大量讀寫錯誤等問題,事實上,這對於一個消費級的硬碟已經足夠用了。企業級的硬碟可擦寫的量更大一些(企業級及消費級考慮的問題不盡相同,所以這裡並不是對比兩者的壽命)。

上圖是Memblaze的PBlaze5 PCIe SSD,這是個企業級的SSD,質保5年。每天擦寫一次,5年不會出現性能衰減等問題。


固態硬碟的壽命和很多因素有關,最直接的是和顆粒體質有關,一個固態硬碟顆粒全部被寫一次被稱為1P/E,一般顆粒的壽命為1000-3000P/E,好的顆粒壽命能達到5000P/E以上;

固態硬碟在實際使用當中,寫入數據量並不等於寫入顆粒數據量,為了使得固態硬碟性能更好,主控都會有一個放大係數,一般都是大於1的,比如2,有的壓縮型主控可能小於1;

同時,容量也是影響固態硬碟壽命的主要因素,比如在同樣日寫入量情況下,240G的容量壽命就是120G容量的兩倍;

因此固態硬碟的壽命可以這麼計算:壽命=顆粒壽命*硬碟容量*放大係數/每日寫入量。

上面說的有點複雜,簡單點說,主流的固態硬碟,只要正常使用(不是用來做下載機的),三五年是絕對沒問題的,請放心使用


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