SSD固態硬碟壽命怎麼計算?
擦寫次數如何算?
要了解SSD固態硬碟的壽命,需要先了解一下SSD固態硬碟中的存儲介質NAND快閃記憶體。NAND快閃記憶體原理上是一個CMOS管,有兩個柵極,一個是控制柵極(Control Gate), 一個是浮柵(Floating Gate). 浮柵的作用就是存儲電荷,而浮柵與溝道之間的氧化層(Oxide Layer)的好壞決定著浮柵存儲電荷的可靠性,也就是NAND快閃記憶體的壽命。
在NAND快閃記憶體中,P/E Cycle,也稱為擦除次數,是判斷NAND快閃記憶體壽命的關鍵參數。隨著P/E Cycle的增加,浮柵與溝道之間的氧化層被磨損的越來越嚴重,導致浮柵中電子的控制越來越艱難,最終結果就是,NAND的壽命走到了盡頭。每顆NAND快閃記憶體,不管MLC或者TLC,在出廠的那刻,壽命就固定了,所以,減少PE cycle,是延長SSD固態硬碟壽命的主要方式。
Host擦除次數與NAND擦除次數的區別當我們從電腦上(也就是Host端)往SSD固態硬碟中寫入一些數據,然後再擦除,這部分只能算是Host端的擦除次數,並不是SSD存儲介質NAND快閃記憶體真正的擦除次數。在這裡有一個關鍵的參數,叫做寫放大(WA, Write Amplification). WA=NAND快閃記憶體寫入數據量/Host寫入數據量。
當我們順序寫入數據時,NAND快閃記憶體端與Host端寫入的數據量基本一致,這是寫入放大WA=1.
當我們隨機寫入數據時,NAND快閃記憶體端與Host端寫入的數據量就會產生差異,因為這個過程中涉及到了垃圾回收(Garbage Clean).
比如,我們寫入在上圖的Block X寫入4頁數據A,B,C,D, 之後我們寫入新的數據E,F,G,H以及A,B,C,D的更新數據A",B",C,D".這樣的話,原來的A,B,C,D已經是無效數據。由於NAND快閃記憶體只能以塊為單位進行擦除。之後,SSD啟動垃圾回收GC,這樣的話就需要把E,F,G,H,A",B",C,D"這8個數據搬到新的Block Y, 然後把Block X擦除。
所以,當我們從Host端寫入一個文件時,NAND快閃記憶體增加的寫入次數可能會比Host端看到的多。
普通用戶是否需要考慮SSD壽命的問題?對於我們普通用戶來說,SSD壽命是我們很為在意的問題,那麼,我們是否真的需要糾結這個問題呢?小編覺得沒有必要,主要有以下兩方面考慮:
1. SSD的優化技術. 現在的SSD中,SSD主控廠商和SSD協議都努力優化了SSD的壽命問題。比如主控廠商對GC的優化,NVMe協議中Multi Stream等功能,都儘可能的減少對NAND快閃記憶體的寫入次數,延長SSD的壽命。
2. SSD質保值得信賴。在SSD的產品信息中,我們經常會看到兩個參數: 質保年限和終生寫入量TBW. 質保年限,很好理解,就是SSD廠商對SSD品質保證期,目前市場上質保年限一般都是3~5年。終生寫入量TBW,是允許SSD固態硬碟在整個壽命周期內寫入的數據總量。
不過,需要強調一點的是,SSD廠商的承諾中,質保年限和終生寫入量TBW並不是並列的關係,如下圖。
二者之間是"或"的關係,意思是,只要滿足其中一個條件,那麼,這個SSD的保質期就過了。
(1) 假設從購買SSD開始,時間到了3年,但是呢,我們對SSD數據寫入量很少,即使只有10GB,那麼,對不起,保質期過了;
(2) 假設從購買SSD開始,時間才不到1個月,但是呢,我們對SSD寫入的數據量就超過了400TB,那麼,還是對不起,保質期過了。
不過,對我們普通用戶來說,對SSD的寫入量一般不會很大,如果對SSD保護的好,用個5年以上,應該不成問題。所以,對於SSD壽命的這個問題,不必過濾,放心使用就好。
小編在此拋磚引玉,歡迎各位看官拍磚討論,感謝!
問題一的話開虛擬內存確實會怎大硬碟的寫入量,這對SSD還是HDD來說都是一樣的,然而傷硬碟這事情其實沒你想像中那麼嚴重,你知道第二個問題的答案的話就會發現完全沒所謂了。
快閃記憶體有寫入次數限制和它的結構和工作原理有關,需要寫入數據時快閃記憶體需要恢復默認電位,而個操作進行加電,而加電瞬間會產生強大的電場,強大的電場會破壞隧道氧化層的原子結合,也就是說每次寫入操作都會損壞隧道氧化層,這就是快閃記憶體為什麼會有寫入次數限制。
不同類型的快閃記憶體有不一樣的壽命,比如SLC的P/E是100000次,MLC是3000次,TLC為1000次,當然了這三類閃還會在細分下去,上面的數字只是個大概值,同類的快閃記憶體壽命差距也是很大的,這裡就不細說了。
你的第二個問題SSD壽命怎麼算,其實對於一個SSD來說一次P/E需要寫入整個SSD RAM容量(不是可用容量)這麼大的數據才算一次P/E周期,也就是說128GB/120GB的SSD要往裡面寫入128GB的數據才算是一次P/E周期,如果這個SSD用的是3000 P/E的MLC快閃記憶體的話,你得往裡面寫入375TB的東西這SSD才會掛掉,當然了實際上還會有磨損平衡演算法和寫入放大這些東西要考慮,不過解析起來太複雜了這裡就算了。
而且實際上SSD的壽命比你想像中長得多,德國Heise網站做過一次SSD使用壽命測試,三星750 EVO 250GB這種廉價TLC SSD寫入量可達1.2PB,而850 PRO 256GB這種高端SSD更是可達到9.1PB,SSD的實際使用壽命都是大大超過官方標稱值的,實際使用時你10年能寫入100TB的數據都很厲害了。
所以根本不用擔心他會因為P/E次數耗盡而掛掉,直接把虛擬內存做到SSD上面吧,會比HDD強很多的。
虛擬內存設在ssd上不會很傷的,假如你的ssd是120g的,快閃記憶體顆粒壽命是一萬pe,那就是說可以寫入120??10k GB,到時快閃記憶體沒掛,主控都先掛了,每天寫入200m,可以用好久了。
ssd不要用碎片整理,會增加寫入量。
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