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[综合]关于各种SSD固态硬盘寿命的详解和误区 [复制链接]

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离线banalsheep
 
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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2017-09-27
有网友提出了想了解SSD寿命方面的知识
很多人都认为ssd不能多写入东西,不然很容易损坏。导致有些人甚至担心到要去留op空间来减少损耗。我们来聊聊SSD寿命的那些事。。。


首先,在一切开始之前,你必须了解有个东西叫写入放大,通俗的说就是你写入的是1g大小文件,可是nand实际损耗却大于或者小雨1g。关于这个名词的专业解释,我引用pceva浴室大神的一段话,诸位且看:由于闪存的运作特性,数据不能像在普通机械硬盘里那样被直接覆盖。当数据第一次写入SSD的时候,由于SSD内所有的颗粒都为已擦除状态,所以数据能够以页为最小单位直接写入进去(一般是4K,参考颗粒资料),SSD上的主控制器,使用了逻辑和物理的映射系统来管理着闪存。对于单次操作,最简单的例子,比如我要写入一个4KB的数据,最坏的情况就是,一个块里已经没有干净空间了,但是有无效数据可以擦除,所以主控就把所有的数据读出来,擦除块,再加上这个4KB新数据写回去,这个操作带来的写入放大就是: 我实际写4K的数据,造成了整个块(512KB)的写入操作,那就是128倍放大。同时带来了原本只需要简单的写4KB的操作变成读取(512KB),擦(512KB),改写(512KB),造成了延迟大大增加,速度慢是自然了。


说完了写入放大,我们再分主控来聊聊各类ssd的寿命
1 SandForcesf主控是压缩主控,会压缩磁盘上可压缩可数据,作为op空间。比如,举个简单的例子,假如你要存了一部10mb大小的小说
,当你存进去的时候,主控制器会压缩数据,假设压缩了5mb,那么硬盘里将有5mb空间空出来了,当然,显示在你电脑上的还是10mb。那么剩下5mb就会作为op空间,以减少写入放大。写入放大少了,实际写入闪存的量就会降低,闪存寿命较长。然而,也有坏处,假如你写入的数据是类似高清电影之类的不可压缩数据,那么写入放大将会大于1,而且整体速度明显小于非压缩主控。
2 Marvell
m牌主控多为主流ssd所采用,像是浦科特m5pro之类,该主控无压缩特性,写入多少就是多少,不能压缩数据来作为op空间。故此类主控写入放大会比sandforce大,一般会大于1。该方案的好处就是写入无需经过压缩处理,速度会比较快。坏处就是相对于sandforcessdnand写入量会更多。
3 IntelSamsungJmicro
此类主控因无压缩特性,在写入放大方面会和marvell的主控类似,这里不多讲
关于各种SSD固态硬盘寿命的详解和误区
讲完了各类主控的特点,我们再来说说闪存芯片的寿命
首先必须澄清一点,闪存制程越小寿命越低,所以50nm制程(已停产)寿命是远大于目前的19nm制程的。
众所周知,目前用作闪存芯片从好到坏分为slcemlcmlctlc
SLC
写入寿命最长,速度最快,据估测大概有100000次擦写寿命,接近于无限。但是由于成本过高,现逐渐远离ssd市场。
EMLC
写入寿命仅次于slc,擦写次数几乎是用不完的,但由于成本高,一般作为服务器级ssd使用。
MLC
写入寿命中等,视制程不同大约有,3000---10000次擦写寿命,为主流ssd所采用。
TLC
寿命最差,只有不到1000次,目前仅有三星840840EVO采用。
计算
19nm mlc芯片的约2000次擦写寿命计算,假如你每天需要写入100GB数据(事实上很少有人这么高),假设ssd容量为128G(容量越高寿命越长),你至少需要7年才能用完寿命,除去写入放大等因素,大约是5年左右(这是日均写入100G的情况计算的),就算是三星的TLC芯片,由于目前主控制器方案的成熟,寿命也是无需担心的。
问:需要留出NG不分区来延长寿命吗?
答:不需要,出厂就预留好了,用户手动预留影响甚微,但是会大量浪费空间。所以,有多大的空间就要全部用起来。
再来給大家放出一个公式:
关于各种SSD固态硬盘寿命的详解和误区
SSD损坏案例及分析:
本次我们分析的是Macbook Air Mid 2012SSD大规模损坏事件,这是一起典型的固件设计缺陷问题,在最初版本的固件中,固件对闪存仅是测试版的支持,导致第一批挂盘用户的产生。然后,Apple Upadte 了固件到较新的一版,总算对颗粒的支持变为正式支持。但是,另一个重大安全隐患却被忽略了,这个版本固件设计上有缺陷。由于mac os的特殊电源管理,导致某个储存日志的区域被写入过多数据,最后导致了溢出,然后就全盘崩溃了。实际上此时闪存颗粒是完好的。
我顺便解释一下为什么FD的用户SSD不安全关机次数那么多:因为Mac的激进电源管理策略导致的,尤其是睡眠的时候,往往主机还没对SSD发出断电指令就先断电了,这样SMART里的不安全关机数就加一。实际上,你完全可以忽略这个数据,几乎没有带来副作用,因此可放心使用。
关于休眠造成的SSD大量写入问题:
由于部分睡眠模式会把内存镜像写入硬盘中,尤其是对大内存的朋友来说,单次写入的量也是可观的,那么如何解决呢?
其实只要更改睡眠模式即可(内存睡眠模式一旦电池没电会丢失当前资料)
总结:
依据目前SSD损坏的案例,基本都是主控制器固件损坏,抑或是固件设计不合理,而因为闪存芯片寿命问题损坏的非常少,根本无需担心寿命问题。So,爱怎么用怎么用,尽情迅雷吧。
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