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怎么让固态硬盘的寿命更长久?

2023-04-08 04:05| 来源: 网络整理| 查看: 265

这个担心完全是多余的,只要你使用的SSD品质合格,就是可以放心使用的,直至你的电脑淘汰掉。

SSD的寿命指的是SSD在质保期内,可以写入的数据量,以消费级的M.2 NVMe SSD为例,1TB对应的寿命一般在600TBW。

600TBW是什么概念?

这是我的迅雷下载盘,美光MX300 750GB,使用TLC NAND,SATA接口,累计使用时间约合244天,累计写入35.54TB,下载过很多电影,剩余寿命还有 92%。

这个是目前使用的系统盘,WD的SN750,500GB,目前写入量只有3.05TB。

假设你选择的是容量为1TB,TLC NAND介质的SSD,那么,其寿命是完全足够你使用的,如果不够,可以考虑购买2TB容量,寿命会翻倍为1200TBW。

退一万步说,即使你的写入量很大,比如,达到了600TB,健康度提示为0,注意,这只是用来衡量SSD质保的指标,即,达到600TBW,SSD厂商不再提供对这块SSD的质保。此时,厂商,包括我个人,都不会推荐你继续使用该SSD保存重要数据,但并不意味着SSD已经彻底不能使用。有些盘可能会启动写保护,有些可能可以继续写,只要注意不存放重要且唯一数据即可。

之所以会有SSD寿命短的说法,主要是因为随着闪存介质的技术迭代,SLC、MLC、TLC甚至QLC、PLC NAND的最大可擦写次数一直是降低的。

如,SLC支持数万次擦写,MLC为数千次,TLC在刚刚推出时,擦写次数仅为1000次左右。

之所以有擦写次数限制,是由于NAND自身工作原理导致的:NAND通过改变保存在浮栅内的电荷数量,对浮栅电平进行调节,不同电平代表不同的数据。

假设,上图代表了TLC NAND一个浮栅单元的8个不同电平,随着保存在里面的电荷数量不断增加,从A-H依次升高,就好像万用表测量电压一样(这个假设不一定对,也可能是随着电荷的增加依次递减,这里有懂NAND的朋友可以纠正或补充)。不同的电平对应不同的数据:

浮栅内的电荷数量为0,或略高于0,电平处在A区间内,对应数据 111浮栅内的电荷数量增加,电平移步至B区间,对应数据 110电荷继续增加,电平移步至C区间,对应数据 101D区间,数据 100E区间,数据 011F区间,数据 010G区间,数据 001H区间,数据 000

再次重申,上述逻辑是准确的,但对应关系可能是反着的,这块我不专业,有专业的朋友可以纠正。

SLC之所以寿命长,性能好,是因为它只需要判断电平处在ABCD区间,还是EFGH区间,它只有两种状态,非 0 即 1;MLC,变成了AB、CD、EF、GH,对应 11、10、01、00;TLC为8种状态;A、B、C、D、E、F、GQLC为16种状态;PLC为32种状态!

状态越多,数据写入(编程)时对精确度的要求越高,性能越差,数据出错的概率也会增加!

NAND在擦写过程中,电荷穿过隧道氧化层并对其造成磨损。随着擦写次数的增多,磨损加剧,隧道氧化层对保存在浮栅内的电荷约束力下降,进而加速电荷流失。电荷的多少会影响电平,进而影响数据。

电荷的流失速度并不取决于NAND类型,SLC也好,MLC也好,TLC也罢,都无所谓,它只和NAND自身磨损情况有关(早先落后的制造工艺,这个浮栅氧化层更厚,对电荷的约束力也会更好一些)。SLC要想数据出错,要么数据放置了非常非常非常久,或者磨损非常非常非常严重;到了QLC甚至PLC,只需要较短的放置时间,或轻微的磨损,就会出现电平变化。

至此,也就解释了为何从SLC到MLC,再到TLC,再到QLC、PLC,其NAND本身可擦写次数越来越少的原因。

纠错!

电荷会流失,谁也阻拦不了。重点是,SSD能不能对发生改变的电平,识别出来,并加以纠正。比如:

数据在写入NAND过程中,会增加校验信息,读取时通过校验信息对数据进行校验,检查数据是否出错;主控支持BCH、LDPC纠错算法,超出NAND自身纠错能力的,通过主控加以纠正;不同NAND、Die进行Raid5,超出纠错能力的,通过Raid机制加以恢复;主动扫描每一个浮栅的电平情况,对即将超出纠错能力的数据,重新写入。

纠错算法的不断升级,使得SSD可以使用TLC NAND、QLC NAND,甚至未来使用PLC NAND。

或者,用更强的纠错算法,支持更多的NAND磨损。如,今天再看TLC NAND,其最大可擦写次数变成了3000、5000甚至10000。

同样是TLC NAND SSD,SATA消费级的寿命可能只有同容量NVMe消费级的一半儿,这个可能和主控、纠错有关。

我想至此,也解释了为何QLC NAND的SSD,至今没有成为主流。

回到问题本身

目前,SSD价格基本已经跌至谷底,2TB TLC NAND SSD甚至不足千元。最理想情况下,假设写放大倍数为1,不存在额外写入,

SSD写入寿命 ≈ 容量 × NAND最大可擦写次数

最大可擦写次数虽然少了,但同样的价格,你能买到的SSD的容量成倍增加了,你还会觉得SSD的寿命短了吗?



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