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    1. 成功案例

      Successful case

      影響固態硬盤的最主要因素:寫入放大

      發布時間:2022-08-08

      隨著TLC SSD閃存顆粒逐步占領市場高地,固態硬盤的壽命之爭又再一次被搬上了舞臺,讓人爭辯,正如同當年SLC不斷弱勢,MLC成為主流那般。真可謂“眼看他上高樓,眼看他宴賓客,眼看他樓塌了”,萬事皆如此,任何新事物替代舊事物都會經過一個由質疑到反復再到接受的過程。

      當然,今天咱們并不是去探討SLC/MLC/TLC孰優孰略的閃存顆粒的自身體質其著確定性作用外,其實主控中的寫入放大機制的存在也是影響固態壽命的關鍵因素。

      “寫入放大機制”

      1.影響固態盤壽命真正因素:寫入放大

      寫入放大,英文名為Write Amplification,這一術語最早是在2008年左右,由Intel公司和SiliconSystems公司 (2009 年被西部數字收購)第一次在公開稿件中提出了并使用,這一術語描述的其實是固態硬盤的目標寫入值和實際寫入值之間的一個倍數關系,并用阿拉伯 數字表示,寫入放大數值越小,越能提升固態使用壽命。

      要想完全理解寫入放大,我們需要先了解固態硬盤的讀寫機制。我們知道,固態硬盤的存儲單元是由閃存顆粒組成的,無法實現物理性的數據覆蓋,只能擦除然后寫入,重復這一過程。

      因而,我們可以想象得到,在實際讀寫過程中,數據的讀寫勢必會在閃存顆粒上進行多次的擦除寫入,特別是當某些區塊已經完全被塞滿的情況下。

      這些多次的操作,增加的寫入數量和原始需要寫入的數量的比值,就是所謂的寫入放大。所以說,寫入放大數值高,會損耗固態硬盤壽命。(固態硬盤閃存顆粒有著額定的P/E值,即最大的讀寫次數,寫入放大高,P/E損耗快,壽命低。)

      2.寫入放大詳解及影響因素

      舉個例子,最壞情況下的,假如我要寫入一個4KB的數據,并恰好目標塊沒有空余的頁區,需要進行GC回收。

      下面,我們一起來分析這個過程的寫入放大的數值。首先是主控讀取目標塊512KB,然后GC回收擦除512KB,接著改寫512KB空白區用來存放原始的寫入4KB數據。即原始寫入數據僅為4KB,實際寫入512KB,寫入放大值為512/4=128倍。

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      通過上面例子演示,我們應該大致了解了寫入放大的概念,以及寫入放大的危害。

      那么,哪些因素能夠影響寫入放大呢?GC回收機制,誠如上文中所舉示例,這一機制需要完全擦除整個區塊,進而增加了整個數據的寫入放大。

      磨損均衡(WL),這一機制主要是通過均衡所有的閃存顆粒,從而延長整體的使用壽命,然而依舊是增加整體的寫入放大。Trim機制,ATA指令,避免了不必要的GC回收次數,從而減少了寫入放大。

      除了上述的主控機制能夠影響寫入放大的數值,固態硬盤內部的OP預留空間大小對于寫入放大也有著相當的影響。op預留空間越大,可用的空白閃存塊越多,即使在最壞的情況下(即所有的閃存塊都塞滿),主控也無需進行GC回收,自然就大大減少了多余的讀寫次數,從而極大的降低寫入放大。

      聊了這么多,肯定有朋友會說,“知道寫入放大,又有什么用呢?我們又無法阻止寫入放大。

      實際上,對于我們普通用戶來說,我們可以通過修改OP預留空間,以及及時清理固態硬盤中的無用數據,留出更多的空白空間,以減少多余的擦除和寫入,從而降低固態的寫入放大值,提升固態壽命。

      更重要的是,寫入放大是衡量一個主控性能最為關鍵的因素,我們在選購固態硬盤時可以從寫入放大值去衡量主控性能從而推斷固態硬盤的整體性能。

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