关于SSD寿命问题的探讨

雨点打透心脏的1/2处 2022-06-03 10:11 153阅读 0赞

# 擦写次数如何算？ #

要了解SSD固态硬盘的寿命，需要先了解一下SSD固态硬盘中的存储介质NAND闪存。NAND闪存原理上是一个CMOS管，有两个栅极，一个是控制栅极(Control Gate), 一个是浮栅(Floating Gate). 浮栅的作用就是存储电荷，而浮栅与沟道之间的氧化层(Oxide Layer)的好坏决定着浮栅存储电荷的可靠性，也就是NAND闪存的寿命。

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在NAND闪存中，P/E Cycle，也称为擦除次数，是判断NAND闪存寿命的关键参数。随着P/E Cycle的增加，浮栅与沟道之间的氧化层被磨损的越来越严重，导致浮栅中电子的控制越来越艰难，最终结果就是，NAND的寿命走到了尽头。每颗NAND闪存，不管MLC或者TLC，在出厂的那刻，寿命就固定了，所以，减少PE cycle，是延长SSD固态硬盘寿命的主要方式。

# Host擦除次数与NAND擦除次数的区别 #

当我们从电脑上(也就是Host端)往SSD固态硬盘中写入一些数据，然后再擦除，这部分只能算是Host端的擦除次数，并不是SSD存储介质NAND闪存真正的擦除次数。在这里有一个关键的参数，叫做写放大(WA, Write Amplification). WA=NAND闪存写入数据量/Host写入数据量。

当我们顺序写入数据时，NAND闪存端与Host端写入的数据量基本一致，这是写入放大WA=1.

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当我们随机写入数据时，NAND闪存端与Host端写入的数据量就会产生差异，因为这个过程中涉及到了垃圾回收(Garbage Clean).

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> 比如，我们写入在上图的Block X写入4页数据A,B,C,D, 之后我们写入新的数据E,F,G,H以及A,B,C,D的更新数据A',B',C,D'.这样的话，原来的A,B,C,D已经是无效数据。由于NAND闪存只能以块为单位进行擦除。之后，SSD启动垃圾回收GC，这样的话就需要把E,F,G,H,A',B',C,D'这8个数据搬到新的Block Y, 然后把Block X擦除。

所以，当我们从Host端写入一个文件时，NAND闪存增加的写入次数可能会比Host端看到的多。

# 普通用户是否需要考虑SSD寿命的问题？ #

对于我们普通用户来说，SSD寿命是我们很为在意的问题，那么，我们是否真的需要纠结这个问题呢？小编觉得没有必要，主要有以下两方面考虑：

1. SSD的优化技术. 现在的SSD中，SSD主控厂商和SSD协议都努力优化了SSD的寿命问题。比如主控厂商对GC的优化，NVMe协议中Multi Stream等功能，都尽可能的减少对NAND闪存的写入次数，延长SSD的寿命。

2. SSD质保值得信赖。在SSD的产品信息中，我们经常会看到两个参数: 质保年限和终生写入量TBW. 质保年限，很好理解，就是SSD厂商对SSD品质保证期，目前市场上质保年限一般都是3~5年。终生写入量TBW，是允许SSD固态硬盘在整个寿命周期内写入的数据总量。

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不过，需要强调一点的是，SSD厂商的承诺中，质保年限和终生写入量TBW并不是并列的关系，如下图。

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二者之间是"或"的关系，意思是，只要满足其中一个条件，那么，这个SSD的保质期就过了。

> (1) 假设从购买SSD开始，时间到了3年，但是呢，我们对SSD数据写入量很少，即使只有10GB，那么，对不起，保质期过了；  
> (2) 假设从购买SSD开始，时间才不到1个月，但是呢，我们对SSD写入的数据量就超过了400TB，那么，还是对不起，保质期过了。

不过，对我们普通用户来说，对SSD的写入量一般不会很大，如果对SSD保护的好，用个5年以上，应该不成问题。所以，对于SSD寿命的这个问题，不必过滤，放心使用就好。

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