固態(tài)硬盤預(yù)期壽命

閃存中的數(shù)據(jù)按單元格、頁面和塊的層次結(jié)構(gòu)排列，數(shù)據(jù)一次寫入一頁。NAND閃存架構(gòu)使得擦除只能在塊級(jí)別發(fā)生。此外，對(duì)固態(tài)硬盤 （SSD） 中數(shù)據(jù)的訪問通常是本地化的。將有一些很少使用的數(shù)據(jù)，或者只是為了讀取而訪問的數(shù)據(jù)，以及其他經(jīng)常更新的數(shù)據(jù)。

但是，可以擦除閃存單元的次數(shù)是有限制的。達(dá)到極限后，閃光電池變得越來越不可靠。錯(cuò)誤可以糾正，但頻繁的錯(cuò)誤表明塊已達(dá)到其使用壽命的終點(diǎn)。

如果某些塊被寫入，因此被刪除的頻率比其他塊更高，那么它們將比其他塊更早地變得不可用。因此，在某些塊上進(jìn)行過多的重寫將降低SSD的容量，并最終降低整個(gè)閃存的可用壽命。

磨損均衡

必須確保所有塊具有相當(dāng)數(shù)量的擦除，以便最大限度地延長(zhǎng)SSD的使用壽命和可靠性。此過程稱為“磨損均衡”。

磨損均衡是大多數(shù)閃存控制器執(zhí)行的功能。到了晚上，在閃存中使用塊時(shí)，控制器可以均勻地在所有塊上分散磨損。最直接的磨損均衡方法是計(jì)算每個(gè)塊被擦除的次數(shù)。當(dāng)需要一個(gè)塊來存儲(chǔ)一些數(shù)據(jù)時(shí)，將使用擦除計(jì)數(shù)最低的空塊。

磨損均衡有兩種：動(dòng)態(tài)磨損均衡和靜態(tài)磨損均衡。

動(dòng)態(tài)磨損均衡

動(dòng)態(tài)磨損均衡的缺點(diǎn)是只適用于正在寫入的塊。

例如，一個(gè)家庭可能會(huì)獲得一個(gè)新的SSD，并立即用家庭照片填充其中的一半。這些塊的初始擦除計(jì)數(shù)將為 1。假設(shè) SSD 的另一半存儲(chǔ)家庭常見活動(dòng)的結(jié)果，例如創(chuàng)建、編輯和復(fù)制文檔，從而導(dǎo)致該半部分的擦除計(jì)數(shù)穩(wěn)步增加。同時(shí)，SSD前半部分的擦除計(jì)數(shù)仍為1。

因此，SSD的兩半將具有明顯不同的磨損程度。磨損較大的一半會(huì)縮短SSD的使用壽命。

靜態(tài)磨損均衡

因此，必須確保SSD中不同塊的不均勻使用不會(huì)縮短SSD的使用壽命。

稱為“靜態(tài)磨損均衡”的技術(shù)增加了很少使用的塊的使用，以分散擦除計(jì)數(shù)。當(dāng) SSD 控制器擦除塊時(shí)，會(huì)將該塊的擦除計(jì)數(shù)與當(dāng)前使用的塊的擦除計(jì)數(shù)進(jìn)行比較。如果前者和后者之間的差異達(dá)到某個(gè)預(yù)定義的閾值，則當(dāng)前使用的塊之一將被釋放以供將來使用。

例如，假設(shè)磨損級(jí)別閾值為 32。當(dāng)控制器第 33 次擦除某個(gè)塊時(shí)，它將看到該塊的編號(hào)已超出限制 1。然后，控制器會(huì)將照片從一個(gè)長(zhǎng)期占用且很少使用的塊復(fù)制到新刪除的塊中。雖然此操作將使總擦除計(jì)數(shù)增加 1，但它也會(huì)將很少使用的塊移動(dòng)到空的可用塊列表中。因此，該過程可確保閃存中的所有塊均勻使用，以實(shí)現(xiàn)磨損均衡，并確保閃存的最大使用壽命。

性能影響

由于靜態(tài)磨損均衡必須作為后臺(tái)任務(wù)進(jìn)行，以避免對(duì) SSD 的讀取和寫入速度產(chǎn)生不利影響，因此該過程可能非常耗時(shí)。不同的制造商可能會(huì)采取略有不同的磨損均衡方法，這可能會(huì)對(duì)SSD性能或可靠性產(chǎn)生不同的影響。

功能強(qiáng)大的閃存控制器針對(duì)不同類型的閃存（如 SLC、MLC、TLC 或 QLC）以及特定的閃存設(shè)備屬性進(jìn)行了調(diào)整。用戶甚至不會(huì)意識(shí)到磨損均衡的發(fā)生。因此，SSD的使用壽命剛剛延長(zhǎng)。

審核編輯：郭婷