固态硬盘的另一面.doc

固态硬盘的另一面2011-01-11固态硬盘的另一面固态硬盘的另一面2011-01-04固态硬盘的另一面中天。有报道说百度、google等搜索引擎公司正计划或者已经将传统硬盘换成为了固态硬盘,微软表示其最新的操作系统windows 7将撑持ssd。而更多的企业和普通消费者正在对于固态硬盘进行评估。与传统的扭转式、磁介质硬盘比拟,固态硬盘没有运动器件,其读写速度更快、更可靠,也更节能,因而,即使其价格被传统硬盘高一些,用它代替传统硬盘也是值当的。然而,对于消费者来说,在真正采购固态硬盘的时辰,除开需要懂得固态硬盘价格较贵以外,还有必要懂得它的另一个特点：随着时间的推移,ssd的性能会降落。根据固态硬盘的种类不同或者品牌不同,其性能降落幅度也不同,但可以肯定的是,刚买的硬盘和你施用过一年以后的性能一定会相差甚多。另外,延长固态硬盘的施用寿命也是供应商今朝正出力处理完成的疑难题目。磨耗平衡影响ssd性能众所周知,传统硬盘的数据存储在磁介质上,通过磁介质的扭转和读写臂的配合读取磁介质上的数据,其读写数据性能基本一致,随着施用时间的推移其性能也不会有较着变化。而ssd不同,其性能不是原封不动的,并且变化很较着。ssd的数据存储在nand闪存中,此中没有运动器件。对于ssd而言,其读取数据的过程就是一个解析地址的过程,因此,其数据读取的速度很是快。而数据写入过程就复杂一些,分为两个过程：清除数据,之后写入。与数据的读取比拟,固态硬盘的写入速度会慢得多。因为固态硬盘的数据写入要复杂一些,固态硬盘的控制器会执行一种名为磨耗平衡(wear-leveling)的操作,对于里面的数据进行重新安排,有些数据会从一个位置被转移到另一个位置。为了完成这一操作,ssd的控制器中保留一份名单,记录这些个被移动的数据的位置。要是固态硬盘是新的,此中的nand闪存已经预先擦除洁净,因此数据可以直接写入闪存,而无须完成数据清除这一步,这时候数据的写入很是快。随着时间的推移,ssd中从未施用的存储空间越来越少,很多时辰必需先擦除闪存中的数据之后再写入,因此其性能就会较着降落。并且,尽管磨耗平衡的目的是避免数据重复在某个空间写入,以保证各个存储区域内磨耗程度基本一致,从而达到延长固态硬盘的目的。但是,它也会影响固态硬盘的性能。另外,为了达到磨耗平衡的目的,ssd会时常把常施用的数据从一种位置移动到另一个位置,这一举动还会引发数据碎片的疑难题目。与传统硬盘同样,数据碎片也是ssd性能降落的祸首祸首之一。ssd的寿命有多长固态硬盘的性能与寿命是有关系的。凡是,固态硬盘的性能越差意味着它的施用寿命就越短。这是因为固态硬盘的磨耗与固态硬盘上发生的数据写入和清除回数直接相关。发生写数据的回数越多,其寿命就越短。今朝,市场的固态硬盘分为两类。一类为每个闪存单位存储1位的slc(single-level cell),价格较贵,主要面向企业。另一类为每个闪存单位保存2到多位(现已到4位)mlc,主要面向普通消费者,价格要便宜得多。mlc固态硬盘的可写入回数为200010000,slc固态硬盘的可写入回数是mlc的10倍左右。为了延长固态硬盘的施用寿命,打造商们想尽了办法。除开前边提到的磨耗平衡技术以外,还在ssd中插手dram缓存,把数据先缓存在dram中,之后集中写入,从而减少写入回数。另一个减少写入回数的办法是在ssd的控制器或者处理器中插手一个专门的芯片,它能把多个写入操作组合到一路,以提高写入效率。有的供应商还接纳另一种办法,即为ssd额外多供给一些闪存单位,要是ssd中有些闪存单位损坏,可以替补施用。例如,有些ssd标明是100gb的存储空间,其内部实际可能有120gb的存储能力。额外的20gb日常平凡不用,等到有单位坏失机再施用。恰是因为固态硬盘的性能和其施用寿命是紧密相关的,固态硬盘打造商需要在读写速度和施用寿命之间做出最好平衡。值当高兴的是,尽管ssd施用初期性能会降落,但性能会逐步不变下来。更为重要的是,即使ssd性能会降落,但与传统硬盘比拟,其i/o性能仍然会高出25倍。诸多因素影响寿命和性能除开磨耗平衡技术影响性能以外,另外一个对于ssd性能和寿命都有影响的是所有nand闪存都在施用的一项技术：写入放大(write amplification)。在nand闪存中,数据是按块组织的,这一点与传统硬盘同样,而与传统硬盘不同的地方在于ssd中的块巨细是固定的。好比,nand闪存的块规定为512k,那么即使一个待写入的数据块只有4k,也必需占用一个块的空间。一旦这个块的数据中任何一个部分需要修改,也必需先全部擦除,之后再重新写入。不同ssd的数据写入放大比率有所不同,规模在1520之间,这也就意味着,每1mb的数据被写入ssd实际需要占用15mb20mb的存储空间。而另一个疑难题目是,nand闪存中块的巨细与windows系统中凡似的写哀求不般配,windows系统中大多数时辰写入的数据量比nand闪存中的块小。这两者不般配会影响ssd的写入性能。ssd的读写算法也会对于性能造成影响。ssd控制器中的读写算法卖力找到准备写入数据的位置,把原有的数据读出来,标记位删除,之后重新给这个数据找一个储存安放位置,最后再把新的数据写入这个块中。在这一过程当中,ssd必需将块中原有的数据读出来,之后再找个新位置重新写进去,而对于施用者来说,这个过程与他要存储的新数据没有关系,纯属浪费时间。这是所有基于nand的ssd所共同面临的疑难题目,到今朝为止,还没有从根本上处理完成。恰是由于ssd所能承受的写入回数有限,因此打造商正在设法减小write amplification的比率,以减少磨耗的回数。正如前边所说,一些打造商通过一些算法来把多次写哀求组合到一路来提高ssd的性能,这一方法同样也能提高ssd的存储空间哄骗率,从而能减少数据的写入回数,另外也有一些打造商在ssd中增加缓存。不外,今朝事实这些个技术是如何提高存储效率和哄骗率的,我们还不得而知,因为各个打造商都把这视为商业秘密而不愿意公开。据了解,intel就在ssd的控制器中增加了一个固件(firmware),它能把多次写哀求集中到一路执行,从而减少对于存储的需求。intel的官方资料称,其write amplification的比值低于1.1,也就是说,每1mb的数据实际需要1.1mb的存储空间。另一个主要的ssd供应商三星称其把这个值控制在1.03左右,这意味着均等只有3%的浪费。如何评估硬盘的寿命对于传统硬盘,人们常用均等无故障时间(mbtf)来标识其可靠性,现在很多ssd打造商借用这个指标来申明ssd质量的高低。显然,这个指标不克不及完全申明ssd的施用寿命。事实上,要是其他条件同样,ssd的寿命与其如何施用有密切关系。好比,intel的消费级ssd x25-m的mtbf为120万个钟头,与普通的磁介质大体相当。但是,要是每天写入100gb数据的话,就只可以施用5年。值当注意的是,ssd的施用寿命主要取决于其写入数据的回数,而与读取回数关系不大。有鉴于此,那些以一次存取,多次查询为主的应用形式(如搜索引擎、数据堆栈)应该是ssd最适合的应用场合。ssd的施用寿命还与其到底接纳的是mlc还是slc技术有关。好比,intel接纳slc技术生产的64gb的ssd x25-e,从一个新盘到最终坏失,总共约莫能写入2p的数据,而一个mlc(如x25-m)平生只能写入15tb的数据。一般而言,ssd的实际寿命与用户如何施用以及其接纳的工艺有关。但总体来说,slc的ssd要比mlc的ssd寿命更长一些。为了帮忙人们正确地评估一个ssd,存储界正在着手拟定有关的标准。jedec(joint electronic device engineering council,结合电子工程委员会)下的一个ssd小组正在制订一个评估ssd寿命的标准,有望在今年出台。jedec提出了两种评估ssd寿命的方法。一个是供像戴尔和联想这样的oem厂商施用,它们可以对于ssd每个数据块所能经受的最大写数据回数进行测定,以评估ssd的寿命。标准中包括一些基于各类存储应用场景预测ssd寿命的模型。另一个方法供ssd的打造商施用。该标准根据ssd施用磨耗平衡和写入放大算法后的均等性能对于ssd的寿命进行分级。值当注意的是,新ssd性能因为没有擦除这道工作而不再测算的规模之内。业内子士遍及以为,随着ssd的普及,普通消费者需要一个统一的指标来判定一个ssd的质量和寿命,而不至于被各类眼花缭乱的厂商宣传蒙住了双眼。而这恰是jedec制订上面所说的标准的价值所在。windows 7将撑持ssd微软已经较着表示windows 7将撑持ssd,施用ssd时windows 7将运行得更快。微软说,windows 7对于ssd的撑持无须用户的任何设置。好比,会自动辨识存储设备是传统硬盘还是ssd。若为ssd,就会关失磁盘重组功能,避免ssd不断执行重复读写工作,从而延长ssd在pc中的施用寿命。另外,从vista开始施用的哄骗优盘的存储能力以加速系统运行readyboost功能在部署ssd时也会关失。微软表示,用户从刚刚发布的windows 7rc中就已经可以充实感遭到对于ssd的撑持了。好比,接纳ssd后windows 7对于小块的数据其读取速度比用传统硬盘时快100倍,要是大的视频文件其读取速度也会快两倍以上。对于大多数ssd而言,大文件的写入也会比传统硬盘快,特别是当ssd是新的或者空的时辰。同时,微软也认可,到今朝为止随着施用时间的延长,ssd的性能降落疑难题目在windows 7中还会碰到,特别要是用的是老式的低端ssd,有可能会很慢。好比,随着ssd的施用,在写入较小的文件时,windows 7的用户可能会感觉到性能的降落,性能具体降