固态硬盘详解

固态硬盘 Services 固态硬盘 固态硬盘 固态硬盘的种类 固态硬盘的优缺点 固态硬盘的前景 固态硬盘的定义 固态硬盘 SolidStateDisk或SolidStateDrive 也称作电子硬盘或者固态电子盘 是由控制单元和固态存储单元 DRAM或FLASH芯片 组成的硬盘 简单的说就是用固态电子存储芯片通过阵列的形式而够成的硬盘 基本都是raid0模式 这也是SSD高速的原因之一 其内部存储单元利用固态电子存储芯片阵列取代了传统HDD硬盘的磁碟组 固态硬盘的接口规范定义 功能及使用方法均与普通硬盘完全相同 在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致 包括3 5英寸 2 5英寸 1 8英寸多种类型 固态硬盘 固态硬盘的优缺点 固态硬盘的前景 Services 固态硬盘的存储介质分为两种 采用闪存 FLASH芯片 作为存储介质采用DRAM作为存储介质 基于闪存的固态硬盘基于闪存的固态硬盘 IDEFLASHDISK SerialATAFlashDisk 采用FLASH芯片作为存储介质 这也是我们通常所说的SSD 在基于闪存的固态硬盘中 存储单元又分为两类 SLC SingleLayerCell单层单元 和MLC Multi LevelCell多层单元 它的外观可以被制作成多种模样 例如 笔记本硬盘 微硬盘 存储卡 优盘等样式 它的最大优点就是一经写入数据不需要外界电力来维持其记忆 因此更适于作为常规硬盘的替代品 目前市场上绝大部分固态硬盘都是基于闪存的固态硬盘 PS MLC容量更高 而且更容易出错 速度慢 SLC更昂贵 但也更可靠 速度快 且写次数更高 只是容量小 之所以大多数企业级硬盘都是基于SLC的 就是出于这个原因 要是硬盘价格高出一大截或者销售时被冠以 企业级 硬盘 原因很可能是采用了slc闪存 如今消费级的固态硬盘大多采用mlc闪存 就是说 SLC由于成本问题 不可能成为主流 所以大家接触到最多的SSD必然是MLC的 这点要有心理准备 不过厂商也注意到了MLC存在的问题 很多hybird 混合体 方案正呼之欲出 比如MLC SLC MLC DRAM等 基于DRAM的固态硬盘 基于DRAM的固态硬盘 采用DRAM作为存储介质 目前应用范围较窄 它完全按照普通硬盘的外形尺寸和接口设计 可以和绝大部分操作系统的文件系统工具兼容 而且拥有用于连接主机或者服务器的符合工业标准的PCI和FC接口 它是一种高性能的存储器 而且使用寿命很长 因为这类存储器需要靠外界电力维持其记忆 所以由此制成的固态硬盘还需要配合电池才能使用 因此需要独立电源来保护数据安全 PS Dram还是做内存的材料 它利用MOS电容存储电荷来保存信息 必须每隔一段时间刷新才能使信息保持 计算机组成与结构课程里还做过相关的题呢 如果是分散式刷新 刷新周期是多少 如果是集中式刷新 刷新间隔是多少 这就是它为什么需要电源的原因了 而正是需要独立电源 也是限制其发展 提高其成本的最主要的因素 SSD 基于DRAM 基于FLASH MLCMulti LevelCell多层单元 NAND型与非 NOR型或非 SLCSingleLayerCell单层单元 基于闪存的固态硬盘 固态硬盘 固态硬盘的前景 固态硬盘的定义 Services 优点 一 数据存取速度快 这也是固态硬盘最大的优点 固态硬盘没有传统硬盘复杂的机械结构 既没有磁碟 也不存在磁头 它无需花费较长的时间寻道 读取速度更不会受到转速的限制 因此 SSD固态硬盘的读取速度比传统硬盘更快 PS 据有关统计 当按下笔记本电脑的电源开关时 搭载SSD固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒 而搭载传统硬盘的笔记本总共用时31秒 差距还是相当大的 PS 下面我们来具体看固态硬盘的性能优势 简单比较数据会让你忽略掉很多东西 比如 IntelX25 M硬盘的持续读取速度为250MB s 一块常见SATA硬盘则为100MB s 从字面上来看SSD速度是HDD的2 5倍 这时你就忽略随机访问时间的问题 X25 M的平均 寻道时间 仅为85微妙 而传统硬盘大多在4到15毫秒 差距达到50甚至150倍 因此 两者的性能区别要视应用而定 操作系统启动主要依赖随机读取小块数据 因此固态硬盘可比传统硬盘快100倍 而在应用程序连续读取大尺寸文件时 固态硬盘的优势就只有2 5倍左右了 类推 有一些应用并不适合固态硬盘 比如大规模数据存档 那些极少访问的数据用闪存来存储显然是一种浪费 另外 在视频播放时使用固态硬盘也不会有任何优势 只要达到视频不卡壳的速度需求就可以了 PS 当一个文件被删除后 操作系统其实并没有删除数据 事实上 它只是在硬盘前的索引区里标记这块文件占用的区域为可覆盖的 所以下次数据将要再次写入的时候 可以覆盖写入这块被标记的区域 这也就是那些所谓的文件恢复软件能恢复的道理 因为数据未被删除依然存在 PS 大部分MLCNAND闪存的每一块固定大小 是512KB 块是可以擦除得最小结构 传统机械硬盘可以直接覆写旧的区域 但是当用到NAND闪存上就行不通了 在全部闪存被写满在被覆盖时 闪存不会直接覆写区域 而是需要经过复杂的步骤来进行覆写 从而速度就慢下来了 要覆写一个4KB页的文件系统 首先要把整个512KB块复制进缓存里 然后 在缓存里删除这个4KB页 替换成新的数据 接下来 清空整个闪存内的这个512KB区域 并从缓存里把新的数据写回去 如果你需要同时覆写很多的块 例如是一系列小文件随机写入操作或者只是简单的写入一个大文件到SSD 这会让你的SSD缓存快速过载 然后你的写入速度就会直线下降 为了修复这个问题 SSD厂商一个个都在新主控制器上加入了越来越大的外置缓存 这虽然一定程度上解决了随机写入卡的问题 但是却不能解决SSD在覆写时速度下降的问题 这引入了垃圾回收和STRIM技术 PS win7的trim技术SSD一样会复制整个包含删除数据的块到缓存 清空块并写入有效数据的页回去 区别是这样等于把这个延迟时间从覆写数据的那个时间提前到了删除数据的时候 这个时候对速度影响不大 如果你删除了很大很大的数据 可以去观察硬盘灯在你删除之后几秒内狂闪 所以就会显得SSD的速度回来了 因为你写入的时候有可用的空块 所以我们可以说 SSDTRIM技术保证速度不下跌的真正秘密是 把将来要做的事提前做掉了 但是这件事迟早要做 所以基本不会影响SSD原有的写入次数 寿命 加一句 所有的SSD都可支持Trim功能 需要有固件的支持才可以 更重要的是 并不是所有的SSD都可升级到支持Trim功能的固件版本 这里要说明一下TRIM不支持RAID而GC支持RAID 垃圾回收 GabageCollection 即GC 这个操作有点像磁盘碎片整理 在SSD空闲时 全盘扫描有效的页并合并整理起来变为一个包含全部有效页的块 而那些无效的页和块都将被完全的清除 二 防震抗摔 SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件 这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用 而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小 Intel固态硬盘的官方数据显示 无论使用频度高低 它最少也有5年的有效使用期 如果应用频率不高的话还可以再延长5年 三 没有噪音 发热低 由于与传统硬盘物理结构不同 SSD固态硬盘不存在磁头臂寻道的声音和盘片高速旋转的噪音 也没有机械马达和风扇 工作噪音值为0分贝 而且FLASH芯片的功耗极低 这对于笔记本用户来说 这意味着电池续航时间的增加 四 工作温度范围大 传统机械硬盘只能在5 55摄氏度范围内工作 而大多数固态硬盘的温度范围可达 10 70摄氏度 一些工业级固态硬盘的工作温度范围设置达到了 4 85摄氏度 五 SSD固态硬盘比常规1 8英寸硬盘重量轻20到30克 可千万别小看这些重量 在笔记本电脑 卫星定位仪等随身移动产品上 更小的重最有利于便携 此外 重量的减轻也使得笔记本搭载多块SSD固态硬盘成为可能 缺点 成本高 每单位容量价格是传统硬盘的5 10倍 基于闪存 甚至200 300倍 基于DRAM PS 闪存有不同的质量 对应不同的成本 就像CPU一样 U盘一般使用较低档次的闪存 如果你把U盘当作硬盘来使用 我想你马上就能感受到性能差别 另外在可靠性上 优劣闪存的区别也是明显的 高质量的闪存芯片在整个寿命周期内的出错几率要低得多 容量低 目前固态硬盘最大容量远低于传统硬盘 一般固态硬盘的容量是30 60 128G 256GB在目前的主流固态硬盘中处于高端 PS 像oczColossus等少数几款例外 容量可高达500GB甚至1TB 据称IBM已测试过4TB的传统硬盘 迄今为止 只有OWC OCZ两家把2 5寸固态硬盘做到了480GB OWCMercuryExtremePro480GB现已可在官方网站上购买 价格达到了惊人的1599 99美元 在企业市场 固态硬盘今年的卖点将从64GB过渡到128GB 在消费者市场 固态硬盘正在从128GB向256GB过渡 3 数据损坏后难以恢复 一旦在硬件上发生损坏 如果是传统的磁盘或者磁带存储方式 通过数据恢复也许还能挽救一部分数据 但是如果是固态存储 一但芯片发生损坏 要想在碎成几瓣或者被电流击穿的芯片中找回数据那几乎就是不可能的 写入寿命有限 基于闪存 SSD的寿命主要是闪存写入次数的限制 一般闪存写入寿命为1万到10万次 特制的可达100万到500万次 然而整台计算机寿命期内文件系统的某些部分 如文件分配表 的写入次数仍将超过这一极限 特制的文件系统或者固件可以分担写入的位置 使固态硬盘的整体寿命达到20年以上 PS 闪存磨损均衡算法 flashmemorywear balancedalgorithms 由于Flash具有擦除次数有限 一般是在10万次到100万次之间 先擦后写的特点 会带来使用寿命有限的缺陷 为延长闪存的使用期限 普遍采用解决方案就是磨损均衡算法 该算法核心思想在每次写操作时将新数据写入到最少被使用的物理块中 5 固态硬盘更易受到某些外界因素的不良影响 如断电 基于DRAM的固态硬盘尤甚 磁场干扰 静电等 一 把固态硬盘作为系统盘 而且是win7的系统我们建议将操作系统和应用程序安装到SSD硬盘上最为合适 另外可用机械硬盘保存文件 如电影 MP3 安装程序和各种文档 据用户反映 使用MLC的固态硬盘在WindowsXP系统下运行会机率性出现假死现象 这是由于WindowsXP系统的文件系统机制不适于固态硬盘 Windows7则为固态硬盘进行了优化 可更好的发挥固态硬盘的性能 但是微软在操作系统和软件支持上 目前包括WINDOWS7对于SSD固态硬盘的兼容性问题也没有得到完善 当前主流的操作系统并没有真正完全支持SSD固态硬盘 不仅固态硬盘工作原理不同于传统的机械硬盘 而且原来应用在传统硬盘的磁盘整理程序也不再适用 使用建议 二 少用固态硬盘存储数据 理论上来说 由于固态硬盘只有在写入数据时才会减少寿命 读取数据时并不会缩减寿命 使用固态硬盘下载BT绝对是一种大错特错的方案 数据的下载和存储则应该由传统硬盘来完成 三 缓存文件放传统硬盘许多购买了固态硬盘的用户发现系统启动速度虽然快了 但是上网速度却变慢了 其实是与缓存文件有关的 根据已有的评测数据来看 固态硬盘在写入小文件的时候速度就会明显降低 而上网的时候经常会在缓存文件夹中写入小文件 所以条件允许的话 应该把操作系统的虚拟内存和IE浏览器的临时文件夹都设置在传统机械硬盘的分区中 PS 如果内存达到了4GB 还可以使用RAMDISK做个虚拟硬盘 这样上网速度就会提高很多 并且还会延长固态硬盘的使用寿命 四 缓存容量要关注由于固态硬盘在写入小文件的时候速度就会明显降低 因此少数固态硬盘开始在其内部加入8MB 64MB缓存 来解决这一问题 不过就目前来看 采用这种设计方案的厂商并不多 究竟加入没加入缓存 厂商的官方数据也很少提供 所以消费者在购买时 最好随身携带HDTune这样的测试软件 缓存容量便清晰可见了 五 选尺寸 看接口像在32GB这样的小容量固态硬盘当中 只有2 5英寸和1 8英寸这两种 并且后者的价格偏贵一些 因此建议选择2 5英寸的固态硬盘 在选购固态硬盘的时候 还应该考虑数据接口的问题 由于固态硬盘内部控制芯片的缘故 所以固态硬盘除了能够提供IDE接