纠结探讨 由宽带提速映射SSD寿命论

    从去年中旬开始，国内的大小城市陆续开始着家庭网络提速。以北京为例，近2个月的时间联通ADSL已将原有的2M4M免费升级为10M光钎，原有的10M则升级为20M，意味着一部1080P高清电影只需要不到2小时的时间便可以下载完毕，如此大的下载写入再次将我们不愿重复提起的固态硬盘寿命问题搬了出来。

    下载究竟伤不伤硬盘的故事流传至今已经有口难辩了，我们暂且就当它不伤吧。可当每个人都将拥有2MB/s的下载速度时，难免和笔者一样对于SSD的文件覆盖能力担忧起来，我们将面对的是比以往高10倍的下载速度负荷，简单的通过提高系统缓存的方式还有用吗？固态硬盘的颗粒运算方式可以承担多大的写入容量？

纠结探讨 由宽带提速引SSD寿命问题

    关于固态硬盘的寿命问题，普通消费者的担忧主要是来自于对于写入方式的理解错误，高端玩家又是纠结于这种闪存读写方式的可靠性，NADA必须通过先擦出在写入的方式让长期使用导致性能下降的问题屡次搬上桌面。

    固态硬盘具有擦写限制的问题，这也是人们对于其寿命担忧的一点，目前的消费级SSD的颗粒工艺分别为32nm和25nm，官方给出的限制也在5000次（P/E）和3000次，如果每天使用SSD下载一部10GB的高清电影，你认为自己的固态硬盘多久会垮掉呢？

固态硬盘能否抗住高速下载大旗

    纠结下载，纠结开机，纠结根本不用纠结的一系列问题，所以笔者今日也希望通过一些关键的技术点来为读者朋友打开谜团，借由下载的话题将固态硬盘的颗粒寿命进行一次剖析，用最粗暴的公式将固态硬盘的真实寿命展现出来。

    流言终结者焦点问题解析：寿命；极限写入；性能降低；官方MWI准确性；固件更新阴影。

    我们看到随着固态硬盘技术发展，写入限制反而变少了，这是为什么？从表面上看，闪存的寿命的确是在减少，但随着固件算法的提升，当下的SSD采用着更为先进的写入辆计算，减少不必要的写入量从而提高产品的寿命。

    什么是P/E，这也是普通消费者对于固态硬盘的误解之一，多数人认为所指的一次P/E写入就是文件擦除，所以认为下载对于硬盘的读写能力损耗非常的大。其实一次完美的P/E是指产品实际容量的等量数据写入，才算消耗了产品的限制的1/3000或1/5000，例如一块64GB的固态硬盘，要写入64GB的容量才算是一次P/E消耗，那我们该如何通过计算写入来评判固态硬盘的寿命呢。

固态硬盘寿命计算公式

    从上图中我们可以看到固态硬盘的计算公式，简单了来讲也可以认为：官标主控总写入寿命=盘片容量*PE数/写入放大系数，什么是写入放大系数，就是你需要写入一个10GB的高清电影的容量=硬盘实际写入了一个等于10GB的数据容量，这从而也将我们前面提到的问题拿了出来，固态硬盘与机械硬盘的最大的写入区别就在于：必须先擦出某索引区的文件，然后在写入操作，而机械硬盘则可以直接覆盖。

     每天下载一部10GB的电影，拿一块64GB的固态硬盘举例，一周时间可以进行一次P/E写入，一年才能够消耗掉48次的写入寿命闲置，哪怕对于长期挂BT下载的朋友来讲，每天写入50GB数据，一年也只会消耗掉不到250次的P/E，对于拥有3000次限制的固态硬盘来讲，传言不攻自破。

固态硬盘也是可以做数据恢复的

    我们都知道，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。这也就是为啥那些所谓的文件恢复软件能恢复的道理（数据依然存在）。

    上述的是机械硬盘的数据恢复原理，部分消费者认为SSD的数据是没有办法恢复的，其实不然，SSD的数据也是可以通过专业设备进行找回，HDD的覆盖与SSD的先删除在写入的方式在数据标记区域未被使用之前，系统都能够再次识别。

    当写入放大系数维持在1时，我们可以得到相对精确的固态硬盘寿命计算。但在实际应用中，大于1或者小于1的情况是由发生，这是什么原因造成的？

    这肯定让很多朋友想到了早些时候购买固态硬盘一定要认准支持Trim技术的产品，虽然目前这项技术在Win7下不使用raid模式都是自动打开的，但消费者对于其模糊的定义依然是固态硬盘寿命阴影下的另外一条索引。

知识补充：白话Trim技术的两点意义

    与机械硬盘式的覆盖旧数据写入方式相比，NADA闪存可以多线程同时写入和读取数据，每一条新数据都会首先利用闪存容量中未被利用的位置（空闲容量）来进行写入，这也是固态硬盘之所以在随机读写速度上有巨大优势的原因。但当闪存空间被写满后，没有空余的位置继续被使用时，速度就会慢下来导致性能降低。

    这种问题厂商方面试图通过更新固件来解决，但后来发现性能降低幅度在测试中并不明显，Trim技术的应用缓解了

    1.定期运行垃圾回收程序(GC)，简单说就是系统会利用固态硬盘空闲时将无用的数据清理掉，节约出更多空间来提供性能保障。

    2.当数据删除时候系统会通知SSD立即擦除掉该数据所占用的位置，换言就是让系统做为一个控制器固件来发布命令，将一些一定要做的准备提前做到，提速的同时也不会影响读写寿命。

    
Trim技术对于性能的提升也十分明显（点击查看大图）

    举个例子，假如一个128KB大小的区块内存放着一个128KB的文件，如果文件被删除并执行Trim操作，固态硬盘就可以避免把这个区块中的字节与对此区块的后续写入所需的其它字节相混合，这能大大减轻固态硬盘的"磨损"。

    所以Trim技术对于写入放大起到至关重要的的作用，虽然写入放大的原理不会产生小于1的比例，但Trim通过限制写入数据量的反复擦写来控制写入放大的倍数，根据不同的主控算法来减少擦写带来的耗损。

折磨测试：固态硬盘的极限写入容量

    通过笔者查证相关信息，收集到了一份国外玩家提供的固态硬盘耐久度测试，成绩表明了目前主流固态硬盘的极限写入容量大小，从而估算固态硬盘的寿命，所收集的数据现在看来也是极少数能够证明SSD体质问题的证据。

固态硬盘磁盘磨写指数耐力测试（数据来源于互联网）

    蓝色数值为固态硬盘在实际折磨测试中达到的寿命容量，红色区域数值为截至到测试结束所写入的容量大小。当产品到达蓝色数值容量后，官方给的MWI将耗尽，这和我们在前一页中估算的数值大体相似，一块拥有3000P/E或5000P/E的产品理论寿命值与官方给出的WMI是相符的，也可以理解为到这个容量（蓝色）后被写入彻底刷爆了。

    多数硬盘可以达到超过100TB的写入容量，这个数字非常可观，远远超过了我们日常使用的容量需求范围，事实证明了固态硬盘的寿命问题过于杞人忧天。

    我们担忧固态硬盘的写入寿命，所以笔者也通过文章开头提到的20M网速来简单分析一张64GB容量的固态硬盘被下载所搞报废要花掉的时间。

十六小时不间断下载

    2MB/S的速度下载一部高清电影（10GB），由于硬盘的空间是有限的，所以我们必须当在硬盘容量饱和时删除掉已经下载完毕电影继续使用容量；每天在线16个小时可以下载8-10部电影，写入100GB的容量。以我们前文中看到的美光M4为例，170TB的报废指标，我们需要花费1700天才能够达到上限容量…

    粗粗一算也可以看到，一张固态硬盘想通过下载来使其报废至少需要4年的时间，而以目前的技术发展来看，一块固态硬盘在三年的时间里被淘汰掉的可能性远比其报废的可能性要高得多。

早期的英特尔X25-E固态硬盘

英特尔最新款520系列固态硬盘

    三年的时间，英特尔旗下的产品线就有着翻天覆地的变化。其他品牌的产品也在通过提升接口和固件算法来加强产品性能，我们在纠结固态硬盘寿命的同时，也在不断的接受着新的产品技术。如今600元的价格可以入手一块60GB左右的SSD，可能三年之后我们使用同样的价钱回得到10倍甚至更高容量的产品，先淘汰还是线耗光，答案也很清晰。

寿命背后的更大隐患

    很多关于固态硬盘的寿命传言主要还是早期的固件问题，相信目前优秀的一线厂方多多少少都在固件更新上吃过亏。这并不是产品质量本身的问题，SSD通过固件来解决问题依赖性比机械硬盘要大得多，早期很多厂商的固件更新频率非常的快，难免有差强人意的地方，伴随着黑屏，死机，卡顿等现象也是关系到固态硬盘可靠性的导火索之一。

由于固件引发的产品问题

    固态硬盘的读取是没有上限的，而每写入一次数据并不代表着损失一次寿命。SSD的最小存取单位为“Page”，一个Page的大小约为4KB，每写入一个Page都要清除之前此位置上的数据，这也是目前其性能瓶颈的主要问题，厂商也在通过固件优化擦写的操作。

    SSD由于固态硬盘固件更新而造成的故障多数能够直接使产品报废，国内硬件论坛内讨论最多的也是关于某品牌的产品在固件更新中出现诸多问题的讨论。接触SSD的消费者越来越关注每一次技术厂方的固件优化，却又抱着一种忐忑的心里害怕自己的产品是否可以安全的进行更新，固件门的事件逐渐成为了一种阴影，挥之不去。

全文总结

    我们通过固态硬盘的关键技术点，大体的估算了一块SSD的报废时间。其实从第一个官方P/E给出的写入限制已经能够看到产品的使用寿命远要比我们想像中高得多。家用消费者用户完全不用担心固态硬盘的寿命可靠性，甚至我们可以看到在极端的下载环境下产品的极限写入容量也完全可以满足绝大多数人的使用需求。

    似乎固态硬盘面对下载的问题比机械硬盘还要轻松，这推翻了很多我们通过虚拟硬盘来提高缓存来为硬盘做保护的必要性。有条件的朋友可以翻一翻自己的下载软件的后台计算，笔者三年的时间通过下载获得的数据容量还没有达到10TB，相信这样的存储量需求无论针对消费级用户而言，每年通过下载方式而使用的硬盘容量绝不会超过3TB。

导致硬盘损坏报废的主要原因

    从上面的图表中我们能够得之硬盘产品报废或者损坏的原因更多的由于人为或者补丁固件更新而导致的。就算现在来看，每一次产品的固件更新想必都会有用户手里的SSD遭遇“灾难”，这主要来源于对产品信息的不了解或者跨固件升级或者重复升级导致的，关于SSD寿命的问题玩玩牵扯到产品质量上，囊括的一系列隐患均成为固态硬盘寿命难题，略显无奈。

美光M4官方固件下载页面

    本篇文章已经从产品技术点方面彻底透析了长期以来围绕着SSD读写损耗的各路传言，用户需要分清损耗和负担是两种含义，目前的存储产品在最基本的产品质量上可靠性越来越高，所以我们完全不需要顾虑所谓的写入限制，关于固态硬盘的寿命话题也可以正式翻篇了。当然产品还不够成熟，性能瓶颈容量瓶颈等问题还需要解决，但至少在可靠性方面，目前的固态硬盘已经可以交出一份绝对令人满意的成绩了。