固態硬碟(Solid State Disk或Solid State Drive,簡稱SSD),又稱固態驅動器,是用固態電子儲存晶片陣列製成的硬碟。從1989年世界上第一款固態硬碟的出現,到2006年3月三星率先發布一款32GB容量的固態硬碟膝上型電腦,整整經歷了十七年。現在的固態硬碟已經廣泛應用於各種產品形態中,但人們在機械硬碟的長期使用過程中形成的習慣,對於固態硬碟的使用壽命卻不一定適合。

固態硬碟的構成及壽命

不同於機械硬碟的壽命一般按年算,固態硬碟的壽命等於總容量乘以可寫入次數除以寫入資料總量,也就是說主要是由擦寫次數,容量決定的,而不同容量以及不同顆粒,擦寫次數也都存在差異。

固態硬碟的儲存介質在技術上主要分為三種,一種是採用快閃記憶體(FLASH晶片)作為儲存介質,第二種是採用DRAM作為儲存介質,另外就是英特爾的XPoint顆粒技術。

日常我們用到的比較多的主要是基於快閃記憶體的固態硬碟,而基於DRAM的固態硬碟因為需要獨立電源來保護資料安全,所以屬於非主流裝置。對於基於XPoint的固態硬碟,由於讀取延時極低,並且有接近無限的儲存壽命,但成本極高,多用於發燒級桌上型電腦和資料中心。

基於快閃記憶體的固態硬碟(也就是常說的SSD,下文說的主要只此類)是固態硬碟的主要類別,其內部構造十分簡單,主體其實就是一塊PCB板,而其上最基本的配件就是控制晶片、快取晶片(部分低端硬碟無快取晶片)和用於儲存資料的快閃記憶體晶片。

說說固態硬碟(SSD)的壽命問題及日常使用

目前市面上的固態硬碟有SLC(單層式快閃記憶體)、MLC(多層式快閃記憶體)、TLC(三層式快閃記憶體)、QLC(四層式快閃記憶體)四種顆粒,主要是依據一個儲存單元可以存放幾位(bit)來區分,所以稱之為顆粒。壽命上,也就是擦寫次數上,理論上SLC在10萬次以上,MLC在3000至5000次左右,TLC在1000至3000次不等,最新的QLC也能確保300次的壽命。

大家不要看到只有幾千次的擦寫次數,就以為壽命很短,要知道對於固態硬碟來說,讀取資料是不傷害使用壽命的,關鍵在於寫操作。影響固態盤的主要是PE(完全擦寫一次叫做1次P/E)次數即全部複寫的次數,正常使用128G的固態盤一個月也就基本一次PE,日常辦公使用各種應用比較頻繁的話一個月2次。而隨著容量的提升,同樣的使用強度同樣的時間內PE次數是下降的。普通使用者一年的寫入量一般不超過硬碟的50倍總尺寸,即便最廉價的QLC快閃記憶體,也能提供6年的寫入壽命。

對於使用壽命,不論是機械硬碟還是固態硬碟,對於日常使用都完全不用擔心,即使你的筆記本裝置淘汰更換了,基本上硬碟也還是可以使用的。而真正影響固態硬碟使用壽命的是日常使用習慣。

固態硬碟的使用

對於固態硬碟的使用和保養,最重要的一條就是:在機械硬碟時代養成的“良好習慣”,未必適合固態硬碟。

固態硬碟對於傳統的機械硬碟,有著快速讀寫、質量輕、能耗低以及體積小等特點;劣勢就是一旦硬體損壞,資料較難恢復,而且如果不通電,通常在5年左右就會開始丟失資料。基於其構成的不同,在使用時有些傳統的方式也是要避免的。

不要使用碎片整理

消費級固態硬碟的擦寫次數是有限制的,碎片整理會大大減少固態硬碟的使用壽命。其實,固態硬碟的垃圾回收機制就已經是一種很好的“磁碟整理”,再多的整理完全沒必要。而Windows的“磁碟整理”功能是機械硬碟時代的產物,並不適用於SSD。

分割槽問題

在固態硬碟上徹底刪除檔案的操作,是將無效資料所在的整個區域摧毀。過程是這樣的:先把區域內有效資料集中起來,轉移到空閒的位置,然後把“問題區域”整個清除。

這一機制意味著,分割槽時一定要儘量多留些空閒空間。這些保留空間會被自動用於固態硬碟內部的最佳化操作,如磨損平衡、垃圾回收和壞塊對映等,這種做法被稱之為“小分割槽”。例如一塊128G的固態硬碟,廠商一般會標稱120G,預留了一部分空間。但如果在分割槽的時候只分100G,留出更多空間,固態硬碟的效能表現會更好。

保留足夠剩餘空間

固態硬碟儲存越多效能越慢,而如果某個分割槽長期處於使用量超過90%的狀態,絕大部分硬碟就會出現效能降低的現象。所以及時清理無用的檔案,設定合適的虛擬記憶體大小,將電影音樂等大檔案存放到機械硬碟非常重要,必須讓固態硬碟分割槽保留足夠的剩餘空間。

及時重新整理韌體

“韌體”好比主機板上的BIOS,控制固態硬碟一切內部操作,不僅直接影響固態硬碟的效能、穩定性,也會影響到壽命。優秀的韌體包含先進的演算法能減少固態硬碟不必要的寫入,從而減少快閃記憶體晶片的磨損,維持效能的同時也延長了固態硬碟的壽命。因此及時更新官方釋出的最新韌體顯得十分重要,不僅能提升效能和穩定性,還可以修復之前出現的Bug。

總結

總而言之,固態硬碟必然是儲存方面未來的發展趨勢,其壽命對於日常使用基本不存在問題,其優點遠多於劣勢,且隨著技術的發展,容量小、價格高等方面的問題必然也就可以解決了。在日常使用中,也必然會有越來越多的相應的工具來適應固態硬碟的特性。