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向同个位置反复写入,会导致固态硬盘加速损坏吗?

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大家都知道闪存有擦写次数的限制,MLC闪存被认为有3000次擦写寿命,而TLC闪存的理论寿命更短。那么同一个文件覆盖写入,或者说同一个位置反复写入3000次,是否会加速固态硬盘损坏呢?

固态硬盘的使用到底有没有反复覆盖写入的禁忌?还要从主控对闪存的管理方式说起。下图为东芝TR200原厂固态硬盘的主控芯片,支持LDPC纠错与数据压缩,搭配东芝原厂BiCS闪存大幅延长使用寿命。

我们说的硬盘上某一个位置,实际是指特定的LBA逻辑地址。LBA是机械硬盘早期依据磁头、柱面和扇区等因素发展而来的一个连续的线性地址体系。

而现在LBA地址跟磁头、扇区等传统概念早已没有直接关系,固态硬盘为了兼容过去多年形成的电脑存储体系,选择了主动兼容机械硬盘的寻址方式。

这中间就需要有一个闪存物理地址与逻辑地址的转换体系:FTL闪存映射层。

在经过FTL闪存转换层的工作之后,外部看起来连续写入的一段数据,实际在固态硬盘的闪存中并不是存储在一起的。

相反,他们会被尽可能的分散到不同闪存颗粒的不同位置,这样才能充分发挥闪存可以并行读写的优势,提升性能表现。同时,由于闪存不能在擦除之前直接进行覆盖写入,所以针对固态硬盘文件的覆盖写,其实都会被FTL重定向到其他的位置完成写入。

固态硬盘主控还有一套磨损均衡机制,在挑选新的写入位置时总会选择使用擦写次数相对较少的闪存单元,从而令不同位置的闪存磨损程序保持在一个均衡状态。即便在固态硬盘已经被用满的情况下,其实还有一部分不对用户直接开放的OP预留空间可以用作磨损均衡的实现。

除此之外,预留空间也有备用块的作用,可以在部分闪存单元损坏之后替换使用,同样是FTL闪存转换层的作用,用户并不会感知到这一变化。另一方面,闪存的擦写寿命也在随机技术进步而提升。东芝发明的BiCS三维闪存结构使用CT结构取代传统FG浮栅增强擦写寿命。

环形结构增加电荷数量从而降低数据错误率,三维堆叠则将闪存的存储密度提升到前所未有的高度。在这些优化之下,东芝3D TLC使用寿命已可匹敌过去的MLC闪存。

综合磨损均衡、预留空间和闪存寿命的提升,3D TLC固态硬盘的使用已经没有诸多的禁忌,大家不必担心反复覆盖写入会对固态硬盘寿命产生影响。正常家用周期内固态硬盘的写入寿命是完全够用的。

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