消費者選購SSD時總是會去研究他們的耐久度壽命如何,畢竟硬盤掛了真的很麻煩,里面的數據很大概率會全部丟失,然而針對單個硬盤而言,想預測它的壽命是不可能的,無論機械硬盤還是固態硬盤,他們都是一個薛定諤的定時炸彈,隨時都可能爆炸,可能性會隨時間的推移而增加,而你的幸運值和電源的穩定性會成為動態變量影響這個結果。
SSD的壽命等于閃存的壽命?
而對于一款產品這個群體而言,大致的平均壽命還是可以推測到的,說到SSD的壽命,首先大家會想到閃存的寫入次數限制,這和閃存的工作原理有關,以浮柵極型NAND閃存為例,閃存是通電與否代表計算機可識別的1、0狀態,加電瞬間會產生強大的電場(大于1000萬 vt/cm),這么強的電場會破壞隧道氧化層的原子結合,脫離的電子就會上升到浮柵極上以形成電位變化,斷電之后電子還會恢復正常位置,這樣反復的斷電-加壓就形成了不同的電位信號。
加電的過程等同于HDD硬盤的數據寫入操作,它被稱為“Program(編程)”,斷電的過程電位恢復,這相當于HDD硬盤的擦除數據,這里成為“Erase(擦除)”,完整的一次P/E循環就是NAND的寫入循環,從這里也可以看出SSD要想寫入數據就需要恢復默認電位,也就是以“擦除”為前提,這個特性決定了SSD的數據寫入方式,也會帶來其他的一系列問題。
最直接的影響就是SSD壽命,因為P/E循環次數是有限的,浮柵極不像HDD的GMR(巨磁阻尼)效應那樣是永久的,存在次數限制。而不同類型的閃存P/E次數是不一樣的,傳統的2D SLC閃存P/E次數可達100,000次,而2D MLC則有3000-5000次,企業級的可達10000次,2D TLC則是1000-1500次比較常見,而現在的3D TLC閃存由于使用了不同的工藝,其P/E次數已經能達到3000次,新進的鄙視鏈底端角色3D QLC其實也有1000P/E,壽命其實還是可以的。
而有了閃存的P/E次數和SSD的容量,通過一條公式是可以計算出理想情況下SSD的最大壽命的:
SSD壽命=(閃存P/E×SSD閃存容量)÷(寫入放大系數×年數據寫入量)
以一個240GB的3D TLC SSD為例,閃存3000P/E,SSD的閃存容量實際是256GB,寫入放大系數這個其實和主控算法和寫入的數據類型有關的,其實很難說具體數值是多少,這里取5這個較大的值,至于年數據寫入量嘛,這完全取決于個人使用習慣,這里就取2000GB,其實這寫入量已經相當大了,所以:
(3000 × 256)÷(5 × 2000)=76.8年
這個SSD能用76年?以閃存的理論壽命來說是對的,然而我剛才也說過這是理論的最大壽命,是在一切都在理想情況下算出來的,而他的最小值呢?其實可以參考廠商為這個SSD的提供的質保市場,多數是三年或者五年,有些高端產品會提供十年質保,他們給出這樣的質保時間就說明這款SSD在這段時間內大概率不會壞掉,畢竟RMA是需要人力物力投入的,SSD在質保期內大面積掛掉這會讓廠商賠相當多的錢,而且對自己的名聲也不是好事情。
另外現在多數廠商還會給出SSD的壽命周期寫入量TBW,有些則是給出每日復寫次數DWPD,后者其實可以換算成TBW,假設廠商為一個512GB的SSD給出的DWPD是1,說明它每天可以寫入自身一次的數據,也就是512GB,質保期5年,所以它的TBW就等于512GB × 365 × 5 ÷ 1024=912.5。
有些人會誤以為這個TBW就是SSD壽命周期可以寫入數據總量,寫這么多數據后SSD就會掛掉,其實不是的,其實這個數字的意思是你如果在保修期內寫入超過這么多數據的話就不給你保修了,因為你的寫入操作已經超出了這個SSD正常使用的范疇,其實一般來說這個數字也挺難超過的,能超過這個數的人我倒是挺想知道你平常是怎么折磨這個SSD的。
當然TBW這個數字不是完全沒有價值的,你可以看作是SSD寫入耐久度的最小值,而你的SSD實際壽命就在TBW值和閃存的理論寫入最大值之間。
然而真相遠沒有這么簡單
實際上因為閃存壽命耗盡而掛掉的SSD只占少數,大部分SSD都是因為其他各種各樣的原因掛掉的,有些是因為主控燒了,主控比閃存先掛的現象很常見,因為SSD主控的工作溫度大多數都很高,SSD的所有讀寫操作都要經它之手,它的工作壓力其實是最大的,所以突然猝死是相對可能的。
還有一個可能性就是主控和閃存都安好,然而其他供電元件壞了,SSD上面雖然大家都只關心主控、閃存、緩存這些主要芯片,不過它上面其實還有不少其他芯片和元件的,而這些東西也有可能故障,一旦故障也有可能導致整個SSD癱瘓,特別是電源不穩定時供電元件燒毀的可能性相當大,比如上圖這塊可憐的SSD,不過這種故障其實SSD數據可能還有得救,而閃存或者主控掛了數據就真沒了。
而針對這些可能出現的故障,廠商通常都會給出一個MTBF故障間的平均時間,意思就是消費者硬盤兩次故障之間的平均間隔時間是多少,通常這個值都比較大,以Intel 760p為例,MTBF是160萬小時,換過來有100多年,所以其實沒有啥參考價值,說到底還是個隨機事件,被你碰到了算你運氣不好。
所以其實已經沒有什么好害怕的了,SSD是否暴斃其實就是在擲骰子,運氣不好就會掛掉,與其算這個算哪個擔心SSD的壽命,還不如買個性能好的用起來爽一點,真擔心的話就去買個質保長一些的,至少SSD在質保期內掛掉的可能性還是比較小的。
最后來說下SSD兩種常見的死亡方法,第一種是寫入鎖定,就是主控檢查到你SSD已經不行了,直接不允許寫入任何東西,這種狀況其實是最好的死亡方式,至少你還有拯救數據的機會,而第二種則是毫無征兆的突然暴斃,這種其實是最常見的,你自己沒有任何拯救數據的機會,而廠家大多數情況下都不會幫你把數據恢復出來,而找第三方數據恢復服務的話,價格也是極高的,所以,多備份自己的重要數據吧。
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