当磁盘接近满时，SSD 如何实现磨损均衡？

Question

我试图理解这一点。假设我有一个 256GB 的 SSD，其中 180GB 已经被永久文件（操作系统、已安装的程序等）占用。剩余的 70GB 左右用于创建和删除新文件。这不是说那部分的NAND芯片会比没有修改文件的区域更早磨损吗？或者 SSD 是否也会随着时间的推移移动不变的文件？

Answer 1

SSD 随着时间的推移会移动不变的文件。

首先，您拥有向操作系统公开的虚拟扇区（不要与文件系统集群混淆），然后您拥有闪存芯片中的物理单元。当闪存控制器分配/取消分配单元时，它会相应地重新映射虚拟扇区，因此它对操作系统是透明的（相同的虚拟扇区可能在不同时间出现在闪存单元中的不同位置）。

其次，SSD 实际上具有不能用作可用空间的备用单元。它们是专门为了磨损均衡、减轻写入放大和重新映射死单元而预留的。这样，即使您的 SSD 上有零字节的可用空间，闪存控制器仍然有空间执行磨损均衡。

假设您有一个 100% 已满的 500 GB SSD。现在，假设 499 GB 的数据是一个永远不会更改的文件，但您有一个 1GB 的文件一直在更改。如果您删除该 1GB 文件，然后复制另一个 1GB 文件，则闪存控制器此时将执行以下两项操作之一：

• 全部或部分新数据将被分配给备用单元，而旧单元仍处于修剪状态。
• 499 GB 数据中永不更改的 1 GB 单元将被复制到其他可用单元。然后旧单元将被擦除并用新数据重写。

在这两种情况下，呈现给操作系统的虚拟扇区永远不会改变，因此操作系统不知道实际发生了什么。闪存控制器保存存储单元到虚拟扇区的映射表。

磨损均衡算法的最终目标是尝试均匀地锻炼所有单元，即使这需要移动数据来实现这一目标。这个过程确实会减慢驱动器的速度，并且（讽刺的是）它确实会导致闪存单元的额外磨损。这称为写入放大，这是 SSD 的一个严重问题。SSD 实际采用的磨损均衡算法及其减轻写入放大的方式是 SSD 制造商之间的专有商业秘密，因此这只是该过程的一般描述。