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固態硬盤有待解決的問題

2013-11-20 19:33:30 來源:華軍數據恢復 作者:網站管理員 閱讀:

 問題一:固態硬盤容易壞

 
  
  這是固態硬盤最受關注的“缺陷”之一,固態硬盤作為一種儲存介質,穩定性自然要放在首位。想當初小編我的第一個硬盤崩潰的時候,我整個人也隨之崩潰了辛辛苦苦攢了幾年的圖片素材、工作文檔、程序源碼……一夜之間化為烏有,當時氣憤得想把電腦砸個稀巴爛。
    
  固態硬盤雖說沒有傳統硬盤那樣的機械結構,不存在磁頭老化、磁盤壞道等問題,但由于采用了閃存(NAND Flash)作為存儲介質,其有限的擦寫次數(P/E)是一大硬傷。以32nm工藝的閃存芯片為例,固態硬盤常見的MLC閃存顆粒理論擦寫壽命約為5000-10000次。
    
  現階段固態硬盤均采用MLC作為主力閃存芯片,平均擦寫次數為5000-10000次,價格嘛,你看現在的固態硬盤賣多少錢就知道了。而且,別看MLC的理論壽命有5000-10000P/E,實際上不同批次芯片之間的體質差異可以很大,壽命遠低于5000P/E,這一點我們后面會講到。
    
  相機的高速CF卡、早期的高性能U盤……作為臨時的便攜式存儲設備,MLC足以勝任,但如果要當硬盤使用,MLC相比機械硬盤還是“脆弱”了些:傳統硬盤的將數據記錄在磁層上,理論上可以經受無數次的讀寫操作而不會有磁失效的危險,顯然閃存做不到這種程度。
  
  有人說固態硬盤想要真正降價除非使用TLC作為儲存介質,TLC是什么?大街上隨便撿一個山寨U盤、拿出你手機里的TF卡,里面的閃存顆粒就是TLC,平均擦寫次數在500次左右。這種芯片目前僅適用于對讀寫速度要求不高,只保存臨時數據甚至只讀不寫的領域。
    
  那么,怎樣緩解閃存的損耗問題呢?這就要看主控芯片的能力了,隨著技術的發展和固件算法的進步,一定程度上延長了閃存芯片的使用壽命。現階段TRIM指令、磨損平衡(WL)已經被普遍應用,相信到時候TLC正式入駐SSD也不是什么難事(價錢會下降30%以上)。但究竟能“延壽”到什么時候,誰也說不準,就像身邊帶上了一個定時炸彈,隨時可能被引爆。安全起見,各位還是記得及時備份重要文件吧。
  
  問題二:芯片品質參差不齊
  
  我們知道,閃存芯片都是從晶圓上切割下來再進行封裝,產品良率并不一定理想,那些不良的Flash有些是容量不足,有些是壽命不能達到要求,有些是測試不能通過,這些不能達到出廠要求的產品經過各種渠道流入市場,俗稱“黑片”“白片”。
    
  既然SSD使用閃存芯片作為儲存介質,就同樣存在這種芯片品質參差不齊的情況。同一款SSD產品,視容量大小里面會有4~16個閃存芯片,如何去確定這一批閃存芯片的品質是否均勻呢?抱歉,作為消費者不可能知道,因為沒有商家愿意在購買之前讓你拆開SSD細細研究。即便是同一廠商同一型號,也難以保證所用的閃存芯片品質相近。
    
  這樣帶來的壞處顯而易見,就像機械硬盤組RAID0一樣,一塊硬盤崩潰將造成所有數據不可逆性的損失。雖然固態硬盤內部陣列與RAIN0還是有些差別,一個NAND芯片的損壞不至于全盤皆滅,但如果恰好這個位置儲存了重要資料,請節哀。
    
  從目前的情況來看,我們還沒有什么比較好的方法能在購買前確定閃存芯片的質量(除非帶根螺絲刀去拆解,但老板肯嗎?)。只能是在選購固態硬盤時首選信譽高、口碑好的大廠品牌,不要為了貪小便宜去買那些名不見經傳的小牌產品。
  
  問題三:數據丟失不可恢復
  
  “老大,我的硬盤崩潰了!開機無法識別,里面有很重要的資料,求救啊~~”“沒問題,我帶你去電腦城做數據恢復……等等,你用的是SSD吧?”
  
  如果說機械硬盤壞了還可以做數據恢復的話,固態硬盤就連這個“后悔藥”都沒得吃了,為什么呢?因為固態硬盤的工作原理與機械硬盤不同。
  
  傳統硬盤的將數據記錄在磁層上,理論上可以經受無數次的讀寫操作而不會有磁失效的危險,因此即便是硬盤已經損壞,仍可以通過專業工具讀取磁層柱面信息來恢復。(各種門事件的罪魁禍首)
  
  但是固態硬盤不同,其內部沒有任何機械結構,數據被零散地分散在各個閃存之中,要從損壞后的閃存芯片中數據恢復,從目前來講幾乎是不可能的。因為兩者存儲原理不同,固態硬盤刪除文件時不是像機械硬盤那樣僅僅刪除文件的索引,而是全部刪除。
    
  這樣一來,擦寫次數限制+芯片品質不一+數據不可恢復,許多人買完固態硬盤回家后都是小心翼翼護著的,設置內存當緩存盤,制作Ramdisk存放臨時文件,想盡辦法減少SSD的讀寫……當然也有人不管三七二十一買了固態硬盤之后照樣掛迅雷通宵下載,還說“再也不用忍受機械硬盤的吵鬧”,我只能說,你贏了。
  
  至于解決方法,就又回到前兩頁講到的內容上,理性選購+及時備份,因為在芯片層面的這種數據恢復我們一般人折騰不起。固態硬盤生來就比較嬌貴,至于這種擔任“下載盤”的重任,還是留給老當益壯的機械硬盤吧。
  
  問題四:固態硬盤越用越慢
  
  做個調查,有多少人興高采烈買回固態硬盤之后,過多兩三個月發現讀寫速度嚴重下降的?請對號入座。固態硬盤會越用越慢,這和固態硬盤的工作原理有很大的關系。固態硬盤使用閃存作為儲存介質(怎么又是閃存),而閃存有個特性:必須先擦除之后才能再次寫入數據,這一點和機械硬盤不同,機械硬盤可以直接在數據上面覆蓋寫入。
    
  我們新買固態硬盤的時候,其中的NAND閃存已經預先擦除干凈,因此數據可以直接寫入,無需完成數據清除這一步,這時數據的寫入速度非常快;隨著時間的推移,SSD中從未使用的存儲空間越來越少,很多時候必須先擦除閃存中的數據然后再寫入,因此其性能就會明顯下降。
 
首先,固態硬盤必須有一個機制來告訴主控哪些地址是“無效的”,主控才能進行下一步操作,在固態硬盤上面,這種機制叫做“TRIM“,然后再通過“垃圾回收機制”這些“無效”數據進行清理。
    
  為什么要這樣做?因為SSD中的擦除只能是“將無效數據所在的整個區域摧毀”,不能像機械硬盤那樣實現“點對點精確定位打擊”,因此必須先把區域內的有效數據集中起來,轉移到空閑的位置,然后把“問題區域”整個清除,清除出來的地方可以作為下次垃圾回收時的轉移地點。
    
  所以問題就來了,剛開始的時候還好,數據量比較少,可用空間比較多,固態硬盤能輕松解決這些“小垃圾”,速度自然就上去了;可是隨著時間的推移,數據量越來越多,可用空間越來越少,主控時時刻刻在進行“大掃除”,速度自然就降了下來。
  
  那么該怎么做?看著速度一直下降束手無策么?未必,只要養成良好的操作習慣,固態硬盤也能一直“保持青春”。
  
  問題五:速度高,不穩定
  
  200MB/s,400MB/s,500MB/s……固態硬盤的讀寫速度是越來越快了,快到連號稱6Gbps的SATA3.0接口都“倍感壓力”,只是,這么快的速度有用嗎?
    
  我們知道,機械硬盤的讀寫速度來源于內部轉盤的高速旋轉,7200轉技術發展到現在也就100MB/s左右,繼續往上的話估計要么馬達會冒煙,要么廠商會冒煙了,而且高度旋轉的磁盤存在太多的不穩定性,怕震。
  
  固態硬盤一經推出,直接顛覆了消費者對硬盤的傳統概念:不怕震了,開機吊著SSD蕩秋千(當然你的數據線要夠結實);速度快了,拷貝一部動作大片僅需幾分鐘(喂!);開機猛了,“您的開機速度擊敗了全國99%的電腦”。
    
  但我想說,別只看表面的讀寫速度,誰整天沒事看著文件復制速度發呆?固態硬盤作為一款儲存介質,首要要求是穩定。速度再快的SSD,買回家卻每天只能對著隨時可能藍屏的電腦,有什么用呢?如果我只要持續讀寫速度,拿五個機械硬盤組RAID0足夠秒SSD幾條街,又何必用SSD擔心受怕?
    
  所以說,選購固態硬盤,持續讀寫速度夠用就行了,對比4K隨機讀寫的速度才有價值。
  
  問題六:速度虛標嚴重
  
  “虛標”這個詞估計大家都司空見慣了,電源功率虛標,150W說成300W;家電能效虛標,“一天只耗一度電”……各種各樣的虛標似乎成了“潛規則”。同樣的,固態硬盤也存在“速度虛標”現象。但是,這個虛標比較高端人家是用“專業軟件”測出來的虛標。
  
  細心的網友可能會發現,在固態硬盤包裝盒或者官方網站標稱讀寫速度時,總有這么一行小字(記得拿放大鏡)“以上數據為ATTO Disk Benchmark實測分數,不同軟件測得速度可能存在差異”,為什么廠家都這么喜歡ATTO呢?
    
  在某些場景ATTO測得的分數會異常的高,這是由于ATTO的測試數據保留在緩存,并沒有經過閃存芯片所致,這時候所測得的數據實際上是接口速度,與閃存芯片的讀寫速度無關。舉個例子,某公路的設計方案最高可以飚70碼,但路上的汽車最高時速只能開到50碼(這是拖拉機嗎?),70碼就是接口速度,30碼就是實際讀寫速度。
    
  那有什么方法可以比較準確的地測試固態硬盤的實際速度?當然是換軟件測試了,比較靠譜的軟件是Crystal Disk Mark和AS SSD Benchmark,這兩款軟件都是專為SSD設計,操作也比較簡單,鼠標點幾下就OK了,靜待片刻就可以得出測試分數。
    
  最后還是要啰嗦一下,別迷信持續讀寫速度,真正影響到用戶體驗的,是4K隨機讀寫速度和IOPS!
  
  問題七:“貴”
  
  其實這一項都不用怎么說明,大家都知道,現階段阻礙固態硬盤最主要的因素就是價格問題了。雖說談錢傷感情,但是關系到辛辛苦苦掙來的血汗錢,傷感情總比傷不起的好,好歹要給自己要留幾個白菜錢吧。
  
  事實上,這兩年來固態硬盤的價格一直在降,想當初首款支持TRIM的固態硬盤上市的時候,64GBSSD折合人名幣1200元,那時是何等的天價!現在呢?不支持TRIM的固態硬盤都不好意思出來混,那應該叫U盤;64GB固態硬盤也已經跌到400多元,才兩年多的時間價格相差三倍!
    
  當然,在IT行業里,兩年多的時間足以讓一代霸王變成墊桌腳的老古董,即便如此,現階段SSD的每G平均價格也是傳統機械硬盤的10倍左右。以前我們分析過固態硬盤“貴”的原因(點擊這里查看),既然主控芯片授權費用無法節省,固態硬盤降價的方法似乎就只剩下更換閃存芯片這一條路了。
  
  難道真的要用上開篇所說的TLC閃存芯片嗎?真的要把固態硬盤當成大容量消耗品?不必過于擔心,即便真的要用到TLC,那也是等到固件算法成熟之后的事,到那時候,說不定TLC的壽命已經大大延長了,用個幾年扔掉再換一個(TLC確實便宜)。
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