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闪存颗粒与固态硬盘的寿命问题
发布时间:2015-08-04 09:13:42     发布者:技佳数据恢复中心     --转载请注明出处--
        使用固态硬盘的用户都清楚一个概念,固态硬盘的闪存颗粒是有好坏之分的,也是有寿命区别的,每个闪存颗粒在写入一定次数之后就报废而继续写入了,最好的SLC颗粒(Single-Level Cell)理论写入寿命为10万次,主流的MLC颗粒大于3000-1万次写入,而最次的TLC,写入寿命只有500-3000次,这样用户不禁有个疑问,这是不是说我们的固态硬盘很脆弱,多写几次就坏了?答案是否定的,因为固态硬盘有自己的“延寿”机制。

(一)闪存颗粒的容灾机制

        闪存在出厂时,不可能做到所有颗粒都是完美无缺的,这之中会有不少在生产中就产生的坏块,而工厂是可以通过检验将将其屏蔽掉的,这个相同的机制在机械硬盘中被称为P-List(永久缺陷表),从名称看就知道它是不可修复的。而我们在使用固态硬盘时,它因为产生坏块而无法使用时,不是因为所有颗粒都达到了擦写限制,而是其中一些有缺陷的区域提前坏掉了。以一个120GB的固态硬盘为例,其换算下来大约有2.5亿个扇区,想让这2.5亿个扇区以相同寿命共同完成使命是不可能的,有些颗粒在远未达到理论寿命时就可能报废了,但少量的坏块固态硬盘正常使用是没有影响的。闪存的实际容量通常都会高于标注容量,例如120GB的固态硬盘,其实际容量通常为128GB甚至更高,只是其中的8GB左右空间被封闭起来用作冗余空间,在使用中如果产生坏块,硬盘会将这部分容量屏蔽,再从封闭空间内释放对应的空间,这样及时产生坏块,对硬盘正常使用也是没有影响的。只有当坏块数量超出硬盘可屏蔽的范围,用户才能感觉到它的存在,而这种机制在机械硬盘中被成为G-List(增长缺陷表)。因此,在固态硬盘中,很多闪存颗粒并没有伴随固态硬盘寿终正寝,而是在中途就匆匆离场,而另一颗粒在中途上场,这种新老交替的机制,保证了固态硬盘整体的平稳运行。

(二)主控的平衡策略
        NAND主控芯片是固态硬盘的存取控制芯片,主控算法的优化程度决定了固态硬盘的速度和稳定性,而99%的固态硬盘故障都是主控损坏造成的,即使是SLC颗粒,主控坏了固态硬盘也一样无法使用,事实上,相比于TLC的擦写寿命,在闪存颗粒依然完好情况下,主控却坏了的概率反而更高。机械硬盘与固态硬盘存取机制的最大区别是顺序存取和平衡存取。一块机械硬盘,新数据整体会从硬盘靠前的扇区顺序往后存储。但闪存介质如果也这样存取,物理地址靠前的扇区会很快报废,所以固态硬盘的主控芯片会平衡每个扇区的写入次数,整体写完一次,才进行下一轮复写。主控既要平衡闪存写入,又要保证高速稳定,算法就成了每个厂商的机密,所以固态硬盘的主控信息都是加密的。而一旦主控芯片发生故障,数据恢复公司又无法逆向解析出数据在闪存颗粒中存储"轨迹",数据恢复也就无从谈起了。

问题:主控的平衡算法是怎么工作的?
        以一个128GB的TLC颗粒固态硬盘为例,假设其颗粒的写入寿命只有500次,现在这块硬盘已经使用了一半的空间,剩下的60G用来反复擦写,那么它的寿命还有多久?60GB×500=30TB,加入这块固态硬盘只用来安装操作系统和应用程序,那么正常使用一年,其数据写入总量不过2-5TB,如此换算下来,这块固态硬盘的理论寿命最少还有6-15年,以目前硬盘的更新换代速度,能使用6年的硬盘已经不多见了,而15年前的硬盘现在还有多少人在使用?如果按照1000次的擦写寿命计算,这个理论使用年限还会更久。这是一个静态的算法,实际上,在固态硬盘使用时,数据的存储方式是很灵活的,并不是占用了前60GB空间的数据就固定不动了,它还可能被搬运到后60GB中,而它之前占用的空间又可以进行反复复写。所以其真实的使用寿命是超出6-15年的。

        因此,我们完全没必要纠结固态硬盘的使用寿命,在正常使用时,固态硬盘出现故障的概率远小于机械硬盘。但是像所有电子产品一样,固态硬盘也不是万无一失的,而且一旦出现问题,由于其存储机制的限制,数据恢复的难度极高,恢复成功的概率也较小。同时,由于固态硬盘面世时间不长,其可靠性还没有得到充分验证,因此,技佳数据恢复中心提醒您,在使用固态硬盘时,应定期将数据备份在机械硬盘中,防止硬盘突发故障,给您造成不必要的损失。

        技佳是专业的数据恢复公司,目前已建有北京数据恢复中心、上海数据恢复中心和深圳数据恢复中心,致力于为客户提供安全、专业的本地化数据恢复服务,服务热线:4008067787。

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