逆势而行 细数固态硬盘的“七宗罪”

近段时间固态硬盘炒得火热,许多人都想趁机入手一块SSD享受“秒开”的快感,各路大小厂商也发现了这个商机争着抢着来啃这块“大蛋糕”——因为固态硬盘制作的门槛实在太低了:PCB板+闪存+主控芯片,再加上一个外壳,OK,完工!似曾相识?对,就像某地“手工制作”的U盘泛滥成灾一样(当然现在还没达到那个程度,主控芯片需要授权购买,不然SSD真的可以拿来垫桌角了)。但今天讨论的重点不是国内山寨联盟何时推出“手工SSD大作”,而是要给这逐渐升温的市场泼一泼冷水——细数固态硬盘的“七宗罪”。

罪状一:固态硬盘容易坏

这是固态硬盘最受关注的“缺陷”之一,固态硬盘作为一种储存介质,稳定性自然要放在首位。想当初小编我的第一个硬盘崩溃的时候,我整个人也随之崩溃了——辛辛苦苦攒了几年的图片素材、工作文档、程序源码……一夜之间化为乌有,当时气愤得想把电脑砸个稀巴烂(幸好没砸,不然损失更大)

当硬盘崩坏,资料丢失,除了抓狂还是抓狂

固态硬盘虽说没有传统硬盘那样的机械结构,不存在磁头老化、磁盘坏道等问题,但由于采用了闪存(NAND Flash)作为存储介质,其有限的擦写次数(P/E)是一大硬伤。以32nm工艺的闪存芯片为例,固态硬盘常见的MLC闪存颗粒理论擦写寿命约为 5000-10000次。

现在大多数固态硬盘使用MLC闪存芯片

罪状二:“寿命”短

什么是P/E?

闪存完全擦写一次叫做1次P/E,因此闪存的寿命就以P/E作单位,像常见的32nm MLC闪存芯片的寿命就为5000-10000P/E。需要注意的是这里的P/E与我们常说的读取写入的概念不同,闪存完全写满再清除才算一个P/E。

现阶段固态硬盘均采用MLC作为主力闪存芯片,平均擦写次数为5000-10000次,价格嘛,你看现在的固态硬盘卖多少钱就知道了。而且,别看 MLC的理论寿命有5000-10000 P/E,实际上不同批次芯片之间的体质差异可以很大,寿命远低于5000P/E,这一点我们后面会讲到。

其实我们早就接触过MLC芯片了

相机的高速CF卡、早期的高性能U盘……作为临时的便携式存储设备,MLC足以胜任,但如果要当硬盘使用,MLC相比机械硬盘还是“脆弱”了些:传统硬盘的将数据记录在磁层上,理论上可以经受无数次的读写操作而不会有磁失效的危险,显然闪存做不到这种程度。

有人说固态硬盘想要真正降价除非使用TLC作为储存介质,TLC是什么?大街上随便捡一个山寨U盘、拿出你手机里的TF卡,里面的闪存颗粒就是TLC,平均擦写次数在500次左右。这种芯片目前仅适用于对读写速度要求不高,只保存临时数据甚至只读不写的领域。

TLC满地都是,但想应用在固态硬盘还需努力

那么,怎样缓解闪存的损耗问题呢?这就要看主控芯片的能力了,随着技术的发展和固件算法的进步,一定程度上延长了闪存芯片的使用寿命。现阶段 TRIM指令、磨损平衡(WL)已经被普遍应用,相信到时候TLC正式入驻SSD也不是什么难事(价钱会下降30%以上)。但究竟能“延寿”到什么时候,谁也说不准,就像身边带上了一个定时炸弹,随时可能被引爆。安全起见,各位还是记得及时备份重要文件吧。

罪状三:数据丢失不可恢复

“老大,我的硬盘崩溃了!开机无法识别,里面有很重要的资料,求救啊~~”“没问题,我带你去电脑城做数据恢复……等等,你用的是SSD吧?”

如果说机械硬盘坏了还可以做数据恢复的话,固态硬盘就连这个“后悔药”都没得吃了,为什么呢?因为固态硬盘的工作原理与机械硬盘不同。

机械硬盘的工作原理

传统硬盘的将数据记录在磁层上,理论上可以经受无数次的读写操作而不会有磁失效的危险,因此即便是硬盘已经损坏,仍可以通过专业工具读取磁层柱面信息来恢复。(各种门事件的罪魁祸首)

机械硬盘的修复技术已经很成熟

但是固态硬盘不同,其内部没有任何机械结构,数据被零散地分散在各个闪存之中,要从损坏后的闪存芯片中数据恢复,从目前来讲几乎是不可能的。因为两者存储原理不同,固态硬盘删除文件时不是像机械硬盘那样仅仅删除文件的索引,而是全部删除。

固态硬盘一旦损坏几乎不能修复

即便没有损坏,删除后数据恢复也很困难

这样一来,擦写次数限制+芯片品质不一+数据不可恢复,许多人买完固态硬盘回家后都是小心翼翼护着的,设置内存当缓存盘,制作Ramdisk存放临时文件,想尽办法减少SSD的读写……当然也有人不管三七二十一买了固态硬盘之后照样挂迅雷通宵下载,还说“再也不用忍受机械硬盘的吵闹”,我只能说,你赢了。

至于解决方法,就又回到前两页讲到的内容上,理性选购+及时备份,因为在芯片层面的这种数据恢复我们一般人折腾不起。固态硬盘生来就比较娇贵,至于这种担任“下载盘”的重任,还是留给老当益壮的机械硬盘吧。

罪状四:固态硬盘越用越慢

做个调查,有多少人兴高采烈买回固态硬盘之后,过多两三个月发现读写速度严重下降的?请对号入座。固态硬盘会越用越慢,这和固态硬盘的工作原理有很大的关系。固态硬盘使用闪存作为储存介质(怎么又是闪存),而闪存有个特性:必须先擦除之后才能再次写入数据,这一点和机械硬盘不同,机械硬盘可以直接在数据上面覆盖写入。

许多人抱怨SSD“越用越慢”

我们新买固态硬盘的时候,其中的NAND闪存已经预先擦除干净,因此数据可以直接写入,无需完成数据清除这一步,这时数据的写入速度非常快;随着时间的推移,SSD中从未使用的存储空间越来越少,很多时候必须先擦除闪存中的数据然后再写入,因此其性能就会明显下降。

这是因为固态硬盘的写入机制不同

首先,固态硬盘必须有一个机制来告诉主控哪些地址是“无效的”,主控才能进行下一步操作,在固态硬盘上面,这种机制叫做“TRIM“,然后再通过“垃圾回收机制”这些“无效”数据进行清理。

垃圾回收机制非常考验主控的数据处理能力

为什么要这样做?因为SSD中的擦除只能是“将无效数据所在的整个区域摧毁”,不能像机械硬盘那样实现“点对点精确定位打击”,因此必须先把区域内的有效数据集中起来,转移到空闲的位置,然后把“问题区域”整个清除,清除出来的地方可以作为下次垃圾回收时的转移地点。

固态硬盘的“垃圾回收机制”

所以问题就来了,刚开始的时候还好,数据量比较少,可用空间比较多,固态硬盘能轻松解决这些“小垃圾”,速度自然就上去了;可是随着时间的推移,数据量越来越多,可用空间越来越少,主控时时刻刻在进行“大扫除”,速度自然就降了下来。

那么该怎么做?看着速度一直下降束手无策么?未必,只要养成良好的操作习惯,固态硬盘也能一直“保持青春”。

罪状五:速度高,不稳定

200MB/s,400MB/s,500MB/s……固态硬盘的读写速度是越来越快了,快到连号称6Gbps的SATA3.0接口都“倍感压力”,只是,这么快的速度有用吗?

速度越来越快,事故越来越多

我们知道,机械硬盘的读写速度来源于内部转盘的高速旋转,7200转技术发展到现在也就100MB/s左右,万转硬盘在桌面市场仍难普及。继续往上的话估计要么马达会冒烟,要么厂商会冒烟了,而且高度旋转的磁盘存在太多的不稳定性,怕震。

受机械结构限制,传统机械硬盘读写很难再有突破

固态硬盘一经推出,直接颠覆了消费者对硬盘的传统概念:不怕震了,开机吊着SSD荡秋千(当然你的数据线要够结实);速度快了,拷贝一部动作大片仅需几分钟(喂!);开机猛了,“您的开机速度击败了全国99%的电脑”。

固态硬盘给人留下的第一印象就是“快”

“快”不一定是好事,遇到蓝屏就悲催了

但我想说,别只看表面的读写速度,谁整天没事看着文件复制速度发呆?固态硬盘作为一款储存介质,首要要求是稳定。速度再快的SSD,买回家却每天只能对着随时可能蓝屏的电脑,有什么用呢?如果我只要持续读写速度,拿几个机械硬盘组RAID0足够秒SSD几条街,又何必用SSD担心受怕?所以说,选购固态硬盘,持续读写速度只是参考,对比4K随机读写和IOPS才有价值。

罪状六:速度虚标严重

“虚标”这个词估计大家都司空见惯了,电源——功率虚标,150W说成300W;家电——能效虚标,“一天只耗一度电”……各种各样的虚标似乎成了“潜规则”。同样的,固态硬盘也存在“速度虚标”现象。但是,这个虚标比较高端——人家是用“专业软件”测出来的虚标。

细心的网友可能会发现,在固态硬盘包装盒或者官方网站标称读写速度时,总有这么一行小字(记得拿放大镜)——“以上数据为ATTO Disk Benchmark实测分数,不同软件测得速度可能存在差异”,为什么厂家都这么喜欢ATTO呢?

厂商最喜欢用ATTO来测试出厂态极限速度,其实一点实用意义都没有

在某些场景ATTO测得的分数会异常的高,这是由于ATTO的测试数据保留在缓存,并没有经过闪存芯片所致,这时候所测得的数据实际上是接口速度, 与闪存芯片的读写速度无关。举个例子,某公路的设计方案最高可以飚70码,但路上的汽车最高时速只能开到50码(这是拖拉机吗?),70码就是接口速度,50码就是实际读写速度。

接口速度≠实际速度

那有什么方法可以比较准确的地测试固态硬盘的实际速度?当然是换软件测试了,比较靠谱的软件是Crystal DiskMark和AS SSD Benchmark,这两款软件都是专为SSD设计,操作也比较简单,鼠标点几下就OK了,静待片刻就可以得出测试分数。

Crystal DiskMark软件截图

AS SSD Benchmark软件截图

最后还是要啰嗦一下,别迷信持续读写速度,真正影响到用户体验的,是4K随机读写速度和IOPS!

罪状七:“贵”

其实这一项都不用怎么说明,大家都知道,现阶段阻碍固态硬盘最主要的因素就是价格问题了。虽说谈钱伤感情,但是关系到辛辛苦苦挣来的血汗钱,伤感情总比伤不起的好,好歹要给自己要留几个白菜钱吧。(白菜这阵子真心贵)。

固态硬盘的价格还是偏贵

事实上,这两年来固态硬盘的价格一直在降,想当初首款支持TRIM的固态硬盘上市的时候,64GB SSD折合人名币1200元,那时是何等的天价!现在呢?不支持TRIM的固态硬盘都不好意思出来混,那应该叫U盘;64GB固态硬盘也已经跌到400多元,才两年多的时间价格相差三倍!

64GB/128GB折合人民币1200/2400元

2011年SSD价格降了一半

当然,在IT行业里,两年多的时间足以让一代霸王变成垫桌脚的老古董,即便如此,现阶段SSD的每G平均价格也是传统机械硬盘的10倍左右。以前我们分析过固态硬盘“贵”的原因,既然主控芯片授权费用无法节省,固态硬盘降价的方法似乎就只剩下更换闪存芯片这一条路了。

难道真的要用上开篇所说的TLC闪存芯片吗?真的要把固态硬盘当成大容量消耗品?不必过于担心,即便真的要用到TLC,那也是等到固件算法成熟之后的事,到那时候,说不定TLC的寿命已经大大延长了,用个几年扔掉再换一个(TLC确实便宜)。

总结:SSD+HDD,一个都不能少

说到这里也许大家已经清楚了,写这篇文章的目的并不是为了鸡蛋里挑骨头,而是要让大家清楚固态硬盘存在的不足,更好地选择、使用它,同时这些不足也是各大固态硬盘厂商正在极力去解决、去优化的方向。

固态硬盘是未来的发展方向,但至少在未来三年内,它仍不能取代机械硬盘,尤其是对于台式机。不过,现在64G固态硬盘已降价到400元左右,组建 SSD+HDD是个不错的解决办法,用固态硬盘装系统,用机械硬盘当仓库,充分利用各自的优势。入门用户,推荐使用64G固态硬盘搭配传统机械硬盘;主流用户,可以考虑将固态硬盘升级到128GB,除了装系统之外,仍有余量可以安装常用工具软件。