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SSD固态硬盘的性能与可靠

SSD

按一个电容存储的比特数

  • SLC (Single-Level Cell
  • MLC(Multi-Level Cell
  • TLC(`Triple-Level Cell)
  • QLC(Quad-Level Cell

存储的比特数越多,能表示的数据(电压)越多,需要电压计更高精度的控制,因此读写速度有一定程度的降低。

SSD写基本原理

  • SSD数据的写入叫作 Program,先去擦除Erase),然后再写入。

而机械硬盘,是通过覆盖(Overwrite)来进行的。

  • 读写的基本单位是Page,一般是4KiB),但是擦除的基本单位是Block,是页的倍数)。

而机械硬盘读写基本单位是扇区(Sector,现在一般是4KiB)。

  • 删除一个页的数据,一般只做标记不擦除,只有一整块都是删除标记,则会被擦除。

SSD使用寿命

SSD使用寿命,其实是每一个块(Block)的擦除的次数。 目前SLC 的芯片,可以擦除的次数大概在 10 万次,MLC 就在 1 万次左右,而TLC 和 QLC 就只在几千次了。

SSD的控制器FTL

FTLFlash-Translation Layer,闪存转换层),实现名为磨损均衡Wear-Leveling)的技术,用于尽可能减少block的擦除次数,延长SSD的使用寿命。

TRIM

操作系统和 SSD 硬件的特性还有一个不匹配的地方。那就是,操作系统在删除数据的时候,并没有真的删除物理层面的数据,而只是修改了 inode 里面的数据。 这个“伪删除”,使得 SSD 硬盘在逻辑和物理层面,都没有意识到有些块其实已经被删除了。这就导致在垃圾回收的时候,会浪费很多不必要的读写资源。 可以通过启用TRIM命令避免以上问题。

Windows
  • 查询TRIM是否开启 管理员身份运行:
fsutil behavior query disabledeletenotify

(已开启)

  • 开启TRIM 管理员身份运行:
fsutil behavior set disabledeletenotify 0
Linux
sudo hdparm -I /dev/sda | grep TRIM
# 如果SSD是NVME的, hdparm 不支持,可以用以下的命令 ,需要安装 nvme-cli (`yay -S nvme-cli`)
sudo nvme list
sudo nvme id-ctrl /dev/nvme0n1 -H | grep "Write Zeroes"
  • 使用 Online Discard (fstab)

在/etc/fstab里添加 discard 参数来启用 TRIM,添加前请确认你的 SSD 支持 TRIM, 否则可能导致数据丢失。

  • 使用 cron 按计划执行 fstrim (推荐)
cd /etc/cron.daily 
sudo touch ssd-fstrim  &&  sudo chmod a+x ssd-fstrim
sudo nano ssd-fstrim

文本内容:

#!/bin/sh
LOG=/var/log/trim.log
echo "*** $(date -R) ***" >> $LOG
fstrim -v / >> $LOG
fstrim -v /opt >> $LOG
sudo /etc/cron.daily/ssd-fstrim

by 斯武丶风晴 https://my.oschina.net/langxSpirit

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