固態(tài)硬盤掉速的原因和分析

現(xiàn)在的閃存已經(jīng)發(fā)展到96層3D TLC工藝，固態(tài)硬盤的成本也日益下降，現(xiàn)在的新電腦都會配置一塊固態(tài)硬盤提升電腦的運(yùn)行效率。但無論固態(tài)硬盤的成本降到多低，固態(tài)硬盤始終有一個讓人糟心的問題：掉速。

為什么固態(tài)硬盤發(fā)展到現(xiàn)在掉速問題依然無法解決？是否有方法避免降速問題產(chǎn)生？這一次我們就來說說這個問題。

目前絕大多數(shù)固態(tài)硬盤的掉速問題主要出現(xiàn)在兩個情況：1.一次性寫入較大文件，SLC緩存用完引發(fā)降速、2. 長時間使用后，容量不足引發(fā)降速。

我們先來看看第一種：一次性寫入較大文件，SLC緩存用完引發(fā)的降速。

之所以會出現(xiàn)這種降速，是因?yàn)槟壳暗墓虘B(tài)硬盤都在使用SLC緩存功能。早期固態(tài)硬盤剛剛誕生時，都是采用SLC顆粒，這種顆粒擁有較高的壽命和較高的讀寫速度，但成本較高很難做到更大的容量。

硬盤廠商為了追求更低的成本和更高的容量，就開始研發(fā)存儲更多數(shù)據(jù)的顆粒，之后MLC顆粒和TLC顆粒相繼誕生，而現(xiàn)在的主流固態(tài)硬盤的存儲顆粒都是TLC顆粒。

容量提升了，成本也降低了，這看似是個雙贏的局面，但這一波提升并不是完全沒有副作用的。由于存儲顆粒內(nèi)部的cell單元保存的電荷位越來越多，導(dǎo)致內(nèi)部電位增加，控制變得更為復(fù)雜，導(dǎo)致顆粒的寫入性能大幅下滑。

為了應(yīng)對讀寫性能下降的問題，廠商們推出了“SLC緩存技術(shù)”，這種技術(shù)能夠利用固態(tài)硬盤剩余的空間，通過多個TLC存儲單元來模擬SLC存儲方式來達(dá)到加速的功能。不過“SLC緩存技術(shù)”的大小是有限制的，一旦超過SLC緩存設(shè)定值，就會立馬降低至低速的TLC直寫模式。

就像這款硬盤，他的SLC緩存容量為22G，寫入30G的數(shù)據(jù)，前22G左右的數(shù)據(jù)很快就能完成，但后面部分就發(fā)生大幅度下滑。

不過這個下滑幅度也有所不同，根據(jù)不同硬盤顆粒及主控的好壞，最后降速之后的速度也可以分為三六九等。

由東芝存儲改名而來的新存儲品牌鎧俠，鎧俠旗下的RD10固態(tài)硬盤，即便擁有42G的超大高速SLC緩存，在遇到SLC緩存用完后，也依然還有高達(dá)1500M/s的寫入速度。雖說客觀上存在降速問題，但不會對實(shí)際使用產(chǎn)生任何影響，1500M/s的速度依然能保持流暢的讀寫體驗(yàn)，使用中很難感知到降速問題的存在。

第二種：硬盤剩余空間不足 引發(fā)降速

這種降速問題，是消費(fèi)者意識到硬盤存在降速問題的主要原因。在第一種降速情況中，我們知道固態(tài)硬盤都會使用“SLC緩存”技術(shù)，這種技術(shù)會以一比三的比例占據(jù)硬盤剩余空間來組建SLC緩存，如果你要寫入10G文件，那么SLC緩存就需要占據(jù)30G的空間。

所以，當(dāng)硬盤剩余空間不足后，就沒有足夠的空間用于組件SLC緩存，硬盤只能以低速進(jìn)行讀寫，這個時候硬盤降速就會給使用體驗(yàn)持續(xù)造成嚴(yán)重影響，尤其是那些緩?fù)馑俣容^低的低劣硬盤，長時間使用，隨著硬盤空間變小，掉速問題產(chǎn)生的副作用就變得越發(fā)明顯。

不過，硬盤因容量不足產(chǎn)生的掉速問題并不是不能解決，就像RD10一樣，給硬盤增加額外DRAM緩存或者讓預(yù)留更多的額外存儲空間用于組件SLC緩存，這樣就能讓固態(tài)硬盤在容量耗盡的情況下也能保持高速讀寫狀態(tài)。

可這種“堆料”方法勢必會給廠家增加額外成本。所以在低價低檔次的固態(tài)硬盤中，并不會選擇這么做，保持低價，讓消費(fèi)者在購買硬盤短時間內(nèi)感覺到速度提升就夠了。

這也是為什么掉速問題集中在低價固態(tài)硬盤中，而主流或者高端固態(tài)硬盤在日常使用中很難感知到掉速問題。

客觀來說，固態(tài)硬盤只要會采用低速TLC顆?；蛘咚俣雀偷腝LC、PLC，降速問題就不可避免的。但降速是有個閾值，達(dá)到某一狀態(tài)，才會發(fā)生顯著降速，讓這個降速閾值高于日常使用場景的閾值就可以一定程度上避免固態(tài)硬盤在使用中會感知到硬盤降速的存在。

但礙于成本，定位考慮，并不是所有的固態(tài)硬盤廠商都會愿意采用優(yōu)質(zhì)顆粒、配備額外緩存，而對于我們普通消費(fèi)者來說，選擇容量更大，品質(zhì)更好的硬盤就能一定程度上避免硬盤降速問題。