为什么固态硬盘在加满时会变慢

基准是明确的:固态驱动器慢下来,因为你填补他们。将固态驱动器填满到接近容量时,其写入性能将显著降低。原因在于固态硬盘和NAND闪存的工作方式。...

为什么固态硬盘在加满时会变慢

基准是明确的:固态驱动器慢下来,因为你填补他们。将固态驱动器填满到接近容量时,其写入性能将显著降低。原因在于固态硬盘和NAND闪存的工作方式。

使用固态驱动器时,不应将驱动器充满容量。几乎全固态驱动器的写操作会慢得多,从而降低计算机的速度。

空块和部分填充块

将文件写入固态驱动器时,它会查找并填充空块。写入空块是最快的写入操作。这就是为什么新的操作系统(windows7及更高版本)支持TRIM功能,即在操作系统中删除文件后,会自动从固态驱动器中删除文件的数据。这与磁性硬盘的工作原理不同,磁性硬盘上有一些被删除的文件。

它们不会坐在固态驱动器上-TRIM确保块清空,以便SSD将来可以快速将新数据写入空块。在已经写入的扇区上写入的速度与在机械硬盘驱动器上写入空扇区的速度一样快,但是固态驱动器在写入之前必须擦除一个块。

NAND闪存在256KB块中写入4KB页中的数据。若要向部分填充的块添加其他页,固态驱动器必须先擦除整个块,然后再将数据写回块。

为什么固态硬盘在加满时会变慢

当固态驱动器充满时,可用的空块越来越少。在他们的地方是部分填充块。固态驱动器不能只将新数据写入这些部分填充的数据块,这将擦除现有数据。与简单的写操作不同,固态驱动器必须将块的值读入其缓存,用新数据修改值,然后将其写回。请记住,写入文件可能需要写入许多块,因此这可能会引入大量额外的延迟。

修剪不会合并部分填充的块

如果您将一个驱动器填满到最大容量或接近最大容量,那么在删除文件后,很可能会得到许多部分填满的块。TRIM命令只是指示固态驱动器在删除文件时删除文件数据。它不会强制驱动器执行任何类型的清理操作。

换言之,在删除文件之前,先将固态驱动器的容量填满,很可能会得到许多部分填满的块。驱动器不会特意将这些部分填充的块合并为完整块,从而释放出空块。驱动器仍将充满部分填充的块,写入性能将降低。

过度配置和垃圾收集

为了防止消费者填满固态驱动器,最终导致性能严重下降,SSD**商正千方百计应对这一问题。

消费级固态驱动器通常留出其总闪存容量的7%左右,用户无法使用。这就是所谓的“过度配置”(overprovisioning)——额外的存储硬件被添加到驱动器中,但计算机无法看到它可以使用的可用存储。备用区域确保驱动器永远不会完全满-总会有一些备用容量来帮助保持写性能稳定。

每个固态驱动器的控制器都有一个垃圾收集算法来缓解这个问题。当驱动器变满时,它将查找部分填满的块并开始合并它们,释放尽可能多的空块。不同的固态驱动器在不同的时间和阈值运行这些操作—这取决于驱动器的控制器。

基准证据

Anandtech对不同的驱动器执行了各种基准测试,以梳理出固态驱动器的备用区域与其写入操作性能的一致性之间的关系。当填满一个空的驱动器时,他们发现在这个过程的早期就有很高的写性能,并且随着写操作继续填满驱动器,写性能显著下降。

为什么固态硬盘在加满时会变慢

在驱动器上留出更多的空闲区域有助于保持性能的一致性,因为这样可以确保驱动器始终有足够的空块准备就绪。

他们发现,“当这些[消费者]驱动器的空闲空间达到25%时,最低性能会显著提高。”他们最后的建议是,“如果您想在性能一致性和容量之间取得良好的平衡,就应该计划只使用[驱动器]容量的75%左右。”


如果你有一个固态驱动器,你应该尽量避免使用超过75%的容量。购买一个比您需要的存储空间更大的驱动器,您将确保始终具有一致的写入性能。幸运的是,固态硬盘正在逐渐变得更便宜,所以这已经不像以前那么贵了。

图片来源:Wikimedia Comm***的音乐分类程序,Flickr上的Simon Wüllhorst

  • 发表于 2021-04-11 18:55
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  • 分类:互联网

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愛ping
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