為什麼固態硬碟在加滿時會變慢
基準是明確的：固態驅動器慢下來，因為你填補他們。將固態驅動器填滿到接近容量時，其寫入效能將顯著降低。原因在於固態硬碟和NAND快閃記憶體的工作方式。
使用固態驅動器時，不應將驅動器充滿容量。幾乎全固態驅動器的寫操作會慢得多，從而降低計算機的速度。
空塊和部分填充塊
將檔案寫入固態驅動器時，它會查詢並填充空塊。寫入空塊是最快的寫入操作。這就是為什麼新的作業系統（windows7及更高版本）支援TRIM功能，即在作業系統中刪除檔案後，會自動從固態驅動器中刪除檔案的資料。這與磁性硬碟的工作原理不同，磁性硬碟上有一些被刪除的檔案。
它們不會坐在固態驅動器上-TRIM確保塊清空，以便SSD將來可以快速將新資料寫入空塊。在已經寫入的扇區上寫入的速度與在機械硬碟驅動器上寫入空扇區的速度一樣快，但是固態驅動器在寫入之前必須擦除一個塊。
NAND快閃記憶體在256KB塊中寫入4KB頁中的資料。若要向部分填充的塊新增其他頁，固態驅動器必須先擦除整個塊，然後再將資料寫回塊。
當固態驅動器充滿時，可用的空塊越來越少。在他們的地方是部分填充塊。固態驅動器不能只將新資料寫入這些部分填充的資料塊，這將擦除現有資料。與簡單的寫操作不同，固態驅動器必須將塊的值讀入其快取，用新資料修改值，然後將其寫回。請記住，寫入檔案可能需要寫入許多塊，因此這可能會引入大量額外的延遲。
修剪不會合並部分填充的塊
如果您將一個驅動器填滿到最大容量或接近最大容量，那麼在刪除檔案後，很可能會得到許多部分填滿的塊。TRIM命令只是指示固態驅動器在刪除檔案時刪除檔案資料。它不會強制驅動器執行任何型別的清理操作。
換言之，在刪除檔案之前，先將固態驅動器的容量填滿，很可能會得到許多部分填滿的塊。驅動器不會特意將這些部分填充的塊合併為完整塊，從而釋放出空塊。驅動器仍將充滿部分填充的塊，寫入效能將降低。
過度配置和垃圾收集
為了防止消費者填滿固態驅動器，最終導致效能嚴重下降，SSD**商正千方百計應對這一問題。
消費級固態驅動器通常留出其總快閃記憶體容量的7%左右，使用者無法使用。這就是所謂的“過度配置”（overprovisioning）——額外的儲存硬體被新增到驅動器中，但計算機無法看到它可以使用的可用儲存。備用區域確保驅動器永遠不會完全滿-總會有一些備用容量來幫助保持寫效能穩定。
每個固態驅動器的控制器都有一個垃圾收集演算法來緩解這個問題。當驅動器變滿時，它將查詢部分填滿的塊並開始合併它們，釋放盡可能多的空塊。不同的固態驅動器在不同的時間和閾值執行這些操作—這取決於驅動器的控制器。
基準證據
Anandtech對不同的驅動器執行了各種基準測試，以梳理出固態驅動器的備用區域與其寫入操作效能的一致性之間的關係。當填滿一個空的驅動器時，他們發現在這個過程的早期就有很高的寫效能，並且隨著寫操作繼續填滿驅動器，寫效能顯著下降。
在驅動器上留出更多的空閒區域有助於保持效能的一致性，因為這樣可以確保驅動器始終有足夠的空塊準備就緒。
他們發現，“當這些[消費者]驅動器的空閒空間達到25%時，最低效能會顯著提高。”他們最後的建議是，“如果您想在效能一致性和容量之間取得良好的平衡，就應該計劃只使用[驅動器]容量的75%左右。”
如果你有一個固態驅動器，你應該儘量避免使用超過75%的容量。購買一個比您需要的儲存空間更大的驅動器，您將確保始終具有一致的寫入效能。幸運的是，固態硬碟正在逐漸變得更便宜，所以這已經不像以前那麼貴了。
圖片來源：Wikimedia Comm***的音樂分類程式，Flickr上的Simon Wüllhorst
- 發表於 2021-04-11 18:55
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