HDD和SSD的比較

HDD

• 當應用程序發出硬盤 IO 請求後，這個請求就會進入硬盤的 IO 隊列。如果前面有其他 IO，那麼這個請求可能需要排隊等待
• HDD對於隨機訪問和順序訪問速度差距很大
  • 主要因素是尋道時間
  • 使用 HDD 的應用程序通常會進行各種優化，以執行不需要尋址的就地更新，比如只在文件的後面append
    

SSD

• SSD 的特點是，對 SSD 單元的每次擦除，都會降低單元的壽命，因此每一個單元只能承受一定數量的擦除
  

• 一個頁面包括很多單元，是讀寫的最小存儲單位

  • HDD 可以直接對任何字節重寫和覆蓋；但是對 SSD 而言，不能直接進行上述的“覆蓋”操作。SSD 的一個頁面裏面的所有單元，一旦寫入內容後就不能進行重寫，必須和其它相鄰頁面一起，被整體擦除、重置

• IO 寫入的延遲，具體取決於磁盤的歷史狀態

  • 因爲如果 SSD 已經存儲了許多數據，那麼對頁的寫入，有時需要移動已有的數據，這種情況下寫入延遲就比較大
  • 因此需要避免SSD存儲太滿

• 擦除是以塊爲單位。擦除速度相對很慢，通常爲幾毫秒

  • 對同步的 IO 請求，發出 IO 的應用程序，可能會因爲塊的擦除而經歷很大的寫入延遲。爲了儘量地減少這樣的場景發生，一塊 SSD 最好保持一定數量的空閒塊，這樣可以保證 SSD 的寫入速度足夠快

• SSD 內部有垃圾回收（GC）機制，它的目的就是不斷回收不用的塊，進行擦除，從而產生新的空閒塊來備用。這樣可以確保以後的頁寫入能快速分配到一個全新的頁

• 寫入放大

  • 實際寫入 SSD 的物理數據量，有可能是應用層寫入數據量的多倍
  • 一方面頁級別的寫入需要移動已有的數據來騰空頁面來寫入；另一方面，GC 的操作,也會移動用戶數據來進行塊級別的擦除
  • 寫入放大效用會縮短 SSD 的壽命

• 損耗平衡

  • 對每一個塊而言，一旦擦除造成的損耗達到最大數量，該塊就會“死亡”，再也不能存儲數據了
  • 爲了確保整塊 SSD 的容量、性能和可靠性，SSD 內部需要時長對整個 SSD 的各塊做平衡，儘量在擦除次數上保持類似
  • 是這種機制也有害處，就是會對前面講的寫入放大推波助瀾

• 併發IO
  • 利用到了SSD內部的並行性質
  • 對於HDD無用，因爲HDD 只有一個磁頭，所以用多個 I/O 線程，並不能提高舊系統的吞吐量
    
• SSD 的隨機訪問與順序訪問具有相同的性能，就地更新反而導致 SSD 性能下降的
  • 因爲包含數據的 SSD 頁面無法直接重寫，因此在更新存儲的數據時，必須先將相應的 SSD 頁面讀入 SSD 緩衝區，然後將數據寫入乾淨的頁面