SSD固態硬盤 壽命問題

近年來,高端筆記本及系列上網本越來越多的採用固態硬盤來提升整機性能,儘管衆所周知固態硬盤除了在正常的使用中帶來更快速度的體驗外,還具有零噪音、不怕震動、低功耗等優點,但大家對固態硬盤的壽命問題的擔憂和疑慮卻從來沒有打消過,畢竟我們寶貴數據安全性比任何東西都重要,我們用百度和google來搜索固態硬盤壽命想了解更多的實情時,卻發現能看到的都是一些理論方面的介紹,難得一見真正的對固態硬盤壽命進行測試並得出令人信服的數據的文章。

    小編收到一款來自瑞耐斯(RENICE)廠家送測的32GB ZIF 接口的SSD,突然萌生一種對產品進行壽命實測的想法,關係到對產品壽命的測試可能會直接導致整塊硬盤徹底報廢,經過與廠家協商,最終徵得廠家同意,希望小編的評測讓大家對SSD壽命有個直觀的認識。

    對於採用Nand Flash作爲存儲介質的SSD來說,懷疑其使用壽命也不是沒有道理的,理論上MLC的寫入壽命爲1萬次,SLC的寫入壽命爲10萬次,那麼,我們是否這樣認爲:當我們連續保存一萬張圖片或者1萬個word文檔到基於MLC芯片的固態硬盤時,這款硬盤就意味着壽命的終結呢?

    顯然,一定不是這樣的,即使我們使用照相機的SD卡(同樣採用MLC芯片)不停的拍照,讓圖片寫入卡內,循環使用幾年,我們的SD卡依然“健在”。這樣因爲,所謂的1萬次理論壽命是指在同一區塊上寫入1萬次纔會導致該區塊損壞,舉例來說,1GB的Nand Flash你每次都將這塊Nand Flash中寫滿文件(不一定是寫入1GB文件,因爲Nand Flash有寫入放大係數,爲便於理解,可以宏觀的理解爲每次寫入1GB文件),循環寫入1萬次纔會導致該塊Nand Flash的壽命終結,事實上,固態硬盤的主控芯片的最重要的作用之一就是防止系統不停的向同一區塊寫入內容,這就是所謂的“磨損平衡”算法。所以,一款SSD好壞的核心不是僅僅看其讀寫速度有多快,而是其控制芯片的算法,事實上,大部分的主控廠商都可以通過軟件方面的更改讓SSD產生更快的讀寫速度,爲了保證SSD的穩定性,一些廠家寧願選擇刻意降低其讀寫性能來保證用戶數據的安全。

  測試之前,小編先介紹一下今天要測試的SSD及測試所用軟件:

  測試SSD:

  瑞耐斯(RENICE)送測的這款硬盤是1.8” ZIF接口硬盤,採用韓國Indilinx ECO主控,使用橋接芯片將SATA接口轉接爲PATA接口,據小編所知,這款主控SATA讀寫性能可達260MB/秒和230MB/秒,由於受橋接芯片速度的控制,轉接後的速度只有不到100MB/秒,甚是可惜。目前ZIF接口的硬盤在惠普2510P,蘋果的MAC BOOK AIR等產品中使用。
  基本參數:
  規格:1.8”
  接口:40 pin PATA ZIF
  緩存64MB
  外尺寸:71mm x 54mm x 5.2mm
  重量:<40g
  外殼:鋁合金外殼
  讀取速度:95MB/秒
  寫入速度:75MB/秒
  4KB隨機讀 IOPS 6000
  尋道時間:0.1毫秒
  輸入電壓:3.3v±5%
  待機:0.5w
  平局無故障工作時間:>1500000小時

產品包裝盒:

固態硬盤壽命實測


瑞耐斯1.8” ZIF接口固態硬盤包裝盒

    內部分兩層,上層爲產品和一個螺絲刀,下層配備一個移動硬盤盒和一條USB2.0數據線,方便用戶升級自己的電腦後可以將自己機械硬盤裝入移動硬盤盒做成一個1.8“的移動硬盤,由於ZIF接口的移動硬盤盒在市場上非常少見,這樣的配備無疑是對終端使用者提供了莫大的便利:

固態硬盤壽命實測
包裝盒內部

測試軟件:BurnIn test
BurnIn test軟件是款可以對腦各種硬件進行可靠性和穩定性進行測試的軟件,可以同時測試包括CPU顯卡聲卡、硬盤、打印機、usb接口等15項內容。

固態硬盤壽命實測

    我們此次測試的目的是假設這款SSD用於普通用戶日常辦公,我們想知道它究竟能在多大程度上能保證我們數據的安全性,SSD的可靠性是否是我們所懷疑的那麼脆弱。

    那麼首先我們得知道對於日常辦公而言,用戶每天需要寫入硬盤的數據量大概是多少。

    小編收集到韓國主控廠商Eastwho所提供的他們花費4個月時間用於監測關於不同用戶日常使用硬盤的寫入狀況:

固態硬盤壽命實測

    從上圖可以看出,普通辦公者(Typical user)每天的平均寫入數據約爲1.4GB,而程序員之類(Heavy user)的用戶每天平均寫入數據量高達5.2GB。

固態硬盤壽命實測

    基於上述的假設,我們這次測試設置如下寫入1000個循環,每次寫入磁盤總容量的15%,這款32GB的SSD格式化後的實際容量只有29.81GB,即,每次寫入4.4715GB(29.81GBX15%=4.4715GB):

    設定寫入 / 驗證1000個循環,一個循環的意思是指軟件自動在磁盤根目錄下寫入一個大小爲4.4715GB的文件包,然後再對這個文件包進行讀取驗證,驗證結束即爲一個循環:

固態硬盤壽命實測

    設定每次寫入磁盤總容量的15%;

固態硬盤壽命實測

    設定完畢,點擊OK按鈕,開始進行測試

固態硬盤壽命實測

    軟件先按照設定文件包的大小在SSD的根目錄寫入一個指定大小的文件包;

固態硬盤壽命實測

    寫入完成後,開始對寫入的數據進行驗證,驗證的目的是爲了驗證數據包是否完整,是否存在數據的丟失,如果數據驗證數據包不完整,就會出現錯誤提示,在錯誤信息欄記錄一次錯誤,這樣的驗證是爲了保證SSD的可靠性,無論進行多少個循環的測試,一定不允許有任何一次錯誤的發生,否則就有可能在使用過程中出現數據丟失或者系統崩潰,有任何一次錯誤提示的SSD一定是不合格的SSD。

    數據驗證是每寫一個文件包,就進行一次驗證,驗證完畢後,繼續寫入,然後驗證,以此類推;當文件寫入量達到SSD總容量的94%時,軟件會全部刪除已寫入的數據,重新寫入。

固態硬盤壽命實測

    通過61小時7分43秒的連續4.4715GB文件的寫入/驗證操作,總寫入量爲4471.5GB,沒有出現任何錯誤信息:

固態硬盤壽命實測

    這樣的測試意味着什麼?

    普通用戶平均每天的寫入操作是1.4GB,那麼4471.5GB的寫入操作就相當於用戶使用3193.9天的寫入量,摺合8.75年。
對於程序員用戶而言,每天的寫入操作是5.2GB,那麼,4471.5GB的寫入操作就相當於用戶使用859.9天寫入量,摺合2.35年。
然後,我們再來看看這款硬盤的健康狀況吧。

固態硬盤壽命實測

    小編喫驚的發現,經過近4471.5GB文件的寫入操作竟然沒有產生一個壞塊!主控的強大功能令人震驚。

    換句話說,即使我們使用5年,這款SSD的壽命依然是值得信賴的,相比較機械硬盤而言,考慮到其抗震動等特點,在開機情況下移動電腦過程中SSD不會導致物理損傷,其可靠性不是降低了,而是增強了。

  相信不少讀者會產生一個疑問:上述的測試僅僅是進行了4471.5GB的寫入操作,但在整個測試過程中我們並不清楚SSD到底經受了多少次的擦除動作,而擦除的操作纔是真正決定SSD壽命的因素。

  我們從BurnIn Test的測試原理可以來推算這一疑問的答案。
  當我們對所選擇的SSD進行測試時,軟件會自動在磁盤的根目錄下用具有一定規則的順序代碼創建文件,並對所寫入的文件進行讀取驗證,文件的大小是我們所設定的磁盤容量大小的百分比(如我們設置的29.81GB的15%,數據文件大小是4.4715GB),文件會自動填充磁盤的空白區域,直到SSD空間使用94%時,軟件會自動刪除所有文件,然後重新開始填充。

    那麼,我們很容易的計算出,29.81GB的SSD,填充數據達到SSD容量94%,填充的數據總量爲28.0214GB時纔會進行一次刪除操作, 每次填充4.4715GB的文件,軟件需要進行6.266次的寫入纔會有一次的刪除操作,那麼,我們進行4471.5GB的寫入,實際上只進行了159.59次擦除操作,小編認爲,這纔是這款SSD雖然經過這麼多數據的寫入後依然毫髮無損的真正原因。

    既然MLC的壽命是擦除1萬次,究竟這款SSD需要經過多少次的寫入以及總的寫入量是多少時纔會產生1萬次的擦除呢?

    我們很容易可以倒推出,當進行1萬次擦除操作時,我們需要進行62660次寫入操作,那麼我們寫入的數據總量是280184.19GB,即使對於每天寫入數據量很大的程序員而言,這個數據量也需要他們使用147.62年才能完成,而普通辦公用戶需要548.3年。

    至此,一些讀者可能會有疑問,事實上,我們每天在辦公過程中是不停的進行創建文件、下載文件然後刪除文件等操作,而不是當數據達到磁盤容量的94%時纔會進行刪除,這樣的測試有意義嗎?

    事實上,SSD的寫入方式與傳統硬盤不同,當我們寫入數據時,SSD首先會安排在空白區域進行寫入,日常操作所刪除內容的區塊並沒有馬上被重新使用,只有當SSD的空間被使用完畢時,纔會在已經刪除內容的區塊上重新寫入。

    同樣,我們也很容易得出結論,SSD容量越大,被擦除操作的機率也就會相應越少,其使用壽命也就會越長。從另外一個角度來講,電子產品更新換代如此之快,5年以後,你現在所花費數百甚至數千元購買的SSD儘管狀態良好你也未必會選擇使用它,新的產品恐怕在SSD壽命終結之前已經取代了它。

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