为什么我的 SSD 损耗似乎过早？

自 NAND 闪存设备问世以来，闪存损耗一直是一个备受关注的问题。为了解决这个问题，大多数 SSD 制造商都采用了 SMART（自我监控、分析和报告技术）属性，以跟踪 SSD 的使用量，并与驱动器的预期寿命相比较。通常，这会被记录成一种属性，它被描述为“剩余寿命的百分比”，有时是“已使用寿命的百分比”。监控该属性时，当计数器开始接近 0% 的剩余寿命时，用户会被建议开始考虑更换 SSD。但是在其余的 SSD 使用寿命中，这个计数器意味着什么呢？剩余 90% 或 50% 的寿命意味着什么？

要了解为什么会有一个损耗指示器，了解导致 SSD 损耗的原因很重要。基本层面上，损耗是由写入数据引起的，例如保存文件。每次 NAND 单元被写入时，都会造成少量损耗。结果，在许多次写入后，NAND 单元长时间保留数据的能力会降低（SSD 预计寿命结束时，用户数据在无电源状态下仍可被保留大约 1 年）。
这是很容易理解的，但事情并不止于此。SSD 的损耗和性能都取决于工作负载的性质（表现为主机计算机的 IO 活动）、计算机上存储的“静态”数据量（或可用空间量）以及数据已存储的时间。当这些变量发生改变时，性能和损耗速度也随即发生变化。

关于这一点，存在一些物理原因。NAND 闪存是以 SSD 工程师称之为页面和块的形式进行组织的。在大多数配置中，一个 NAND 闪存块可以包含数百个页面，一个页面则包含 16kB 的数据。当 NAND 块包含数据时，新数据不能简单地被写入以覆盖当前数据。准备好接收新数据之前，块应首先执行擦除步骤。然而，尽管 NAND 闪存一次可以写入一个页面，但一次却只能被擦除一个块。所有这些复杂机制都意味着 SSD 固件需要不断管理已存储数据的物理位置，并重新安排数据，以便有效地使用页面和块。额外移动已存储数据意味着以物理形式写入到 NAND 闪存的数据量是从主机计算机传递到 SSD 数据量的好几倍。

工程师使用“写入放大系数 (WAF)”这个术语来描述写入 NAND 闪存的数据量与从主机计算机写入 SSD 的数据量之比。无可挑剔、理想化存储系统的 WAF 应当恰好是 1.0。在用于 Windows 和 MacOS 等台式机操作系统的实际 SSD 中，典型 WAF 的范围介于 2 到 4 之间。这就意味着，与仅由主机计算机预计写入的数据相比，SSD 写入的数据要多二到四倍。

听起来好像不太乐观，但在设计 SSD 和 SSD 固件时，SSD 工程师会考虑这种额外的写入工作负载。在此范围内的 WAF 仍将为用户提供较长的 SSD 服务时间。

尽管 SSD 的设计上佳，但有时 WAF 可能会高于预期或典型值。同样，它与工作负载息息相关。对于大多数台式机用户而言，他们的工作负载会随着时间的推移而发生显著变化。有时工作负载很重，有时则较为轻松。以下情况可能会导致较高的 WAF：

• 当驱动器已满或接近满负载时，后台操作则会更加努力地工作，从而确保始终有可用空间，以便准备接收新数据。如果由于驱动器已满而日常工作负载仍然很高，增加损耗则成为一个问题，那么在可能的情况下留出一些未使用的空间可能会有所帮助。同样，在相同的工作负载下，更大的 SSD 将成比例地减少损耗。在相同的工作负载和操作条件下，1000GB 驱动器的使用寿命将是 500GB 驱动器的两倍。
  
• 小型文件传输会导致更高的 WAF。高频率复制、删除和处理大量小文件（例如图像文件或文本文档）会导致 WAF 增加。这是因为每个文件只是 NAND 块的一小部分，因此这些较小的数据结构更有可能由 SSD 固件整合和移动而形成的。较大的文件（例如视频文件）则不需要那么频繁地移动，因为它们可以填充整个块。
  

尽管控制 WAF 的大部分因素都隐藏在操作系统和文件系统中，但有些项目可以根据用户输入而进行更改。

• 相比于较小的、随机的工作负载而言，SSD 更喜欢较大的、顺序的工作负载。实际生活中，这就意味着它们更喜欢大文件，而不是大量频繁被删除或修改的小文件。
  
• 留出一些未使用的空间可显著帮助 SSD 有效管理已存储的数据。如果 SSD 经常满负载或超过 90% 负载，建议删除一些未使用的文件，或者考虑使用更大的 SSD。
  
• 通常而言，不建议在大型 RAID 阵列中使用消费级 SSD，但如果需要这种硬件 RAID 部署，则优选较大的传输大小。用户可自行决定是否进行准确的部署，但好的经验法则是，使用 128kB 的传输大小乘以阵列中物理驱动器的数量。在 PC 内进行基于小型软件的 RAID 部署时，通常不需要进行此类计算。
  

Windows® 10 旨在有效运行 SSD，但终端用户可帮助完成此流程。TRIM 是一项重要的功能，可帮助 SSD 的后台操作有效运行，同时尽可能减少上面讨论的 WAF。Windows 会定期运行 TRIM，但在某些部署中，它可能不会很频繁地运行。用户可通过在 Windows 中运行驱动器优化功能来触发 TRIM 频繁运行，如下所示：

首先，打开我的电脑窗口，右键单击 SSD 驱动器，选择属性，如下图所示：

打开属性窗口，选择工具选项卡，然后点击优化：

优化菜单如下所示。 在任何时候，用户都可以点击优化来运行 TRIM 功能。同样在这个菜单中，有一个选项可以开启计划优化功能，它将按照用户确定的时间表运行 TRIM。

最后，在时间表窗口，用户可以选择按时间表运行复选框，然后单击选择，选择目标 SSD。

这应该有助于保持一致的 SSD 性能，并尽可能减少 NAND 闪存的损耗。