3.5.2 SSD延寿计划之“耗损均衡” - 花开正当时，十四款120/128GB SSD横向评测

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3.5.2 SSD延寿计划：耗损均衡

　　SSD有限的写入循环次数决定了用的越频繁，NAND死得越早，如果不加以控制，那么容易就出现这样的情况：主控频繁向某部分bloc写数据-擦除数据-再写入数据，而NADN其他部分写数据的机会比较少，这种情况就像小品中说的那样“你搁一个羊身上薅，时间长了谁看不出来”，用的频繁的区块坏的更快，不平衡的使用方式对SSD寿命也是一种伤害。

　　耗损均衡（wear leveling）技术就是为了保证NAND所有区块的写入-擦除几率是均等的，说白了就是“有难同当”，有活大家一起干，要挂的时候也是集体挂。

　　耗损均衡与主机系统无关，因为主机根本不关心数据是写在那块NAND区块的，它只是向逻辑区块寻址空间（logical block addresses，简称LBA）写入数据，SSD主控再通过LBA向PBA（物理寻址空间,physical block addresses）真正写入数据，而WL就发生在后一段过程中。

　　准确来说，耗损均衡是一种优化算法，它可以将LBA重新映射到不同的PBA空间中以平衡PBA的写入次数，重新映射的频率、快速定位“最小磨损”（least worn）区块的能力以及迁移数据的能力是评估WL性能的主要指标，它主要依赖于SSD主控。

　　依照不同的状态，WL可以分为三种，无耗损均衡（no-wear leveling）、动态耗损均衡（Dynamic Wear Leveling）以及静态耗损均衡（Static Wear Leveling）三种，分别来看。

无耗损均衡对SSD寿命影响很大

　　无耗损均衡就是不做任何干涉，任由SSD随意使用PBA空间，那么结果自然很悲催，P/E循环次数很快耗尽，SSD就要挂了，这时候SSD的寿命就取决于使用的闪存类型了，SLC好些，MLC就差远了，总之这种情况是极不推荐的。

动态耗损均衡

　　动态耗损均衡是指主控算法指定只寻找那些没用过的PBA区块做耗损均衡处理，而忽略那些写过数据的PBA，哪怕只写过一次数据。图表设定的情况是75%的空间写过了数据，那么动态耗损均衡就只会从剩下的25%空间进行耗损均衡处理，此时可靠性是无耗损均衡时的25倍，但是只有四分之一的区块才有耗损均衡处理。

　　静态耗损均衡处理的算法会搜寻整个SSD区块以寻找写入数据次数最少的区块，如果这个区块现在是空白的，那么就直接写入新的数据，如果找到的这个区块恰好有数据存在（而且是不经常变动的数据，类似系统文件），那么它里面的数据会被转移到另一个写入次数比较多的区块，然后再把新的数据写入到这个区块中。

　　静态耗损均衡的可靠性比无耗损均衡高了100倍，与动态耗损均衡相比也要高三倍。

　　现在我们再来算一下120GB SSD的使用寿命问题。以3000次P/E循环为例，写入放大率为2，耗损均衡率也算作2，平均每天写入50GB数据量，那么实际的使用寿命为120GB*3000/（50GB*2*2*365）=4.9年，差不多是5年左右（60GB则是两年半左右），数值高低还要看厂商的写入放大和耗损均衡控制能力，更要看用户的使用情况，如果写入操作很少（实际上50GB的写入量不算少，日常操作中读取更多，写入比较少），那么使用寿命还得延长。

　　耗损均衡技术的存在使得SSD不不是那么容易用坏，而且它只是提高SSD可靠性和寿命的一个代表，闪存厂商和主控厂商都在SSD延寿、恢复性能上倾注了很多精力，比如下一节还要讲到的TRIM和GC。