厉害：最后知道为什么SSD使用速度会更慢，解决方案就在这里！

无论何时购买计算机，您都会发现配置存储的介绍总是不同的，无论是纯固态（SSD）还是纯机械，或者固态+机械硬盘的组合。

两者之间的主要区别在于固态存储是半导体，而机械存储是电磁。固态驱动器的最大读取速度为400-600MB / s，而机械硬盘的最大读取速度不超过200MB / s。

SSD的速度虽然比机械硬盘快得多，但存在一个更为严重的问题，即长时间使用后，速度会明显降低。实际原因是什么？

什么是SSD？

首先，我们必须首先了解SSD的基本概念。固态硬盘驱动器是指由固态电子存储芯片阵列制成的硬盘驱动器。它由一个控制单元和一个存储单元组成。

当前，市场上的固态驱动器分为两类。第一类使用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，第二类使用DRAM作为存储介质。

基于闪存的固态硬盘驱动器，也称为SSD。这种硬盘具有广泛的应用范围，笔记本硬盘，U盘，存储卡等都是SSD。

SSD主要由主控制，闪存和缓存组成。其中，闪存起着关键作用，因为它是负责存储数据的闪存颗粒，在很大程度上决定了SSD的使用寿命。

闪存是一种可电子擦除的可编程只读存储器，它允许在操作过程中多次擦除或写入存储器。

目前，有四种类型的闪存颗粒，即SLC，MLC，TLC和QLC。 SLC闪存的存储单元只能存储1位数据，换言之，它只能存储1个0或1个，共两个状态。 MLC闪存的存储单元可以存储2位数据，可以对0和1进行置换和组合，并具有00、01、10、11的四个状态。以此类推，QLC是最新的闪存颗粒，其存储容量是SLC的8倍，0和1可以形成16种状态。

尽管SSD的闪存容量在增加，但是擦除和写入的次数却减少了。这也意味着缩短了SSD的使用寿命。与QLC相比，SLC的使用寿命要长100倍。

除了闪存之外，SSD接口也分为四类，分别是SATA，mSATA，M.2和PCI-E。

SATA是一种具有三种规格的计算机总线：SATA1.5Gbit / s，SATA 3Gbit / s和SATA 6Gbit / s。读写速度为150MB / s，300MB / s和600MB / s。适用于几乎所有台式机和笔记本电脑。

mSATA是SATA接口的迷你版。它有两个规格：M50 msata和M30 msata。读写速度均为520MB / s。它主要适用于超级本，例如联想的E220，E420，Y460等。

M.2是Intel取代mSATA引入的新接口规范。它有两种类型：套接字2和套接字3。套接字2的最大读取速度可以达到700MB / s，而套接字3的理论带宽可以达到4GB / s。插槽2适用于某些低端笔记本电脑，而插槽3几乎适用于新上市的台式机主板和中高端笔记本电脑。

PCI-E是高速串行计算机总线。它具有5个版本，从1.0到最新的5.0，读写速度分别为250MB / s，500MB / s，984.6MB / s，1969MB / s和3938MB / s，适用于几乎所有台式机。

从全面的角度来看，不同的SSD闪存颗粒具有不同的读写速度和擦除时间。闪存的容量越大，使用寿命越有限； SSD接口的差异直接影响读写速度。

写放大和垃圾收集

但是，以上两个原因会影响SSD使用前的速度。使用后速度降低的原因主要分为两个方面：写放大（WA）和垃圾回收（GC）。

WA是闪存和SSD中的不良现象，也就是说，实际写入的物理数据量是写入数据量的许多倍。因为需要先擦除然后重写闪存芯片，所以它需要读取目标数据所在的整个文档以将其缓存在缓冲区中，然后将要重写的数据覆盖到缓冲区中，最后将缓冲区写入到另一个在文档中，即使更新一个字节，实际上也会将4KB数据写入FLASH芯片。这还会导致SSD写入的文件大小增加一倍的现象，从而导致硬盘容量变得越来越小，并且写入速度降低。

GC意味着当没有更多可以直接写入FLASH芯片的空白文档时，JVW（Java虚拟机）将调用垃圾回收机制来回收内存空间。 GC将在闪存芯片中找到被丢弃或删除的手稿，然后擦除该手稿以存储您的新数据。但是，由于GC和FLASH的擦除单元不一致，因此根据手稿进行写入，并且进行擦除。此外，根据块文件类型，一个块中有16个文档，因此当GC发现过时时手稿，实际上需要将Blovk中剩余的15个文件移动到另一个地方以更改手稿。因此，每更新1个字节，实际上就会在后台写入16个文档。 1个文档为4KB，16个文档为64KB。这样，SSD的容量也将增加一倍，从而导致写入速度降低。

简单地说，当您的SSD存储更多数据时，空白文档将更少。为了增加空间，GC会查找废弃的文档。随着次数的增加，SSD的速度自然会变慢。

此外，在需要写入数据时不会调度GC。即使SSD处于空闲状态，它也将安静运行并提前保留一些空间。

如何避免由于过多的数据存储而导致SSD速度降低的问题？

制造商的方法是根据SSD级别开发不同的解决方案。例如，入门级固态硬盘会减少可用容量并保留一部分空间，以防止固态硬盘完全填满。最直观的示例是，某些计算机的存储容量为512GB，但只能使用480GB。

对于中高端SSD，它们将配备额外的缓存以减少写入放大。像三星970 PRO NVMe M.2 1T一样，它配备了4GB的缓存容量。

用户可以通过4K对齐，Trim命令和损耗均衡等功能机制来减少写入放大。

已测量：SSD突发容量对速度的影响

为了进一步确定SSD容量已满时速度是否确实受到影响，我们进行了测试。

在测试之前，MacBook Air（2018年型号）的SSD的剩余容量为71.58GB。使用磁盘速度测试，硬盘的写入速度为492.1MB / s，读取速度为1832MB / s。

接下来，我们要减少计算机的可用容量，保留9.02GB的空间，然后再次测量SSD的速度。此时，SSD的写入速度为448.2MB / s，读取速度为1791MB / s。

与上一组数据相比，您会发现随着SSD可用容量的减少，写入速度和读取速度都会降低。

在PC端进行测试之后，我们来看一下移动端。 MoFirLee拥有容量为64GB的iPhone 11。硬盘的剩余容量为27.2GB。 DiskBench测量的硬盘驱动器写入速度为201.7MB / s，142.1MB / s，13 5.2MB / s，平均写入速度15 9.7MB / s，读取速度360.6MB / s，48 5.9MB / s，387.1MB / s，平均读取速度为411.2MB / s。

当移动硬盘的可用容量变为1.17GB之后，写入速度将为183.7MB / s，15 9.6MB / s，19 5.5MB / s和平均写入速度为160.6MB / s，读取速度为60 9.7MB / s，610.3MB / s，510.6MB / s，平均读取速度为510.7MB /秒。

与前一组数据相比，硬盘的第一次写入速度确实有所下降，但是二、第三个数据比前一组数据快，并且三倍的读取速度更快比以前的设置。造成这种情况的原因可能是主要的控制算法和优化，因此实测数据有所不同。

最后的结论是，当SSD的可用容量变小时，写入和读取速度会降低，但实际上，母版可能对此有其他优化或控制措施，并且不同的算法也会导致差异。

摘要

如今，您可以使用8个字来描述SSD的情况。有一种称为进度的回归。当前市场上的固态硬盘，工艺技术越先进，使用寿命越短，以换取更快的速度。从侧面可以看出，制造商选择在现有技术无法突破时做出一些牺牲。

使用前，影响SSD速度的因素包括闪存颗粒，接口类型，主控制器的质量和升级固件。使用后，写放大，垃圾回收机制和不良的存储习惯是影响SSD速度的主要原因。尽管优质的SSD速度很快，但使用寿命会缩短，价格也会更高。价格便宜的SSD具有中等速度，但使用寿命长。至于选择方式，则完全取决于个人需求。

为了避免由于可用容量不足而导致SSD速度下降的问题，最好备份每个硬盘驱动器上的所有数据，然后进行4K对齐。如果您刚购买计算机并且硬盘类型固定，则可以在使用之前对SSD进行高级格式化。这样，您的SSD速度将不会轻易下降。

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