SSD使用壽命衡量參數(shù): TBW、DWPD參數(shù)你真的了解嗎?

發(fā)布時間：2024-07-04 15:03:50 作者：佚名

很多人都知道固態(tài)硬盤不如機(jī)械硬盤耐用，也知道固態(tài)硬盤的壽命不如普通機(jī)械硬盤，所以選購固態(tài)硬盤的時候，除了價格因素，TBW、DWPD也是兩個重要的參數(shù)，詳細(xì)請看下文介紹

SSD 固態(tài)硬盤正在逐漸成為優(yōu)于 HDD 機(jī)械硬盤的最佳選擇，但是阻礙其發(fā)展的一個主要問題是 SSD 使用壽命的不確定性。如果您考慮更換到 SSD，可能會擔(dān)心它的耐用性。

平均而言，SSD 固態(tài)硬盤的使用壽命可以長達(dá) 10 年，但這只是一種誤解。因為在確定其實際壽命時會涉及到許多因素需要考慮。據(jù)報道，一些研究人員已經(jīng)得出結(jié)論：消費級的 SSD 平均故障間隔時間（MTBF）為 100 萬小時，這算是相當(dāng)長的時間了。

如果您查看制造商的規(guī)格指標(biāo)說明，可能會發(fā)現(xiàn)不同型號的 SSD 保修政策會有所不同。除此之外，您可能已經(jīng)注意到其中一些術(shù)語，如 TBW 或 DWPD。這些術(shù)語是什么意思？它們?nèi)绾晤A(yù)估您的 SSD 使用壽命？讓我們來探討一下。

SSD 使用壽命有多長

在購買 SSD 之前，我們通常會查看其「故障保修期限」以了解制造商對產(chǎn)品的保證時間。如果您已經(jīng)查看了產(chǎn)品指標(biāo)，就會發(fā)現(xiàn)有三年甚至十年的保修期。

好吧，這只是保修期，并不能說明到期之后 SSD 就無法工作。除了保修外，您可能還遇到過類似「使用期」或「TBW」這樣的術(shù)語。例如 Samsung 970 EVO Plus PCIe 3.0 SSD 的規(guī)格指標(biāo)：

Samsung 970 EVO Plus TBW

這是一項告訴您某型號 SSD 平均使用壽命有多長的指標(biāo)。假設(shè)一個標(biāo)稱 300TB TBW 的 SSD，這意味著可以在存儲驅(qū)動器上寫入 300TB 的數(shù)據(jù)。SSD 存儲空間越大，它的 TBW 評級就會越高。

雖然相較 600 或 1200 TBW 而言，300 TBW 看起來是一個比較小的值，但它仍比普通用戶的預(yù)期要多得多。事實上，普通用戶幾乎不會用到這個數(shù)值上限。如果實際寫入了 300TB 的數(shù)據(jù)，接下來會怎樣？此時 SSD 也不會立即就失效無法工作。但是隨著時間的推移，它肯定會逐漸「退化」，并且某些部件也會慢慢開始失效。

TBW 只是用于標(biāo)稱 SSD 平均使用壽命的大概數(shù)字，當(dāng)然還有其他指標(biāo)如 MTBF 和 DWPD。接下來會詳細(xì)介紹。

如果您正確使用 SSD，就不必太擔(dān)心。實際上，您甚至可以超過廠商標(biāo)稱的 TBW，將更多數(shù)據(jù)寫入。但為了保險起見，我們始終建議在臨近或達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后僅將其用于臨時使用，如存儲小文件或游戲。

基本上，SSD 的使用壽命沒有一個確切的答案。普通用戶也無需經(jīng)常更換 SSD，因為它的實際使用時間通常會比標(biāo)稱的更長。當(dāng)然，這還取決于產(chǎn)品質(zhì)量（大廠產(chǎn)品更有保障）、使用環(huán)境、所采用的技術(shù)（2D 或 3D NAND）以及使用時長。

SSD 比 HDD 使用壽命更長嗎

如果您正在嘗試升級到 SSD 固態(tài)硬盤，使用壽命就是一個必然要考慮的問題。

從理論上講，普通 HDD 的平均壽命為三到五年。由于它有旋轉(zhuǎn)的碟片并且以磁性存儲數(shù)據(jù)，很明顯機(jī)械組件更容易出現(xiàn)故障，硬盤不會持久。

HDD vs. SSD

SSD 沒有機(jī)械組件，而是使用 NAND 閃存來存儲數(shù)據(jù)。它們耗電更少、讀寫速度更快，同時可以存儲與傳統(tǒng)硬盤相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)量。在可靠性和壽命方面，SSD 始終是更好的選擇。

當(dāng)談到數(shù)據(jù)損壞時，有人認(rèn)為 SSD 的災(zāi)難性故障率會更高。由于 NAND 閃存將數(shù)據(jù)保存為電路上的塊，因此需要電力來保持?jǐn)?shù)據(jù)穩(wěn)定。因此，如果長時間不使用該驅(qū)動器，則 SSD 可能會在達(dá)到 TBW 之前失效。

然而，這并不意味著 HDD 即使不供電也能一直存儲數(shù)據(jù)。雖然人們普遍認(rèn)為 HDD 可以長時間保存數(shù)據(jù)，但實際上這可能是一個誤解——它的平均壽命只有三到四年。

此外，現(xiàn)代固態(tài)硬盤控制器具有內(nèi)置的糾錯能力（ECC）。因此，大多數(shù)用戶擔(dān)心的數(shù)據(jù)損壞問題就根本不是個事兒。

盡管如此，還是應(yīng)該考慮讓 SSD 保持通電狀態(tài)、定期檢查其健康狀況、保持固件更新，并定期進(jìn)行格式化。不要只是把 SSD 存放在那里閑置，希望它的數(shù)據(jù)永存。

影響 SSD 使用壽命的因素

無論是 SSD 固態(tài)硬盤還是 HDD 機(jī)械硬盤，它們都沒有固定的壽命。正如前面所述，有許多因素會影響這些驅(qū)動器的使用壽命。

有時，可能會有「警告信號」讓您提前知道驅(qū)動器正在失效。這可能是一個通知、性能下降、持續(xù)的凍結(jié)/崩潰，甚至是操作系統(tǒng)藍(lán)屏死機(jī)。然而，SSD 有時可能會在沒有任何預(yù)兆的情況下失效。

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P/E 周期

影響 SSD 使用壽命的主要因素是數(shù)據(jù)寫入周期和使用年限。驅(qū)動器中寫入的數(shù)據(jù)量越大，它的壽命就會越短。這些因素可以使用不同的指標(biāo)來衡量，如 MTBF、TBW 和 DWPD。

簡單來說，SSD 將數(shù)據(jù)存儲在閃存單元中，但它也有其局限性。一旦所有的閃存單元都被填滿了，就需要擦除舊數(shù)據(jù)以添加新數(shù)據(jù)。這就是我們所說的「編程/擦除周期」或者叫「寫入/擦除周期」又稱「P/E 周期」，并且只能執(zhí)行一定次數(shù)。一旦達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，固態(tài)硬盤就不再可靠。

NAND 技術(shù)

2D vs. 3D NAND

SSD 使用 NAND 閃存來存儲數(shù)據(jù)，這與 HDD 有很大的區(qū)別。NAND 閃存存儲單元的排列成網(wǎng)格，每個單元中可以存儲 1 位或更多數(shù)據(jù)，具體取決于使用的閃存類型。在這里，數(shù)據(jù)只能在一定的時間內(nèi)輸入，并且隨著時間的推移，數(shù)據(jù)會開始退化。

目前有兩種主流 NAND 技術(shù)——2D NAND 和 3D NAND，它們只是閃存的不同實現(xiàn)方式。2D 或平面 NAND 使用浮柵晶體管在每個單元中存儲位；3D 或垂直 NAND 利用電荷陷阱來存儲數(shù)據(jù)。前者將數(shù)據(jù)并排存儲，后者則將它們垂直堆疊（逐層添加等）。這樣，更多的單元可以存儲在 3D NAND 中，在更快的速率下實現(xiàn)更高的存儲能力。

3D NAND 是目前最新的技術(shù)，旨在改善 2D NAND 的各個方面，因此采用此種技術(shù)的固態(tài)硬盤具有更好的耐用性。

閃存類型

如前所述，存儲在每個單元中的比特數(shù)取決于閃存類型。目前有五種類型，分別是：SLC、MLC、TLC、QLC 和 PLC（Penta Level Cell，目前正在開發(fā)中）

SSD 閃存類型

每種閃存類型在耐久性、可靠性、成本和性能方面都有所不同。一些專業(yè)人士甚至?xí)惭b多個具有不同閃存類型的 SSD，這樣可以利用其中一個來實現(xiàn)更好的性能，利用另一個來實現(xiàn)高容量存儲。

SLC

SLC 只在一個單元中存儲一個數(shù)據(jù)位，具有高 P/E 周期（約為 100000），這意味著其壽命比其他閃存類型都要長。由于數(shù)據(jù)僅以 1 或 0 的形式存儲，因此寫入或讀取數(shù)據(jù)非常容易。但存儲容量較低。雖然 SLC 在性能、耐久性和可靠性方面表現(xiàn)更好，但價格相對較貴。普通用戶可能無法承擔(dān)其價格，因此更適合商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用。

MLC

MLC 是一種閃存存儲數(shù)據(jù)的方式，它可以在兩個級別中存儲數(shù)據(jù)，這意味著一個存儲單元可以容納兩個信息位。與 SLC 相比，MLC 的壽命更短，大約有 10000 次編程/擦除（P/E）周期，但它仍比 TLC 和 QLC 更可靠。

由于單個存儲單元可以存儲兩個信息位，因此 MLC 固態(tài)硬盤的存儲容量更大。雖然在價格和性能方面 MLC 驅(qū)動器是一個不錯的選擇，但需要注意的是它們對數(shù)據(jù)損壞非常敏感。

甚至可以找到 eMLC，它是企業(yè)領(lǐng)域的一種 MLC 類型。P/E 周期在 20000 至 30000之間，某種程度上與 SLC 一樣可靠。

TLC

在 TLC 閃存中，一個單元可以存儲三位數(shù)據(jù)。就壽命而言，它們比 QLC 更好，但與 SLC 和 MLC 相比則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，只有 3000 個 P/E 周期。

TLC 固態(tài)硬盤是最常見的，可以以較低的價格獲得高存儲容量。如果追求高性能，TLC 不是最佳選擇。

QLC

這是最新的閃存類型，其中一個單元可以容納四位數(shù)據(jù)。因此，QLC 固態(tài)硬盤提供了最高的存儲容量，但在性能和耐久性方面被認(rèn)為是最低的。盡管如此，如果您正在尋找價格最低的高容量存儲驅(qū)動器，那么 QLC SSD 就是為您準(zhǔn)備的。

SSD 最佳工作環(huán)境

SSD 驅(qū)動器

SSD 固態(tài)硬盤將數(shù)據(jù)以電荷的形式存儲。如果沒有回電，數(shù)據(jù)可能會丟失。
固件 Bug 是另一個可能會降低 SSD 使用壽命的因素。
過度寫入數(shù)據(jù)也會降低 SSD 使用壽命。對于普通用戶來說，這不是大問題。但如果用于大規(guī)模處理大量數(shù)據(jù)的組織中，則指定的 TBW 可能會更快地達(dá)到，有時甚至在保修期之前。
SSD 應(yīng)在最佳環(huán)境下運行。通常，溫度應(yīng)在 0 到 60℃ 之間，不超過 70℃。如果超過這個范圍，閃存單元可能會退化。

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衡量 SSD 使用壽命的指標(biāo)

前面已經(jīng)為大家長篇大論地介紹了影響 SSD 使用壽命的各種因素。下面，讓我們來談?wù)労饬?SSD 耐久性的不同指標(biāo)。請注意，這些指標(biāo)只是制造商提供的基本估計值，只能讓您了解 SSD 驅(qū)動器可能的持續(xù)工作時間。

MTBF 平均故障間隔時間

MTBF 是一種可靠性或故障率量化指標(biāo)，用于預(yù)估 SSD 的耐久性。簡單來說，它是兩個故障點之間的時間間隔，以小時為單位表示。

借助幾種統(tǒng)計外推技術(shù)，大多數(shù)面向消費者的 SSD 的平均無故障時間（MTBF）約為 100 萬小時，而工業(yè)級 SSD 則為 200 萬小時（平均 150 萬小時）。如果將其轉(zhuǎn)換成年份，則分別約為 114 年和 228 年。

這是否意味著 SSD 可以使用一輩子呢？嗯，對于一個消費級電子產(chǎn)品而言，上百年的耐久性，你怕不是在跟我講玄幻。

TBW 寫入總字節(jié)數(shù)

TBW 通常被稱為總寫入字節(jié)數(shù)，是大多數(shù) SSD 制造商用來提供寫入循環(huán)限制的一般概念規(guī)范。雖然聽起來很簡單，但實際上它是指 SSD 在其壽命內(nèi)能夠?qū)懭氲目傋止?jié)數(shù)。一旦達(dá)到 TBW 上限，理論上就不能在 SSD 中寫入更多數(shù)據(jù)。但實際上仍可能繼續(xù)寫入，正如我們前面解釋的那樣，您的 SSD 會逐漸開始失效。

例如，如果 SSD 標(biāo)稱的 TBW 是 300TB，保修期為 10 年，這意味著（理論上）在 10 年內(nèi)可以將 300TB 的數(shù)據(jù)寫入 SSD 中。

DWPD 每日磁盤寫入次數(shù)

DWPD 是另一個耐久度指標(biāo)，主要用于企業(yè)級 SSD。與 TBW 不同，DWPD 確定用戶在保修期內(nèi)每天可以重寫驅(qū)動器的次數(shù)。

以下是快速計算 DWPD 的公式：

DWPD = TBW ÷ 保修期天數(shù)

我們?nèi)匀灰?10 年保修期的 300TB TBW 固態(tài)硬盤為例，并使用上述公式?？梢运愠鲈擈?qū)動器的 DWPD 將為 0.82TB，即 82.19GB。這意味著每天必須寫入 82.19GB 數(shù)據(jù)才能讓 SSD 開始磨損。事實上，對于像你和我這樣的普通用戶來說，誰沒事每天寫幾十上百 GB 數(shù)據(jù)啊。