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(shí)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(gòu)固態(tài)硬盤的時(shí)候，除了價(jià)格因素，TBW、DWPD也是兩個(gè)重要的參數(shù)，詳細(xì)請(qǐng)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(gè)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(huì)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(zhǎng)達(dá) 10 年，但這只是一種誤解。因?yàn)樵诖_定其實(shí)際壽命時(shí)會(huì)涉及到許多因素需要考慮。據(jù)報(bào)道，一些研究人員已經(jīng)得出結(jié)論：消費(fèi)級(jí)的 SSD 平均故障間隔時(shí)間（MTBF）為 100 萬小時(shí)，這算是相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間了。

如果您查看制造商的規(guī)格指標(biāo)說明，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)不同型號(hào)的 SSD 保修政策會(huì)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(zhǎng)

在購(gòu)買 SSD 之前，我們通常會(huì)查看其「故障保修期限」以了解制造商對(duì)產(chǎn)品的保證時(shí)間。如果您已經(jīng)查看了產(chǎn)品指標(biāo)，就會(huì)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(xiàng)告訴您某型號(hào) SSD 平均使用壽命有多長(zhǎng)的指標(biāo)。假設(shè)一個(gè)標(biāo)稱 300TB TBW 的 SSD，這意味著可以在存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器上寫入 300TB 的數(shù)據(jù)。SSD 存儲(chǔ)空間越大，它的 TBW 評(píng)級(jí)就會(huì)越高。

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

如果您正確使用 SSD，就不必太擔(dān)心。實(shí)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(xiǎn)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(shí)使用，如存儲(chǔ)小文件或游戲。

基本上，SSD 的使用壽命沒有一個(gè)確切的答案。普通用戶也無需經(jīng)常更換 SSD，因?yàn)樗膶?shí)際使用時(shí)間通常會(huì)比標(biāo)稱的更長(zhǎng)。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(shí)長(zhǎng)。

SSD 比 HDD 使用壽命更長(zhǎng)嗎

如果您正在嘗試升級(jí)到 SSD 固態(tài)硬盤，使用壽命就是一個(gè)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(chǔ)數(shù)據(jù)，很明顯機(jī)械組件更容易出現(xiàn)故障，硬盤不會(huì)持久。

HDD vs. SSD

SSD 沒有機(jī)械組件，而是使用 NAND 閃存來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。它們耗電更少、讀寫速度更快，同時(shí)可以存儲(chǔ)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(shí)，有人認(rèn)為 SSD 的災(zāi)難性故障率會(huì)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(zhǎng)時(shí)間不使用該驅(qū)動(dòng)器，則 SSD 可能會(huì)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(chǔ)數(shù)據(jù)。雖然人們普遍認(rèn)為 HDD 可以長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)，但實(shí)際上這可能是一個(gè)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(cuò)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(gè)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(huì)影響這些驅(qū)動(dòng)器的使用壽命。

有時(shí)，可能會(huì)有「警告信號(hào)」讓您提前知道驅(qū)動(dòng)器正在失效。這可能是一個(gè)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(shí)可能會(huì)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(dòng)器中寫入的數(shù)據(jù)量越大，它的壽命就會(huì)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(jiǎn)單來說，SSD 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)數(shù)據(jù)，這與 HDD 有很大的區(qū)別。NAND 閃存存儲(chǔ)單元的排列成網(wǎng)格，每個(gè)單元中可以存儲(chǔ) 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(shí)間內(nèi)輸入，并且隨著時(shí)間的推移，數(shù)據(jù)會(huì)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(shí)現(xiàn)方式。2D 或平面 NAND 使用浮柵晶體管在每個(gè)單元中存儲(chǔ)位；3D 或垂直 NAND 利用電荷陷阱來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。前者將數(shù)據(jù)并排存儲(chǔ)，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(chǔ)在 3D NAND 中，在更快的速率下實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)能力。

3D NAND 是目前最新的技術(shù)，旨在改善 2D NAND 的各個(gè)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(chǔ)在每個(gè)單元中的比特?cái)?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(gè)具有不同閃存類型的 SSD，這樣可以利用其中一個(gè)來實(shí)現(xiàn)更好的性能，利用另一個(gè)來實(shí)現(xiàn)高容量存儲(chǔ)。

SLC

SLC 只在一個(gè)單元中存儲(chǔ)一個(gè)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(zhǎng)。由于數(shù)據(jù)僅以 1 或 0 的形式存儲(chǔ)，因此寫入或讀取數(shù)據(jù)非常容易。但存儲(chǔ)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(jià)格相對(duì)較貴。普通用戶可能無法承擔(dān)其價(jià)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(chǔ)數(shù)據(jù)的方式，它可以在兩個(gè)級(jí)別中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這意味著一個(gè)存儲(chǔ)單元可以容納兩個(gè)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(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)兩個(gè)信息位，因此 MLC 固態(tài)硬盤的存儲(chǔ)容量更大。雖然在價(jià)格和性能方面 MLC 驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但需要注意的是它們對(duì)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(gè)單元可以存儲(chǔ)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(gè) P/E 周期。

TLC 固態(tài)硬盤是最常見的，可以以較低的價(jià)格獲得高存儲(chǔ)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(gè)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(chǔ)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(jià)格最低的高容量存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)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(dòng)器

SSD 固態(tài)硬盤將數(shù)據(jù)以電荷的形式存儲(chǔ)。如果沒有回電，數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失。
固件 Bug 是另一個(gè)可能會(huì)降低 SSD 使用壽命的因素。
過度寫入數(shù)據(jù)也會(huì)降低 SSD 使用壽命。對(duì)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(huì)更快地達(dá)到，有時(shí)甚至在保修期之前。
SSD 應(yīng)在最佳環(huán)境下運(yùn)行。通常，溫度應(yīng)在 0 到 60℃ 之間，不超過 70℃。如果超過這個(gè)范圍，閃存單元可能會(huì)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(zhǎng)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(qǐng)注意，這些指標(biāo)只是制造商提供的基本估計(jì)值，只能讓您了解 SSD 驅(qū)動(dòng)器可能的持續(xù)工作時(shí)間。

MTBF 平均故障間隔時(shí)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(jiǎn)單來說，它是兩個(gè)故障點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，以小時(shí)為單位表示。

借助幾種統(tǒng)計(jì)外推技術(shù)，大多數(shù)面向消費(fèi)者的 SSD 的平均無故障時(shí)間（MTBF）約為 100 萬小時(shí)，而工業(yè)級(jí) SSD 則為 200 萬小時(shí)（平均 150 萬小時(shí)）。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(duì)于一個(gè)消費(fèi)級(jí)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(jiǎn)單，但實(shí)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(shí)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(huì)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(gè)耐久度指標(biāo)，主要用于企業(yè)級(jí) 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(dòng)器的次數(shù)。

以下是快速計(jì)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(dòng)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(shí)上，對(duì)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。