什么是SSD 固态驱动器如何工作

当您启动计算机或从睡眠模式唤醒时，您听到的呼呼声就是您的硬盘磁盘开始旋转的声音。概念上与记录播放器不同，硬盘驱动器(HDD)是具有致动器臂的机电设备，致动器臂将自身定位在称为盘片的旋转盘上，以便读取或写入信息。

虽然创纪录的播放器最高速度为78转，但今天的企业级硬盘驱动器可以以15,000转的转速旋转。然而，即使在这样的速度下，也会有不可避免的延迟与磁头找到包含所请求数据的驱动器上的点。有时驱动器可能需要从多个位置读取以完成命令，乘以等待时间。

固态驱动器(SSD)，顾名思义，没有移动部件或旋转磁盘。它们使用由SSD控制器管理的互连闪存池，以提供远远超出HDD可提供的速度。

一些粗略的例子：SSD可以将启动时间从大约35秒减少到大约10秒。HDD的写入速度可能在50-120Mbit / sec的范围内。相比之间在200-500Mbit / sec之间。对于SSD。HDD可能能够在每秒50-200次输入/输出操作之间完成，而可比较的SDD可能能够完成多达90,000次。一些企业级机架级SSD声称能够每秒处理数百万次操作。

但是，尽管它们具有性能优势，但由于几个原因，SSD与HDD相比仅占10%%的市场份额。首先，它们很昂贵。今天的硬盘驱动器平均每GB约3-4美分，而固态硬盘则为25-30美分。例如，1TB内置硬盘成本约为40美元，而可比SSD则售价约为250美元。第二个原因是SSD是古怪的小设备，随着它们的填满而变慢。最终，闪存单元达到了根本无法再完成写入操作的状态。SSD制造商已经创建了一些聪明的解决方法，包括垃圾收集，以缓解这个问题，SSD供应商会告诉你，今天的设备具有与HDD相当的可靠性和寿命。但感知依然存在。

总体而言，SSD的趋势线肯​​定是朝上的。在消费者方面，制造商开始在其高端台式机和笔记本电脑上制造SSD标准设备。而这种速度优势使SSD在云和企业场景中成为可取的，其中性能至关重要。Gartner预测，到2021年，50%%的数据中心将使用固态阵列进行高性能计算和大数据工作负载，目前这一比例不到10%%。

简单的USB闪存驱动器(或拇指驱动器)就是固态驱动器技术的一个例子。SSD是一种更大，更复杂的设备，可以聚合NAND闪存存储池，这种存储类型也可以在MP3播放器和数码相机中找到。与RAM在机器关闭时不保留数据不同，SSD闪存是非易失性的，这意味着无论设备是否通电，数据都会被保留。

使用SSD，无论位置如何，每个数据块都可以以与其他每个块相同的速度访问。这使得固态硬盘本身比硬盘驱动器更快，硬盘驱动器正在旋转，驱动器头移动到正确的位置。

使用硬盘驱动器，可以将大型文件分解并隐藏到驱动器未使用的角落和缝隙中，并且可以轻松更新数据。这允许有效使用总驱动容量。另一方面，分散的数据显然需要更长的定位时间，这就是为什么对硬盘驱动器进行碎片整理已成为设备维护的标准部分。

SDD有一个不同的更大的问题 - SSD只能写入空块。当SSD是新的并且所有块都是空的时，这没关系。但随着时间的推移，随着块被填满，覆盖数据成为一个问题，因为SSD可以更新现有页面的唯一方法是将整个块的内容复制到内存中，擦除块然后写入旧的内容块除了新数据之外。如果没有可用的空块，则SSD必须扫描标记为删除但尚未删除的块，将其擦除，然后将数据写入现在已擦除的页面。随着时间的推移，随着SSD的填满，写入驱动器变得更加复杂和缓慢。

SSD使用多种方法来克服这个问题，包括过度配置; 磨损均衡，一种用于闪存单元的负载均衡; 和垃圾收集，一个在后台工作以删除陈旧文件和优化可用空间的过程，类似于HDD中的碎片整理功能。

与HDD相比，SSD具有许多优势，可以帮助抵消标价差异。固态硬盘很安静。它们不会振动，从而提高可靠性。如果跌落，硬盘可能会损坏; SSD不是这样。它们使用更少的电力并产生更少的热量，这可以在大型数据中心场景中节省大量成本。它们比HDD更小，功能更强大，因此数据中心可以将更多存储空间打包到更小的空间中。当然，还有速度优势。

由于硬盘驱动器拥有庞大的客户基础，他们基本上认为磁盘驱动器“足够好”，因此决定采用新的不同技术需要公司建立稳固的业务案例。

公司需要进行详细的成本/收益分析，以确定转向SSD是否有意义。一种部署方法是缓慢迁移，其中SSD将成为新服务器和存储设备的要求。另一种方法是在分层数据存储方案中将SSD专门用于“第0层”数据。第0层数据是需要高性能的交易数据，例如在金融或电子商务应用中。

SSD的其他企业用例包括坚固耐用的笔记本电脑或笔记本电脑，启动时间很重要的应用程序，视频和音频等大型媒体文件的编辑，缓存驱动器和数据库服务器。

在企业考虑固态硬盘与硬盘驱动器的同时，重要的是要注意数据的总量正在爆炸，因此大多数公司将在很长一段时间内继续购买这两种类型的硬盘。事实上，IDC预测，即使SSD销量增加，到2025年，固态硬盘仍将只占企业总市场份额的20%%。