SSD(固态硬盘)

什么是SSD？

固态硬盘(SSD)是一种用于计算机的存储设备。这种非易失性存储介质在固态闪存上存储持久数据。ssd硬盘取代了计算机中的传统硬盘驱动器(hdd)，具有与硬盘驱动器相同的基本功能。但是ssd的速度要快得多。有了固态硬盘，设备的操作系统启动速度更快，程序加载速度更快，文件保存速度也更快。

传统的硬盘驱动器由旋转盘组成，带有读/写头的机械手臂称为执行器．硬盘具有磁性读写功能。然而，磁性会导致机械故障。

相比之下，SSD没有需要损坏或上下旋转的运动部件。SSD的两个关键部件是flash控制器和NAND闪存筹码。该配置经过优化，可为顺序和随机数据请求提供高读/写性能。

ssd用于任何可以部署硬盘驱动器的地方。例如，在消费产品中，它们被用于个人电脑(pc)、笔记本电脑、电脑游戏、数码相机、数字音乐播放器、智能手机、平板电脑和拇指驱动器。它们还与显卡结合在一起。然而，它们比传统的hdd更贵。

与迅速扩大的需要更高的输入/输出（I / O）的业务已经引起SSD的开发和应用。由于固态硬盘提供较低延迟与hdd相比，它们可以有效地处理大量的读和随机工作负载。较低的潜伏期源于闪存SSD直接读取数据并立即从存储的数据中读取数据。

高性能服务器、笔记本电脑、台式机或任何需要实时传递信息的应用程序都可以从固态硬盘技术中受益。这些特性使企业ssd适合于从事务性很强的数据库中卸载读操作。它们还可以帮助缓解引导风暴与虚拟桌面架构，或内部的存储数组来存储频繁使用的数据在本地使用混合云。

SSD如何工作？

SSD读写数据到底层互连的闪存芯片硅．制造商通过堆叠网格中的芯片来构建SSD，以实现不同的密度。

ssd读写数据到底层的一组互连的闪存芯片。这些芯片采用浮动栅晶体管(燃煤)，以保持电荷，使SSD即使没有连接电源也能存储数据。每个FGT包含一个单比特数据，当电池带电时指定为1，当电池不带电时指定为0。

每个数据块都以一致的速度访问。但是，SSD只能写入空块。虽然SSD具有待遇的工具，但随着时间的推移，性能可能仍然慢。

ssd主要使用三种类型的内存:单级、多级和三级单元。单级单元格一次可以保存一位数据——1或0。单层细胞(SLCs)是最昂贵的固态硬盘形式，但也是最快和最耐用的。多层细胞(MLC.每个单元可以容纳两位数据，并且在与SLC相同的物理空间中具有更大的存储空间。但是，mlc的写速度较慢。Triple-level细胞(TLC.s）可以在单元格中保存三位数据。虽然TLCS更便宜，但它们也具有较慢的写入速度，并且比其他内存类型更耐用。基于TLC的SSD提供更多的闪光灯容量，并且比MLC或SLC便宜，尽管具有更高的可能性一些腐烂因为单元格中有八个状态。

ssd的主要特点是什么?

SSD的设计有几个特点。因为SSD没有移动部件，所以它不会出现与hdd相同的机械故障。ssd也更安静，耗电更少。因为ssd比硬盘轻，所以非常适合笔记本电脑和移动计算设备。

此外，SSD控制器软件包括预测分析可以提前一个潜在的硬盘故障提醒用户。因为闪速存储器是可延展的，全闪存阵列厂商可使用数据压缩技术操纵可用的存储容量。

SSD有哪些优点？

ssd优于hdd的优点包括:

• 更快的读写速度。SSD可以快速访问大文件。
• 快速启动时间和更好的性能。因为驱动器不需要像硬盘那样自旋，所以它的响应速度更快，并提供更好的加载性能。
• 耐久性。SSD更耐冲击，可以更好地处理热比HDD，因为它们没有移动部件。
• 能量消耗。由于它们缺乏活动部件，SSD需要更少的电源来运行而不是HDD。
• 安静。SSD产生更少的可听噪声，因为没有移动或纺纱部件。
• 尺寸。SSD具有各种形式因素，而HDD尺寸有限。

SSDS的缺点是什么？

随之而来的SSD缺点包括：

• 成本。ssd比传统hdd更贵。
• 预期寿命。一些固态硬盘，例如，那些使用NAND存储器闪存芯片，只能被写入的指定次数比硬盘驱动器通常小于。
• 表现。对写入周期数的限制导致SSD随着时间的推移而降低性能。
• 存储选项。由于成本，SSD通常以较小的尺寸销售。
• 数据恢复．这种耗时的过程可能是昂贵的，因为损坏芯片上的数据可能无法恢复。

SSD非易失性存储器有哪些类型?

NAND和也不电路在他们使用的逻辑门的类型上有所不同。NAND设备使用八针串行访问数据。同时，NOR闪存在手机中广泛使用，支持1字节随机访问。

与NAND相比，NAND和Flash提供快速读取时间，但通常是更昂贵的内存技术。在大块中也不写入数据，这意味着擦除和写新数据需要更长的时间。NAND闪存的用于执行代码的随机存取能力，而不是用于存储。大多数智能手机都支持两种类型的闪存，使用也不使用操作系统和可移动NAND卡来扩展设备的存储容量。

ssd有哪些类型?

ssd的类型包括:

1. 固态驱动器。基础ssd硬盘性能最差。ssd是通过串行高级技术附件(SATA)或串行连接SCSI (SAS)连接的闪存设备，并提供了进入固态世界的第一步成本效益。对于许多环境，从SATA或SAS SSD连续读取速度方面的性能提升就足够了。
2. 基于PCIe的闪光灯。外围组件互连Express基于flash的闪存是性能的下一步提升。虽然这些设备通常提供更大的吞吐量和每秒更多的输入/输出操作，但最大的优势是显著降低延迟。缺点是，大多数这些产品都需要一个定制驱动程序，并且内置的数据保护有限。
3. 闪光的DIMM。闪光双线内存模块可减少延迟，通过消除潜在的PCIe总线争用来更新，而不是PCIe闪存卡。它们需要自定义驱动程序，闪存DIMM唯一，具有对主板上的只读I / O系统的更改。
4. NVMe固态硬盘。这些固态硬盘使用非易失性存储器快递（NVMe)接口规范。这可以通过PCIe总线加速客户端系统和固态硬盘之间的数据传输速度。NVMe ssd是为高性能非易失性存储而设计的，非常适合高要求、计算密集型的设置。
5. NVMe-oF。这NVMe在面料协议允许在主机和目标固态存储设备之间进行数据传输。NVMe-oF通过以太网、光纤通道、ib等方式传输数据。
6. 混合型DRAM，闪存存储。动态随机存取存储器(动态随机存取记忆体)通道配置结合了闪存和服务器DRAM。这些混合闪存设备解决了DRAM的理论伸缩极限，并用于提高应用软件和存储之间的吞吐量。

SSD的形式因素

SSD制造商提供多种形式的因素。最常见的外形因素是2.5英寸的SSD，支持多种高度，并支持SAS、SATA和NVMe协议。

固态存储倡议，存储网络行业协会，确定了以下三个主要的SSD外形的项目：

1. ssd采用传统的HDD形式，可以安装在服务器的SAS和SATA插槽中。
2. 使用标准外接插件卡的固态卡，例如带有PCIe串行端口卡的固态卡。通过pcie连接的SSD无需网络主机总线适配器进行命令中继，提高了存储性能。这些设备包括U.2 ssd它们通常被认为是用于薄笔记本电脑的驱动器的最终替代品。
3. 驻留在DIMM或小型轮廓双在线内存模块中的固态模块。它们可以使用标准的HDD接口，如SATA。这些设备被称为非易失性DIMM（NVDIMM)卡。

两种类型的RAM在计算机系统中使用：DRAM，断电时，其失去数据，和静态RAM。NVDIMMs提供持久存储一台计算机需要恢复数据。他们把闪光灯靠近主板，但操作在DRAM进行。Flash组件装配到一个内存总线的高性能存储备份。

ssd和RAM都包含固态芯片，但这两种内存在计算机系统中的功能不同。

值得注意的两个新形式是M.2和U.2 ssd。M.2固态硬盘的长度从42毫米到110毫米不等，可以直接连接到主板上。它通过NVMe或SATA进行通信。M.2的小尺寸限制了散热的表面积，随着时间的推移，这会降低其性能和稳定性。在企业存储中，M.2 ssd经常被用作启动设备。在消费类设备中，如笔记本电脑，M.2固态硬盘提供容量扩展。

一个U.2 SSD描述了一个2.5英寸的PCIe SSD。这些小形状因子设备以前称为SFF-8639。所述U.2接口使得能够在计算机的电路板要被插入基于NVMe高速的PCIe固态硬盘，而不需要关闭服务器和存储。

SSD制造商

SSD市场由几家大型制造商主导，包括:

• 至关重要的
• 英特尔
• 金斯敦技术
• 美光科技公司
• 三星
• SanDisk
• 希捷科技
• SK海力士
• 西部数据公司。

这些制造商生产并销售NAND闪存芯片组给固态硬盘供应商。他们还销售基于自己的闪存芯片的品牌ssd。选购固态硬盘时应考虑的因素包括:

• 耐久性。每个SSD保修覆盖有限数量的驱动器周期，由NAND闪存的类型决定。只用于读操作的SSD不需要与主要用于写操作的SSD相同水平的耐力。
• 形成的因素。此确定是否替代SSD与现有的存储，并且可以装在单个机箱SSD数量的工作原理。
• 接口。这决定了最大吞吐量和最小延迟阈值，以及SSD的扩展能力。制造商限定他们的ssd为NVMe, SAS和SATA。
• 权力使用。驱动接口还指定SSD的最大功率，尽管在操作中进行了许多Enterprise SSDS将被设计为调整。

从历史上看，ssd的成本高于传统硬盘驱动器。但由于制造技术的改进和芯片容量的扩大，固态硬盘的价格一直在下降，使消费者和企业客户将固态硬盘视为传统存储的可行替代品。然而，由于芯片短缺和市场普遍动荡，价格正在上涨——最近在2020年和2021年，由于covid -19相关的供应链问题。闪存芯片需求的波动使SSD的价格变化不定，但SSD的价格仍然高于HDD。

固态硬盘与硬盘

固态硬盘被认为比最高性能的硬盘快得多。等待时间也大大降低，而用户通常会经历更快的启动时间。

有几个因素会影响SSD和HDD的寿命，包括热，湿度和金属氧化在驱动器内的效果。两种类型媒体的数据会随着时间的推移而降低，HDD通常支持更高数量的驱动器每天写．行业专家建议在低温下存储未使用或空闲SSD以延长其生命。

硬盘的移动部件增加失败的机会。为了弥补，HDD制造商增加了震动感应器，以保护硬盘和PC内部的其他组件。这种类型的传感器的检测，如果机器即将落下，并采取措施以关闭HDD和相关关键硬件。

当数据被分成磁盘上的不同扇区时，HDD的读取性能可能会受到影响。要修复磁盘，使用称为碎片整理的技术。SSD不会磁通存储数据，因此读取性能仍然稳定，无论数据存储在驱动器上。

ssd有一个固定的预期寿命，在性能变得不稳定之前，写周期的数量是有限的。为了补偿，使用ssd穿平，用于延长SSD的寿命。磨损均衡通常由闪存控制器管理，它使用一种算法来安排数据，以便写/擦除周期均匀地分布在设备中的所有块中。另一种技术，SSD过度配置，可以帮助最小化影响垃圾收集写放大。

SSD与eMMC

嵌入式多媒体卡(的eMMC）提供了一种在计算机板载闪存存储。它直接安装在计算机主板上。该架构包括NAND闪存和设计成集成电路的控制器。EMMC存储在手机中发现典型，更便宜的笔记本电脑和物联网的应用。

一eMMC器件的性能大致等同于一个SSD的。但它们在容量不同，作为一个标准的eMMC通常为1 GB 512 GB，和SSD尺寸的范围可以从128 GB到数TB。这使得最适合于处理小文件大小eMMCs。

在便携式设备中，eMMC充当主存储器或可移动SD和microSD多媒体卡的辅助存储器。虽然这是eMMC设备的历史用途，但它们正越来越多地部署在事情设备连接互联网内的传感器．

SSD vs.混合硬盘

虽然不像标准的固态硬盘那样广泛使用，但也有一种可替代的混合硬盘驱动器(大桶）。HHDs弥合闪光灯和固定磁盘磁存储之间的差距，是用来升级笔记本电脑，无论是容量和性能。

hdd具有传统的磁盘架构，为基于磁盘的工作负载增加了大约8gb的NAND闪存作为缓冲区。

因此，HHD最适合应用程序数量有限的计算机。混合硬盘的成本略低于硬盘驱动器。

SSD的历史和演变

最早的固态驱动器通常被设计为消费电子设备。这改变了1991年SanDisk公司发布了第一个商用的基于闪存的SSD。商业设计的固态硬盘用做企业多层次的细胞闪光技术，该技术增强的写入周期。

其他值得注意的日期包括:

• 2005年苹果iPod的首次亮相，标志着第一个引人注目的基于闪存的设备广泛渗透到消费者市场。
• 东芝在2007年推出了3D V-NAND。3D flash设备提高了容量和性能。
• EMC - 现在戴尔EMC - 记与作为第一家供应商，包括在企业存储硬件的SSD，加上技术，其Symmetrix磁盘阵列在2008年这催生的创建混合闪存阵列结合了闪存驱动器和hdd驱动器。
• 东芝在2009年推出了三能级电池。TLC闪存是一种NAND闪存，每个单元存储三位数据。
• IBM被认为是第一家主要存储供应商，以释放一个专用的全闪存阵列平台，称为FlashSystem 2012年获取Texas Memory Systems的技术。此时，Nimbus数据，纯存储，德州内存系统和小提琴内存开始采用全闪存阵列，依靠SSD存储来替换硬盘。
• 2012年，EMC收购了Xtremio，现在基于Xtremio技术填写了全闪存系统。

了解更多关于SSD故障的四个原因处理它们的最佳实践在这篇文章中。