Overload

大容量降價真香嗎

2019年固態(tài)硬盤經歷了一輪大降價，盡管近期價格有所回升，全面普及的潮流已經不可阻擋。480GB～1TB容量的產品儼然已經成為主流需求，甚至有些消費者已經用大容量固態(tài)硬盤（圖1）單盤裝機，而不是小容量固態(tài)硬盤裝系統(tǒng)、機械硬盤做數據倉庫的使用方式了。

尤其是M.2接口的固態(tài)硬盤，即便是PCI-E×2通道的M . 2接口（圖2）也可以達到1500MB/s的傳輸速率，遠遠超過SATA接口產品（包括SATA固態(tài)硬盤），讓硬盤終于不再是系統(tǒng)性能最短的那塊板。不過有些特別看重價格的用戶選擇了雜牌固態(tài)硬盤，長時間使用后遇到了一個問題，就是速度大幅降低。

固態(tài)硬盤顆粒大不同

其實最早的固態(tài)硬盤幾乎沒有掉速的問題，這一現象是隨著NAND閃存的技術變遷產生的。最初的N A ND閃存的數據存儲模式是SLC的，優(yōu)點是讀寫能力出眾，但是容量難以做大。為了解決容量問題，數據的存儲模式逐步從SLC一路發(fā)展到MLC、TLC、Q LC，容量也隨之幾何增長。

這些增加容量的存儲模式，其實就是在單位內保存的電荷位越來越多，如此可以在幾乎不增加硬件成本（價格）的情況下，讓單位容量不斷提升。當然從同樣容量的產品角度看，就是價格不斷下降了。但是要在NAND閃存的結構內“塞下”更多的電荷，記錄更多的數據（圖3），相應的控制就必然變得更復雜，因此寫入數據的時間也就更長，進而導致寫入性能大幅下滑。固態(tài)硬盤廠商從MLC顆粒之后就開始采用緩存設計（圖4），通過大容量緩存暫存數據，然后再慢慢寫入，讓數據寫入的表面速度可以保持一定的水準，而不是一瀉千里。不過問題是，當讀寫數據較大、緩存容量耗盡后，寫入速度會立刻“顯出原形”。

GC、TRIM是什么

為了解決掉速問題，人們發(fā)明了TRIM命令和GC機制。先說TRIM命令。在硬盤上進行常規(guī)數據寫入時，操作系統(tǒng)實際上會先“告訴”硬盤要刪除已有的數據，然后再寫入新數據到硬盤里。為什么這樣呢？因為操作系統(tǒng)刪除文件的時候，實際上只會在被刪除的文件上做個“記號”，表示這里已經沒有東西了，并將文件隱藏起來，這個“記號”會保留在硬盤的緩存里，以后有新數據寫入需要這些空間的時候，再真正刪除相關數據，或者直接在其基礎上覆蓋寫入，只需要進行相應的翻轉磁極操作，將磁盤狀態(tài)改變?yōu)樾聰祿秃?。如此一來，硬盤在寫入數據時需要更多的時間來查詢緩存里的各種“記號”，所以持續(xù)寫入會越來越慢，這從硬盤測試時讀寫曲線逐步下降就能看出來。

這個機制在機械硬盤上雖然有些影響速度，但執(zhí)行起來還算順暢，但用到固態(tài)硬盤上問題就來了，因為閃存默認是不允許直接覆蓋數據的，只能先完全擦除，等到電荷全部處于特定穩(wěn)定狀態(tài)，即完全“空閑”的閃存空間才來進行寫入。在沒有TRIM命令的情況下，因為前文提到的操作系統(tǒng)的刪除機制限制，固態(tài)硬盤其實是不知道哪些文件是被“刪除”的，更不知道哪些數據已經無用了，必須到操作系統(tǒng)要求在相同的地方寫入數據時，才能知道這些數據可以，也需要被擦除。這樣就出現了在數據等待寫入時，固態(tài)硬盤還在忙著先清空數據的情況，極大地影響了效率和寫入速度。

TRIM命令（圖5）就是在操作系統(tǒng)刪除數據時使用類似快照的方式來“記住”這里已被刪除，以及目前的電荷狀態(tài)，這種方式的速度比直接讀寫硬盤、標記刪除區(qū)域要快得多，同時固態(tài)硬盤不用反復查詢哪里被標記了，時間自然就節(jié)省下來了。而寫入數據的時候，TRIM命令也允許數據直接根據快照記錄的電荷狀態(tài)，向已刪除的區(qū)塊進行修改寫入，而不用花時間去把它恢復到空白狀態(tài)，也就是直接覆蓋存儲，可以明顯提升寫入速度。

支持TRIM命令的產品必須具備三個要素：第一，固態(tài)硬盤的主控制器和當前搭配的固件需要支持TRIM命令接收;第二，當前操作系統(tǒng)需要支持TRIM指令發(fā)送，這點Windows 7之前的操作系統(tǒng)是不支持的;第三，固態(tài)硬盤的驅動程序必須支持TRIM命令傳輸。

GC則是GarbageCollection（垃圾回收機制）的縮寫，簡單地說，就相當于硬盤的碎片整理，但它是固態(tài)硬盤自身的機制，與操作系統(tǒng)完全無關，也不需要人為干預。其具體功能是將零散分布在存儲模塊中的有效數據合并到一個新的模塊中，并將舊的模塊數據擦除（圖6）。GC還細分了閑置垃圾回收和被動垃圾回收兩種方式。顧名思義，前者就是在固態(tài)硬盤空閑間隙進行回收操作，減少固態(tài)硬盤主控的負擔，提高工作效率，缺點是數據和時間都更加零散，需要更多線程的讀取和寫入，就是所謂的額外寫入放大，對系統(tǒng)性能有較高的要求;而被動垃圾回收則是在數據讀寫的同時進行垃圾回收操作，這時會增加主控負擔，延長操作時間。

GC機制的好處首先是減少了系統(tǒng)讀取時的尋址負擔，另一方面也能留出更多完全空閑的模塊，便于存儲新的數據。GC機制對固態(tài)硬盤的性能和壽命都起到至關重要的作用，不過它仍然是一個讀寫操作過程，因此頻繁的GC操作會嚴重影響閃存的壽命。如何用GC機制配合TRIM命令，最大化數據讀寫機制與性能之間的平衡，就成為固態(tài)硬盤固件算法的關鍵。

雜牌掉速的真實秘密

說了這么多，揭秘的時間到了，為什么正規(guī)大廠的固態(tài)硬盤掉速問題相對較少呢？就是因為廠商投入了大量精力對固件的算法進行優(yōu)化，但是這個優(yōu)化非常麻煩。第一，廠商要具備非常出色的技術能力。主控芯片廠商提供的產品雖然有標準的算法，但是具體到自家生產的固態(tài)硬盤上，就必須進行二次開發(fā)。沒有這個技術實力，就只能“拿來主義”，主控廠商給的默認值是什么就用什么。第二，這個算法是需要在基于顆粒的技術特性之上進行開發(fā)的。也就是說廠商必須知道自己拿到的顆粒是什么電氣特性，由于同一個閃存顆粒廠商提供的這一批顆粒和下一批顆粒都可能存在區(qū)別，那么就必須在這基礎之上，針對主控芯片的特性分別對它們進行二次開發(fā)，二者缺一不可。

至于雜牌固態(tài)硬盤小廠商，它們第一沒有二次優(yōu)化算法的技術能力，第二甚至不清楚自己下一批顆粒的進貨來源，針對顆粒電氣特性進行優(yōu)化更無從談起。沒有好的算法來平衡，它的回收機制是有缺陷的，根本做不到合理的優(yōu)化回收。

這下，你明白為什么很多超低價位的固態(tài)硬盤便宜，用一陣子就會出現掉速問題了吧？要注意的是，剛開始使用時，固態(tài)硬盤因為有著大量完全空白的存儲單元，所以速度表現會非常良好，但沒有好的固件算法支撐，使用一段時間后，空白存儲單元不足，又不能很好地回收和整理，掉速現象才會逐漸出現和嚴重。因此，不管是評測還是周圍人的短期使用體驗，都可能存在一些偏差。

這些固態(tài)硬盤安心用

那么，要遠離不靠譜的雜牌，我們就得了解市場中到底哪些才是值得信任的固態(tài)硬盤廠商和型號。下面筆者就來簡單介紹一些典型產品吧。

金士頓UV500系列480GB SATA接口固態(tài)硬盤

針對沒有M.2接口的老機型，也同樣有適用型號推薦，比如金士頓UV500系列的480GB產品。其主控、閃存配置為Marvell88SS1074+64層3D TLC閃存的組合，性能相當出色，接近SATA3.0接口理論傳輸速度的極限，雖然500MB/s級別的速度遠不如很多M.2 SSD，但這也是接口規(guī)格的限制所致，實在無奈。

金士頓固態(tài)硬盤的最大特點就是堅固耐用，且性價比極為突出。金士頓為它提供了5年有限質保。而且為了加強安全性，它支持256位AES硬件加密、TCG Opal 2.0安全管理解決方案，對涉及商業(yè)機密等營商環(huán)境非常適用。

希捷酷魚500GB固態(tài)硬盤

在500GB容量的SATA接口固態(tài)硬盤中，希捷酷魚系列絕對是非常具有性價比的產品之一。它的順序讀取速度高達560MB/s，順序寫入速度高達535MB/s，是SATA 3.0接口的極限速度，而且其總寫入字節(jié)數高達249TBW，耐用性非常出色。其實筆者還是比較喜歡大容量的SATA接口固態(tài)硬盤，它們的適應性更好，從系統(tǒng)盤位置退役后完全可以當作數據倉庫盤、游戲/影音的存儲盤使用。尤其是用于M.2+2.5英寸組合的筆記本機型，一個高速M.2系統(tǒng)盤+一個大容量倉庫盤，豈不是完美？

金士頓KC2000系列500GB M.2接口固態(tài)硬盤

金士頓固態(tài)硬盤有口皆碑，穩(wěn)定性無需擔憂，一直以來都是電腦裝機的首選產品之一。從性能上看，KC2000系列的固態(tài)硬盤性能非常了得，它采用了M.2接口，支持PCIe×4通道，主控為慧榮旗艦型號SM2262EN，是目前市面主流產品中的性能翹楚，也不愧為金士頓新旗艦產品。其采用AES 256位加密，96層3D TLC閃存，最大容量版本可達2TB。KC2000系列固態(tài)硬盤的最大持續(xù)讀取速度為3000MB/s～3200MB/s，持續(xù)寫入速度為1100MB/s～2200MB/s，隨機讀取速度為250K IOPS～350K IOPS，隨機寫入速度為200K IOPS～250K IOPS。

KC2000的主流產品，500GB版本非常超值。其總寫入數據可達300TBW之多，使用壽命完全不需擔心。當然了，如果預算有限，又想上M.2接口硬盤，可以考慮金士頓的A2000系列產品，其速度略低，但是容量價格比更為突出！

希捷酷魚510系列 512GB M.2接口固態(tài)硬盤

希捷一直是全世界舉足輕重的存儲專業(yè)廠商，酷魚系列產品現在也擁有了固態(tài)類型的選擇。這款512GB的M.2接口固態(tài)硬盤采用群聯PS5012-E12主控+東芝64層3D TLC的組合，PCIe×4高速接口，性能非常出眾，讀寫速度分別是3400MB/s和2100MB/s，隨機讀寫速度分別是350K IOPS和530K IOPS。而且其總寫入字節(jié)數達到了320TBW，耐久性也不需要有任何擔心。如果你認準了希捷酷魚510系列，但是預算又有限，還可以考慮256GB版本，價格要便宜不少呢。

西部數據Black系列SN750-游戲高性能版500GB M.2接口固態(tài)硬盤

西部數據自從收購閃迪后，迅速完成了從機械存儲到固態(tài)存儲的多元化布局，這款Black系列SN750 500GB固態(tài)硬盤就是西部數據的杰作之一。不同于其他廠商的是，西部數據（閃迪）具有自主設計主控和閃存芯片的能力，這款產品就采用源自閃迪的20-82-007011主控，以及閃迪的64層堆疊BiCS 3D TLC閃存，固件的緩存策略設計無疑會很出色。有趣的是，SN750支持“游戲模式”（Game Mode），打開后會禁用低功耗狀態(tài)，從而大大降低讀寫延遲，當然功耗和發(fā)熱會有所增加。這個功能對游戲玩家來說無疑是非常友善的，可以大幅度縮短游戲載入和讀盤等待的時間。

西部數據Blue系列-3D進階高速讀寫版 500GB SATA接口固態(tài)硬盤

西部數據的Blue系列固態(tài)硬盤屬于其入門級產品，采用Marvell 88SS1074主控+閃迪64層堆疊BiCS 3D TLC閃存的搭配方式，500GB版本可提供545MB/s讀取、525MB/s寫入、4K隨機讀取100K IOPS、4K隨機寫入80K IOPS的性能。西部數據還升級了質保政策，從3年質保提升至5年質保，可靠性不需要擔心。

目前500GB版本是西部數據Blue系列中性價比最高的一款，十分劃算，追求實惠的用戶可以優(yōu)先考慮。

三星970 EVO Plus 500GB M.2接口固態(tài)硬盤

三星970 EVO系列固態(tài)硬盤頗受用戶的喜愛，主要原因就是性能十分出眾。不過這并沒有讓三星滿意，繼970 EVO之后，三星又拿出了970 EVO Plus系列，重點就是進一步提升讀寫速度。970 EVO Plus的技術水平有了很大的提高，除了搭載第五代V-NAND閃存外，該系列的固件也進行了升級，總體性能提升較為明顯，其中寫入速度比前代970 EVO快了53%，順序/隨機寫入成績達到了3300MB/s、560K IOPS的水平，而順序/隨機讀取則為3500MB/s、620K IOPS。另外，三星為全系產品提供5年質保及最多1200TB的寫入壽命承諾。唯一的問題就是，它的售價要比其他品牌貴了一點。

三星860 EVO 500GB SATA接口固態(tài)硬盤

三星860 EVO可謂經久不衰的熱銷系列固態(tài)硬盤。它采用MJX SSD主控+64層堆疊3D V-NAND閃存的組合，兩者皆出自三星之手。在智能TurboWrite技術的支持下，860 EVO連續(xù)寫入速度高達520MB/s，連續(xù)讀取速度高達550MB/s。TurboWrite緩沖區(qū)大小從12GB到78GB，文件傳輸更快，在工作量繁重和多任務的情況下，傳輸速度更加穩(wěn)定。其總寫入字節(jié)數達到了300TBW，耐用性是毫無問題的。