SSD硬盘数据写入原理

SSD硬盘数据写入原理

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下面我们来实际看一看,一块 SSD 硬盘在日常是怎么被用起来的。

用三种颜色分别来表示 SSD 硬盘里面的页的不同状态,白色代表这个页从来没有写入过数据,绿色代表里面写入的是有效的数据,红色代表有过数据,但从操作系统看来已经删除。

一开始,所有块的每一个页都是白色的。随着我们开始往里面写数据,里面的有些页就变成了绿色。

然后,因为我们删除了硬盘上的一些文件,所以有些页变成了红色。但是这些红色的页,并不能再次写入数据。因为 SSD 硬盘不能单独擦除一个页,必须一次性擦除整个块,所以新的数据,我们只能往后面的白色的页里面写。这些散落在各个绿色空间里面的红色空洞,就好像硬盘碎片。

如果有哪一个块的数据一次性全部被标红了,那我们就可以把整个块进行擦除。它就又会变成白色,可以重新一页一页往里面写数据。这种情况其实也会经常发生。毕竟一个块不大,也就在几百 KB 到几 MB。你删除一个几 MB 的文件,数据又是连续存储的,自然会导致整个块可以被擦除。

随着硬盘里面的数据越来越多,红色空洞占的地方也会越来越多。于是,你会发现,我们就要没有白色的空页去写入数据了。这个时候,我们要做一次类似于 Windows 里面“磁盘碎片整理”或者 Java 里面的“内存垃圾回收”工作。找一个红色空洞最多的块,把里面的绿色数据,挪到另一个块里面去,然后把整个块擦除,变成白色,可以重新写入数据。

不过,这个“磁盘碎片整理”或者“内存垃圾回收”的工作,我们不能太主动、太频繁地去做。因为 SSD 的擦除次数是有限的。如果动不动就搞个磁盘碎片整理,那么我们的 SSD 硬盘很快就会报废了。

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46 | SSD硬盘(上):如何完成性能优化的KPI?