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操作系统的逻辑层和 SSD 的逻辑层里的块状态,是不匹配的。
我们在操作系统里面去删除一个文件,其实并没有真的在物理层面去删除这个文件,只是在文件系统里面,把对应的 inode 里面的元信息清理掉,这代表这个 inode 还可以继续使用,可以写入新的数据。这个时候,实际物理层面的对应的存储空间,在操作系统里面被标记成可以写入了。
所以,其实我们日常的文件删除,都只是一个操作系统层面的逻辑删除。这也是为什么,很多时候我们不小心删除了对应的文件,我们可以通过各种恢复软件,把数据找回来。同样的,这也是为什么,如果我们想要删除干净数据,需要用各种“文件粉碎”的功能才行。
这个删除的逻辑在机械硬盘层面没有问题,因为文件被标记成可以写入,后续的写入可以直接覆写这个位置。但是,在 SSD 硬盘上就不一样了。我在这里放了一张详细的示意图。我们下面一起来看看具体是怎么回事儿。
一开始,操作系统里面有好几个文件,不同的文件我用不同的颜色标记出来了。下面的 SSD 的逻辑块里面占用的页,我们也用同样的颜色标记出来文件占用的对应页。
当我们在操作系统里面,删除掉一个刚刚下载的文件,比如标记成黄色 openjdk.exe 这样一个 jdk 的安装文件,在操作系统里面,对应的 inode 里面,就没有文件的元信息。
但是,这个时候,我们的 SSD 的逻辑块层面,其实并不知道这个事情。所以在,逻辑块层面,openjdk.exe 仍然是占用了对应的空间。对应的物理页,也仍然被认为是被占用了的。
这个时候,如果我们需要对 SSD 进行垃圾回收操作,openjdk.exe 对应的物理页,仍然要在这个过程中,被搬运到其他的 Block 里面去。只有当操作系统,再在刚才的 inode 里面写入数据的时候,我们才会知道原来的些黄色的页,其实都已经没有用了,我们才会把它标记成废弃掉。
所以,在使用 SSD 的硬盘情况下,你会发现,操作系统对于文件的删除,SSD 硬盘其实并不知道。这就导致,我们为了磨损均衡,很多时候在都在搬运很多已经删除了的数据。这就会产生很多不必要的数据读写和擦除,既消耗了 SSD 的性能,也缩短了 SSD 的使用寿命。
为了解决这个问题,现在的操作系统和 SSD 的主控芯片,都支持 TRIM 命令。这个命令可以在文件被删除的时候,让操作系统去通知 SSD 硬盘,对应的逻辑块已经标记成已删除了。现在的 SSD 硬盘都已经支持了 TRIM 命令。无论是 Linux、Windows 还是 MacOS,这些操作系统也都已经支持了 TRIM 命令了。