英特尔公司(Intel Corp.)最近披露的消费级固态硬盘(SSD)驱动器遭受分裂会导致显著性能下降的问题提出了:是不是所有ssd都随着时间的使用而变慢了?
答案是肯定的——每个驱动器制造商都知道这一点。
这里的摩擦:驱动器的性能和寿命是内在联系的，这意味着驱动器制造商努力提出在燃烧速度和耐力之间的最佳平衡。由于ssd对市场来说是相当新的，用户发现，虽然它们在某些方面确实比硬盘驱动器提供了更好的速度，但问题是，它们能提供多长时间的速度。
有一件事你可以肯定的是，你刚买的闪亮的新SSD不太可能继续表现在它第一次从盒子里拿出来时的水平。这一点很重要，考虑到ssd在市场上激增的速度，人们声称它们更快、耗电更少、更可靠——尤其是在笔记本电脑上——因为没有移动部件。
它们仍然比旋转磁盘硬盘的同类产品更贵。
“一个空的(SSD)驱动器将比一个写入驱动器的性能更好。我们都知道这一点。联合电子设备工程委员会强生公司(JEDEC)的JC-64.8固态硬盘小组委员会预计将在今年发布衡量驾驶耐力的标准。希捷高级工程师考克斯表示，一款高质量的固态硬盘应该可以使用5到10年。
该公司董事长伊甸•金(Eden Kim)表示，好消息是，在最初的表现下滑之后，ssd往往会趋于平稳固态存储计划消费者固态硬盘市场发展专责小组。他说，即使闪存的性能会随着时间的推移而下降(低于制造商的说法)，但消费者闪存仍然比传统硬盘快得多，因为它们每秒的输入/输出操作(I/ o)是硬盘的两到五倍。
标准和规格即将发布
2008年5月,JEDEC小组委员会由希捷和美光共同担任主席该公司召开了第一次会议，以解决仍在兴起的SSD市场的标准发展需求。
JEDEC是几个致力于在年底前发布该驱动器标准或规范的组织之一。与IDEMA(国际磁盘驱动设备与材料协会)和SSD联盟(总部位于台湾台北)一道，存储网络工业协会(SNIA)的固态存储倡议计划在第三季度之前发布性能规范，供供应商采纳并最终用于他们的固态硬盘封装。
SNIA的规范将建立标准基准来衡量新驱动器的性能和随时间的退化，这取决于正在使用的应用程序。
固态存储计划(Solid State Storage Initiative)主席菲尔•米尔斯(Phil Mills)表示，目前大多数制造商用于营销的性能数据代表的是硬盘的“突发速率”，而不是其稳态或平均读取速率。“因此，开箱即用和持续使用之间已经有了巨大的区别，”他说。“然后，在突发模式和稳态模式下，制造商之间的性能存在巨大差异。”
由于ssd没有可移动部件，当驱动器坏掉时(它们偶尔会坏掉)，用户容易看到的是控制器或芯片级的故障，固件错误可能会影响计算机操作系统的I/O操作。有了这些相对较新的技术，可能会出现一些问题。
例如，《计算机世界》的编辑购买了一台120GB的SSDOCZ公司技术上个月，我发现仅仅两周后，驱动器就失败了使用。他现在正在使用一种替代品，并经常备份数据。
为什么性能会下降?
用户通常会注意到，SSD驱动器最初运行在制造商规定的峰值I/O性能上，但不久之后就开始下降。这是因为，与硬盘驱动器不同，对SSD的任何写操作都需要两个步骤:先擦除，再写。
当一个SSD是新的，它里面的NAND闪存已经被预先擦除;可以说，用户从一张白纸开始。但是，当数据被写入驱动器时，控制器中的数据管理算法开始在闪存中移动数据，这一操作被称为“磨损均衡”。即使磨平是为了延长驱动器的寿命，它最终也会导致性能问题。
SSD性能与耐久性是相关的。一般来说，驱动器的性能越差，寿命就越短。这是因为SSD的管理开销与驱动器的写入和擦除次数有关。写/擦除周期越多，驱动器的寿命就越短。消费级多级单元(MLC)内存可维持2,000至10,000个写周期。企业级单级单元(SLC)内存可以持续10倍于基于mlc的驱动器的写周期。
简要回顾一下这两种技术之间的区别:SLC仅仅意味着向每个闪存单元写入一位数据，而MLC允许向单元写入两位或更多数据。MLC驱动器明显比SLC驱动器便宜。
制造商温和SSD的闪存将持续多久在几个方面,但所有涉及添加DRAM缓存,所以数据写入缓冲减少写/擦除的循环次数,或使用特殊的固件位于驱动器的处理器或控制器结合为效率。
据研究公司Convergent Semiconductors的分析师鲍勃·梅里特(Bob Merritt)称，SSD寿命的另一个因素是，是否有额外的存储单元可用，如果有，有多少。一些制造商过度供应存储，因此当闪存块磨损时，会有额外的块可用。例如，一个驱动器可能被列为提供120GB的内存，但实际上可能包含140GB的容量。额外的20GB直到需要时才会使用。
涉及到的性能问题英特尔的消费级X25-M SSD与其磨损均衡算法有关。
最基本的是，磨损均衡算法用于在闪存上更均匀地分布数据，这样就不会有哪一部分磨损得比另一部分快，从而延长了整个驱动器的寿命。SSD的控制器在磨损平衡操作保持记录的数据是在驱动器上，因为它被重新定位从一个部分到另一个。
研究公司In-Stat Inc.的首席技术策略师吉姆·麦格雷戈(Jim McGregor)说:“为了实现这一点，你需要将常用数据转移到不同的位置，这自然会导致一些数据碎片，这取决于所需数据块的大小。”
英特尔的X25-M问题
以英特尔为例，PC Perspective的评论员花了几个月测试X25-M ssd使用多台pc和应用程序来研究英特尔的高级磨损均衡和写入组合算法。结果显示写速度从80MB/s下降。当驱动器是新的30MB/秒。读取速度从250MB/s降至60MB/s。对于一些大块写操作。PC Perspective写道:“我们发现，不管使用了什么自适应算法，‘二手’X25-M总是比‘新’X25-M表现得更差。”
英特尔表示，驱动器的性能问题与固件中的一个bug有关通过升级修正．PC透视重新测试了驱动器，发现问题确实已经被修复了。
导致SSD性能和耐久性下降的另一个因素是所有NAND闪存的固有特性:写放大。使用NAND闪存，数据以块的形式存储，就像它在硬盘驱动器上一样。但是，与传统的旋转磁盘不同，SSD上的块大小是固定的;根据所使用的NAND闪存，即使是很小的4k块数据写入也可能占用512k块空间。当驱动器上的任何数据部分被更改时，必须首先将一个块标记为删除，以便为容纳新数据做准备。
当您将NAND块的大小与Windows使用的典型写请求进行比较时，会出现不匹配的情况，因为大多数写操作都很小。(Mas OS X受此问题影响较小，因为它的写请求较小。)
每次新写入所需的空间大小可能不同，但据英特尔研发实验室存储架构主管克努特·格里姆斯鲁德(Knut Grimsrud)称，许多消费级ssd上的写入放大量在15到20之间。这意味着每向驱动器写入1MB的数据，实际需要15MB到20mb的空间。
读写算法问题
例如，SSD控制器中的读-修改-写算法将获取一个将要写入的块，检索其中已经存在的数据，将块标记为删除，重新分发旧数据，然后将新数据放在旧块中。
格里姆斯鲁德表示:“因此，你必须重新写入旧数据。”格里姆斯鲁德的团队为英特尔的固态硬盘开发了部分核心技术。“就用户试图用新数据做什么而言，这些都不是进步。一切都在头顶上。这就是NAND[内存]管理问题的症结所在——管理它所涉及的所有粒度。
Grimsrud补充道:“这是所有基于nand的ssd的普遍问题，是必须解决的问题，这只是制造商如何解决的问题。”
由于SSD能够维持的写和擦除的数量有限，制造商试图减少写放大和减少开销。有些使用结合写操作的算法，以更有效地使用NAND闪存空间;另一些则使用缓存来存储写操作，以便更有效地放下写操作。但是，由于每个制造商都认为该技术是专有技术，因此很难获得有关所使用技术的细节。
英特尔已经解决了通过控制器固件的写放大，结合写来减少存储数据所需的容量。英特尔表示，它的写放大率很低，为1.1，这意味着每1MB的数据写入SSD，实际使用的容量为1.1 mb。另一家制造商三星(Samsung)的ssd“磨损加速指数”为1.03，平均写开销为3%。
许多SSD制造商也在他们的营销材料中使用平均故障间隔(或故障前)时间(MBTF)，这是一个硬盘驱动器的度量标准，可能准确，也可能不准确。在所有条件相同的情况下，驱动器的MTBF完全取决于驱动器的使用方式。英特尔X25-M的MTBF为120万小时，与普通消费者硬盘驱动器的MTBF差不多。换句话说，英特尔预测其X25-M将持续5年——假设每天的写擦除操作容量为100GB或更多。
这很大程度上取决于SSD使用的是MLC还是SLC技术。Intel的X25-E 64GB SSD的SLC版本可以处理多达2pb的随机写操作。相比之下，基于mlc的X25-M在其生命周期内只能处理15TB的随机写操作。英特尔表示，用户应该把它想象成一辆汽车。
“如果一辆车能跑1万英里，另一辆能跑10万英里，它能跑多久?”英特尔发言人说。“(这)真的取决于(它)被使用了多少。这就是为什么生命周期是基于持续的随机写的数量。一般来说……SLC寿命更长，但预期寿命取决于用户的使用模式和磨损量。”
bug也会导致速度变慢
尽管英特尔的X25-M SSD受到高度评价，但它有一个固件缺陷，它调整了随机和顺序写操作的优先级，导致了一个严重的碎片问题，导致吞吐量大幅下降。这个问题最初是由电脑的角度来看经过两个月的测试。这些测试表明，写速度从80MB/s下降。到30 mb /秒。随着时间的推移，读取速度从250MB/秒下降。到60 mb /秒。对于一些大块写操作。
“我想，如果你在许多ssd上运行相同的测试，大多数ssd都会有类似的问题……SSD供应商STEC Inc.市场营销和业务发展副总裁Pat Wilkinson说。
McGregor说，用于磨损平衡的算法非常复杂，而且还处于初级阶段，所以尽管它们可能会随着时间的推移而改进，但驱动器制造商无法完全消除碎片。
尽管英特尔承认，由于严重的碎片问题，其所有ssd硬盘的性能都会下降，但复制PC Perspective的结果所需的写级别类型不太可能适用于日常用户，无论他们运行的是Windows还是苹果的Mac OS x。它仍然发布了固件升级以减缓碎片。
“8820固件现在提供随机和顺序写入服务，以确保碎片不会使驱动器处于低于预期的性能状态，”英特尔表示。