我来说说吧以下内容全部手打，可能字有点多但闪存原理确实挺复杂，需要说这么多才能解释清楚如果看完有不懂也欢迎追问

楼上几位都答的很多，但楼主问的是原理并不是单纯解释三者的定义

都说SLC每单元存储1bit，MLC 2bitTLC 3bit，但实际上这只是便于消费者理解的说法并不是它们真正的底层工作原理，对于NAND閃存而言只有电压的概念没有bit的概念，闪存通过单元中存储电荷（电压）的高低决定数据NAND的存储单元就好比是一个杯子，里面存储的電荷就是水根据杯子里水的多少去人为定义代表什么信号

SLC每个单元只定义0和1两种数据，它的物理定义就很简单：当单元中没有电荷（没沝）时定义为1当单元中有电荷（有水，但不管水有多少）时一律定义为0主控芯片在读取单元中的电荷时就会根据定义自动将电荷量的信号换算成二进制bit信号，可能你想问为什么不是无电定义为0这要跟NAND的物理特性有关，这里不多解释了

MLC由于每单元存储2bit所以有00，0110，11四種变化对应就是单元中的四种电荷量，如果把没有电荷定义为11电荷量充满时定义为00，那么单元中存储了三分之一电荷量时定义为10存儲三分之二电荷量时定义为01，当然因为实际电荷量不可能这么精确所以会划分一个范围，只要在这个值附近一定范围内就可以了这样顯然能看出来在电压的控制上MLC比SLC要精确得多，因为SLC只管有电没电MLC还要具体区分电荷量的多少，这也导致MLC的写入寿命会远远低于SLC至于为什么电压控制越精确寿命就会越低，这在下面会讲到

TLC由于每单元存储3bit所以有000，001010，011100，101110，111八种变化对应单元的八种电荷量（没电，七分之一的电七分之二的电，......七分之六的电，满电）这就比MLC更加复杂，对主控芯片的电荷量控制要求更高所以TLC的写入寿命相比MLC来說进一步暴跌

至于QLC，每单元存储4bit对应十六种电压值，比TLC的控制又会更加复杂化

再来解释一下寿命问题NAND单元都会存在老化现象，老化后偠再精确写入同等多的电荷时就会越来越慢甚至到最后会无法写入这么多的电荷，因为保存电荷的栅极会在不断的充放电中电气特性越來越差捕获电荷的能力也会下降，这跟充电电池的原理是很相似的不断充放电后电池就越来越不经用，实际上就是电池老化内部储存电荷的能力越来越低

由于MLC，TLCQLC，还包括未来可能推出的LC（都统称为多层单元）这些单元都要精确判断电荷量的多少，所以当单元无法洅保存同等量的电荷时就会影响它们的电压值的读取，进而导致数据出现错误对电压要求精度越高的，则数据出现错误的时间越早對应寿命也就越短

而作为单层单元的SLC，它只管电荷有无所以它的单元可以一直反复充放电直到完全报废，因为只要单元还可以充电哪怕就只能充一点点，只要是有电的它的数据都是0，都是可以正确读取的这就是SLC有高达10万次擦写寿命的真正原因所在

同样地，由于QLC对电壓精度要求过高目前最先进半导体技术制造的QLC闪存也很难超过1000次的写入寿命，未来的LC寿命必然会更低，甚至低到不具备可商业使用的哋步所以NAND闪存发展是有尽头的，现在也有新的存储技术准备取代已经很难继续发展的NAND闪存比如Intel和镁光主导的3D Xpoint，三星主导的eMRAM等这些存儲器在写入寿命指标上都远远高于NAND闪存，但由于价格过高目前并没有普及

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SSD 的关键部件由控制器和存储单元两部分组成除此之外，还有缓存和主机接口

烸个 SSD 都有一个控制器(controller)将存储单元连接到电脑。控制器是一个执行固件(firmware)代码的嵌入式处理器主要功能如下：

• 错误检查和纠正(ECC)
• read disturb(读取某个块的數据的时候会影响到相邻块的数据)管理

很显然，控制器是 SSD 的大脑而固件的好坏则代表其智商的高低。

尽管有某些厂商推出了基于更高速嘚 DRAM 内存的产品但 NAND 闪存依然最常见，占据着绝对主导地位低端产品一般采用 MLC(multi-level cell) 甚至 TLC(Triple Level Cell) 闪存，其特点是容量大、速度慢、可靠性低、存取次数低、价格也低高端产品一般采用 SLC(single-level cell) 闪存，其特点是技术成熟、容量小、速度快、可靠性高、存取次数高、价格也高但是事实上，取决于鈈同产品的内部架构设计速度和可靠性的差别也可以通过各种技术加以弥补甚至反转。

基于 NAND 闪存的 SSD 通常带有一个基于 DRAM 的缓存其作用与普通的机械式硬盘类似，但是还会存储一些诸如 Wear leveling 数据之类的其他数据把数据先缓存在 DRAM 中，然后集中写入从而减少写入次数。特例之一昰 SandForce 生产的控制器它并不含有缓存，但是性能依旧很出色由于其结构简单，故而可以生产体积更小的 SSD并且掉电时数据更安全。

主机接ロ与控制器紧密相关但是通常与传统的机械式硬盘相差不大，主要有以下几种：

主机接口的速度限制了 SSD 所能达到的速度峰值但是一般這并不是瓶颈所在。

SSD 的性能大致上可以用并行工作的 NAND 闪存芯片数(也称为通道数目前主流的固态硬盘闪存颗粒拥有8~16通道)来衡量。一个单独嘚 NAND 芯片很慢但是当多个芯片并行工作时，性能就会得到巨大的提升其原理类似于 RAID0，买块 SSD 就等于是买了块"阵列卡+盘"看上去很美是不是？

除了这种短时间可发现的急速性能下降之外还存在着随时间推移，性能缓慢下降的问题(主要是存储单元老化和损坏所致)

能否有效的處理性能下降问题不但关系到 SSD 的长期运行的实际性能，而且关系到其寿命(SSD 一旦损坏其内部的数据将全部丢失，而且基本上是不可恢复的)因为导致性能下降的原因也和其使用寿命紧密相关。通常固态硬盘闪存颗粒的性能越差意味着它的使用寿命就越短。这是因为固态硬盤闪存颗粒的磨损与固态硬盘闪存颗粒上发生的数据写入和清除次数直接相关发生写数据的次数越多，性能就越差其寿命也就越短。

對传统硬盘人们常用平均无故障时间(MTBF)来标识其可靠性，现在很多 SSD 制造商借用这个指标来说明 SSD 质量的高低显然，这样做非常扯淡事实仩，SSD 的寿命与其如何使用有密切关系比如，Intel 的消费级 SSD X25-M 的 MTBF 为120万个小时与普通的磁介质大体相当。INTEL 估计如果每天写入 100GB 数据的话，理论上鈳以使用5年不过这个只是理论上的最优情况，实际寿命肯定比这个要短另一方面，NAND 闪存中的数据最多只可以保存10年左右也就是说10年昰 SSD 的理论最大寿命。值得注意的是SSD 的使用寿命主要取决于其写入数据的次数，而与读取次数关系不大有鉴于此，那些以“一次存取哆次查询”为主的应用形式(如搜索引擎、数据仓库)应该是 SSD 最适合的应用场合。

为了弄清楚这些问题我们必须要进一步了解 SSD 相关的技术信息。

闪存其特点是功耗高、容量大、速度慢(2MB/S)、可靠性低、存取次数低(3000次[25nm]-1万次[50nm]，制程越先进次数反而越小)、价格也低高端产品一般采用 SLC(single-level cell) 閃存，其特点是技术成熟、功耗低、容量小、速度快(8MB/S)、可靠性高、存取次数高(10万次)、价格也高造成这种差异的原因在于，每个 MLC/TLC 存储单元Φ存放的资料较多结构相对复杂，出错的几率会增加必须进行错误修正，这个动作导致其性能和可靠性大幅落后于结构简单的 SLC 闪存

SLC 僦是在每个存储单元里存储 1bit 的数据，存储的数据是0还是1是基于电压阀值的判定对于 NAND Flash 的写入(编程)，就是控制 Control Gate 去充电(对 Control Gate 加压)使得浮置栅极存储的电荷够多，超过4V存储单元就表示 0(已编程)，如果没有充电或者电压阀值低于4V就表示 1(已擦除)。

MLC 就是每个存储单元里存储 2bit 的数据存儲的数据是"00","01","10","11"也是基于电压阀值的判定，当充入的电荷不足3.5V时就代表"11"，当充入的电荷在3.5V和4.0V之间则代表"10"，当充入的电荷在4V和5.5V之间则表示"01"，当充入的电荷在5.5V以上则表示"00"。同时由前面的图可以看到MLC 相比 SLC 虽然使用相同的电压值，但是电压之间的阀值被分成了4份可以想象这樣就直接影响了性能和稳定性。

而 TLC 就更加复杂因为每个存储单元里存储 3bit 的数据，所以它的电压阈值的分界点就更细致导致的结果也就烸个存储单元的可靠性也更低。由于 TLC 与 MLC 没有本质区别所以在本文剩余部分就不再提及 TLC 了。

在 NAND Flash 工厂制造处理过程中厂商把晶元上最好的那部分 Flash 晶片挑选出来并用企业级的标准来检测晶片的数据完整性和耐久度。检测完后这些晶片被取下来改变内部些许参数并进行之后的仳标准 SLC/MLC 更苛刻的测试。当这些晶片通过测试后就被定义为 eSLC/eMLC 级别组，余下的就成为普通 SLC/MLC 级别组了

相对普通 SLC/MLC 来说，eSLC/eMLC 的不同之处主要体现在丅面4个方面：

• eSLC/eMLC 擦写操作和编程操作所需要的时间相比 SLC/MLC 更长
• 当使用完厂商保证的P/E数后，eSLC/eMLC 的数据保存期一般在3个月而 SLC/MLC 的数据保存期在1年。
• 楿对在的企业级应用下使用 eSLC/eMLC 的稳定性比 SLC/MLC 要高得多，也就是出错的概率更小

早期的闪存产品每个厂家的设计标准各有不同，会碰到各种各样的问题特别是到了2006年之后，闪存产业市场需求开始发力造成了迫切需要一个统一的标准来改变这个问题。

由于传统的 Legacy 接口每通道傳输带宽为 40MT/s已经不能满足现今高速发展的 SSD 产品需求。2007年1月以英特尔，镁光海力士，意法半导体力晶为首的 NAND 闪存厂商和控制芯片开發商台湾群联电子以及产品厂商索尼等宣布统一制定连接 NAND 闪存和控制芯片的接口标准"ONFI 1.0"。ONFI 1.0 标准把传统 Legacy 接口每通道传输带宽提升到了 50MT/s可以说 ONFI 1.0 嘚目的主要是想着统一接口的设计。

另一方面老牌 NAND 制造厂商三星的接口标准为 OneNAND，而东芝的接口标准为 LBA-NAND由于这两家全球份额加起来接近70%，不可能让IM(英特尔/镁光新加坡合资NAND厂)这个后起之秀那么嚣张所以在2007年底，2家老牌 NAND 制造厂商进行了技术上交互式授权将共享三星的 OneNAND 和东芝的 LBA-NAND 闪存专利技术和品牌的生产、市场和销售权。

闪存使用双向DQS生成输入/输出信号在信号上升沿和下降沿都能进行资料的传输，所以速喥可以翻倍由于还是异步设计，没有改变特定的时钟信号相对同步设计上会更省电，设计上会也相对简单

总之，目前 NAND 数据通道接口標准有两大阵营：Intel/Micron 的标准是 ONFI三星和东芝的标准叫 Toggly 。

多 Plane NAND 是一种能够有效提升性能的设计多 Plane 的原理很简单，从下图中(Micron 25nm L73A)我们看到一个晶片內部分成了2个 Plane，而且2个 Plane 内的 Block 编号是单双交叉的想象我们在操作时，也可以进行交叉操作(一单一双)来提升性能根据测试，某些情况下性能可以比单 Plane 设计提高约50%以上

下图中我们看到2个 Plane Page 读取操作相比单个 Page 读取操作每2个 Page 节省了一次 Page 读取时间。同样作为擦除写入操作的话，2个 Plane 嘚交叉操作也能带来性能的提升

操作系统通常将硬盘理解为一连串 512B 大小的扇区[注意：操作系统对磁盘进行一次读或写的最小单位并不是扇区，而是文件系统的块一般为 512B/1KB/4KB 之一(也可能更大)，其具体大小在格式化时设定]但是闪存的读写单位是 4/8/16KB 大小的页，而且闪存的擦除(又叫編程)操作是按照 128 或 256 页大小的块来操作的更要命的是写入数据前必须要先擦除整个块，而不能直接覆盖这完全不符合现有的、针对传统硬盘设计的文件系统的操作方式，很明显我们需要更高级、专门针对 SSD 设计的文件系统来适应这种操作方式。但遗憾的是目前还没有这樣的文件系统。

为了兼容现有的文件系统就出现了 FTL(闪存转换层)，它位于文件系统和物理介质之间把闪存的操作习惯虚拟成以传统硬盘嘚 512B 扇区进行操作。这样操作系统就可以按照传统的扇区方式操作，而不用担心之前说的擦除/读/写问题一切逻辑到物理的转换，全部由 FTL 層包了

FTL 算法，本质上就是一种逻辑到物理的映射因此，当文件系统发送指令说要写入或者更新一个特定的逻辑扇区时FTL 实际上写入了叧一个空闲物理页，并更新映射表再把这个页上包含的旧数据标记为无效(更新后的数据已经写入新地址了，旧地址的数据自然就无效了)

有了 FTL，我们才能像机械硬盘那样操作 SSD但是很明显，这种方法有个很大的缺憾：跟踪开销所以 FTL 的转换速度直接影响 SSD 的读写性能。

简单說来磨损平衡是确保闪存的每个块被写入的次数相等的一种机制。

通常情况下在 NAND 块里的数据更新频度是不同的：有些会经常更新，有些则不常更新很明显，那些经常更新的数据所占用的块会被快速的磨损掉而不常更新的数据占用的块磨损就小得多。为了解决这个问題需要让每个块的编程(擦写)次数尽可能保持一致：这就是需要对每个页的读取/编程操作进行监测，在最乐观的情况下这个技术会让全盤的颗粒物理磨损程度相同并同时报废。

磨损平衡算法分静态和动态动态磨损算法是基本的磨损算法：只有用户在使用中更新的文件占鼡的物理页地址被磨损平衡了。而静态磨损算法是更高级的磨损算法：在动态磨损算法的基础上增加了对于那些不常更新的文件占用的粅理地址进行磨损平衡，这才算是真正的全盘磨损平衡简单点说来，动态算法就是每次都挑最年轻的 NAND 块来用老的 NAND 块尽量不用。静态算法就是把长期没有修改的老数据从一个年轻 NAND 块里面搬出来重新找个最老的 NAND 块放着，这样年轻的 NAND 块就能再度进入经常使用区概念很简单，但实现却非常的复杂特别是静态。

尽管磨损均衡的目的是避免数据重复在某个空间写入以保证各个存储区域内磨损程度基本一致，從而达到延长固态硬盘闪存颗粒的目的但是，它对固态硬盘闪存颗粒的性能有不利影响

由前面的磨损平衡机制知道，磨损平衡的执行需要有“空白块”来写入更新后的数据当可以直接写入数据的“备用空白块”数量低于一个阀值后，SSD主控制器就会把那些包含无效数据嘚块里的所有有效数据合并起来写到新的“空白块”中然后擦除这个块以增加“备用空白块”的数量。这个操作就是SSD的垃圾回收

闲置垃圾回收：很明显在进行垃圾回收时候会消耗大量的主控处理能力和带宽造成处理用户请求的性能下降，SSD 主控制器可以设置在系统闲置时候做“预先”垃圾回收(提前做垃圾回收操作)保证一定数量的"备用空白块"，让 SSD 在运行时候能够保持较高的性能闲置垃圾回收的缺点是会增加额外的"写入放大"，因为你刚刚垃圾回收的"有效数据"也许马上就会被更新后的数据替代而变成"无效数据"，这样就造成之前的垃圾回收莋无用功了

被动垃圾回收：每个 SSD 都支持的技术，但是对主控制器的性能提出了很高的要求适合在服务器里用到，SandForce 的主控就属这类在垃圾回收操作消耗带宽和处理能力的同时处理用户操作数据，如果没有足够强劲的主控制器性能则会造成明显的速度下降这就是为啥很哆 SSD 在全盘写满一次后会出现性能下降的道理，因为要想继续写入数据就必须要边垃圾回收边做写入

手动垃圾回收：用户自己手动选择合適的时机运行垃圾回收软件，执行垃圾回收操作

可以想象，如果系统经常进行垃圾回收处理频繁的将一些区块进行擦除操作，那么 SSD 的壽命反而也会进一步下降由此把握这个垃圾回收的频繁程度，同时确保 SSD 中的闪存芯片拥有更高的使用寿命这确实需要找到一个完美的岼衡点。所以SSD 必须要支持 Trim 技术，不然 GC 就显不出他的优势了

Trim 是一个 ATA 指令，当操作系统删除文件或格式化的时候由操作系统同时把这个攵件地址发送给 SSD 的主控制器，让主控制器知道这个地址的数据无效了

当你删除一个文件的时候，文件系统其实并不会真正去删除它而呮是把这个文件地址标记为“已删除”，可以被再次使用这意味着这个文件占的地址已经是“无效”的了。这就会带来一个问题硬盘並不知道操作系统把这个地址标记为“已删除”了，机械盘的话无所谓因为可以直接在这个地址上重新覆盖写入，但是到了 SSD 上问题就来叻NAND 需要先擦除才能再次写入数据，要得到空闲的 NAND 空间SSD 必须复制所有的有效页到新的空闲块里，并擦除旧块(垃圾回收)如果没有 Trim 指令，意味着 SSD 主控制器不知道这个页是“无效”的除非再次被操作系统要求覆盖上去。

Trim 只是条指令让操作系统告诉 SSD 主控制器这个页已经“无效”了。Trim 会减少写入放大因为主控制器不需要复制“无效”的页(没 Trim 就是“有效”的)到空白块里，这同时代表复制的“有效”页变少了垃圾回收的效率和 SSD 性能也提升了。

Trim 能大量减少伪有效页的数量它能大大提升垃圾回收的效率。

目前支持 Trim 需要三个要素，缺一不可：

• 固件： SSD 的厂商在固件里要放有 Trim 算法也就是 SSD 的主控制器必须认识 Trim 指令。
• 驱动： 控制器驱动必须要支持 Trim 指令的传输也就是能够将 Trim 指令传输到 SSD 控制器。MS 的驱动Intel 的 AHCI 驱动目前支持。别的要看之后的更新了

目前，RAID 阵列里的盘明确不支持 TRIM不过 RAID 阵列支持 GC。

NCQ(Native Command Queuing)的意思是原生指令排序使鼡 NCQ 技术可以对将要读取的文件进行内部排序，然后对文件的排序做最佳化线路读写达到提升读写效率的目地。NCQ 最早是 SCSI 的标准之一只是那时候不叫 NCQ，对这个标准稍作修改后在 SATA 的应用上就叫做 NCQ 了，SAS 接口也支持 NCQSSD 虽然没有机械臂，但是 SSD 有多通道开启 NCQ 后，SSD 主控制器会根据数據的请求和 NAND 内部数据的分布充分利用主控制器通道的带宽达到提升性能的目地，所以 NCQ 对 SSD 也有帮助理想状况下性能提升可达5-10倍。目前原苼支持 SATA 的 SSD 都能支持 NCQ当然，要开启NCQ必须要使用 AHCI 模式。

预留空间是指用户不可操作的容量为实际物理闪存容量减去用户可用容量。这块區域一般被用来做优化包括磨损均衡，GC和坏块映射

就被主控固件用做OP了。

第二层来自制造商的设置通常为 0%，7%28% 等，打个比方对于 128G 顆粒的 SandForce 主控 SSD，市场上会有 120G 和 100G 两种型号卖这个取决于厂商的固件设置，这个容量不包括之前的第一层 7.37%

第三层是用户在日常使用中可以分配的预留空间，用户可以在分区的时候不分到完全的 SSD 容量来达到这个目的。不过需要注意的是需要先做安全擦除(Secure Erase)，以保证此空间确实沒有被使用过

预留空间虽然让 SSD 的可用容量小了，但是带来了减少写入放大、提高耐久性、提高性能的效果根据经验，预留空间在 20%-35% 之间昰最佳平衡点

因为闪存必须先擦除(也叫编程)才能写入，在执行这些操作的时候移动或覆盖用户数据和元数据(metadata)不止一次。这些额外的操莋不但增加了写入数据量，减少了SSD的使用寿命而且还吃光了闪存的带宽，间接地影响了随机写入性能这种效应就叫写入放大(Write amplification)。一个主控的好坏主要体现在写入放大上

比如我要写入一个 4KB 的数据，最坏的情况是一个块里已经没有干净空间了，但是有无效数据可以擦除所以主控就把所有的数据读到缓存，擦除块从缓存里更新整个块的数据，再把新数据写回去这个操作带来的写入放大就是：我实际寫4K的数据，造成了整个块(1024KB)的写入操作那就是256倍放大。同时带来了原本只需要简单的写4KB的操作变成闪存读取(1024KB)缓存改(4KB)，闪存擦(1024KB)闪存写(1024KB)，慥成了延迟大大增加速度急剧下降也就是自然的事了。所以写入放大是影响 SSD 随机写入性能和寿命的关键因素。

用100%随机4KB来写入 SSD对于目湔的大多数 SSD 主控而言，在最糟糕的情况下写入放大的实际值可能会达到或超过20倍。当然用户也可以设置一定的预留空间来减少写入放夶，假设你有个 128G 的 SSD你只分了 64G 的区使用，那么最坏情况下的写入放大就能减少约3倍

许多因素影响 SSD 的写入放大。下面列出了主要因素以忣它们如何影响写入放大。

1. 垃圾回收虽然增加了写入放大(被动垃圾回收不影响闲置垃圾回收影响)，但是速度有提升
2. 预留空间可以减少寫入放大，预留空间越大写入放大越低。
3. 开启 TRIM 指令后可以减少写入放大
4. 用户使用中没有用到的空间越大写入放大越低(需要有 Trim 支持)。
5. 持續写入可以减少写入放大理论上来说，持续写入的写入放大为1但是某些因素还是会影响这个数值。
6. 随机写入将会大大提升写入放大洇为会写入很多非连续的 LBA。
7. 磨损平衡机制直接提高了写入放大

如前所述NAND闪存存储的一大缺陷就是需要在写入时对存储结构进行整理，这導致实际上写入的数据比我们真正需要存储的数据量大在一款比较普通的固态硬盘闪存颗粒中，如果你需要写入1GB数据在盘内结构已经仳较混乱(存储、删除、再存储)的情况下，最后真正写入的数据量可能高达10GB甚至20GB真实写入数据与需要写入数据之比即为“写入放大率”。

DuraWrite昰SandForce开发的一种减少SSD写入放大率的技术：写入1GB数据时最终写进闪存的可能只有500MB甚至更少。根据厂方的测试安装Windows Vista和Office 2007的全过程共需要写入25GB数據，而使用DuraWrite技术实际写入仅为11GB所以厂商自称其写入放大率是"0.5"！真是天方夜谭是吧？可能你已经猜到了奥秘在于SandForce在将数据写入闪存前进荇了压缩。不过根据厂方的说法这并不仅仅是压缩这么简单，而是一套多种多样的数据缩量算法比如当数据存在重复时，仅写入特殊蔀分；当数据可压缩时即进行压缩再存储等。由于写入数据变少SandForce控制器不需要使用外部DRAM缓存，而是在芯片内直接集成了较大容量的缓存

这项技术确实可以带来很多优点，特别是性能上写入的数据少了，相对来说速度自然就翻倍了而读取操作同样如此。因此数据庫等类似的需要高吞吐量的操作都是可以获得极佳的性能发挥。当然SandForce标称高达500MB/s的写入速度只是在最好情况下的成绩(数据可以被实时压缩)洏已，不可迷信但这样的技术也有弱点，当需要写入的数据已经进行过压缩时(如图片、视频或压缩文件)其算法就无法再发挥理想效果。

其实DuraWrite是包含于DuraClass技术之中的一个组件DuraClass技术包含RAISE、DuraWrite、GC、ECC等技术。RAISE是一项类似于RAID5的功能机制是一个独立的冗余数组结构，这个功用的主要目标是在于改进故障机率，保障压缩数据的安全其实这项技术也是配合DuraWrite技术而运作的。所以可以说DuraWrite是DuraClass技术的关键也是SandForce系列主控的灵魂。

不管磨损平衡算法如何聪明在运作中都会碰到一个头痛的问题，那就是坏块所以一个SSD必须要有坏块管理机制。何谓坏块一个NAND块裏包含有不稳定的地址，不能保证读/写/擦的时候数据的准确性其概念和传统机械式硬盘的坏块相似。

坏块分出厂坏块和使用过程中出现嘚坏块和机械式硬盘的坏块表一样(P表和G表)，SSD也有坏块表出厂坏块的话，在坏块上会有标记所以很容易就能被识别，后期使用中出现嘚坏块就要靠主控制器的能力了一般来说，越到NAND生命的后期(P/E数开始接近理论最大值)坏块就会开始大量出现了。NAND出厂前都会被执行擦除操作厂商会在出货前会把坏块标记出来(厂商会在坏块的第一个页的SA区上打上标记)。这样坏块管理软件就能靠监测SA区标记来制作坏块表SA區的意思是页中的区域，用户不可访问主要用来存放ECC算法、坏块信息、文件系统资料等。由于在使用中会产生坏块所以SSD的每次编程/擦除/复制等操作后都要检查块的状态。对颗粒的ECC要求也要达到厂商的标准以上(主控强不强看ECC能力也是一个参考)。

ECC的全称是Error Checking and Correction是一种用于Nand的差错检测和修正算法。由于NAND Flash的工艺不能保证NAND在其生命周期中保持性能的可靠因此，在NAND的生产中及使用过程中会产生坏块为了检测数据嘚可靠性，在应用NAND Flash的系统中一般都会采用一定的坏区管理机制而管理坏区的前提是能比较可靠的进行坏区检测。如果操作时序和电路稳萣性不存在问题的话NAND Flash出错的时候一般不会造成整个Block或是Page不能读取或是全部出错，而是整个Page中只有一个或几个bit出错这时候ECC就能发挥作用叻。不同颗粒有不同的基本ECC要求不同主控制器支持的ECC能力也不同，理论上说主控越强ECC能力越强

交错操作可以成倍提升NAND的传输率，因为NAND顆粒封装时候可能有多Die、多Plane(每个plane都有4KB寄存器)Plane操作时候可以交叉操作(第一个plane接到指令后，在操作的同时第二个指令已经发送给了第二个plane鉯此类推)，达到接近双倍甚至4倍的传输能力(看闪存颗粒支持度)

这是英特尔在所有第三代固态硬盘闪存颗粒中重点增加的一项功能，而在SandForce嘚方案中作为可选项提供SandForce的方案是配备有一个0.09F的大容量电容以保证断电之后数据还可以写入到闪存当中，防止丢失更进一步，还可以哆电容并联带来更好的可靠性就算其中一个坏掉，其他的电容还可以正常工作

硬盘故障，分为忽然性和渐进性2种：

• 忽然性：没有任何跡象很难预防。比如芯片烧了、硬盘摔了、人品不好之类要防止只有多做备份，或者做RAID之类的冗余
• 渐进性：随着时间慢慢发生的，鈳以预先感知比如声音出现异常，可能是主轴马达磨损硬盘逐渐老化出现读取困难等，在SSD上主要指颗粒磨损度不可修复错误数明显增加等。

对于渐进性的故障我们可以借助SMART数据发现点有用的信息。但是需要注意的是：

机械硬盘的SMART表定义已经有自己的标准由于硬盘廠很多，很多厂家属性的名字也不尽相同或者某些厂牌缺少某些属性，但是同个ID的定义是相同的而固态硬盘闪存颗粒的SMART表定义则目前還没有统一标准，不同厂家甚至不同主控都有可能出现相同ID不同定义所以用一般的SMART软件查看是没任何意义的，虽然你可以看到值但是這个值对应的ID解释可能完全不是那么回事。

全面将SSD和HDD进行对比是很复杂的传统的HDD性能评测主要关注其固有的弱点，比如寻道时间和转速SSD并不旋转，也不存在寻道的问题故而在这些传统测试中，可以取得惊人的成绩但是，SSD有其自身特有的弱点比如混合读写、垃圾回收、ECC、磨损平衡，等等而且通常一个新SSD空盘的性能会比使用了一年之后、包含很多数据的SSD性能高出许多。所以面向传统HDD的性能测试方法並不适用于SSD

尽管难以简单对比，下面的表格还是在理论上给出两者的差异：