SSD使用寿命衡量参数: TBW、DWPD参数你真的了解吗?

  发布时间:2024-07-04 15:03:50   作者:佚名   我要评论
很多人都知道固态硬盘不如机械硬盘耐用,也知道固态硬盘的寿命不如普通机械硬盘,所以选购固态硬盘的时候,除了价格因素,TBW、DWPD也是两个重要的参数,详细请看下文介绍
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SSD 固态硬盘正在逐渐成为优于 HDD 机械硬盘 的最佳选择,但是阻碍其发展的一个主要问题是 SSD 使用寿命的不确定性。如果您考虑更换到 SSD,可能会担心它的耐用性。

平均而言,SSD 固态硬盘的使用寿命可以长达 10 年,但这只是一种误解。因为在确定其实际寿命时会涉及到许多因素需要考虑。据报道,一些研究人员已经得出结论:消费级的 SSD 平均故障间隔时间(MTBF)为 100 万小时,这算是相当长的时间了。

如果您查看制造商的规格指标说明,可能会发现不同型号的 SSD 保修政策会有所不同。除此之外,您可能已经注意到其中一些术语,如 TBW 或 DWPD。这些术语是什么意思?它们如何预估您的 SSD 使用寿命?让我们来探讨一下。

SSD 使用寿命有多长

在购买 SSD 之前,我们通常会查看其「故障保修期限」以了解制造商对产品的保证时间。如果您已经查看了产品指标,就会发现有三年甚至十年的保修期。

好吧,这只是保修期,并不能说明到期之后 SSD 就无法工作。除了保修外,您可能还遇到过类似「使用期」或「TBW」这样的术语。例如 Samsung 970 EVO Plus PCIe 3.0 SSD 的规格指标:

Samsung 970 EVO Plus TBW

这是一项告诉您某型号 SSD 平均使用寿命有多长的指标。假设一个标称 300TB TBW 的 SSD,这意味着可以在存储驱动器上写入 300TB 的数据。SSD 存储空间越大,它的 TBW 评级就会越高。

虽然相较 600 或 1200 TBW 而言,300 TBW 看起来是一个比较小的值,但它仍比普通用户的预期要多得多。事实上,普通用户几乎不会用到这个数值上限。如果实际写入了 300TB 的数据,接下来会怎样?此时 SSD 也不会立即就失效无法工作。但是随着时间的推移,它肯定会逐渐「退化」,并且某些部件也会慢慢开始失效。

TBW 只是用于标称 SSD 平均使用寿命的大概数字,当然还有其他指标如 MTBF 和 DWPD。接下来会详细介绍。

如果您正确使用 SSD,就不必太担心。实际上,您甚至可以超过厂商标称的 TBW,将更多数据写入。但为了保险起见,我们始终建议在临近或达到标准后仅将其用于临时使用,如存储小文件或游戏。

基本上,SSD 的使用寿命没有一个确切的答案。普通用户也无需经常更换 SSD,因为它的实际使用时间通常会比标称的更长。当然,这还取决于产品质量(大厂产品更有保障)、使用环境、所采用的技术(2D 或 3D NAND)以及使用时长。

SSD 比 HDD 使用寿命更长吗

如果您正在尝试升级到 SSD 固态硬盘,使用寿命就是一个必然要考虑的问题。

从理论上讲,普通 HDD 的平均寿命为三到五年。由于它有旋转的碟片并且以磁性存储数据,很明显机械组件更容易出现故障,硬盘不会持久。

HDD vs. SSD

SSD 没有机械组件,而是使用 NAND 闪存来存储数据。它们耗电更少、读写速度更快,同时可以存储与传统硬盘相当的数据量。在可靠性和寿命方面,SSD 始终是更好的选择。

当谈到数据损坏时,有人认为 SSD 的灾难性故障率会更高。由于 NAND 闪存将数据保存为电路上的块,因此需要电力来保持数据稳定。因此,如果长时间不使用该驱动器,则 SSD 可能会在达到 TBW 之前失效。

然而,这并不意味着 HDD 即使不供电也能一直存储数据。虽然人们普遍认为 HDD 可以长时间保存数据,但实际上这可能是一个误解——它的平均寿命只有三到四年。

此外,现代固态硬盘控制器具有内置的纠错能力(ECC)。因此,大多数用户担心的数据损坏问题就根本不是个事儿。

尽管如此,还是应该考虑让 SSD 保持通电状态、定期检查其健康状况、保持固件更新,并定期进行格式化。不要只是把 SSD 存放在那里闲置,希望它的数据永存。

影响 SSD 使用寿命的因素

无论是 SSD 固态硬盘还是 HDD 机械硬盘,它们都没有固定的寿命。正如前面所述,有许多因素会影响这些驱动器的使用寿命。

有时,可能会有「警告信号」让您提前知道驱动器正在失效。这可能是一个通知、性能下降、持续的冻结/崩溃,甚至是操作系统蓝屏死机。然而,SSD 有时可能会在没有任何预兆的情况下失效。

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P/E 周期

影响 SSD 使用寿命的主要因素是数据写入周期和使用年限。驱动器中写入的数据量越大,它的寿命就会越短。这些因素可以使用不同的指标来衡量,如 MTBF、TBW 和 DWPD。

简单来说,SSD 将数据存储在闪存单元中,但它也有其局限性。一旦所有的闪存单元都被填满了,就需要擦除旧数据以添加新数据。这就是我们所说的「编程/擦除周期」或者叫「写入/擦除周期」又称「P/E 周期」,并且只能执行一定次数。一旦达到标准,固态硬盘就不再可靠。

NAND 技术

2D vs. 3D NAND

SSD 使用 NAND 闪存来存储数据,这与 HDD 有很大的区别。NAND 闪存存储单元的排列成网格,每个单元中可以存储 1 位或更多数据,具体取决于使用的闪存类型。在这里,数据只能在一定的时间内输入,并且随着时间的推移,数据会开始退化。

目前有两种主流 NAND 技术——2D NAND 和 3D NAND,它们只是闪存的不同实现方式。2D 或平面 NAND 使用浮栅晶体管在每个单元中存储位;3D 或垂直 NAND 利用电荷陷阱来存储数据。前者将数据并排存储,后者则将它们垂直堆叠(逐层添加等)。这样,更多的单元可以存储在 3D NAND 中,在更快的速率下实现更高的存储能力。

3D NAND 是目前最新的技术,旨在改善 2D NAND 的各个方面,因此采用此种技术的固态硬盘具有更好的耐用性。

闪存类型

如前所述,存储在每个单元中的比特数取决于闪存类型。目前有五种类型,分别是:SLC、MLC、TLC、QLC 和 PLC(Penta Level Cell,目前正在开发中)

SSD 闪存类型

每种闪存类型在耐久性、可靠性、成本和性能方面都有所不同。一些专业人士甚至会安装多个具有不同闪存类型的 SSD,这样可以利用其中一个来实现更好的性能,利用另一个来实现高容量存储。

SLC

SLC 只在一个单元中存储一个数据位,具有高 P/E 周期(约为 100000),这意味着其寿命比其他闪存类型都要长。由于数据仅以 1 或 0 的形式存储,因此写入或读取数据非常容易。但存储容量较低。虽然 SLC 在性能、耐久性和可靠性方面表现更好,但价格相对较贵。普通用户可能无法承担其价格,因此更适合商业和工业应用。

MLC

MLC 是一种闪存存储数据的方式,它可以在两个级别中存储数据,这意味着一个存储单元可以容纳两个信息位。与 SLC 相比,MLC 的寿命更短,大约有 10000 次编程/擦除(P/E)周期,但它仍比 TLC 和 QLC 更可靠。

由于单个存储单元可以存储两个信息位,因此 MLC 固态硬盘的存储容量更大。虽然在价格和性能方面 MLC 驱动器是一个不错的选择,但需要注意的是它们对数据损坏非常敏感。

甚至可以找到 eMLC,它是企业领域的一种 MLC 类型。P/E 周期在 20000 至 30000之间,某种程度上与 SLC 一样可靠。

TLC

在 TLC 闪存中,一个单元可以存储三位数据。就寿命而言,它们比 QLC 更好,但与 SLC 和 MLC 相比则远远不足,只有 3000 个 P/E 周期。

TLC 固态硬盘是最常见的,可以以较低的价格获得高存储容量。如果追求高性能,TLC 不是最佳选择。

QLC

这是最新的闪存类型,其中一个单元可以容纳四位数据。因此,QLC 固态硬盘提供了最高的存储容量,但在性能和耐久性方面被认为是最低的。尽管如此,如果您正在寻找价格最低的高容量存储驱动器,那么 QLC SSD 就是为您准备的。

SSD 最佳工作环境

SSD 驱动器

  • SSD 固态硬盘将数据以电荷的形式存储。如果没有回电,数据可能会丢失。
  • 固件 Bug 是另一个可能会降低 SSD 使用寿命的因素。
  • 过度写入数据也会降低 SSD 使用寿命。对于普通用户来说,这不是大问题。但如果用于大规模处理大量数据的组织中,则指定的 TBW 可能会更快地达到,有时甚至在保修期之前。
  • SSD 应在最佳环境下运行。通常,温度应在 0 到 60℃ 之间,不超过 70℃。如果超过这个范围,闪存单元可能会退化。

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衡量 SSD 使用寿命的指标

前面已经为大家长篇大论地介绍了影响 SSD 使用寿命的各种因素。下面,让我们来谈谈衡量 SSD 耐久性的不同指标。请注意,这些指标只是制造商提供的基本估计值,只能让您了解 SSD 驱动器可能的持续工作时间。

MTBF 平均故障间隔时间

MTBF 是一种可靠性或故障率量化指标,用于预估 SSD 的耐久性。简单来说,它是两个故障点之间的时间间隔,以小时为单位表示。

借助几种统计外推技术,大多数面向消费者的 SSD 的平均无故障时间(MTBF)约为 100 万小时,而工业级 SSD 则为 200 万小时(平均 150 万小时)。如果将其转换成年份,则分别约为 114 年和 228 年。

这是否意味着 SSD 可以使用一辈子呢?嗯,对于一个消费级电子产品而言,上百年的耐久性,你怕不是在跟我讲玄幻。

TBW 写入总字节数

TBW 通常被称为总写入字节数,是大多数 SSD 制造商用来提供写入循环限制的一般概念规范。虽然听起来很简单,但实际上它是指 SSD 在其寿命内能够写入的总字节数。一旦达到 TBW 上限,理论上就不能在 SSD 中写入更多数据。但实际上仍可能继续写入,正如我们前面解释的那样,您的 SSD 会逐渐开始失效。

例如,如果 SSD 标称的 TBW 是 300TB,保修期为 10 年,这意味着(理论上)在 10 年内可以将 300TB 的数据写入 SSD 中。

DWPD 每日磁盘写入次数

DWPD 是另一个耐久度指标,主要用于企业级 SSD。与 TBW 不同,DWPD 确定用户在保修期内每天可以重写驱动器的次数。

以下是快速计算 DWPD 的公式:

DWPD = TBW ÷ 保修期天数

我们仍然以 10 年保修期的 300TB TBW 固态硬盘为例,并使用上述公式。可以算出该驱动器的 DWPD 将为 0.82TB,即 82.19GB。这意味着每天必须写入 82.19GB 数据才能让 SSD 开始磨损。事实上,对于像你和我这样的普通用户来说,谁没事每天写几十上百 GB 数据啊。

如何检查 SSD 使用寿命

如果您担心 SSD 使用过度,建议检查已经写入的总字节数(TBW),以了解和预估 SSD 还能使用的时间。

推荐使用 CrystalDiskInfo 程序查看「主机总计写入」数值,然后与 SSD 厂商提供的 TBW 数值进行比较。

检查 SSD 使用寿命

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SSD 的使用寿命因品牌、型号、使用年限、工作环境以及其他因素而异,你永远不知道它何时会失效。因此,定期检查 TBW 以了解还可以写入多少数据是一个不错的好习惯。

厂商在构建 SSD 时会考虑诸多因素,即使你的 SSD 已经使用了过半保修期,也无需太过担心它会挂掉。只需要使用制造商推荐的软件定期检查SSD的健康状况即可。

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