SSD基础科普：原理、寿命以及什么是连续与随机
SSD基础科普：原理、寿命以及什么是连续与随机
在存储产品领域，特别是固态硬盘（SSD）评测中，我们经常会看到“连续读写”和“随机4K读写”这两个主要性能指标。它们不仅是产品详情页和包装上的重要宣传点，也是不同消费级SSD之间对比的主要参考项。但你是否曾好奇：什么是连续和随机读写？为什么随机读写测试一定要带上一个“4K”？测试软件中的“队列Q”和“线程T”又有什么影响？对于普通消费者而言，SSD真正有意义的性能参数是什么？本文将为你一一解答这些问题。
SSD的工作原理
要理解连续与随机读写，我们需要先了解SSD的基本工作原理。与机械硬盘不同，SSD使用的是固态的非易失性存储器——闪存。闪存的结构从宏观到微观可以分为多个层次：一颗flash、3D堆叠的每个die、平面plane、块block、页page，以及作为基本单元的cell。
闪存的基本单元cell是一种双层浮栅晶体管，通过向控制栅极或基板施加高电压，可以实现浮动栅极的充放电，分别对应擦除（写1）和写入（写0）操作。通过在控制栅极施加基准电压，可以验证浮动栅极是否带电，从而判断源级与漏极是否导通。
闪存的工作特点
闪存的工作特点是以页Page写入，但必须以块Block擦除，同时基础单元cell的工作模式只有读、写、擦，而没有覆写。此外，电子在浮动栅极与基板间的移动会导致包裹浮动栅极的绝缘层老化，因此闪存的寿命与写入和擦除操作密切相关。
FTL的作用
为了适应机械硬盘时代延续至今的文件系统，SSD应用了一套软件中间层——闪存转换层FTL，它在逻辑区块地址（LBA）与物理区块地址（PBA）之间形成一套映射关系。这种映射关系使得SSD能够在物理上随机存储数据，以实现磨损均衡和提高性能。
为什么需要随机存储
如果SSD文件系统按照物理顺序逐个使用die，大量读改写操作会快速损耗其中块的寿命，导致SSD的性能和容量下降。为了平衡磨损并保持SSD的整体性能和可靠性，FTL将数据随机分布存储。
连续与随机读写的本质
对SSD而言，不存在真正的连续与随机读写。无论大小文件，在LBA上的信息总是连续的，但在PBA上分布总是随机的。这种设计既保证了数据的完整性和可靠性，又延长了SSD的使用寿命。
后续探讨
接下来，我们将继续探讨为什么随机读写测试总是带上“4K”，以及为什么要使用多队列多线程模式来测试。通过这些讨论，我们将最终解答普通消费者最关心的问题：SSD真正有意义的性能参数是什么。