写入耐久度是固态硬盘的重要可靠性指标之一。由于闪存自身特点,储存的数据不能覆盖写入,改写时必须先擦除整个区块然后再进行写入,而闪存可擦除的次数有限,基本上固态硬盘的可用寿命就是由写入量来决定了。今天为大家介绍的是业界如何标定固态硬盘的耐久度指标。
固态硬盘所用的闪存晶圆
从结构来说,闪存已经经历了从SLC、MLC到TLC的主流转换,带动固态硬盘从大众高攀不起降到了走进千家万户的普及,固态硬盘已经不再是高玩的小众专属。闪存运用保存在Floating Gate中的电子来保存数据,随着储存密度的增加,每个储存单元需要表达的数据从2个状态、4个状态提升到现在TLC的8个状态,对于ECC纠错技术也提出了更高的要求。
SLC、MLC、TLC的数据表达
Toshiba是较晚将TLC闪存使用在消费级固态硬盘产品当中的,首款产品被命名为Q300,当前市售Q300.实际上已经是第二代产品,在型号中多了一个英文句号后缀。
ToshibaQ300固态硬盘
当前市售Q300.的参数表如下:提供从120G到960G的容量可供选择,ToshibaTC58NC1000主控搭配Toshiba原厂15nm TLC闪存,运用适应性最广的SATA3.0接口。
Q300主控与闪存信息
下面我们来看作为闪存发明者的Toshiba是如何标识Q300的耐久度或者说可靠度的,主要涉及到了MTTF(平均失效前时间)和TBW(TeraBytes Written或Total Bytes Written)两个指标:ToshibaQ300的MTTF为150万小时,TBW则依容量不一样从30TB到240TB不等。
Toshiba Q300 Spec
在介绍MTTF(平均失效前时间)之前首先要介绍一下MTBF(平均问题间隔时间)。在工业领域MTBF运用广泛,它表达了产品在一定时间内保持正常工作不出问题的能力。
MTBF
一般来说,企业级固态硬盘要求问题间隔时间应在100万小时以上,这不是说固态硬盘用到100万小时一定会坏,也不是说100万小时以前一定不会坏,而是一个问题概率指标,对于大容量样本时有参考价值。
举个例子,如果有企业级使用采购了同型号的1万个固态硬盘组成磁盘阵列运用,那么按照100万小时的问题间隔时间,可以预期每100小时可能会发生一个硬盘因问题而失效。
MTBF平均问题间隔时间是针对可维修产品而言,对于不可维修产品一般运用MTTF平均问题前时间,也就是出现首个问题前的时长。消费级固态硬盘的售后一般都是换新而非维修,所以ToshibaQ300运用了MTTF标识可靠度,具体来说就是150万小时。对于消费级固态硬盘来说,MTTF的标准是按照20%工作和80%通电闲置来计算的。
除了MTTF之外,固态硬盘还会运用TBW来表达写入耐久度,TBW可以是TeraBytes Written或Total Bytes Written的缩写,总之它表达的是固态硬盘闪存可以承受多大数据写入量。不一样厂商对于TBW的标称方式是不一样的,Toshiba选择的是遵循JESD219标准的工作负载进行评价,标称的数值针对主机写入量,而不是闪存实际写入量。一般来说由于写入放大特点的存在,闪存实际写入量是大于主机写入量的,所以尽管看起来Q300的TBW指标不高,但实际闪存寿命是有保障的。
按照JESD219规范,消费级固态硬盘开机状态测验条件为40摄氏度环境,每天8小时工作负载,当关机断电后,放置在30摄氏度环境下,闪存内储存的数据至少应保持1年以上。
JESD219
不少媒体测验固态硬盘耐久度时选择只管写入不管能否读出的策略,测出的耐久度数值很好看,然而却并没有卵用——在彻底写挂之前闪存写入的数据已经不可靠了。
ToshibaQ300 120GB的官方标称耐久度指标是30TB,这是在苛刻随机写入(写入放大很高)的情况下进行的,每天写入28GB至少可以用3年,而大容量型号的写入指标则会随容量提升而翻倍增长,所以当前对于TLC固态硬盘而言,耐久度已经不是问题。
标称值仅是一个保底标准,而实际工作运用能达成更高的成绩。国内PCEVA论坛对ToshibaQ300马甲产品——TR150的耐久度测验就进行到了3000PE以上才终结。下图中F1项Total Host Write(主机写入量)的单位是32MB,显示值约合384250GB,是120GB容量的3202倍。
写入3000PE之后的TR150 SMART信息截图
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