SSD已经日渐流行，现在买电脑不挑带SSD的都不好意思说自己真懂用户体验。和传统HDD相比，SSD由闪存构成，闪存低延迟的特性令SSD在随机读写性能方面大幅超越HDD，这也是SSD能带来流畅操作体验的关键。但是，SSD又不仅仅只是闪存的简单组装，仅仅把闪存堆砌起来，并不能称作是SSD。调用闪存的软件算法，同样对SSD的寿命、稳定性、性能等方面起着重大作用。SSD中的软件算法你都了解吗？今天，就一起来谈谈SSD中有哪些软件算法吧！

一、FTL：没它SSD就无法识别

我们都知道SSD的硬件构成和HDD完全不同，因此操作系统识别HDD的很多机制并不适用于SSD。例如，硬盘是由盘片来构成的，盘片是同心圆，把圆分成一个个小小的扇形，数据在这些扇形中储存，这些扇形就被称之为扇区。操作系统把扇区组织起来，构成FAT32、NTFS等文件系统，用户才得以访问文件/文件夹而不是一个个的扇区物理地址。基本上，操作系统建立文件系统的基础就是扇区。

HDD硬盘盘片上的扇区

SSD由闪存构成，没有盘片，自然也没有扇区。SSD闪存颗粒基础单位是数据容量4KB的Page（页），Page组成Block（区），Block组成Plane（平面），最后Plane组成Die（晶片），这就是闪存的硬件架构。可见SSD没有扇区，怎么办？这就得靠一些算法来进行转换了。

SSD使用的是闪存，闪存结构和HDD不同，需要FTL层和文件系统对话。

把SSD架构虚拟成HDD算法，叫做“FTL”（Flash Translation Lay）。FTL算法由SSD主控提供，比操作系统更加底层。FTL作为一个软件中间层，可以把SSD基于Page的硬件架构映射成HDD基于扇区的硬件架构。操作系统为SSD建立文件系统时，有了FTL，操作系统看到的东西和HDD没啥两样，就可以用传统方法对SSD进行分区、格式化等操作，不需要使用专为SSD而生的文件系统。得益于FTL软件算法，SSD才能无缝接班HDD，没它SSD就无法识别。

二、GC垃圾回收：没它SSD就巨慢无比

闪存机制是比较独特的，当你向闪存写入数据时，必须先把闪存中的数据擦除掉，才能写入。同时，闪存最小读写单位是Page，但最小擦除单位是Block。一个Block中包含了多个Page，SSD工作一段时间后，就没有哪个Block中Page都是空白的了。如果要擦除某个Block，就必须先把这个Block中存在有效数据的Page复制备份到其他地方，进而擦除，这样一来才不会丢数据。

有效数据Page要复制到什么地方进行备份呢？一些比较低端的产品，会把这些Page的数据复制到缓存，待到Block擦除后，再把数据写回去，这样一来SSD写入速度就更加悲剧了——既要写原来数据，又要写新数据。解决这个问题的就是SSD中的GC（Gabage Collection），也就是垃圾回收算法。

GC垃圾回收算法看着有点类似碎片整理，它可以把某个Block中存在有效数据的Page，移动到其他Block中，从而让操作系统得以擦除这一整个Block。接着再往该Block写数据，就不需要把备份到其他地方的Page也写回去了。GC发生在FTL层，不同SSD的GC算法是不一样的，GC算法的不同深切影响着SSD性能。

三、Trim：大大提高垃圾回收效率

Trim是一种用来增加GC垃圾回收效率的算法。没有Trim的话，会出现这样一种情况：在操作系统删除一个文件，实际上数据在物理层面上并没有被删除。于是，SSD的某个Block所有Page都会被填满，待到真正写入数据时，才被迫进行GC垃圾回收，主控才开始把有效数据的Page移动到其他Block上，进而擦除该Block。如此一来，速度就很慢，SSD用久了每次写入数据都得先GC，用户体验非常不好。

Trim就可以大大缓解这种情况。操作系统删除数据后，Trim会告诉SSD主控哪些Page的数据对应着删除的数据，这些Page会被标记成为无效Page。接着，在闲暇时段，SSD主控就会主动进行GC，把有效数据的Page移走，然后擦除这些Block的数据，提前为操作系统数据写入准备好足够多的Block。如此一来，就算是长期使用，只要SSD不是装得太满，性能都不会有太过明显的下滑，大大提升了用户体验。Trim算法由操作系统提供，Win7、Android 4.3以后的操作系统都支持Trim。

四、磨损平衡：保证闪存寿命被均匀消耗

我们知道闪存是有擦写寿命的，例如MLC闪存只能够擦写数千次，TLC闪存只能够擦写数百次等等。其实以现在SSD容量来说，总擦写数据量非常惊人，例如256G的SSD，寿命是500次擦写（P/E）的话，那么就需要写入125TB数据闪存才寿终正寝——就算你每天写入10G数据，也需要用三十多年才能把闪存给写挂，更何况很少人每天往SSD中写10G数据。

TLC擦写次数不尽如人意，但正常使用其实也很难挂掉。

但是很多朋友仍不信任SSD的寿命，理由是SSD这个寿命是根据全盘容量来估算的。有朋友认为，平时读写数据，会集中读写SSD其中一部分闪存，这部分闪存寿命就会损耗得特别快。一旦这部分闪存挂了，那么整块SSD也就挂了。然而事实真是这样吗？

事实当然并非如此。实际上，SSD拥有磨损平衡（Wear Leveling）算法，令所有闪存磨损度尽可能保持一致。SSD磨损平衡算法大致分为动态和静态两种。动态的算法就是当写入新数据时，会自动往比较新的Block中去写，老的闪存就放在一旁歇歇；而静态算法就更加先进，就算没有数据写入，SSD监测到某些闪存Block比较老，会自动进行数据分配，让比较老的闪存Block承担不需要写数据储存任务，同时让较新闪存Block腾出空间，平日数据读写就在比较新的Block中进行——如此一来，各个Block的寿命损耗，就都差不多了。

总结

SSD绝不是把闪存堆在一起就能做成的，要让SSD稳定、快速地运行，还有赖于种种软件算法。在选用SSD时，可以多关注一下该SSD所使用的主控方案，关注该主控算法是否靠谱；在使用SSD时，要选择适合的操作系统，并及时更新SSD固件和驱动。如此一来，才会得到更好的体验。

山东华芯半导体HX8800主控芯片不仅是国内首款经国家密码管理局安审通过的SSD控制器芯片，并结合运用各种软件算法，保证信息安全的同时也保证了数据的高速传输。其相应产品已广泛应用于涉密、商密、特种行业等高安全、高性能场合，同时也满足消费级SSD类产品应用要求。

源自：新浪科技