每当你买电脑的时候，你会发现配置存储的引入总是不一样，要么是纯固态(SSD)，要么是纯机械，要么是固态+机械组合硬盘。

两者的主要区别在于固态是半导体存储，而机械存储是电磁存储。固态硬盘最大读取速度为400-600MB/s，机械硬盘不超过200MB/s..

SSD虽然速度比机械硬盘快很多，但是有一个严重的问题，就是长时间使用后会明显感觉速度下降。这是什么原因呢？

什么是SSD？

首先，我们需要了解SSD的基本概念。固态硬盘是指由固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。它由控制单元和存储单元组成。

目前市场上有两种固态硬盘。第一种是闪存(闪存芯片)，第二种是DRAM。

基于闪存的固态硬盘，也称为SSD。这种硬盘应用广泛。笔记本硬盘、u盘、内存卡等。都属于SSD。

SSD主要由主控、闪存和缓存组成。其中，闪存起着关键作用，因为它是负责存储数据的闪存颗粒，很大程度上决定了SSD的性能寿命。

闪存是指一种电子可擦除可编程只读存储器，在工作过程中允许多次擦除或写入。

目前，闪光颗粒有四种类型，即SLC、MLC、TLC和QLC。SLC闪存的一个存储单元只能存储1位数据，换句话说，它只能存储0或1，总共有两种状态。MLC的一个存储单元可以存储2位数据，0和1可以排列组合，有四种状态:00、01、10、11。以此类推，QLC就是最新的闪存颗粒，它的存储容量是SLC的8倍，0和1可以组成16种状态。

虽然SSD的闪存容量在增加，但擦写次数在减少。这意味着SSD的使用寿命缩短。与QLC相比，SLC的使用寿命要长100倍。

除了闪存，SSD接口可以分为四类，分别是SATA、mSATA、M.2和PCI-E..

SATA是一种计算机总线，有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s、SATA 6gbit/s三种规格，读写速度依次为150MB/s、300MB/s、600MB/s，适用于几乎所有的台式机和笔记本。

MSATA是迷你版SATA接口，有M50 msata和M30 msata两种规格。读写速度520MB/s，主要适用于超极本，比如联想的E220s、E420s、Y460。

M.2是Intel推出的新接口规范，用来取代mSATA。它有两种类型:插座2和插座3。Socket 2的最大读取速度可以达到700MB/s，而Socket 3的理论带宽可以达到4GB/s..Socket 2适用于部分低端笔记本，Socket 3几乎适用于新上市的台式机主板和高端笔记本。

Pci-e是一种高速串行计算机总线，有5个版本，从1.0到最新的5.0，读写速度分别为250MB/s、500MB/s、984.6MB/s、1969MB/s和3938MB/s，适用于几乎所有的台式计算机。

整体来看，SSD闪存由于颗粒不同，读写速度和擦除次数都不一样。闪存的容量越大，其使用寿命就越有限。SSD接口的不同直接影响读写速度。

写入放大和垃圾回收

但以上两个原因影响了SSD使用前的速度，使用后速度下降的原因主要分为两个方面:写放大(WA)和垃圾收集(GC)。

在WA闪存和SSD中是一种不良现象，即实际写入的物理数据量是写入数据的很多倍。因为FLASH芯片在重写之前需要进行擦除，所以需要读出目标数据所在的整个文档并缓冲到缓冲区中，然后将你要重写的数据覆盖到缓冲区中，最后将缓冲区写入另一个文档中。因此，即使更新一个字节，实际上也是将4KB的数据写入闪存芯片。这就导致了SSD写文件大小翻倍的现象，导致硬盘容量越来越小，写速度越来越慢。

GC就是当FLASH芯片再也找不到可以直接写入的空白文档时，JVW(java虚拟机)会调用垃圾回收机制来回收内存空。GC会在闪存芯片中寻找丢弃或删除的文档，然后擦除这个文档来存储你的新数据。但是因为GC和FLASH的擦除单位不一致，所以按照文档来写，而按照块文件类型来擦除。一个Block中有16个文档，所以当GC发现一个废弃的文档时，实际上需要先把Blovk中剩余的15个文档移到另一个地方。所以你每更新1个字节，实际上后台写了16个文件，一个文件大小是4KB，16个文件是64KB，所以SSD的容量会翻倍，最终写速度会下降。

简单来说，当你的SSD存储的数据越多，白文档就会越少空。为了给额外的空空间腾出空间，GC将寻找丢弃的文档。随着次数的增加，SSD的速度自然会变慢。

此外，当需要写入数据时，不会调度GC。即使SSD处于空空闲状态，也会安静运行，提前预留一些空空间。

那么如何避免SSD因为存储数据太多导致速度下降的问题呢？

厂商的做法是根据SSD级别制定不同的解决方案。比如入门级SSD，可以通过减少可用容量，保留一部分空来防止SSD被写满。最直观的例子就是有的电脑明明写着512GB的存储容量，实际能用的只有480GB。

对于中高端固态硬盘，它们将配备额外的缓存，以减少写入放大。三星970 PRO NVMe M.2 1T配备4GB缓存容量。

用户可以通过4K对齐、Trim命令、损耗均衡和其他功能机制来降低写入放大。

实测：SSD爆容量对速度的影响

为了进一步确认SSD满容量是否真的影响速度，我们进行了测试。

测试前，MacBook Air(2018)的SSD使用盘速测试剩余容量为71.58GB，硬盘写入速度为492.1MB/s，读取速度为1832 MB/s。

接下来我们会减少电脑的可用容量，预留9.02GB 空的房间，然后再测一次SSD的速度。此时SSD的写入速度变为448.2MB/s，读取速度为1791MB/s..

对比上一组数据，你会发现SSD的写入速度和读取速度是随着可用容量的减少而降低的。

测试完PC，我们再来看看移动端。MoFirLee有一台容量为64GB的iPhone 11，硬盘剩余容量为27.2GB，用DiskBench测得的硬盘写入速度分别为201.7MB/s、142.1MB/s、135.2MB/s，平均写入速度为159.7MB/s，读取速度为360.6MB/s、485.9 MB/s。

手机可用容量变为1.17GB后，写入速度为183.7MB/s、159.6MB/s、195.5MB/s，平均写入速度为160.6MB/s，读取速度为609.7MB/s、610.3MB/s、510.6MB/s，平均读取速度为510.7 MB/s。

与前一组数据相比，第一次硬盘写入速度确实下降了，但是第二次和第三次数据比前一组快，第三次数据读取速度比前一组快。出现这种情况的原因可能是主要的控制算法和优化，所以测得的数据不一样。

最后的结论是，当SSD的可用容量变小时，读写速度会下降，但实际上，高手可能对这些有其他的优化或控制措施，以及不同的算法，从而产生差异。

小结

现在SSD的情况可以用八个字来形容。有一种倒退叫进步。目前市面上的固态硬盘制造工艺越先进，使用寿命越短，带来的是更快的速度。从侧面可以看出，在现有技术无法突破的情况下，厂商都选择了牺牲一些东西。

使用前，影响SSD速度的因素有闪存颗粒、接口类型、主控和固件升级。使用后，写放大、垃圾收集机制、不良存储习惯是影响SSD速度的主要原因。好的SSD虽然速度快，但是寿命会降低，价格也会高。便宜的SSD速度一般，但使用寿命长。至于如何选择，完全看个人需求。

为了避免由于可用容量不足导致SSD速度下降的问题，最好备份每个硬盘的所有数据，然后进行4K对齐。如果你刚买了电脑，硬盘类型是固态的，可以在使用前对SSD进行高级格式化。这样你的SSD速度就不会那么容易下降了。