【科普】005 硬盘降速是怎么回事

　　我们后台经常能收到一些关于日常使用硬盘降速的问题，虽然都是“降速”但是导致“降速”的原因各有不同，所以本着科普的原则，本文就给大家简单介绍下几种情况，大家可以自己对照看看，自己遇到的是什么情况。

　　一、 SLC Cache缓存用尽

　　这一个是大家遇到最多的情况，早在MLC时代就有固态采用SLC Cache来提升写入速度，而SLC Cache总有一个定量，不同型号固态和不同容量固态可设置的容量不一致，所以有的多有的少。

　　SLC Cache缓存的意义旨在短期内提升固态的爆发写入能力，短时间内降低写入时间，代价则是发热和加快消耗颗粒寿命（降低数据安全性），这是常规所能遇到最常见的“降速”。

　　上面测试图片为单一连续文件，文件大小为39G，出现两个明显的性能梯度，并且两个梯度分别维持在一个稳定的性能水平，这种情况一般是SLC Cache缓存用尽，然后降低至缓存速度（固态本来的速度）。

　　最简单的例子来说，同样是跑步，100米和400米两个项目，但是各自跑法不一样，相应的速度不一样，如果拿100米的跑法去跑400米，在100米跑完之后基本上体力就耗尽，跑步的速度就下降了，而SLC Cache缓存的机制，就更像是在400米的前100米左右，来一波冲刺，但是同时保存了一定的能力，能够在后300米，任然以一定的速度完成写入（当然，用100米冲刺之后需要更长时间回恢复）。

　　二 复制文件时

　　另一种情况也是比较常遇见的，并且相比缓外速度带来的影响要更大一些，在日常使用中，有时候会因为一些原因，需要转移一部分文件，在复制过程中会发现，文件复制的速度会出现较大的波动，然后不知情的小白就会加之以厂商“虚假宣传”等口号，而实际是自己不了解背后的原因。

　　以刺客信条·大革命来举例，文件根目录可以看到文件的数量众多，并且文件大小不一致，仅游戏根目录下就拥有76个文件，其中最大单个文件13.8G，最小仅14字节，在读取和写入这两个文件时，实际上固态能够发挥的性能，并非一个指标，或者说并非一个项目。

　　而在写入/读取文件时，读取到的文件大小是近似随机的，并无规律可循，所以相应的在写入/读取的过程中，固态性能会随之波动，日常厂商所宣传的性能，实际上也是指最高顺序读写性能，而日常使用中随着文件大小和数据纵深的变化，都会影响最终性能。

　　常见的AS SSD跑分软件，可以看到四个测试项目，分别为Seq、4K、4K-64 Thrd和Acc.time。

　　其中Seq是顺序读取，日常遇到比较多的，大型建模、视频音影、压缩文件等，基本上都是单一连续文件，尺寸较大，这一项测试一般能够达到官方宣传。

　　4K是单线程测试，测试的也是小文件的读写能力，不过因为只有单线程，所以性能一般都较低，不过这个性能指标是针对小文件读写的，所以性能高低其实对日常影响并不算特别大，毕竟文件就那么大，10M/S和20M/S读写都是瞬间完成，体量在那，再说你再牛，也牛不过傲腾对吧？

　　4k-64Thrd类似于4K单线程的升级版，将单线程升级为64路并列，同时进行测试，所以一般这一项成绩会更高，对于一些数据库或者说复杂应用会比较重要，日常使用中一般不太会涉及这部分内容，毕竟咱就是个臭打游戏的。

　　Acc.time简单地说就是响应时间，就是主机下达读写任务时硬盘响应的时间，很多人会觉得固态是因为什么“读速高达7000MB/s”才完虐机械，但是实际上固态对比机械来说，完虐的点在于响应时间和4K性能，特别是多任务时的响应时间。

　　解释完跑分软件四项性能参数，其实想得明白的已经明白了，单独测试时是将每一个项目单独分开进行测试，单次只测试一种类型，而复制文件时，则是随机进行测试，文件的尺寸决定了应该使用文件的类型，另外测试软件测试时部分软件使用的数据为全0，并不完全代表实际使用。

　　三 高温降速

　　这个问题其实比较好理解，任何电子产品都有一个适合的工作温度，在超过这个温度之后，往往都会选择降低工作频率以降低发热量（毕竟他也不能自己加强散热对吧），来改善运行温度，在温度降低至合适的区间之后，又会提高运行频率运行。

　　这一类的情况，往往会出现较大且规律的数据波动，在数据读写的一开始能够保持比较高并且稳定的速度，在温度达到设定的温度墙时，便会出现一次降速，再温度降低之后性能又会恢复，以此往复。

　　而反应到实际使用过程中，出现的效果也类似于复制文件时出现的，资源管理器反映的性能折线图也是会比较的一波三折，一般固态硬盘的温度墙为主控温度的70~80度之间（不一定是软件检测的温度）。

　　改善方法也很简单，适当做一下固态的散热就可以了，目前比较多见在M.2上，而较早的SATA和M-SATA的固态也有部分型号会较热。

　　四 非表面性能

　　这里其实比较复杂了，就涉及到固态本身的运行机制问题，这里其实会部分关系到SLC Cache缓存和垃圾回收机制（TRIM），简单的将硬盘操作理解成两个层面，第一层面是消费者操作的界面（可见操作界面），第二则是固态实际运行的层面（不可见操作界面）。

　　在消费者完成文件的复制、删除等操作之后，第一层的操作就完成了，然后固态会在后台继续完成后续的工作，其中主要就包括TRIM的工作，在第一层面的一些操作，实际上都需要第二层面去进行后续的跟进，比如说第一层面进行了删除的操作，实际上在当时只是下达了删除的指令，硬盘部分只是将这段数据标记为待删除，加入了待做事项之中。

　　在系统比较空闲的时候，固态就会开始运行TRIM机制的工作，简单的来说就是处理一些待做事项，其中包括将标记为删除的数据清零、将SLC Cache缓存中的数据转移至存储空间中，恢复空间并删除临时数据、整理数据等工作，合计都是拖延症~~~

　　如果固态在第二层面进行一些工作的同时，你在第一层面，又下达了其他的指令，那在工作的一开始必然会受到影响，进而影响性能发挥，不过这种情况一般过一会就能恢复到最佳性能，毕竟优先服务第一层。

　　上次提到三星的SLC Cache缓存失效问题就出现在TRIM回收策略上，如果说上述问题还是拖延症，那三星出问题的批次TRIM机制就属于集体半罢工了。

　　番外·科普中的小科普

　　关于标记为删除的数据，机械硬盘一般是无视的，因为可以直接覆盖写入新的文件，固态就需要彻底清零数据，不然会影响写入性能。

　　另外，固态的实际写入还会遇到这样的情况，由于文件大小和写入时间是随机的，所以运行一定时间之后，固态中会出现一些数据是间隔开存放的现象，简单地说就是一个文件会被分散存放，但是在运行时，主控无法修改位置，所以在写入时会在遇到已有数据的区块｛扇区｝跳过这部分并且标记，然后再开始写入后续的文件。

　　在数据写完之后，会在空闲的时候进行一次数据转移的过程，将中间部分数据进行迁移，然后合并文件。

　　在早期的电脑相关建议之中，一般会有建议使用机械硬盘的电脑定期运行磁盘整理，其实就是主动的进行磁盘数据整理，用来调整零碎小文件的存储位置，以释放连续的可用空间出来，改善读取时磁头运行轨迹的优化和改善写入时的性能。

　　不过相对于固态来说，这件事对于机械来说就比较重要了，毕竟物理结构限制，只能尽可能软件优化。。。

　　而固态硬盘因为存在TRIM的机制且结构和机械完全不一样，所以实际上并不建议固态硬盘手动执行磁盘整理，机械硬盘可以没事的时候运行一次，就是耗时很久，改善也有限。

　　五 机械稍微特殊亿点

　　机械这边呢，受限于机械结构，所以还要考虑寻道时间的影响，读取时如果需要读取一些特别小的文件，相应的在磁盘上数据长度就会很短，磁头就需要更加精准的找到数据的位置，响应的寻道时间就会增加，单位时间内读取的数据就会很低，响应时间和性能就会偏低，甚至于多线程的时候会出现假死的情况，这时候响应时间甚至可以用分钟去计算（固态往往不会超过1毫秒）。

　　为了改善寻道时间，机械这边有个NCQ功能，看图就明白了，不多说~~~这技术也发布很多很多年了，是个00后的技术，不过最后固态一统江湖其实也就明白了，这技术也没法逆天改命，改善效果明显，但是难挽回机械颓废的性能。

　　总的来说呢，除了高温降速之外，大部分情况其实消费者都无力解决，而部分情况看上去降速？实际上只是达到了对应的速度，你总不能拿100米的成绩去要求跑400米吧？合理看待性能指标即可~~~

　　记 得 做 散 热 ~ ~ ~