本文主要是介绍深入解析SSD Wear Leveling磨损均衡技术：如何让你的硬盘更长寿？，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
SSD的存储介质是什么，它就是NAND闪存。那你知道NAND闪存是怎么工作的吗？其实，它就是由很多个晶体管组成的。这些晶体管里面存储着电荷，代表着我们的二进制数据，要么是“0”，要么是“1”。NAND闪存原理上是一个CMOS管，有两个栅极，一个是控制栅极(Control Gate), 一个是浮栅(Floating Gate). 浮栅的作用就是存储电荷，而浮栅与沟道之间的氧化层(Oxide Layer)的好坏决定着浮栅存储电荷的可靠性，也就是NAND闪存的寿命。
目前市面上主要流通的就是4种NAND类型：SLC、MLC、TLC、QLC。随着每个寿命从高到低依次是SLC>MLC>TLC>QLC.
SSD的闪存芯片并非完美无缺。它们有一个共同的“短板”——寿命受限于闪存单元的磨损。在SSD中，每个闪存单元都有一定的寿命，通常为几万次到几百万次的写入。当一个单元被写满时，它就会被标记为“坏块”，不再用于存储数据。这种磨损效应会导致SSD的性能下降，甚至完全失效。
在现实应用过程中，SSD主控在NAND闪存写入数据时，并非均匀等机会的写入NAND闪存的每一个区块（Block)。借用宋小宝的经典桥段，SSD主控很难做到“雨露均沾”，而是很大程度可能会“独宠”一些NAND闪存区块。但是这样的“独宠”会严重透支NAND闪存区块寿命（NAND闪存区块的磨损-Write/Earse count会大大的增加，性能变差）。
为了解决这个问题，Wear Leveling技术应运而生。Wear Leveling是一种用于平衡SSD闪存单元磨损的技术，它的作用是尽可能将数据均匀地分布在各个闪存单元中，从而延长SSD的使用寿命。用更通俗的话来讲就是，每次写入的时候挑年轻力壮的区块, 年老的区块则颐养天年。
SSD由多个独立的NAND Flash芯片组成，每个NAND Flash由一个块阵列组成，每个块由一系列的存储单元（页）组成。在将数据写入NAND Flash的存储单元之前，必须对该存储单元进行擦除，以便可以进行写入。最小的擦除单元是块，最小的写入或者读取单元是页。
Wear Leveling的工作流程：Wear Leveling技术在SSD中通过设置两个块池，一个是空闲池，一个是数据池，来实现磨损平衡。当需要改写某个页时，并不直接写入原有位置，而是从空闲池中取出新的块，将现有的数据和需要改写的数据合并为新的块，一起写入新的空白块，原有的块被标识为无效状态（等待被擦除回收），新的块则进入数据池。后台任务会定时从数据池中取出无效数据的块，擦除后回收到空闲池中。
根据实现方式的不同，Wear Leveling通常可以分为动态损耗均衡（Dynamic Wear Leveling）和静态损耗均衡（Static Wear Leveling）。
动态损耗均衡是一种只在数据被改写时触发的均衡技术。当一个数据块被更新时，动态损耗均衡算法会计算出各个闪存单元的损耗情况，并选择损耗最严重的单元进行数据迁移。这种方式的优点是处理速度快，对性能影响小；缺点是对静态数据的处理效果不佳。
静态损耗均衡则是一种可以处理静态数据的均衡技术。它可以在后台运行，当发现损耗较低的闪存单元时，将其数据迁移到其他单元上，并将这些单元放入空闲池中备用。这种方式的优点是可以更好地保护静态数据；缺点是处理速度较慢，可能会对性能产生一定影响。
在Windows环境，如果需要监控查看SSD坏块的健康状态，比较简单，只可以用DiskGenius工具可以做个全盘扫描。
Linux环境下，建议SATA SSD用smartctl工具、NVME SSD用nvme－cli进行long DST全盘自检测。
最后，提前剧透一下：写这篇文章，其实是为了给后面一篇WL相关的文章做铺垫，预计本周内发布，敬请期待！
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