大家好,我是噩夢飄雷~
最近看到有網友想把當下生活中的一些照片和視頻存在硬盤中,埋在地下,給自己留一顆時間膠囊,然後疑慮如果使用SSD硬盤的話,會不會丟失數據。
這個問題的答案想必也是很多兄弟們想知道的,所以今天我們就來探討下吧。
先說結論:
基於NAND閃存的SSD並不適合長時間閒置不通電的保存方式,由於存儲數據的先天原理所限,長期斷電後其丟失數據的概率要比機械硬盤、磁帶等介質大得多,這也是許多SSD廠商不願提及的問題。
1.首先我們來看SSD(排除傲騰3D-Xpoint)存儲數據的原理。
傳統的機械硬盤是通過硬盤中磁頭掃過高速旋轉的金屬盤面上的不同區域,在這個過程中識別和改變盤面存儲區域中的磁性信息,從而實現讀取和寫入數據的。
而SSD的存儲原理與之完全不同。
SSD主要使用閃存芯片來存儲數據,在其中並沒有可動的機械結構。
在閃存芯片的每個最小存儲單元中,都禁錮着一定數量的電子,可以將其看作一個個微小的電容,或者一個個關着電子的小籠子。
在使用時,主控芯片通過控制這些存儲單元中電子的數量,可以實現檢測和調整閃存中存儲單元的電壓,來標識0和1的狀態,從而讀取和寫入我們需要的數據。
事實上,SLC、MLC、TLC、QLC等不同閃存類型,也正是基於每個存儲單元能標識的狀態多寡來區分的。
SLC顆粒只存儲一個比特的數據,即只有“0”或“1”兩種電壓狀態之分;
MLC顆粒每個存儲單元可以存儲2個比特,有“00”、“01”、“10”、“11”四種電壓狀態;
TLC顆粒每個存儲單元可以存儲3個比特,有“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”、“111”八種電壓狀態。、
同理,QLC顆粒每個單元可以存儲4個比特,需要2的4次方,也即16種電壓信號來表示16種狀態。
可以看到,存儲單元中可以存儲的比特數越高,對存儲單元的信息利用率也就越高。
但是與此同時,存儲的比特數越高,也就代表着存儲單元需要禁錮更多的電子,通過更加精細的電壓操作來存取信息,造成讀寫速度和效率的下降。
同時,在對SSD進行寫入操作時,會不斷改變存儲單元的電壓狀態,在這個過程中電子會在存儲單元內外進行穿梭,穿梭的過程會對籠子本身(存儲介質)造成磨損。當籠子本身被磨損殆盡,失去了對電子的禁錮能力,此時SSD就失去了對數據的保存能力,也就是我們常說的寫入壽命耗盡了。
2.SSD長期斷電閒置,數據真的會丟失
想象一下,TLC的存儲單元比SLC禁錮了更多電子,在內外穿梭時對存儲介質的磨損更大,這也是TLC的寫入壽命比SLC更低的主要原因之一。
瞭解了SSD存儲數據的原理,下面我們就來討論數據冷存儲的問題。
如果我們需要保存SSD中存儲的信息,那就需要保證存儲單元的電壓狀態不變。在通電時,可以通過主控芯片的控制,來保證每個存儲電源中的電子數量不變,從而固定信息。
但是在斷電後,閃存芯片對於電子的禁錮能力是有限的,相當於監獄失去了獄卒管理,同時牢籠本身也會隨着時間延長越來越弱。在長時間的斷電之後,部分活躍的電子本身會逃離出牢籠,改變存儲單元本身的電壓狀態,造成數據錯誤。
換句話說,就會造成存儲數據的損壞。
當環境溫度升高時,電子能級更高,更加活躍,也就更容易因爲電子丟失效應而丟失數據。
實際上,JEDEC組織早已對SSD定下了標準,即消費品SSD在斷電情況下,要求消費級產品關機斷電後在30℃情況下至少要保存1年的時間,企業級產品關機斷電後在40℃情況下至少保存3個月時間。
Intel也曾做過閃存標稱耐久度用盡後在極端環境下的測試;當環境溫度在30度情況下,經過52周就有可能出現數據丟失;如果把環境溫度提升至35度,使用週期就會縮減爲26周;如果把環境溫度提升至55度,那2周內就有可能丟失。但需要說明,在閃存較新的情況下,這個時間會延長。
因此對於NAND閃存SSD,一般來說並不建議長時間斷電放置,隨着時間的推移和環境溫度的升高,數據丟失損壞的幾率會越來越高。
3.長期冷存儲的方案
對於家庭用戶來說,最可行、最划算的方案就是機械硬盤了,不僅存儲容量大,而且單位容量的價格還要比SSD更便宜得多。
前面說過,機械硬盤由於使用磁性介質存儲數據,好好存放的話,數據保存10年以上一般沒啥問題。
商業用戶常用的磁帶機,雖然有着更大的容量,並且磁帶本身很便宜,但是磁帶機的價格太貴,而且隨機讀寫能力太差。家庭用戶沒有超大容量的數據需要存儲的話,並沒有必要。
而光盤也不如機械硬盤,不僅單碟片容量太小,而且由於存儲介質外露,很容易有老化、磨損等問題,存儲壽命和穩定性都堪憂。
至於前面提到的Intel 傲騰硬盤,雖然也叫SSD,不過其存儲原理和普通NAND閃存SSD完全不同,是通過超高電壓瞬間融化存儲單元,從而改變存儲單元的電阻值來存儲數據的,各方面性能全面優於NAND閃存,並且存儲材料本身不會因爲形態的重複改變而老化衰退,倒是能長期保存數據。
不過傲騰雖好,但是價格實在太貴,也不適合普通用戶選擇。
綜上所述,還是直接選擇機械硬盤就可以了。
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