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固態硬盤（SSD）在存儲文件后讀寫速度（尤其是寫入速度）變慢，是一個非常普遍的現象，主要原因在于SSD獨特的寫入機制和閃存特性。以下詳細解釋核心原因：

1. 寫入機制與“寫前擦除”：

   • 基本單位差異：?SSD 寫入數據的最小單位是“頁”，但擦除數據的最小單位是更大的“塊”。每個塊包含多個頁。
   • 空白頁需求:?寫入新數據必須寫入到空白的頁中。
   • 已使用狀態的頁：?當 SSD 被文件占滿后，幾乎所有頁都存儲了有效數據（用戶文件）或無效數據（被刪除文件的殘留）。
   • 寫入新數據或修改舊數據的過程：
     • 如果要寫入新數據到某個已包含無效數據的頁，或者要修改現有文件（本質是先刪除舊數據再寫入新數據），SSD 控制器不能立刻寫入。
     • 控制器必須先找到包含這個無效頁的整個塊。
     • 然后，它需要把這個塊里所有仍然有效的頁讀取出來，暫時復制到緩存或其它地方。
     • 接著，才能擦除整個塊（這是耗時的操作）。
     • 最后，才把新的數據（包含要寫入的新數據/修改數據以及之前復制出來的有效數據）寫回到這個塊或其他地方擦除好的空白頁中。
   • 性能損耗：?這個“讀取有效數據 -> 擦除塊 -> 寫入新數據”的過程被稱為寫放大。它顯著增加了寫入操作的復雜性和時間成本，尤其是在盤空間接近滿載時，空白頁稀缺，這種操作會變得非常頻繁和低效。

2. 垃圾回收效率下降：

   • 后臺任務：?SSD 控制器有一個叫“垃圾回收”的后臺進程，其任務就是主動尋找包含無效數據的塊，提前將其中有效數據搬走，然后擦除該塊，騰出連續的空白塊/頁，為新的寫入請求做好準備。
   • 空間不足的影響：
     • 當 SSD 空閑空間很大時，垃圾回收有充足的空閑塊來存放搬移的有效數據，并且可以輕松找到包含大量無效數據的塊進行高效擦除，整個過程對用戶寫入的影響很小。
     • 當 SSD 空間被大量占用時，空閑塊和空白頁變得稀缺。垃圾回收難以找到合適的地方搬移有效數據，并且可能被迫去處理那些只包含少量無效數據的塊（擦除一個塊只能釋放少量新空間），效率變得極低。
     • 用戶寫入時觸發：?結果就是，當用戶發起寫入請求時，由于沒有足夠的空白頁可用，寫入操作被迫等待垃圾回收先處理出足夠的空白頁。這種等待直接導致寫入速度驟降和延遲增加。

3. 預留空間（OP - Over-Provisioning）被壓縮：

   • 廠商預留：?所有 SSD 出廠時都有一定的預留空間（OP）。例如，一個標稱 1TB 的 SSD，其物理閃存容量實際可能是 1.1TB 或 1.2TB，多出的部分就是 OP。系統（格式化后）通常只顯示用戶可用空間（如 1TB）。
   • OP 的作用：?OP 為垃圾回收、磨損均衡等后臺操作提供了寶貴的“工作空間”和緩沖池，有助于維持性能和延長壽命。
   • 用戶空間填滿的影響：?當用戶文件幾乎填滿所有可用空間（接近 100%）時，實質上 OP 空間也被嚴重壓縮（因為控制器能自由使用的空間幾乎沒有了）。這極大地限制了垃圾回收的處理能力和效率，放大了上述第 2 點的問題。

4. SLC 緩存耗盡/縮小：

   • 緩存機制：?絕大多數消費級 SSD（尤其是 TLC/QLC）都使用 SLC 緩存策略。一部分閃存空間被模擬成速度更快的 SLC 模式來接收寫入數據（SLC 寫入比 TLC/QLC 快得多）。數據寫入 SLC 緩存后，控制器會在后臺將其遷移到 TLC/QLC 區域。
   • 有限且動態的緩存：?SLC 緩存的大小通常是動態的，并且與SSD 的空閑空間正相關。空閑空間越大，可用的 SLC 緩存就越大。
   • 空間不足的影響：
     • 當 SSD 存儲大量文件導致空閑空間很小時，可分配的 SLC 緩存容量也會變得非常小（可能只有幾百 MB 或幾 GB）。
     • 當用戶進行持續的大文件寫入（如拷貝電影、安裝大型游戲）時，數據量會很快超出這個縮水后的 SLC 緩存的容量。
     • 一旦 SLC 緩存被填滿，后續的寫入數據就不得不直接寫入到速度慢得多的原生 TLC/QLC 區域，導致寫入速度斷崖式下跌（例如從 500MB/s 突然降到 50-100MB/s 甚至更低）。這是用戶感知寫入變慢的最直觀原因之一。

5. 磨損均衡和可用塊減少：

   • 磨損均衡：?控制器需要將寫入負載均勻分散到所有閃存塊上，避免某些塊過早磨損報廢。這需要一定的空閑塊來進行數據遷移。
   • 空間不足的影響：?空間嚴重不足時，空閑塊稀缺，磨損均衡操作變得更加困難，也會間接影響到寫入性能。

總結：

• 核心矛盾：SSD 寫入需要空白頁，但刪除文件不會立刻提供空白頁（只是標記可回收），而擦除以大塊為單位。
• 空間滿載導致：
  • 空白頁稀缺：?迫使每次寫入前進行更復雜的“擦除-搬運-寫入”操作（寫放大）。
  • 垃圾回收效率暴跌：?用戶寫入被強制等待垃圾回收騰出空間，延遲驟增。
  • OP 空間被擠占：?控制器失去重要的后臺操作空間。
  • SLC 緩存大幅縮水：?大文件寫入時緩存迅速耗盡，跌至慢速原生速度。
  • 磨損均衡受限。

如何避免或減輕？

1. 保持足夠空閑空間：?這是最關鍵的一點。建議始終保留至少?10%-20%?的總容量作為空閑空間（對于 QLC SSD 或小容量 SSD，建議比例更高）。這為垃圾回收、SLC 緩存、OP、磨損均衡提供了充裕的空間。
2. 定期清理無用文件：?刪除不需要的文件，給 TRIM 命令執行的機會（現代操作系統基本自動支持 TRIM），讓控制器知道哪些數據塊可以安全擦除回收，提高垃圾回收效率。
3. 選擇更大容量的 SSD：?更大的 SSD 意味著更大的物理 OP 空間和潛在的 SLC 緩存空間，即使使用率相同，性能下降幅度也可能更小。
4. 選擇帶 DRAM 緩存的 SSD：?DRAM 緩存可以加速映射表查找，減輕控制器負擔，尤其是在碎片化或高負載情況下。無緩存的 SSD 在空間滿載時性能下降可能更明顯。
5. 了解 SSD 類型：?TLC 比 QLC 的原始寫入速度通常更快，SLC 緩存耗盡后性能下降幅度相對小一些。

總而言之，SSD 存儲文件后速度變慢是其工作原理和閃存物理特性的必然結果，尤其是在空間接近滿載時最為明顯。通過合理規劃存儲空間（預留足夠空閑）是維持其高性能的最有效方法。