之前一直以為固態(tài)硬盤各方面都比機(jī)械硬盤性能高，所以首選固態(tài)硬盤，直到看了極客時(shí)間-深入淺出計(jì)算機(jī)組成原理中硬盤相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，才發(fā)現(xiàn)固態(tài)硬盤原來(lái)是有缺點(diǎn)的，所以這里來(lái)做一個(gè)總結(jié)。

機(jī)械硬盤（HDD）

機(jī)械硬盤由以下幾個(gè)部分組成：

盤面：盤面（盤片）上有一層磁性涂層，數(shù)據(jù)就是存儲(chǔ)在這個(gè)磁性的涂層上，一個(gè)盤面在正反兩面都有磁性涂層。盤面中央有一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的主軸，主軸可以使盤片以固定的旋轉(zhuǎn)速率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，我們看到磁盤標(biāo)注的每分鐘多少轉(zhuǎn)（RPM , Revolution Per Minute）指的就是這個(gè)旋轉(zhuǎn)速率，比如7200轉(zhuǎn)，表示一分鐘可以旋轉(zhuǎn)7200下：

（注：圖片來(lái)自極客時(shí)間-深入淺出計(jì)算機(jī)組成原理）

一個(gè)盤面又可以劃為多個(gè)扇區(qū)和多個(gè)磁道。
磁道：一個(gè)盤片可以劃分為多個(gè)同心圓，每一個(gè)圓環(huán)就叫做磁道，可以理解為是盤片上的圓形環(huán)道：

扇區(qū)：每個(gè)磁道又可以分為一個(gè)個(gè)扇區(qū)，也就是磁道上的一個(gè)弧段：

柱面：上下平行的一個(gè)個(gè)盤面的相同扇區(qū)組成的部分，稱作一個(gè)柱面。

（注：圖片來(lái)自極客時(shí)間-深入淺出計(jì)算機(jī)組成原理）

磁頭：用于從盤面讀取數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偩€，一個(gè)盤面有正反兩面，正反兩面都會(huì)有一個(gè)磁頭。

傳動(dòng)臂（懸臂）：與磁頭相連接，通過(guò)沿著半徑軸前后移動(dòng)傳動(dòng)臂，可以將磁頭定位到每一個(gè)磁道上，讀取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

磁盤是由一個(gè)或者多個(gè)平行疊放在一起的盤片組成的，將它們封裝在一個(gè)密封的包裝內(nèi)，整個(gè)裝置稱為磁盤驅(qū)動(dòng)器，也就是我們常說(shuō)的磁盤。

磁盤以扇區(qū)為大小進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)據(jù)讀寫的耗時(shí)主要有以下幾部分：

1. 尋道時(shí)間：首先傳動(dòng)臂需要將磁頭定位到包含目標(biāo)扇區(qū)的磁道上，移動(dòng)傳動(dòng)臂所需的時(shí)間稱為尋道時(shí)間，它依賴于磁頭當(dāng)前所在的位置以及傳動(dòng)臂在盤面上移動(dòng)的速度。
2. 旋轉(zhuǎn)時(shí)間：將磁頭定位到目標(biāo)扇區(qū)所在的磁道后，需要等待目標(biāo)扇區(qū)的第一個(gè)位旋轉(zhuǎn)到磁頭下，它依賴于磁盤的旋轉(zhuǎn)速率。

從數(shù)據(jù)讀取步驟當(dāng)中可以看出，如果我們將數(shù)據(jù)進(jìn)行順序存放，盡可能將數(shù)據(jù)放在同一個(gè)扇區(qū)或者是一個(gè)柱面，這樣只需旋轉(zhuǎn)一次盤面，進(jìn)行一次尋道，即可讀取出內(nèi)容，這也是順序讀寫比隨機(jī)讀寫性能高的原因。

固態(tài)硬盤（SSD）

固態(tài)硬盤是一種基于閃存的存儲(chǔ)技術(shù)，由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成，沒(méi)有移動(dòng)的部件，不需要像機(jī)械硬盤一樣進(jìn)行尋道，所以在順序?qū)懸约半S機(jī)寫的性能上相比機(jī)械硬盤都要高，但是它的耐用性缺比較差，接下來(lái)就看下SSD硬盤的耐用性為何差。

固態(tài)硬盤是有多個(gè)裸片疊在一起的：

（注：圖片來(lái)自極客時(shí)間-深入淺出計(jì)算機(jī)組成原理）

一張裸片上可以放多個(gè)平面（Plane），一個(gè)平面上又會(huì)劃分為多個(gè)塊（Block），一個(gè)塊的大小通常在幾百KB到幾MB，一個(gè)塊里會(huì)劃分為多個(gè)頁(yè)（Page），一個(gè)頁(yè)的大小通常是4KB：

（注：圖片來(lái)自極客時(shí)間-深入淺出計(jì)算機(jī)組成原理）

SSD硬盤寫入的基本單位為頁(yè)，按頁(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，但是它不能像機(jī)械硬盤一樣直接通過(guò)覆蓋進(jìn)行寫入，如果某一頁(yè)已經(jīng)寫入過(guò)數(shù)據(jù)，需要被擦除后才可以重新寫入數(shù)據(jù)，而且SSD硬盤是按塊進(jìn)行擦除的，也就是說(shuō)如果某個(gè)頁(yè)的數(shù)據(jù)被刪掉還不能直接對(duì)頁(yè)進(jìn)行擦除，需要等待這個(gè)頁(yè)所在的塊整個(gè)被擦除才可以重新寫入數(shù)據(jù)，而每一個(gè)塊的擦除次數(shù)是有限的，當(dāng)達(dá)到一定的擦除次數(shù)容易損壞。

舉個(gè)例子

假設(shè)白色代表這個(gè)頁(yè)未寫入過(guò)數(shù)據(jù)，綠色代表這個(gè)頁(yè)寫入了有效數(shù)據(jù)，紅色代表之前寫入了有效數(shù)據(jù)后來(lái)數(shù)據(jù)被刪除：

1. 首先在某些空白頁(yè)內(nèi)寫入了一些數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)的頁(yè)變?yōu)榫G色：
   

2. 刪除一部分?jǐn)?shù)據(jù)，由于SSD需要按塊擦除，所以某個(gè)塊內(nèi)的頁(yè)如果既有有效數(shù)據(jù)又有刪除數(shù)據(jù)，被刪除的那部分?jǐn)?shù)據(jù)會(huì)先標(biāo)記為刪除狀態(tài)此時(shí)數(shù)據(jù)并未真正刪除：
   

3. 當(dāng)某個(gè)塊內(nèi)的所有頁(yè)都被標(biāo)記為已刪除，此時(shí)這個(gè)塊就可以被擦除，這個(gè)塊內(nèi)的頁(yè)就恢復(fù)成了白色：
   

4. 假如刪除的數(shù)據(jù)不連續(xù)，分散在各個(gè)塊內(nèi)，由于紅色的頁(yè)在被擦除之前不能寫入數(shù)據(jù)，所以這些紅色的頁(yè)看起來(lái)類似磁盤碎片，既不能清理又不能寫入數(shù)據(jù)，到達(dá)一定程度時(shí)可能沒(méi)有合適的空白頁(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，所以這時(shí)候需要做一次類似于磁盤碎片整理的工作，找一個(gè)紅色頁(yè)最多的塊，將里面綠色頁(yè)的數(shù)據(jù)移動(dòng)到另外一個(gè)塊中，然后將整個(gè)紅色頁(yè)所在的塊進(jìn)行擦除：
   

總結(jié)

機(jī)械硬盤可能更適合于寫多（順序?qū)懀┳x少的場(chǎng)景，固態(tài)硬盤更適合于讀多寫少的場(chǎng)景，不過(guò)也不能一概而論，最終還是要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)定。

參考

【極客時(shí)間-徐文浩】深入淺出計(jì)算機(jī)組成原理

《深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-408946.html

到了這里，關(guān)于機(jī)械硬盤與固態(tài)硬盤的適用場(chǎng)景的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！