SSD空间/性能关系探寻
1SSD致命之处：OP预留空间
前言：机械硬盘已经跨入TB级了，消费级机械硬盘最大能达到4TB，而SSD容量还处于GB级，512GB是目前的极限容量。SSD容量小一直为人诟病，但更让一些人郁闷的还在后头，高高兴兴买回来128G的SSD，磁盘分区时发现仅有119G，120G SSD也仅有112G！是不是被厂商虚标的容量坑了？还是里面暗藏玄机呢？
预留下25%最佳？SSD空间/性能关系探寻
SSD之间的容量差：
寻找丢失的容量？
选购SSD时，相信不少网友已经发现了：不管是采用Intel还是美光的闪存，大部分SandForce主控的SSD在售时标称的容量为60G/120/240G，而像Marvell、三星、Indilinx主控的SSD标称为64G/128/256G(当然也有例外，威刚SX910采用SF主控与Intel闪存但标称为128G，三星840系列采用自家主控与TLC闪存标称为120G)。
拿120G/128G来说，虽然标称为120G/128G，但实际上却达不到这样的容量，可能用户真正使用到仅有119G，或更少。大家有没有思考过这个问题呢？其实这与SSD中OP(Over-provisioning)预留空间有关。
什么是OP(Over-provisioning)预留空间？
OP预留空间是指用户不可操作的容量，大小为实际容量减去用户可用容量。OP预留的空间一般被用于优化操作如：WL，GC和坏块映射等，一共被分为三层！
第一层由于标称容量采用千进制为单位，而NAND颗粒容量单位为1024进制，由上图算法可知两者正好相差约7.37%，使得SSD必定要预留下7.37%。如果这款SSD标称128G，那会预留9.4G，那剩下约119G。
第二层OP是否存在及容量大小取决于厂商设置，SSD厂商会根据自己的闪存颗粒品质，主控性能，质保年限，或是针对市场定位进行设置。这就看到了有一些标称128G的SSD实际只有112G。
第三层OP是用户在日常使用可以分配，用户可以在自己初次分区时不把所有的SSD容量全部分满，可以留一些未分区的空间做OP。
那预留空间与性能有什么关系？预留多少才最佳呢？
2性能与空间性能实际探索回顶部
OP预留空间与性能的关系：
两块相同的64G SSD，一个分区50G，另外一个全部分区59G。
当要写入共59G的数据时，50G的盘必须删除13G的‘无效’数据才行，59G的盘不需擦除就能写入所有59G数据。
由SSD映射表的操作方式可知，删除后继续写入的数据在物理上会写入整个盘，在LBA上会覆盖被删除数据的地址。也就是说，同样写入59G数据，50G的盘已经包含了13G“无效”数据了。（那些被重映射到预留空间的数据，原地址数据就是“无效”、“过期”的）。所以说分区50G的SSD里LBA上数据“有效”的机会比分区59G要少，因为LBA容量小(分区小)，所以在做垃圾回收处理时，需要复制的“有效”数据也少了，自然效率就提高了。
OP预留空间多少对性能的影响最大呢？
IBM苏黎世研究院早就指出，固态存储设备的空闲空间越多，写入放大系数就会越小，性能自然也就越高，反之亦然。如果90％的空间都被占用了，写入放大系数怎么也不会低于3.5，而如果能留下30％，系数最低可以只有0.2左右。
实际测试探索：性能与预留空间的关系
国外著名的IT评测网站AnandTech就选取了三星840PRO 256G，OCZ Vector 256G，海盗船LAMD LM87800 240G作测试，其中三星 840PRO/OCZ Vector保留空间约7%，而海盗船Neutron 240G则是12%。
下图横轴是时间(单位秒)，数轴是QD32 4KB随机写入性能(单位IOPS)，简而言之分布点越高越好(性能越高)、越密集越好(性能越稳定)。
三星840PRO 256G测试成绩：
三星840Pro 默认
三星840Pro 预留12%
三星840Pro 预留25%
三星840Pro 预留50%
通过上述的测试，发现预留空间对于SSD的性能影响很大，整体的趋势明显，在预留25%，也就是256G空出64G时，不管稳定性还是随机写入性能都比12%或7%更具优势，超过25%的预留空间更好，但是一块SSD不可能预留50%的空间，那样太浪费。
OCZ Vector 256G测试成绩：
OCZ Vector 默认
OCZ Vector 预留25%
海盗船 Neutron测试成绩：
海盗船 Neutron默认
海盗船 Neutron预留25%
OCZ与海盗船的两款SSD在预留25%的空间的情况下，性能与稳定性也非常出色，也说明了预留25%空间还是有一定道理的。AnandTech的这篇评测文章还做了其他项目的评测，证明预留25%空间对性能与稳定影响很大，笔者这里多不做累赘了。
3预留25%最佳，但值得吗？回顶部
OP预留空间25%最佳，寿命影响也甚大：
OP预留空间对于SSD的性能影响，笔者已经前面已经提及过，但是多大的预留空间最佳选择呢？AnandTech的探索给了我们很直观的结果，25%或以上的预留空间确实提升了SSD的性能与稳定性。
而OP不仅限于此，OP区域常用于优化操作如：WL，GC和坏块映射等，对于SSD的寿命影响甚大。OP越大，GC效率更高，意味着更长的寿命。
可能有很多网友会误解，是不是分区容量100G，只要有25G空闲就行？其实不是这样，预留空间部分是指未分区的用户可操作容量，也就是说你必须要舍弃25%的容量。
SSD预留空间25%？值得吗？
目前大部分的SSD厂商都将预留空间保持在7%左右，一部分企业级的SSD追求稳定性会将预留12%。SSD的容量小难于满足用户的需求，假如预留25%或更多，显然有些浪费。用户购买一个128G的SSD，本身使用到仅119G，再预留个25%，容价比高，非普通用户能承受。或者通过未来NAND闪存技术改进，能实现更低的预留空间更强的性能与稳定性。
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