SSD的数据安全问题

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1、SSD的数据安全问题明显更快的速度是SSD(固态硬盘)最吸引人的地方，对于长期使用SSD的用户来说，通常不会愿意再使用机械硬盘作为系统驱动器了。目前，SSD稳步上升的容量和逐渐下降的价格使越来越多的电脑用户开始使用SSD，但是包括已经使用SSD的用户在内，实际上许多电脑用户对于SSD的稳定性和寿命都心存疑虑。这种不信任感源自于SSD的闪存单元有限的使用寿命，理论上闪存单元只能够承受有限的擦写次数，而据此推断，许多SSD大约只能够应付10003000次的擦除和写入操作。虽然很快第一代的SSD(例如英特尔X25)通过一个很长的使用寿命打消了人们的这种疑虑，但是由于控制器固件的问题，新一代的SSD又

2、再次引起了人们的担心：由于固件缺陷，采用SandForce SF 2000控制器的SSD容易导致电脑出现BIOS无法检测、系统崩溃等各种千奇百怪的信息安全问题。寿命短暂的闪存单元SSD的存储密度有上升的趋势，闪存单元的尺寸越来越小，而且一个闪存单元可能被用于存储两三位的数据，这导致闪存单元的寿命更加短暂，每一个闪存单元存储一个数据位的单层单元可以应付100 000次写操作，而一个单元存储两位的多层单元(MLC)则只能够承受3 000次写操作，存储三位的三层单元(TLC)只能够承受1 000次写操作。闪存单元的设计原理决定了它们的寿命极其有限：闪存单元通过浮动栅极(floating gate)的

3、状态来存储数据，当向控制栅极(control gate)施加电压时可以为浮动栅极充电，让电子可以穿过薄薄的绝缘层到达浮动栅极，在此状态下，即使不再施加控制电压，电子也将留在浮动栅极，浮动栅极形成电场，可以阻止读取电流，因此对该单元的读取值为“0”。如果要将单元写入一个“1”，那么需要向控制栅极反向施加电压，通过绝缘层移出浮动栅极中的电子，在不带电的状态下，浮动栅极将允许读取电流通过，在这种情况下，对该单元的读取值为“1”。浮动栅极周围的绝缘层磨损是闪存单元寿命短暂的原因，每一次电子穿越绝缘层的过程都将导致金属氧化物的损耗，随着时间的推移，绝缘层的金属氧化物损耗得差不多之后，原子键就会断裂，部分

4、电子可能会在穿越过程中被困在氧化物中，导致负电荷积累，越来越多的控制电流被抵消。闪存单元的擦写操作需要的时间会越来越长，最终时间已经长到足以影响SSD性能的时候，SSD控制器将丢弃它。因此，闪存单元的删除和写操作是决定闪存单元寿命的关键，而闪存单元在实际使用中并不是逐一单独访问的，而是被链接起来成为一个256KB或者512KB的区块，这就导致SSD的每一次擦写操作都可能影响更多的闪存单元。因而，SSD需要通过控制器对写操作进行计划和管理，尽可能地避免放大擦写操作对闪存单元寿命的影响。不管闪存单元有什么样的技术缺陷，在SSD容量更大并且价格更低廉的迫切需求下，制造商能够做的只能是不断地提高数据密

5、度。如上所述，现如今的SSD，闪存单元不再是存储一个“0”或“1”的数据位，而是每一个单元存储两个位甚至三个位，闪存单元中不同的电压等级代表不同的“0”与“1”的组合。这需要大幅度地降低电压的容差，否则不足以弥补劣化的绝缘层所带来的影响。因而每一个单元存储两个数据位的多层单元只能够承受3 000次写操作，存储三个数据位的三层单元只能够承受1 000次，而不再是原来的100 000次写入和删除操作。另外，要以合理的价格扩张产能，以及在闪存存储设备小型化的需求下，制造商不断地压缩闪存单元的尺寸，这导致绝缘层以及闪存单元其他结构的尺寸同样被压缩，更容易受到磨损。SSD的使用寿命在正常的使用过程中，S

6、SD很快就无法工作，这种担心已经被证明是毫无根据的。IT数码港经销商的存储产品经理托马斯韦泽通过退换货率来描述这一问题，他认为SSD的退换货率并不比传统的机械硬盘高，而SSD的制造商OCZ的代表也表示，他们的SSD受益于所使用的NAND单元和动态补偿等先进技术的应用，从普通用户的角度来考虑，SSD的寿命完全够用。除了这些相对比较空泛的描述之外，一个更具体的证明是三星的IT存储事业部产品经理所提供的，该公司的产品通过固件缓解闪存单元的有限生命周期，根据目前的经验，840 EVO的耐用性和可靠性超过3年，840 PRO则超过5年。并且该公司的一个120GB容量的测试驱动器，目前已经用来写过563T

7、B的数据，至今仍然工作正常。按照563TB的数据计算，这一驱动器相当于已经全盘擦写了4 700次，如果以每天全盘擦写一次来计算，这将需要持续12年。实际上，在互联网上也有许多用户提到，自己的SSD已经被用来写过几百TB的数据。SSD能够使用多久与其所设计的使用强度也有一定关系，这通常可以根据制造商的保修期限来判断。高价位的OCZ Vector 150SSD设计的使用强度是5年内可以每天擦写50GB数据，因而，这种SSD有很长的保修期。而最便宜的OCZ Vertex 450设计的使用强度是3年内可以每天擦写20GB数据。对于一般用户来说，由于这个使用强度是按照每天擦写设计的，所以可以确保使用寿命

8、足够长。同样的道理，三星的SSD也分为专业版本和普通的消费版本，分别提供5年和3年的保修期。因而，当我们选择SSD时，如果追求更高的稳定性与寿命，可以选择5年保修期的专业版本。而且在日常的使用过程中，适当地控制每天擦写的数据量，理论上可以延长SSD的使用寿命。使用CrystalDiskInfo之类的工具可以读出SSD的使用情况等许多相关的统计信息，例如写入的数据量和磨损量指示等。不过，这些从0到100的数字有点过于抽象，因而，我们可以使用SSDLife(ssd-)来分析这些记录，并预测SSD剩余的使用寿命。首次启动软件，SSDLife将记录数据的写入量，如果长期使用可以安装该软件，软件能够更准确地预测寿命。不过，通过SMART值预测驱动器寿命的准确率自然不会是百分之百，许多驱动器在SMART值预测将损坏之后，仍然可以使用很长的一段时间。不过，如果SMART值显示SSD寿命即将终结，那么我们应该定期为SSD上的数据进行备份。期