SSD 哪一种更适合您?

了解选择固态硬盘与普通硬盘的优点和缺点。从企业解决方案到游戏,了解固态硬盘如何加速您的计算机。

比较固态硬盘和普通硬盘

普通硬盘是一种传统存储技术,使用旋转的磁盘来读/写数据。

  • 固态硬盘比普通硬盘更快,能效也更高。
  • 固态硬盘比普通硬盘更快,能效也更高。
  • 普通硬盘价格更低,但固态硬盘的价格正在下降。

选择正确的存储设备不仅仅只是比较容量和成本。您的计算机使用的存储类型对性能很重要,包括电源的使用和可靠性。 固态硬盘 (SSD) 与普通硬盘 (HDD) 是考虑的两个主要存储选项。以下是一个快速指南,帮助您了解每种硬盘的最佳用途以及如何进行比较。

什么是普通硬盘

普通硬盘是一种安装在计算机内部的数据存储设备。它的内部有旋转的磁盘,数据以磁信号方式存储在磁盘中。普通硬盘有一根带有多个“磁头”(转换器)的磁头臂,在磁盘上读写数据。它类似于转盘唱片机的工作方式,密纹唱片相当于磁盘,臂上的唱针相当于转换器。磁头臂在磁盘表面移动磁头以访问不同的数据。

普通硬盘被认为是一种传统技术,意味着它们的历史比固态硬盘更长。一般来说,它们的成本更低,适用于不需要经常访问的数据,例如照片、视频或商业文件的备份。它们有两种常见的外形尺寸:2.5 英寸(通常用于笔记本电脑)和 3.5 英寸(通常用于台式电脑)。

什么是固态硬盘

固态硬盘之所以叫这个名字,是因为它们在内部使用的是固态装置。在固态硬盘中,所有的数据都存储在集成电路当中。与普通硬盘间的这一差异对很多指标都有影响,尤以尺寸和性能为甚。由于不需要旋转的磁盘,固态硬盘可以缩小到一块口香糖的形状和大小(通常所称的 M.2 外形尺寸),甚至可以缩小到邮票大小。它们的容量(可容纳的数据量)各不相同,使其可以灵活地用于较小的设备,例如超薄型和可转换笔记本电脑,或二合一设备。固态硬盘可显著缩短访问时间,原因是用户不必再等待盘片旋转启动。

按单位存储量(以千兆字节 (GB) 和太字节 (TB) 为单位)计算,固态硬盘比普通硬盘价格更高,但随着固态硬盘价格以比普通硬盘价格更快的速度逐年下降,这一差距正在缩小。

固态硬盘与普通硬盘:速度

让固态硬盘成为越来越受欢迎的选择的原因,是它们的速度。总体而言,固态硬盘比普通硬盘更快,因为它们使用的是电路,没有物理的运动部件。这可以在您启动时缩短等待时间,并在打开应用程序或执行繁重的计算任务时减少延迟。例如,英特尔® SSD D5-P5316 是容量为 15.36 TB 的企业级固态硬盘,提供超过 7000 MB/s 的带宽。而 14 TB 的希捷 Exos 2x14,一种兼容的普通硬盘,仅提供最高 500 MB/s 的带宽。这是 14 倍的差异!1

这些更快的速度在多个领域中带来性能方面的优势,例如登录以及等待应用程序和服务启动,或者执行存储密集型任务,例如复制大型文件。使用普通硬盘的话,机器性能会显著降低,而固态硬盘则可以继续执行其他任务。

速度还受到固态硬盘和普通硬盘中使用的接口的影响,接口在传输数据时连接到计算机系统的其余部分。您可能听说过这些接口,即 SATA 和 PCI Express (PCIe)。SATA 是一种更早、更慢的传统技术,而 PCIe 则更新、更快。采用 PCIe 接口的固态硬盘通常比使用 SATA 的普通硬盘速度快得多,因为 PCIe 包含更多的数据传输通道。想象一下四车道高速与单车道乡村道路上可以通过的汽车数量,便不难理解。

虽然没有人会抱怨自己的电脑太快,但有时候普通硬盘也有其用武之地。如果您需要存储很多个 TB 的文件,普通硬盘仍然是一种更便宜的选择,尽管随着固态硬盘的价格日益降低,而且新型 NAND 技术得以在每个 NAND 晶粒中实现更高的密度,这种情况正在发生变化。我们可以将数据视为冷数据或热数据,来简化计算机存储的决策。“冷”数据可能包括您的笔记本电脑上多年积累的照片,您希望保存下来,但不会每天都看,也不需要快速访问。普通硬盘可以为冷数据提供出色的、经济高效的选择。但在另一端,如果您是一家运行实时交易、编辑视频和照片,并需要快速访问文件、视频剪辑或模型数据库的企业,甚至仅仅是运行操作系统,这些都属于“热”数据。固态硬盘的高速性能,使它们成为需要快速访问数据时的理想选择。

固态硬盘与普通硬盘:耐用性

NAND 固态硬盘的写入磨损程度部分取决于硬盘上已有数据的状态,因为数据是按页写入,但是按块来擦除的。将连续数据写入相对较新的固态硬盘时,可以高效地将数据写入硬盘上连续的空闲页面。但是,当需要更新小的数据块时(如修改文档或数值),旧数据被读入内存,进行修改,然后重新写入磁盘上的新页面。包含弃用数据的旧页面会被标记为无效。当硬盘上不再有空闲页面时,这些“无效”页面通过称为“碎片整理”或“磨损均衡”的后台进程得到释放和使用。首先,必须将给定块中的所有现存有效页面复制到磁盘上的其他空闲位置,块中只留下无效、已弃用的页面。然后可以擦除原始块,以释放空间写入新数据。

内部 NAND 整理操作(如磨损均衡)会导致写入放大,也就是磁盘上的内部总写入量大于简单地将新数据放置在磁盘上所需的写入量。由于每次写入都会略微降低单个 NAND 单元的性能,因此写入放大是磨损的主要原因。内置流程可帮助 NAND 固态硬盘将磨损均匀分布在整个磁盘上。但无论如何,有频繁写入操作的工作负载(尤其是随机写入)会导致 NAND 固态硬盘比其他输入/输出 (I/O) 模式磨损得更快,因为它们会导致更高程度的写入放大。

好消息是,固态硬盘始终会标明最坏情况下的随机写入模式时的耐用性。例如,当您听到一个磁盘可以“每天进行一次磁盘写入”时,意思是您可以在该磁盘的保修期内(通常为 5 年),使用随机写入模式每天写入至少一个完整磁盘的数据。

逐项比较:固态硬盘与普通硬盘

容量方面,计算机固态硬盘容量在 120 GB 到 30.72 TB 之间,而普通硬盘则在 250 GB 到 20 TB 之间。衡量单位容量成本的话,普通磁盘占有优势,但随着固态磁盘价格的下降,普通磁盘的这一优势将逐渐减弱。然而,使用固态硬盘时,您可以在每台服务器上完成更多的工作,在工作量相同的情况下,与使用普通硬盘相比,可以部署更少的设备。结果如何呢?固态硬盘具有更低的 TCO(总拥有成本)。

可靠性被定义为数据是否按预期存储,并处于未损坏状态。一般来说,固态硬盘比普通硬盘更可靠,这同样与其没有移动部件有关。这是因为没有机械运动,所以固态硬盘不会受到振动或相关的发热问题的影响。

固态硬盘通常使用更少的电力,让电池续航时间更长,因为数据访问速度更快,设备的空闲时间更多。由于其旋转的磁盘,普通硬盘工作时需要比固态硬盘更多的电力。

固态硬盘与普通硬盘相比的成本节省

众所周知,固态硬盘的性能显著高于普通硬盘。同样没有异议的是固态硬盘的可靠性优势。鉴于这些内在的优势,固态硬盘无需复制即可实现高性能,而且通常需要更少的复制来实现可靠性。更高的固态硬盘性能还让其能够实现比普通硬盘效率高得多的数据缩减方法。数据缩减是指存储的主机数据与所需的物理存储的比率;50% 的比率将相当于 2:1 的数据缩减比率。数据缩减让用户可以存储比物理硬件容量更多的数据,因此提高了有效容量。压缩和去重技术可以大大减少满足“可用容量”要求所需的原始存储容量。

现代算法针对固态硬盘进行了优化,利用其性能实现高数据缩减率 (DRR),同时提供高应用程序性能。例如,Facebook 开发的 Zstandard 压缩算法可以实现比普通硬盘的读/写速度快得多的压缩和解压缩速度,使用固态硬盘,就可以实时使用这一算法。另一个例子是 VMware vSAN,它只在全闪存配置中提供压缩和去重。