为什么SSD在长期使用后读写速度会下降？

SSD长期使用后性能下降，核心原因在于垃圾回收负担加重和写入放大效应。闪存需先擦除再写入，删除文件仅标记无效，导致无效数据累积。控制器需频繁执行垃圾回收，将有效数据迁移并擦除整块，此过程消耗资源，降低读写速度。TRIM命令可让系统提前通知SSD哪些数据已无效，使控制器能预先清理，减少实时开销，维持性能。容量越满，可用空闲块越少，垃圾回收更频繁且复杂，性能下降更明显。此外，控制器性能、NAND类型（如QLC写入慢）、预留空间不足及高强度写入负载也加速性能衰减。

SSD在长期使用后读写速度下降，核心原因在于闪存的工作机制，尤其是“垃圾回收”（Garbage Collection）过程的负担加重，以及写入放大效应（Write Amplification）的影响。随着使用时间的推移和硬盘内数据的不断增删，SSD内部会产生大量无效数据块，需要控制器花费更多资源去整理和清理，这直接导致了写入性能的下降，而读取性能也可能受到碎片化数据和控制器忙碌的影响。

SSD性能随着时间推移而下降，这并非什么神秘现象，而是其内部运作机制的必然结果。在我看来，这就像一个不断需要整理的房间。你往里面放东西，拿走东西，久而久之，房间就会变得凌乱。SSD也是如此，只不过它整理房间的方式，远比我们想象的要复杂。

闪存芯片的写入特性决定了它不能像机械硬盘那样直接覆盖数据。它只能以“页”（Page）为单位写入数据，但却要以更大的“块”（Block）为单位擦除数据。当你删除一个文件时，操作系统只是标记这些数据为“无效”，并没有真正擦除它们。这些无效数据占据着块空间，但新的数据却无法直接写入这些被部分占据的块。

这时，“垃圾回收”机制就登场了。SSD控制器会寻找那些包含有效数据和无效数据的块，将其中仍然有效的页数据读取出来，移动到一个新的、干净的块中，然后将原先那个包含大量无效数据的块整体擦除，使其恢复到可写入状态。这个过程需要读取、写入、擦除，每一步都需要时间。当SSD使用时间长了，无效数据越来越多，可用的干净块越来越少，控制器就需要更频繁、更密集地执行垃圾回收，这自然会占用大量的内部资源，从而拖慢了我们感知到的读写速度。

同时，“写入放大”效应也加剧了这一问题。由于垃圾回收，为了写入一小块新的数据，SSD可能需要移动和重写更大块的现有数据。这意味着实际写入到闪存芯片的数据量，可能比操作系统请求写入的数据量要大得多。写入放大系数越高，SSD的性能下降越快，寿命损耗也越大。

TRIM命令究竟如何帮助SSD维持性能？

TRIM命令，在我看来，是SSD性能维护的一个关键“帮手”，它在幕后默默工作，却对长期性能至关重要。简单来说，当你在操作系统中删除一个文件时，传统上操作系统只会标记这块区域为“空闲”，但并不会真正通知硬盘这块数据已经不再需要了。对于机械硬盘来说，这没什么大不了的，因为它可以直接覆盖旧数据。但对于SSD，这就成了一个问题。

TRIM命令的作用就在于此：当操作系统删除文件后，它会立即向SSD控制器发送一个TRIM指令，明确告知哪些数据块已经不再被使用，可以被视作无效数据。这样一来，SSD控制器就不必等到实际需要写入新数据时，才去费力地判断哪些数据是无效的。它可以在SSD空闲的时候，提前对这些被TRIM标记的块进行清理和整理，也就是执行“垃圾回收”操作。

这种预先清理的机制，极大地减轻了SSD在执行实际写入任务时的负担。想象一下，如果你在做饭前就把厨房整理干净，那么做饭时效率自然会高很多。没有TRIM，SSD控制器就得边做饭边整理厨房，效率自然会大打折扣。所以，TRIM命令能够让SSD控制器更有效地管理其内部的闪存块，减少垃圾回收的即时开销，从而在长期使用中保持更好的写入性能。当然，这要求操作系统和SSD本身都支持TRIM功能。

为什么SSD容量越满，性能下降越明显？

SSD容量越满，性能下降越明显，这几乎是所有SSD用户都会遇到的一个痛点。我个人觉得，这就像一个仓库，如果你只用了20%的空间，那么货物进出、整理都非常方便，叉车可以随意穿梭。但如果仓库塞满了90%，那每次找个东西、挪个位置，都得小心翼翼，耗费大量时间和精力。

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对于SSD而言，道理是相通的。当SSD的可用空间充足时，控制器有大量的空闲块可以用来直接写入新数据。即使需要进行垃圾回收，它也有足够的“周转空间”——可以轻易地将有效数据移动到其他干净的块，然后擦除旧块。这个过程相对高效，因为控制器有足够的弹性。

然而，一旦SSD容量被大量占用，比如达到80%甚至90%以上时，情况就大不一样了。此时，干净的空闲块变得稀缺，控制器在接收到写入请求时，往往找不到现成的、完全干净的块来写入。它就必须更频繁、更紧急地执行垃圾回收操作。这意味着它需要先找到一个包含有效数据和无效数据的块，读取出有效数据，将其写入到另一个同样可能不那么“干净”的块（或者需要先整理出的块），然后才能擦除并使用原来的块来写入新数据。这个过程会变得异常复杂和耗时，因为控制器需要进行更多的内部数据搬运和整理，写入放大效应也随之加剧。

简而言之，可用空间越少，SSD控制器在管理数据和执行垃圾回收时就越没有余地，它的“工作量”和“思考时间”都会大幅增加，最终体现出来的就是读写性能的显著下降。这也是为什么很多专业用户会建议为SSD预留一部分空间，比如10%-20%，以确保其长期性能表现。

除了日常使用，哪些因素会加速SSD的性能衰减？

除了我们日常的文件读写操作，还有一些因素会悄无声息地加速SSD的性能衰减，这些往往与SSD的内部设计和使用环境有关。

首先，控制器芯片的性能和固件优化是核心。SSD控制器是整个硬盘的“大脑”，负责管理闪存芯片、执行垃圾回收、磨损均衡等一系列复杂任务。一个性能较弱或固件优化不佳的控制器，在面对大量写入和碎片化数据时，会显得力不从心，导致垃圾回收效率低下，从而加速性能衰减。有些廉价SSD为了节约成本，会使用性能较差的控制器，这一点在我看来，是其长期性能表现不佳的主要原因之一。

其次，NAND闪存的类型也有很大影响。目前主流的TLC（Triple-Level Cell）和QLC（Quad-Level Cell）闪存，相较于早期的MLC（Multi-Level Cell），虽然存储密度更高、成本更低，但其写入速度和擦写寿命都相对较低。特别是QLC，由于每个存储单元需要存储4比特数据，其写入过程更为复杂，导致在SLC缓存耗尽后，写入速度会大幅下降。长期来看，这种写入特性的差异也会导致性能衰减的程度不同。当SSD的SLC缓存（通常是TLC/QLC闪存模拟的SLC模式，提供更快的写入速度）被频繁耗尽，数据直接写入到较慢的TLC/QLC区域时，性能下降会更加明显。

再者，缺乏足够的“预留空间”（Over-Provisioning, OP）也是一个重要因素。预留空间是SSD出厂时，将一部分闪存容量隐藏起来，不提供给用户使用，专门用于控制器进行垃圾回收、磨损均衡和坏块管理。如果SSD的预留空间不足，控制器在处理数据时就没有足够的“缓冲区域”，垃圾回收的效率会大大降低，从而加速性能下降。一些厂商为了提供更大的可用容量，会减少预留空间，这在短期内看起来很美，但长期性能和寿命可能会受到影响。

最后，持续性的高强度写入负载也会加速性能衰减。如果你经常进行大量文件的复制、视频剪辑渲染、或者数据库操作等产生大量写入的任务，SSD控制器会长时间处于高负荷工作状态，垃圾回收机制难以在空闲时段进行有效清理，这会导致闪存块被频繁写入和擦除，不仅加速了性能衰减，也缩短了SSD的整体寿命。

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