如今，但系面向個(gè)人用戶的統(tǒng)顯消費(fèi)級(jí)SSD固態(tài)硬盤產(chǎn)品，主流容量已經(jīng)來到TB級(jí)別。示只實(shí)容

在筆記本電腦等便攜設(shè)備上，看懂SSD已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的但系幾乎完全替代，而面向數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)顯企業(yè)級(jí)SSD，最大容量已做到122TB，示只實(shí)容遠(yuǎn)超尺寸更大的看懂機(jī)械硬盤。

但是但系關(guān)于SSD的容量如何計(jì)算、如何顯示，統(tǒng)顯很多用戶依然存在疑惑，示只實(shí)容這里就給大家集中講一講！看懂

容量為30.72TB的但系NVMe SSD

1、SSD容量的統(tǒng)顯定義

根據(jù)JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì))給出的定義，SSD容量指的示只實(shí)容是用戶可以尋址訪問的容量，即User-Addressable Capacity，通常又被稱為SSD的“容量點(diǎn)”或“用戶容量”，用戶發(fā)出的所有讀、寫操作均不能超出該容量范圍。

目前，幾乎所有硬盤廠家都以GB或TB作為硬盤的容量單位，如512GB、0.72TB。

－ GB：Gigabyte的簡(jiǎn)寫，1GB=10^9字節(jié)，512GB=512×10^9字節(jié)

－ TB：Terabyte的簡(jiǎn)寫，1TB=10^12字節(jié)，30.72TB=30720GB=30.72×10^12字節(jié)

GB、TB由IEC國(guó)際電工協(xié)會(huì)定義，在IEC60027-2(最新版本為IEC60027-2:2019)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)說明，而G、T等十進(jìn)倍數(shù)詞頭在國(guó)務(wù)院制定的法定計(jì)量單位中也被認(rèn)可和使用。

除了GB、TB，形容硬盤容量的單位還可以是MB、PB、EB等，不同單位的換算關(guān)系參考上述表格。

在“容量點(diǎn)”、“用戶容量”之外，SSD通常還存在用戶無法尋址訪問的容量，也就是所謂的“預(yù)留空間”Over-Provision，簡(jiǎn)稱OP)，用于SSD實(shí)現(xiàn)磨損均衡、垃圾回收、存放映射表、替換壞塊等用途。

相同固件、硬件的前提下，SSD的預(yù)留空間越大，硬盤可以實(shí)現(xiàn)的每天全盤寫入次數(shù)就越高，4k隨機(jī)寫入性能也會(huì)越好。

為了讓SSD能夠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中提供領(lǐng)先的寫入壽命與性能，不同廠家對(duì)預(yù)留空間的配置策略存在差異，不過由于它并不包含在用戶容量之內(nèi)，在此也就不做展開。

2、容量在操作系統(tǒng)中的顯示

目前，所有基于馮·諾依曼提出的存儲(chǔ)程序概念設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，其指令與數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制形式儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器當(dāng)中，SSD的容量在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的顯示也是如此。

GiB、TiB同樣由IEC國(guó)際電工協(xié)會(huì)定義，專門用來表示“1024進(jìn)位”的數(shù)據(jù)大小，即二進(jìn)制換算下，SSD所提供的容量。

這一方法也在2008年被納入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)文件當(dāng)中。

－ GiB：Giga Binary Byte的簡(jiǎn)寫，1GiB=2^30字節(jié)，1GB約合0.9313GiB

－ TiB：Tera Binary Byte的簡(jiǎn)寫，1TiB=2^40字節(jié)，1TB約合0.9095TiB

－ KiB、MiB、PiB等，以此類推。

由上可知，標(biāo)注容量為1TB的SSD(以十進(jìn)制計(jì)算時(shí)表示為1000GB)，在操作系統(tǒng)中也就是二進(jìn)制下為931GiB，在此基礎(chǔ)上扣除EXT4、NTFS等文件系統(tǒng)帶來的開銷，最終顯示容量會(huì)低于931GiB。

計(jì)算公式為：(1000×1000×1000)÷(1024×1024×1024)≈0.93132

1000GB×0.93132≈931.32GiB；

不過，也有些硬盤廠商不是1000GB計(jì)算的，而是按照1024GB，這時(shí)候操作系統(tǒng)最終顯示容量為：

1024GB×0.93132≈953.67GiB；

此外，在大部分操作系統(tǒng)的圖形界面中，GiB還會(huì)被顯示為GB而不經(jīng)過任何換算。

當(dāng)然，大部分時(shí)候無論廠商、經(jīng)銷商還是用戶，都不會(huì)刻意用GiB這樣的寫法，而是依然直接寫作GB，難免造成更進(jìn)一步的混亂。

3、SSD容量的識(shí)別和計(jì)算

SSD上電初始化過程中，主機(jī)通過Identify命令識(shí)別SSD可尋址的邏輯區(qū)塊地址(Logical Block Address，以下簡(jiǎn)稱“LBA”)數(shù)量以及對(duì)應(yīng)的邏輯區(qū)塊大小(Logical Block Size)，經(jīng)計(jì)算得出SSD的容量，也就是用戶可尋址的容量。

4、固態(tài)硬盤容量的識(shí)別和計(jì)算

4.1、IDEMA LBA1-03標(biāo)準(zhǔn)(LBA數(shù)量和SSD容量計(jì)算)

目前，國(guó)際普遍使用的LBA計(jì)算方法和SSD容量計(jì)算公式，遵循IDEMA(International Disk Drive Equipmentand Materials Association，國(guó)際磁盤設(shè)備和材料協(xié)會(huì))LBA1-03標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

IDEMA成立于1986年，成員單位包括東芝、日立、三星、西部數(shù)據(jù)、希捷等存儲(chǔ)行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，戴爾、惠普等OEM廠商，以及微軟等操作系統(tǒng)供應(yīng)商。

在過去的幾十年間，通過IDEMA和成員單位的共同努力，為存儲(chǔ)設(shè)備的小型化、實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)密度、不斷優(yōu)化的存儲(chǔ)成本等推動(dòng)行業(yè)持續(xù)前進(jìn)做出卓越貢獻(xiàn)。

具體公式如下：

－ 邏輯區(qū)塊大小為512字節(jié)：

LBA數(shù)量=97696368+1953504×(SSD容量(GB)-50.0)

SSD容量(GB)=(LBA數(shù)量-97696368)/1953504+50.0

－ 邏輯區(qū)塊大小為4096字節(jié)：

LBA數(shù)量=12212046+244188×(SSD容量(GB)–50.0)

SSD容量(GB)=(LBA數(shù)量–12212046)/244188+50.0

其中，97696368、1953504、12212046、244188和50均為常數(shù)。

以3.84TB SSD為例：

－ 邏輯區(qū)塊大小為512字節(jié)：

LBA數(shù)量=97696368+1953504×(3840-50.0)=7501476528

SSD容量(GB)=(7501476528-97696368)/1953504+50.0=3840GB

－ 邏輯區(qū)塊大小為4096字節(jié)：

LBA數(shù)量=12212046+244188×(3840–50.0)=937684566

SSD容量(GB)=(937684566–12212046)/244188+50.0=3840GB=3.84TB

需要指出的是，LBA1-03中的公式并不適用于早年間(ATA時(shí)代或更早)容量在50GB以下的硬盤。

對(duì)于T10PI(Protection Information，保護(hù)信息)的使用，IDEMALBA1-03也做了相關(guān)規(guī)定：

將硬盤格式化為支持T10PI，會(huì)在每個(gè)區(qū)塊后面添加額外的8個(gè)字節(jié)，使邏輯區(qū)塊大小變?yōu)?12+8字節(jié)或4096+8字節(jié)。

但由于這額外的8個(gè)字節(jié)并不能夠被用戶使用，而是屬于協(xié)議開銷，因此硬盤格式化為支持T10PI之后所能提供給用戶的LBA數(shù)量，應(yīng)和沒有被格式化為支持T10PI的情況保持一致。

憶恒創(chuàng)源PBlaze7 7940 E1.S 15.36TB

4.2、JESD218標(biāo)準(zhǔn)(LBA數(shù)量和SSD容量計(jì)算)

JESD218規(guī)范提出，為實(shí)現(xiàn)在同一應(yīng)用下，SSD和機(jī)械硬盤的兼容，與IDEMA容量計(jì)算方法保持一致，SSD的LBA數(shù)量計(jì)算方法和容量換算，應(yīng)遵循以下公式：

－ 邏輯區(qū)塊大小為512字節(jié)

LBA數(shù)量=21168+1953504×SSD容量(GB)

SSD容量(GB)=(LBA數(shù)量–21168)/1953504

－ 邏輯區(qū)塊大小為4096字節(jié)

LBA數(shù)量=2646+244188×SSD容量(GB)

SSD容量(GB)=(LBA數(shù)量–2646)/244188

通過和IDEMA公式對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)JESD218對(duì)IDEMA公式中的50GB進(jìn)行了LBA數(shù)量的轉(zhuǎn)換，兩個(gè)公式在計(jì)算和結(jié)果層面完全相同。

還是以3.84TBSSD為例：

邏輯區(qū)塊大小為512字節(jié)

LBA數(shù)量=21168+1953504×3840=7501476528

SSD容量(GB)=(7501476528–21168)/1953504=3840GB=3.84TB

邏輯區(qū)塊大小為4096字節(jié)

LBA數(shù)量=2646+244188×3840=937684566

SSD容量(GB)=(937684566–2646)/244188=3840GB=3.84TB

不管是LBA1-03，還是JESD218，它們都不會(huì)對(duì)SSD的預(yù)留空間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；而對(duì)于PI或者DIF的使用，兩者的規(guī)定也是完全相同。

4.3、SFF-8447標(biāo)準(zhǔn)(LBA數(shù)量計(jì)算)

為滿足存儲(chǔ)技術(shù)以及硬盤容量的未來發(fā)展需求，SNIA(Storage Networking Industry Association，全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì))針對(duì)8TB以上大容量硬盤、更多類型的邏輯區(qū)塊大小以及PI的使用，對(duì)IDEMALBA1-03進(jìn)行了補(bǔ)充，推出SFF-8447規(guī)范：

對(duì)于當(dāng)前容量不超過8000GB，邏輯區(qū)塊大小512字節(jié)、512+8字節(jié)PI/DIF，以及邏輯區(qū)塊大小為4096字節(jié)、4096+8字節(jié)PI/DIF的SSD，其LBA計(jì)算方法和IDEMALBA1-03保持一致；

對(duì)于容量超過8000GB，邏輯區(qū)塊大小為5XX字節(jié)或4XXX字節(jié)的SSD，則引入CEILING、FLOOR函數(shù)，計(jì)算也會(huì)相對(duì)復(fù)雜。

其中，5XX指512、520、524或528字節(jié)的邏輯區(qū)塊大小；4XXX指4096、4160、4192或4224字節(jié)的邏輯區(qū)塊大小。

－ 邏輯區(qū)塊大小為512字節(jié)，不含PI或DIF：

LBA數(shù)量=ceiling(SSD容量字節(jié)數(shù)/512,2^21)

－ 邏輯區(qū)塊大小為520字節(jié)、524字節(jié)或528字節(jié)，以及5XX字節(jié)+PI或DIF：

LBA數(shù)量=floor[ceiling(SSD容量字節(jié)數(shù)/512,2^21)×512/(邏輯區(qū)塊字節(jié)數(shù)+PI或DIF字節(jié)數(shù))×0.995,2^21]

－ 邏輯區(qū)塊大小為4096字節(jié)，不含PI或DIF：

LBA數(shù)量=ceiling(SSD容量字節(jié)數(shù)/4096,2^18)

－ 邏輯區(qū)塊大小為4160字節(jié)、4192字節(jié)或4224字節(jié)，以及4XXX字節(jié)+PI或DIF：

LBA數(shù)量=floor[ceiling(SSD字節(jié)數(shù)/4096,2^18)×4096/(邏輯區(qū)塊字節(jié)數(shù)+PI或DIF字節(jié)數(shù))×0.995,2^18]

0.995是適應(yīng)性調(diào)整因子(Fit Adjustment Factor)，為常數(shù)。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)致態(tài)TiPlus7100 2TB《黑神話：悟空》聯(lián)名版

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