阿里終面：為什么SSD不能當(dāng)做內(nèi)存用？

在回答這個(gè)問題之前我們先去某東上逛一圈。

輸入“SSD”隨便找到銷量比較高的一項(xiàng)，在商品詳情頁上有這樣的描述：

注意圖片上顯示的規(guī)格，讀速高達(dá)3.5GB/s，真實(shí)情況下稍差點(diǎn)（尤其是隨機(jī)讀寫），但也不會(huì)很離譜，可以看到，這個(gè)速度是非?？斓?，基本秒傳高清電影的水平。

那么問題來了，既然現(xiàn)在的SSD讀取速度這么快，那么可以把SSD當(dāng)做內(nèi)存來用嗎？

要想回答這個(gè)問題，我們先來看看內(nèi)存的速度。

速度差異

當(dāng)前采用第四代DDR技術(shù)的內(nèi)存，其帶寬基本上能到20GB - 30GB 左右。

怎么樣，即使SSD的速度很快，但和內(nèi)存相比還是有一個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。

也就是說，如果真的當(dāng)把SSD當(dāng)內(nèi)存使用，那么你的計(jì)算機(jī)可能會(huì)比當(dāng)前慢上 10 倍左右。

如果站在用戶的角度你覺得慢點(diǎn)無所謂，那么接下來我們從計(jì)算機(jī)以及操作系統(tǒng)的角度來看看這樣可不可行。

新建一個(gè)文件試試

如果你現(xiàn)在在計(jì)算機(jī)旁邊可以進(jìn)行一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，以下以我的 Win10 機(jī)器為例。

新建一個(gè)文本文件，隨便寫點(diǎn)什么東西，然后右鍵打開屬性，你會(huì)看到：

這個(gè)文件大小本身只有816字節(jié)，但卻占據(jù)了4KB的空間。

讓我們再往這個(gè)文件里加些內(nèi)容，再看一下：

此時(shí)內(nèi)容的大小是5.73KB，占據(jù)的空間卻來到了8KB。

這說明什么呢？

很簡單，這說明文件大小是按照塊來分配的，但這又能說明什么問題呢？

訪問內(nèi)存與訪問硬盤的區(qū)別

要知道內(nèi)存的尋址粒度是byte級(jí)別的，也就是說每個(gè)字節(jié)都有它的內(nèi)存地址，CPU可以直接通過這個(gè)地址獲取到相應(yīng)的內(nèi)容。

但對于SSD來說就不是這樣了，從上面的實(shí)驗(yàn)也可以看到，其實(shí)SSD是以塊的粒度來管理數(shù)據(jù)的，至于塊的大小各有差異，這不是重點(diǎn)。

這里的重點(diǎn)是：CPU沒有辦法直接訪問文件中某個(gè)特定的字節(jié)。

CPU沒有辦法直接訪問存儲(chǔ)在SSD上的任何數(shù)據(jù)。

那么CPU是怎么訪問文件內(nèi)容的呢？

文件系統(tǒng)來幫忙

一切皆文件這個(gè)概念想必大家都不陌生吧。

在現(xiàn)代操作中，我們以文件的形式來使用SSD，這繞不開操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)。

文件系統(tǒng)把SSD上的數(shù)據(jù)以文件的形式呈現(xiàn)出來，程序直接操作文件，讀寫文件時(shí)把請求發(fā)送給文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)把請求路由給SSD，SSD處理完請求后數(shù)據(jù)會(huì)被copy到相應(yīng)進(jìn)程的內(nèi)存中，此后程序直接操作內(nèi)存。

完整的過程以及文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以寫成一本書的完整一章，啊哈，博主的《深入理解操作系統(tǒng)》第八章有關(guān)于這部分的詳細(xì)講解，感興趣的可以去看下。

從這里我們可以看出，CPU沒有辦法像訪問內(nèi)存那樣直接按照字節(jié)粒度去SSD中尋址，CPU訪問SSD(磁盤)通常需要借助文件系統(tǒng)，當(dāng)然，我們也有辦法繞開文件系統(tǒng)，但CPU依然無法直接訪問SSD(磁盤)中的某個(gè)字節(jié)。

正是因?yàn)镃PU無法直接按照字節(jié)粒度去訪問SSD，因此CPU無法脫離內(nèi)存直接在SSD中運(yùn)行你寫的程序。

操作系統(tǒng)在把SSD當(dāng)內(nèi)存用

當(dāng)然在這里還要插個(gè)題外話，盡管操作系統(tǒng)不能把SSD當(dāng)內(nèi)存來用，但實(shí)際上操作系統(tǒng)在間接把你的SSD當(dāng)內(nèi)存來用。

現(xiàn)代操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在空閑內(nèi)存中緩存SSD(磁盤)數(shù)據(jù)。

當(dāng)你首次讀取文件時(shí)，這次讀請求的確需要經(jīng)過慢吞吞的SSD(磁盤)來處理，但此后這塊數(shù)據(jù)就被緩存在了內(nèi)存當(dāng)中，下次再訪問這塊數(shù)據(jù)時(shí)就不用訪問SSD(磁盤)了。

而如果你寫入數(shù)據(jù)，一般來說也是寫到內(nèi)存，稍后會(huì)有一個(gè)任務(wù)把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入磁盤。

因此從這里我們可以看出，現(xiàn)代操作系統(tǒng)基本上是在把SSD當(dāng)內(nèi)存來用，更不用提磁盤交換空間，是不是很聰明，關(guān)于這一部分的詳細(xì)闡述請參見《深入理解操作系統(tǒng)》第七章。

ok，這個(gè)題外話就到這里。

讓我們回到原問題來。

虛擬內(nèi)存

現(xiàn)代操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理都采用虛擬內(nèi)存，這會(huì)帶來一個(gè)問題。

對于32位操作系統(tǒng)來說，其最大尋址范圍只有4G，也就是說如果你把SSD當(dāng)做內(nèi)存，即使SSD有1T，那么操作系統(tǒng)真正能用到的也只有4G，剩下的就都浪費(fèi)掉了。

因此，現(xiàn)代操作系統(tǒng)對內(nèi)存的管理方式也無法讓我們把SSD當(dāng)內(nèi)用，除非修改操作系統(tǒng)。

當(dāng)然，對于64位操作系統(tǒng)則不存在這個(gè)問題，因?yàn)?4位操作系統(tǒng)可尋址空間足夠大，盡管這個(gè)空間足夠可觀也需要意識(shí)到這是有上限的。

使用壽命

SSD的制造原理決定了這類存儲(chǔ)設(shè)備是有固定使用壽命的。

你會(huì)發(fā)現(xiàn)SSD這貨就和車一樣，當(dāng)跑出一定里程后就會(huì)出問題，在SSD中的里程數(shù)就是所謂的總寫入字節(jié)，TBW，全稱是Max Terabytes Written，最多能寫多少TB，以下是某種型號(hào)的SSD其TBW規(guī)格。

一般來說普通的 SSD 其 TBW 在幾百 TB，也就是說如果你的SSD寫入上百TB，那么很可能就要報(bào)廢了。

有的同學(xué)可能覺得這使用壽命也太短了吧，但實(shí)際上作為普通用戶，你的電腦不會(huì)有那么頻繁的寫SSD場景，每天寫磁盤的量應(yīng)該會(huì)很小，當(dāng)然頻繁下小電影除外，因此作為普通用戶你可以不用在意SSD的使用壽命問題。

但就像剛才說的，SSD畢竟是有TBW這個(gè)限制的，內(nèi)存則沒有這個(gè)問題。

因此如果你把SSD當(dāng)內(nèi)存用的話，相信很快你的SSD就會(huì)被CPU寫死。

展望未來

受限于當(dāng)代的存儲(chǔ)設(shè)備制造技術(shù)，我們還沒有辦法直接把SSD當(dāng)做內(nèi)存來用，我們的各種軟件包括操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)以及各種硬件包括CPU等都沒有做好把SSD當(dāng)做內(nèi)存來用的準(zhǔn)備。

但隨著技術(shù)的進(jìn)步，這一點(diǎn)未來可能會(huì)有改觀。

Intel已經(jīng)發(fā)布了一種存儲(chǔ)設(shè)備，該設(shè)備就像SSD，但同時(shí)又可以支持像內(nèi)存那樣隨機(jī)尋址。

也許在未來我們的內(nèi)存也可以像SSD那樣，即使斷電內(nèi)容也不會(huì)丟失，那樣的話你的電腦就沒有“關(guān)機(jī)”這種操作了，電腦加電后根本就沒有“啟動(dòng)”一說，是不是很有趣。

如果內(nèi)存和磁盤一樣斷電后也不丟內(nèi)容，那么會(huì)帶來什么有趣的新功能呢？歡迎大家在本文留言區(qū)討論這個(gè)問題。

總結(jié)

SSD能否當(dāng)做內(nèi)存來用？這絕不是一個(gè)簡單的問題，這涉及到CPU、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備制造原理等方方面面的問題，你需要對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有透徹的理解才能回答好這個(gè)問題。

最后，順便不吹牛的說一下，這個(gè)問題是小風(fēng)哥我自己想出來的，就問你無聊不無聊。