閃存盤真實容量測算法

2020-07-21 19:33:23

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供稿：網友

我們在平時使用閃盤時，細心的話，會發現產品的實際容量往往要比其標稱容量小。舉個例子，一個全新的閃盤產品標稱容量為64MB，而在操作系統中格式化后其實際容量可能只有61.8MB。那么這里少的2.2MB的容量到哪兒去了？難道廠商賣給我們的產品“短斤少兩”？
這2.2MB的空間并非憑空蒸發了，而主要是操作系統識別與硬件設備生產廠商兩者容量計算公式上的不同所致。生產廠商為了計算方便，往往設定1KB=1000Bytes、1MB=1000KB、1GB=1000MB。而操作系統的換算則為1KB=1024Bytes、1MB=1024KB、1GB=1024MB。這就產生了存儲設備標配容量和實際使用容量出現差異的情況。
由此推算可知128MB閃盤的實際容量理論上應為125MB，64MB閃盤的容量應該為62.5MB，以此類推。此外，由于閃存芯片本身在制造時的問題，閃存介質允許有壞塊（Bad Block）的存在，這些壞塊不能被使用，也不算做有效容量。
最后還有一點，與硬盤一樣，閃存盤也是采用FAT文件系統，而FAT文件系統包括MBR主引導分區、FAT文件分配表和ROOT目錄區等，這些區域也要占用閃存空間，一般需要占用幾百KB。
除了上述原因之外，閃盤作為一項比較常用的移動存儲解決方案，個別廠商在其產品中加入了諸如保密、QQ聊天記錄備份等功能，這些功能實際上需要占用閃盤中的部分物理塊來存放特殊配置信息或數據。
另外，有些朋友發現自己的閃盤在使用一段時間后，再次格式化，其容量竟然會自動變小了。這又是什么原因呢？
數據寫入的時候，閃存芯片內部需要有至少一個物理塊（Block）作為交換塊使用。這是因為閃存的寫操作很特殊，必須是先擦除，然后才能寫入數據，而擦除的最小單位是一個物理塊，但寫數據的最小單位卻是一個頁（Page）。
在閃存的存儲單位中，一個物理塊包含若干個物理頁。因此寫數據時，需要有一個空的、可以使用的交換塊來存放不需要被擦除的數據。由于閃存的充放電特性，使得它的讀寫次數有物理上的限制。
通常廠商會在閃盤內部做一個讀寫次數的計數，當閃存芯片的某個物理存儲區塊達到讀寫指定的最高次數時，那么該塊區將被設定為不再使用的區域，所以閃盤有可能在極度頻繁地使用下，容量越來越小。不過，目前多數閃盤產品已經可以保證擦寫百萬次以上的使用壽命。
目前市場上的閃存產品包括兩類：1. 未預留緩沖空間的；2. 預留有緩沖空間的。對于第一種情況，因為沒有預留空間，閃存在讀寫時交換塊的損耗相當大，于是就會出現容量越來越小的情況。對于第二種情況，廠商在設計時已經預留部分物理塊，比如選擇1024個物理塊中的1000個作為數據存儲使用，其余24個物理塊（包括壞塊）用作緩沖交換塊部分。
每次上電后，存儲單元的邏輯地址和物理地址需要重新對照，交換塊并不是固定的某一區塊，因而每一個物理塊進行讀寫操作的幾率幾乎相同，不會出現哪一個物理塊過早被損壞的現象。對于預留緩沖空間的閃盤來說，基本不會出現容量越來越小的情況。

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