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nand flash擦除操作关于烧卡，云存储的一些科普，问题解答

发布时间 : 2025-02-24

作者 : 小编

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关于烧卡、云存储的一些科普、问题解答

关于摄像机烧卡的问题，无论是论坛还是其他渠道，一直是一个高频的反馈问题，甚至也有很多误解，认为我们故意搞坏内存卡，为的就是卖云存储收费，本篇文章针对几个核心的问题，做正面的技术、逻辑探讨，也针对后续内存卡相关的一些方案做下同步。为什么会烧卡？ 什么是TF卡的寿命？[/i]烧卡的核心问题还是卡的寿命问题，很多人会疑问，我卡在手机上好好的，用了很长时间都不坏，为什么到摄像机里没多久就坏了？在回答这个问题之前，我们首先看一下卡的寿命是什么？内存卡和现在的固态硬盘类似，用的都是NAND FLASH，NAND FLASH又分为SLC、MLC、TLC，最新的还有QLC的版本，具体的差异见下图，区别就是单位容量价格越来越低，但是支持的写入次数越来越少。早期的内存卡、固态硬盘都是MLC的，目前主流的都是TLC甚至QLC的了。

图摘自知乎：固态硬盘和U盘里的slc、mlc、tlc、qlc颗粒有什么区别？ - 知乎从上表可以看到，理论擦写次数TLC在500-1000次，这个擦写是指完整从头到尾写入的次数。而且是理论值，很多TF卡鱼龙混杂，有些低价的TF用的是大厂流出来的B规颗粒，实际寿命还会减少，下方这款西部数据出的专用TF卡，写入就是用的3D-TLC技术，理论擦写次数500次，这个容量西数官方测试是支持592天的高清视频持续录制。如果是低容量甚至更差一点的卡，实际寿命可想而知。所以影响TF卡寿命的核心是擦写次数，目前主流的TLC存储卡理论寿命在500次左右，实际很多卡的寿命更低。

为什么摄像机总会烧卡？[/i]有了TF卡寿命的概念之后，结合使用场景看下烧卡的原因，目前我们的摄像机普遍采用H264（老款）H265（新款）的压缩编码方式。对于一个新款的200万像素，H265编码的摄像机一天24小时不间断录像的文件大小21GB左右，如果插入的是一张16GB的TF卡，一天就能完整写入一次多，如果是老款的H264压缩的摄像机，一天的数据量能够达到40GB，一天就能够来回擦写两次以上。结合上面我说的即使是西数专用的紫盘TF卡，写入次数在500次，可以算算如果是16G的卡，H265的新款摄像机，一年不到就能写入三四百次，如果是H264的老款摄像机，半年就能写个三四百次，基本上就能够达到TF卡的寿命上限。

为什么我的卡在其他设备上不烧？[/i]回答这个问题，还是先区分一下使用场景，360行车记录仪也有反馈烧卡的情况，但是整体的比例比摄像机少很多，我们行车记录仪很多还是前后双录，两路流同时写入，数据量更大，但是因为不会一天24小时开车，一天即使开车4个小时，寿命也是同条件下摄像机的6倍，用个三年以上都没问题，所以虽然也有反馈，但是由于使用场景的差异，比例小很多。记录仪和摄像机类似的都是高写入的场景，而放到手机等其他场景，更是多数是读取，很少是写入，而影响寿命的恰恰是写入，手机存储卡可能使用几年下来都不会完整的写入几次，所以这种使用场景并不会影响卡的寿命。目前最新的QLC固态硬盘更是如此，量大、便宜，虽然只有一两百次的写入寿命，但是用作系统盘，多数场景是系统启动时系统文件的读取，大的容量也并不会完整写入多少次，所以虽然看着一两百次的寿命短，实际上在电脑的使用场景下，这个寿命仍然是足够的。所以结论，TF卡在其他设备上不容易烧的原因是因为这类设备不是摄像机这种来回循环擦写的高写入场景，不会触碰到卡的写入寿命瓶颈。 怎样避免烧卡？ 用正规的大品牌的卡、大容量的卡[/i]TF卡的市场水很深，市面上能做NAND FLASH颗粒、DIE的就那几家大厂，有些不良的或者低规的颗粒流出来，就会被一些品牌封装成低价的卡，所以现在买固态硬盘都会看是不是原厂颗粒，有些的颗粒会被打磨、二次打标，变成其他品牌等，TF卡的存储单元和固态硬盘一样都是NAND FLASH，逻辑是一样。所以买闪迪、三星、金士顿等大品牌（还得是正品，大品牌假货也多）的卡，寿命更有保证。另外就是容量越大，支持存储的天数越多，循环擦写一次用时也就越长，如200W的 H265如果是16G的卡一天就能写完一个循环，32G的卡寿命就会翻倍。对于新买的卡，目前主流容量64G性价比已经比较高了，可以考虑64G起步。当然，我相信很多人和我一样，手里可能有些老的如16G、甚至8G的闲置卡，没地儿用，就顺手插在摄像机里，这样几个月烧张卡就很正常了，所以建议如果有这种小容量的老卡，还是放在故事机或者门铃里去用，别插摄像机里了，确实有点浪费。（不推荐）选MLC的卡[/i]我的汽车是自带行车记录仪，按照上面的逻辑，应该不会烧卡那么严重，但是因为有前后左右四路摄像头，四路会同时写入，所以数据量很大，连续烧了我多个U盘，最新的系统更新后，要求必须使用64G以上的U盘，我也在网上买了这个车型专用的MLC U盘，特点就是擦写次数高，这才避免了我之前循环烧U盘的问题。但是目前U盘一般不在标注类型，而且MLC的价格也要贵很多，所以不推荐，有这个价钱不如买个更大容量的划算。你们就没啥优化方案么？ 难道只能我们换卡了，你们就没有啥优化方案了么？有，优化方案一直有做，但是还是先对齐下认知，避免阴谋论，接下来说几个优化方案的取舍。方案一：支持事件卡录[/i]这个是最简单直接的方案，把24小时不间断的录，改为有画面变化才录，因为不会持续录，寿命自然延长，按照我们的统计数据，如果改为画面变化就录像，平均一天录制6-8个小时，那么卡的寿命能够延长3-4倍。那么为什么没做？凡是有利有弊，论坛里也有反馈云存漏录的情况，因为画面变化触发录像有一套规则，如果规则严格了，就会出现了画面变化了但是没有录下来，如果规则比较松，则录了大量的误报，既给用户造成了干扰，也达不到减少录制时间，延长卡寿命的效果。所以之前对卡录的定位就是对云录的补充，不放过任何一个时间段，方便事后查证，保证不丢数据，传统安防使用硬盘录像机（NVR）就是这种逻辑，卡录就是在这个需求场景下的功能实现。后续新型号会陆续提供可选项，允许用户根据自己的场景选择事件录像还是持续录像，老设备由于型号较多，需要根据排期情况逐步更新。所以这块的结论是，会做事件卡录选项，把选择权交给用户。方案二：支持存储空间预分配[/i]NAND FLASH以页为最小单位写，写之前要以块为最小单位擦除，本身底层包含一套比较复杂的算法，出现坏块还需要做坏块的管理。而频繁的擦写容易产生碎片和坏块，存储空间预分配就是先以整块的方式将空间预分配，然后再逐块写入，避免频繁操作的碎片化问题，降低坏块出现概率。但是这个方案也有一个缺点，把卡拔出来插入到电脑上没办法看到一个个独立的视频文件，必须在手机上或者通过专用的视频转换工具才可以查看视频。不过虽然有这个缺点，但是提升也是比较明显，后续会逐步在新品种落地，我们会提供相对完善的工具方便视频查看、导出。方案三：换更适合TF卡的文件系统[/i]文件系统包含对底层存储硬件的管理，这部分较为复杂就不做详细展开，有一些更适合NAND FLASH的文件系统，但是弊端也很明显，不像FAT文件系统那样通用，插电脑上就能识别，方案二是能识别文件，需要通过工具才能导出视频，这个方案如果做，卡查到电脑上连文件系统都不识别了。所以这块针对TF卡我们不折腾，维持FAT32文件系统，后续再内置的NAND FLASH中会使用。上面挑了一些我们讨论并尝试的一些方案，还有些过于技术化的内容不在这里展开，实际上针对TF卡的优化操作还有很多尝试，如果有好的建议也可以提出讨论。最后关于一些问题的回应 频繁烧卡就是为了卖云存？[/i]论坛包括一些社交渠道见过比较多的这种说法，所实话，可以理解，但是确实过于阴谋论了。一个正常的商业公司，不可能不知道不能“竭泽而渔”的道理。只有给用户提供一个良好的用户体验，做大用户基数，才能有更多的增值服务转化。而不会傻到去烧用户的卡，逼着用户买云存。即使抛开商业道德不谈，从商业利益角度也不会这么去做。退一万步说，只要卡的硬件电路设计正常，想要在软件层面去烧一张卡也不容易啊，要频繁产生大量的垃圾数据靠不停的擦写去搞坏一张卡，如果有这种“阴谋”做法，藏不住的，很容易被抓出来，早就被锤了。所以，频繁烧卡为了卖云存，过于阴谋论，于商业利益、于商业风险，都不可能去做。云存和卡录也不是一码事，两者不是替代关系[/i]目前用户购买最多的是7天事件云存，这个场景和卡录不是替代关系。一个是事件触发存储，为了平衡误报和漏录的平衡，两种情况都有可能。之前做的不间断卡录就是为了不丢录像，两个场景触发条件不一样。一个存储7天，而一个128G的卡，一般只能存5天左右，小卡时间更短，一长一短，记录天数不一样。很多用户家里被偷，摄像机往往也被偷了，录像的卡也被一起拿走了，云录不存在这个问题，几秒钟一个片段就会传到云端，这种被盗的极限场景不会丢数据，这个不一样。APP启动时，云录像直接从服务器加载，而且我们会做预加载，视频加载更快，切换体验更好，随点、随看（广告：新的APP 360智慧生活兼容老的摄像机，云存查看更快），卡录像默认不上云，查看的时候要建立APP到摄像机的P2P连接，加载数据，查看速度会慢一点，使用体验不一样。所以，无论是功能特点还是我们对两个功能的定位上，卡录和云录不是替代关系，也没有强推云录，替代卡录的意愿。而且云录和云盘不一样，成本更高，不是相同的一个电影，10个人存储，实际存的是一部电影，服务端存一份就可以，摄像机的云录，每个设备的视频文件都是独一无二的，都需要单独存储，各位可以自行算一下，如果平均每天寸8个小时，存7天，存储和带宽成本大概多少钱。而有些竞品默认是不赠送免费的云存储，需要付费购买的。有些竞品虽然赠送，但是默认上传的视频分辨率只有800*480分辨率，手里有其他品牌产品的用户，可以保存下他们的视频，查下视频属性，对比一下，这里就不展开了。最后，最后，就事论事，理性沟通，我们积极听取用户反馈，也以此为鞭策积极改进，让产品体验越来越好。

SSD新范式｜数据中心SSD测试之Windows篇（一）

数据中心/企业级SSD的测试是一个非常庞杂的工程，但许多用户和经销商并没有充分理解这一点。为了让大家对数据中心SSD的测试有更深入的了解，我们准备了本系列的文章。

环境与工具

数据中心SSD通常是用在服务器或者工作站当中的。主要的运行环境（操作系统）是Windows、Windows Server，以及各式Linux系统，如CentOS、Ubuntu，还有国产的OpenEuler、龙蜥、OpenCloudOS等。

Linux是大多数服务器使用的操作系统，Linux系统下最常用的测试软件是FIO。但考虑到Linux的部署、命令行操作还是有一定的操作门槛，这方面的内容我们将来再做展开。

在多数人更为熟悉的Windows系统下，常用于数据中心SSD测试的工具软件是IOmeter。IOmeter不需要安装，压缩包内只有两个文件，直接运行其中的“IOmeter.exe”文件即可。

一些数码大V在消费类SSD中也会使用IOmeter以体现其专业度。这种“专业”会包括两方面：其一，IOmeter的界面比CystalDiskMark、TxBENCH、AS SSD等“快餐”测试软件要复杂得多，会给人营造艰深晦涩的感觉。

其二，IOmeter确实可以提供“快餐”软件所缺乏的数据，典型的成果包括诸如“万秒图”之类的。“万秒”意味着可以给SSD比较重的负荷，说服力也会高很多。而工作负荷的轻重，不仅仅是高低档消费类SSD的区别，也是数据中心SSD与消费类SSD的根本区别。

SSD工作负荷的轻重，主要体现在几个方面：

1、队列深度

2、混合读写

3、持续时间

这几方面的内容我们会在相关的测试项目中逐步展开。同时，我们先通过消费者熟悉的快餐测试软件帮助读者理解测试项目的内涵，并在此基础上逐步过渡到IOmeter，再进阶到FIO的应用。

测试最基本的设置：

数据包大小

略有SSD测试常识的人都知道，需要考察几种性能：顺序读、顺序写、随机读、随机写。

那么，顺序和随机的定义是什么？

先说随机。现代操作系统的内存和文件系统都是页式管理，以4KB为单位。基于磁盘的512Byte扇区概念对SSD而言意义不大。因为NAND Flash的基本存储单元是页，容量一般为2KB或者4KB，这是最小的读写单元。因此，综合操作系统和NAND Flash的特点，4KB的数据块会被看做是最基本、最通用的操作单元，公认用这个容量的数据包当做“随机”读写的代表。

考虑到应用或者SSD的特点，在某些测试中8KB、16KB这样的数据会更有实际意义。譬如Oracle数据库的默认块大小是8KB，也可以被设为2KB~64KB不等。再譬如Solidigm D5-P5316、P5336等大容量SSD使用了64KB或者16KB大小的间接单元（IU，indirection unit），它们可以接受4KB的写入，但使用更大的数据单元会更有效率。使用这些软硬件的用户都会进行针对性的优化，对应的，测试软件在考察随机性能时也应该进行相应的设置。

刚才说的是“随机”读写的尺度与“页”相关，那么，“顺序”读写的尺度就与块相关了。若干NAND Flash的页会组成一个块，典型的是64个页。常见的块容量可能是128KB、256KB、512KB。NAND Flash的擦除是以块为单位的。因此，128KB数据包的读写可以看作是顺序操作的最小单元，1到4个数据块正好填满一个块。也有的测试会使用较大的单元，如IOmeter的预设是256KB，CrystalDiskMark预设了1MB等，这些数据包的容量可能更接近NAND Flash的实际块容量。

以人们熟悉的CrystalDiskMark为例，左侧的色块是SEQ1M、SEQ128K、RND4K，代表的就是顺序读写（1MB数据包）、顺序读写（128KB数据包）、随机读写（4KB数据包）。

综上，设置正确的数据包大小，就是考察SSD的随机或顺序读写的性能。最普适的设置是4KB和128KB，酌情按照需要额外增加特定的数据包大小。

对测试成绩影响最大的设置：

队列深度

要想在SSD测试中获得理想的成绩，最值得留意的重点是设置适宜的队列深度。

对于个人电脑，需要同时访问SSD的应用程序并不多，主要就是前台运行的软件（如游戏、图形图像软件）会断续读写较大的文件，以及后台运行的通讯工具（包括电子邮箱、即时通讯工具）偶尔接收信息，持续时间较长但吞吐量比较小的行为主要是后台上传下载一些文件或者系统更新等。整体而言，消费类SSD的工作队列深度在1~4之间。

服务器面对的情况就不一样，其会同时服务多个用户/租户，其并行操作的规模要大得多，平均到每个SSD的工作队列深度通常在16~64的水平。

常用的测试软件大多可以模拟比较大规模的访问，譬如CystalDiskMark，其4KB随机写测试的默认设置是线程数为1，队列32——ATA协议的最大队列深度就是32。而针对NVMe SSD的预设为线程16、队列32，也就是界面中简写的“Q32T16”。

实际的队列深度就是队列数乘以线程数，Q32T16就是32×16=512，总共可以向SSD发出512队列深度的操作请求。NVMe协议可以接受64K之多的队列，而且还可以优化操作顺序，原则上队列深度越大，平摊下来的指令延迟相对越小，IOPS会越高。因此，在使用CystalDiskMark做测试时，如果忘记选择NVMe模式，那就是使用较小的32队列深度进行随机测试，成绩就会差一些。

深究一下队列和线程

队列深度是我们设置的队列数和线程数的积。理论上来说，对于SSD而言，线程1×队列512，与线程16×队列32，由于乘积相同，其实是等效的。

较多的线程可以充分发挥现代处理器核心数量的优势，有可能带来更优的测试数据，但这并不绝对，这是因为跨处理器内核甚至跨插槽的操作也可能会带来预期以外的结果。相对而言，线程1得到的测试数据更容易复现。因此，在实际的测试当中，我们会建议分别考察1个线程和8/16个线程的结果。

多线程的测试还有更为复杂的设置技巧，譬如让不同线程写入不同的区域，这会带来更可靠的性能。

较大的队列深度有利于获得更高的IOPS，让数据更好看。但对于消费类SSD，深队列的测试数据参考价值不高，大家还是看浅队列（Q1T1）的数据更有参考价值。对于数据中心SSD，一般官方公布的4KB随机读写测试的数据是在256队列深度下的。更大的队列深度，如512，可以体现特别极端的情况，但实际应用中很少发生，因为积压太多请求也意味着累积的延迟非常大，会拖慢整个系统的响应。如果服务器真的会有这么大的负荷，那应该建议配置更多的SSD来分担。

小结

今天，大家对SSD测试的基本参数就算入门了，对常见测试软件提供的预设信息可以做到“知其然，知其所以然”。对于IOmeter，我们只是初步展示其界面，其中有许多的预设项目，经过本节文章，大家也能够有所理解。下一节，我们将详细讲解IOmeter的设置，以及一些稍微高级的测试设计技巧。

关于 Solidigm

Solidigm 是全球领先的创新 NAND 闪存解决方案提供商。Solidigm致力于成就客户，激发数据无限潜能，推动人类发展进步。源自于英特尔出售的NAND和SSD业务，Solidigm公司于 2021 年 12 月正式成立，目前是半导体领导者SK 海力士在美国的独立子公司。Solidigm 总部位于美国加州兰乔科尔多瓦，拥有 2000 多名员工，在全球 20 个地区设有办事机构。如欲了解有关 Solidigm 的更多信息，请访问[https://solidigm.com]，或关注微信公众号[SolidigmChina]。"Solidigm"是SK hynix NAND Product Solutions Corp (d/b/a Solidigm) 的商标。

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