天硕工业级M.2 NVMe SSD固态硬盘OP空间延长闪存使用寿命

预留空间是什么？

预留空间，也称OP空间 (Over-Provisioning, OP)​​ ，是固态硬盘出厂时预留给主控的内部空间，这块预留空间是对用户不可见的，因此用户无法访问或操作。其核心作用是为​​垃圾回收​​、​​磨损均衡​​、​​坏块管理​​提供缓冲区：

l                      当SSD写满时，OP空间可临时接收新数据，避免立即触发垃圾回收影响性能；

l                      通过减少垃圾回收频率和优化数据分布，有效​​降低写入放大效应​​；

l                      预留的​​备用区块​​可置换使用中产生的​​后期坏块（LBB）​​，延长NAND寿命。

预留空间的实现原理

OP空间本质上是将一部分存储容量保留为缓冲空间。除非额外增加存储芯片，否则OP设计上就是会占用原有NAND Flash的存储空间，也就减少了用户可用的SSD容量，但这是值得的。

固态硬盘制造商通常会预留约7%的实际存储空间来执行后台功能。对3D TLC SSD来说，如果是工业级、消费级这类非写入密集型的应用场景，只要是采用的是品质优良的原厂闪存颗粒，7%的预留空间已经足够。

以一个原始容量为 256GB的固态硬盘为例，扣除7%的内置预留空间后，用户实际可用容量为240GB。如果提高预留存储空间的比例，产品的性能和寿命也会相应提升。

具体来说，当垃圾回收被触发时，固态硬盘的写入速度会因数据碎片化的程度不同而受到不同程度的影响。如果数据在NAND Flash中碎片化程度越低，同时OP预留空间越多，就越能缩短垃圾回收的工作周期，从而减少对固态硬盘的性能的影响。整个过程，就是通过降低写入放大值，来延长固态硬盘的使用寿命。