[科普中国]-耗损平均技术

耗损平均技术（英语：Wear Leveling）是快闪存储器（NAND flash）上的一种抹平技术。快闪存储器的区块有抺写次数的限制，针对同一个单一区块，进行重复抺除、写入，将会造成读取速度变慢，甚至损坏而无法使用。耗损平均技术目的在于平均使用快闪存储器中的每个储存区块，以避免某些“特定”储存区块因过度使用而形成坏区块。

简介磨损均衡算法通过将写入分配到闪存介质上的多个扇区，控制闪存介质扇区的不均匀“磨损”。磨损均衡算法集成在闪存盘控制器的固件内，通过建立闪存介质的逻辑扇区和物理扇区之间的文件分区表，使文件系统一目了然。原则上，磨损均衡算法能使闪存介质上的所有扇区几乎同时达到其耐久限制，从而延长闪存介质的使用寿命。通过使用老化机制，可警告用户何时达到耐久限制，从而提前进行内容备份，防止数据丢失。

耗损平均技术的性能及寿命依赖算法及控制器的优劣，性能常会在经常多次写入及剩余容量很少时下降，有时可以借由牺牲寿命来增加性能、或以掉速为代价来确保可靠度。1

动态磨损均衡动态磨损均衡是一种算法，控制器用备用区块列表中的块替换旧的块。当主机准备改写某个块时，备用区块列表中的第一个块将被用于替换该块，该块将被擦除并放入备用区块列表。虽然动态磨损均衡比磨损均衡更先进，但是其对耐久性的提高有限。区块和页的更新与回收只发生在空前或者被经常更新的数据占用的块上。如果主机持续对某个块写入数据，将频繁使用备用区块，不使用其它数据块。如果所有备用区块比其它块更早磨损，将会出现最差的情况。1

高级磨损均衡高级磨损均衡用于防止不断更新的数据停滞在静态区域，从而实现磨损均衡在所有区块的均匀应用。静态区域包含所有不发生变化的数据以及被动态磨损均衡忽略的数据。静态数据包括操作系统文件、查找表、运行文件等。高级磨损均衡经常用热区（hot area）内的块替换该区的块，因此所有区域的每一个块都拥有相同的可用性。2

全区磨损均衡全区磨损均衡用于防止不断更新的数据停滞在被动态磨损均衡忽略的静态区（数据不常更新），从而实现磨损均衡在所有区块的均匀应用。静态数据包括操作系统文件、查找表、运行文件等。全区磨损均衡将程序/擦除计数均匀分布在所有区块上，用户可设定执行全区磨损均衡的时间，即磨损均衡频率。每擦除一个块，闪存控制器便增加一个磨损均衡计数。如果计数器达到指定的磨损均衡频率，控制器将开始检查显示的块擦除计数是否小于平均擦除计数，以执行块交换。如果小于平均擦除计数，说明该块不经常使用，可与备用块列表中的块进行交换，因为备用块的使用频率更高。如果检查的块的擦除计数高于平均值，控制器将接着检查下一个块，直到找到另一个不经常使用的块。这样，所有区域内的每一个块将拥有相同的擦除计数。1

优点延长闪存介质的使用寿命

用户一目了然

达到耐久性限制时可预警

用户可提前备份内容，防止数据丢失不需要额外的软件2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所