raspberry-pi - SD 卡写入限制 - 数据记录

Question

我想在我的系统(Raspberry Pi)关闭时进行跟踪/注册，通常是由于突然断电。

我想通过每 10 分钟将心跳记录到 SD 卡来做到这一点 - 所以每 10 分钟它就会转到 SD 并将当前时间/日期写入文件中。从长远来看，这会损坏 SD 吗？

如果它只有 10 万个写周期，那么几年后它就会有一个坏块。但我读过有防止它的电路 - 它会防止坏块吗？将日志分布在几个块中会更安全吗？

谢谢

Answer 1

这个问题的一般答案是强烈的“视情况而定”。 (实际答案是您已经拥有的；如果您的文件系统参数没有错误，则在这种情况下您有很大的余量。)这取决于以下几点:

SD 卡类型 (SLC/MLC)

SD 卡 Controller (磨损均衡)

SD 卡大小

文件系统

运气

如果我们看一下闪存芯片，它被组织成扇区。扇区是可以完全删除的区域(实际上重置为只有 1 的状态)，对于 SD 卡通常为 128 KiB。零可以逐位写入，但写入 1 的唯一方法是删除扇区。

扇区删除次数是有限的。每次在同一扇区上执行删除操作都会花费更长的时间，并且写入每个单元的值存在更多不确定性。给卡的写入限制实际上是单个扇区的删除次数。

为了避免过快达到这个限制，SD 卡有一个 Controller 来处理磨损均衡。基本思想是对用户透明地更改卡的使用扇区。如果请求相同的内存位置，它可能会在不同的时间映射到不同的扇区。基本思想是卡有一个空扇区列表，每当需要一个时，它就使用最少使用的那个。

还有其他算法。 Controller 可以跟踪扇区删除时间或扇区上发生的错误。不幸的是，卡制造商通常不会透露太多关于确切算法的信息，但有关概述，请参阅:

http://en.wikipedia.org/wiki/Wear_leveling

有不同类型的闪存芯片可用。 SLC 芯片每个存储单元仅存储一位(0 或 1)，MLC 单元存储两位或三位。自然，MLC芯片对老化更敏感。三位(八级)单元可能无法承受超过 1000 次写入。所以，如果你需要可靠性，尽管 SLC 卡价格更高，

由于磨损均衡将磨损分布在卡上，因此较大的卡比小卡承受更多的扇区删除，因为它们有更多的扇区。原则上，具有 100 000 次写入周期的 4 GiB 卡在其生命周期内将能够承载 400 TB 的数据。

但更复杂的是，文件系统与此有很大关系。当一小段数据写入磁盘时，会发生很多不同的事情。至少将数据附加到文件中，并更改关联的目录信息(文件大小)。对于典型的文件系统，这意味着至少有两个 4 KiB 块写入，其中一个可能只是一个附加(不需要删除)。但是很多其他的事情可能会发生:写日记，块变满等。

有一些文件系统已被调整为与闪存设备一起使用(JFFS2 是最常见的)。据我所知，它们都针对原始闪存进行了优化，并负责磨损均衡并使用位或八位字节级原子操作。我不知道有任何针对 SD 卡优化的文件系统。 (也许有学术兴趣的人可以创建一个考虑到卡片的磨损均衡系统。这会产生一篇漂亮的论文，甚至是一些。)幸运的是，通常的文件系统可以调整为更兼容(更快，领先)磨损)与 SD 卡通过调整文件系统参数。

既然物理磁盘上面有这两层，几乎不可能跟踪执行了多少次删除。其中一层非常复杂(文件系统)，另一层(磨损均衡)完全不透明。

所以，我们可以做一些粗略的估计。假设一次小的写入平均会使两个 4 KiB 的块无效。这种方式每 10 分钟记录一次，每 160 分钟消耗 128 KiB 删除扇区。如果该卡是 8 GiB 卡，它有大约 64k 个扇区，因此该卡每 20 年经过一次。如果卡能承受 1000 次写入周期，那么它可以使用 20 000 年……

上面的计算假设完美的磨损平衡和非常有效的文件系统。但是，1 000 的安全系数应该足够了。

当然，这很容易被破坏。最简单的方法之一是忘记使用 noatime 属性挂载磁盘。然后文件系统会更新文件访问次数，这可能会导致每次访问(甚至读取)文件时都会写入一次。或者操作系统正在将虚拟内存交换到卡上。

最后但并非最不重要的因素是运气。现代 SD 卡不幸有死于其他原因的趋势。即使是相当知名的制造商，柠檬的数量也不是很少。如果杀卡，不一定是因为磨损限制。如果卡已磨损，它仍然可以读取。如果它完全死了，它已经死了(静电，某处小断裂)。