SSD為什么不能當做內存用？
為什么 SSD 不能當做內存用?在回答這個問題之前我們先去某東上逛一圈。
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輸入“SSD”隨便找到銷量比較高的一項，在商品詳情頁上有這樣的描述：
注意圖片上顯示的規格，讀速高達 3.5GB/s，真實情況下稍差點(尤其是隨機讀寫)，但也不會很離譜，可以看到，這個速度是非常快的，基本秒傳高清電影的水平。
那么問題來了，既然現在的 SSD 讀取速度這么快，那么可以把 SSD 當做內存來用嗎?
要想回答這個問題，我們先來看看內存的速度。
速度差異
當前采用第四代 DDR 技術的內存，其帶寬基本上能到 20GB-30GB 左右。怎么樣，即使 SSD 的速度很快，但和內存相比還是有一個數量級的差異。
也就是說，如果真的當把 SSD 當內存使用，那么你的計算機可能會比當前慢上 10 倍左右。
如果站在用戶的角度你覺得慢點無所謂，那么接下來我們從計算機以及操作系統的角度來看看這樣可不可行。
新建一個文件試試
如果你現在在計算機旁邊可以進行一個小實驗，以下以我的 Windows 10 機器為例。
新建一個文本文件，隨便寫點什么東西，然后右鍵打開屬性，你會看到：
這個文件大小本身只有 816 字節，但卻占據了 4KB 的空間。讓我們再往這個文件里加些內容，再看一下：
此時內容的大小是 5.73KB，占據的空間卻來到了 8KB。這說明什么呢?很簡單，這說明文件大小是按照塊來分配的，但這又能說明什么問題呢?
訪問內存與訪問硬盤的區別
要知道內存的尋址粒度是 byte 級別的，也就是說每個字節都有它的內存地址，CPU 可以直接通過這個地址獲取到相應的內容。
但對于 SSD 來說就不是這樣了，從上面的實驗也可以看到，其實 SSD 是以塊的粒度來管理數據的，至于塊的大小各有差異，這不是重點。
這里的重點是：CPU 沒有辦法直接訪問文件中某個特定的字節。
CPU 沒有辦法直接訪問存儲在 SSD 上的任何數據。那么 CPU 是怎么訪問文件內容的呢?
文件系統來幫忙
一切皆文件這個概念想必大家都不陌生吧。在現代操作中，我們以文件的形式來使用 SSD，這繞不開操作系統中的文件系統。
文件系統把 SSD 上的數據以文件的形式呈現出來，程序直接操作文件，讀寫文件時把請求發送給文件系統，文件系統把請求路由給 SSD，SSD 處理完請求后數據會被 Copy 到相應進程的內存中，此后程序直接操作內存。
完整的過程以及文件系統的實現可以寫成一本書的完整一章!
從這里我們可以看出，CPU 沒有辦法像訪問內存那樣直接按照字節粒度去 SSD 中尋址，CPU 訪問 SSD(磁盤)通常需要借助文件系統。
當然，我們也有辦法繞開文件系統，但 CPU 依然無法直接訪問 SSD(磁盤)中的某個字節。
正是因為 CPU 無法直接按照字節粒度去訪問 SSD，因此 CPU 無法脫離內存直接在 SSD 中運行你寫的程序。
操作系統在把 SSD 當內存用
當然在這里還要插個題外話，盡管操作系統不能把 SSD 當內存來用，但實際上操作系統在間接把你的 SSD 當內存來用。
現代操作系統會自動在空閑內存中緩存 SSD(磁盤)數據。
當你首次讀取文件時，這次讀請求的確需要經過慢吞吞的 SSD(磁盤)來處理，但此后這塊數據就被緩存在了內存當中，下次再訪問這塊數據時就不用訪問 SSD(磁盤)了。
而如果你寫入數據，一般來說也是寫到內存，稍后會有一個任務把內存中的數據寫入磁盤。
因此從這里我們可以看出，現代操作系統基本上是在把 SSD 當內存來用，更不用提磁盤交換空間，是不是很聰明。
OK，這個題外話就到這里。讓我們回到原問題來。
虛擬內存
現代操作系統的內存管理都采用虛擬內存，這會帶來一個問題。
對于 32 位操作系統來說，其最大尋址范圍只有 4G，也就是說如果你把 SSD 當做內存，即使 SSD 有 1T，那么操作系統真正能用到的也只有 4G，剩下的就都浪費掉了。
因此，現代操作系統對內存的管理方式也無法讓我們把 SSD 當內用，除非修改操作系統。
當然，對于 64 位操作系統則不存在這個問題，因為 64 位操作系統可尋址空間足夠大，盡管這個空間足夠可觀也需要意識到這是有上限的。
使用壽命
SSD 的制造原理決定了這類存儲設備是有固定使用壽命的。
你會發現 SSD 這貨就和車一樣，當跑出一定里程后就會出問題，在 SSD 中的里程數就是所謂的總寫入字節，TBW，全稱是 Max Terabytes Written，最多能寫多少 TB，以下是某種型號的 SSD 其 TBW 規格。
一般來說普通的 SSD 其 TBW 在幾百 TB，也就是說如果你的 SSD 寫入上百 TB，那么很可能就要報廢了。
有的同學可能覺得這使用壽命也太短了吧，但實際上作為普通用戶，你的電腦不會有那么頻繁的寫 SSD 場景，每天寫磁盤的量應該會很小，當然頻繁下小電影除外，因此作為普通用戶你可以不用在意 SSD 的使用壽命問題。
但就像剛才說的，SSD 畢竟是有 TBW 這個限制的，內存則沒有這個問題。因此如果你把 SSD 當內存用的話，相信很快你的 SSD 就會被 CPU 寫死。
展望未來
受限于當代的存儲設備制造技術，我們還沒有辦法直接把 SSD 當做內存來用，我們的各種軟件包括操作系統、文件系統以及各種硬件包括 CPU 等都沒有做好把 SSD 當做內存來用的準備。
但隨著技術的進步，這一點未來可能會有改觀。Intel 已經發布了一種存儲設備，該設備就像 SSD，但同時又可以支持像內存那樣隨機尋址。
也許在未來我們的內存也可以像 SSD 那樣，即使斷電內容也不會丟失，那樣的話你的電腦就沒有“關機”這種操作了，電腦加電后根本就沒有“啟動”一說，是不是很有趣。
如果內存和磁盤一樣斷電后也不丟內容，那么會帶來什么有趣的新功能呢?
總結
SSD 能否當做內存來用?這絕不是一個簡單的問題，這涉及到 CPU、操作系統、文件系統、存儲設備制造原理等方方面面的問題，你需要對計算機系統有透徹的理解才能回答好這個問題。
作者：碼農的荒島求生
編輯：陶家龍
出處：轉載自公眾號碼農的荒島求生(ID：escape-it)
