对一个文件的同一字节快速反复读写容易把固态硬盘写坏吗?

不会，但可能产生“写放大”。

简单说，硬盘，无论是固态硬盘还是机械硬盘，都是不支持单个字节写入的。它的写入单位在机械硬盘时代是“扇区” ，每个扇区512字节；后来的物理写入单元越来越大，可能是1024、2048、4096或者其他字节数。

注意格式化硬盘时可选的簇并不是实际的物理写入单元大小——也就是给OS看的“逻辑扇区（簇）”和硬件内部真正的“物理扇区”不是一回事。

上图中的“分配单元大小”就是在指定逻辑扇区大小。但它并不是物理扇区。一般来说，逻辑扇区大小和物理扇区大小匹配是最好的。

那么，当你修改文件的一个固定字节时，究竟会发生什么呢？

嗯……这是个挺复杂的问题。它要分好几层说。

第一层是OS层。

在OS层，它会把你的空闲内存偷偷拿过来，当成“磁盘缓存”用。

那么，当你要修改文件内部的某个字节时，OS并不会立即把它写回硬盘，而是仅仅修改内存中的对应数据、然后“骗”你说已经改过了，不要担心，存了存了！

但这时候你得保证正常关机（通过Windows菜单关机）、保证电源稳定。否则，数据可能就丢了，因为它毕竟在内存里，还没存硬盘上。

那么，如果你的数据非常重要——你必须马上给我存磁盘上！不要偷奸使滑！我（的用户）不差钱，不怕硬盘磨损！对，写！

那该怎么办呢？

嗯……没那么简单。

虽然操作系统/编程语言给你一些特殊的接口，比如DOS系统下，c语言的fflush系统调用、写入\n、fclose了那个文件……那调用返回时，数据肯定已经“落盘”了。但那是简陋的不像话的DOS系统；而在 POSIX 系统中通常需要 fflush() 后再调用 fsync() 或 fdatasync()；在 Windows 中则通常需要 FlushFileBuffers()，但这只能保证操作系统不要继续缓存数据，却不一定能保证数据“落盘”（实际上仍然要看具体硬件，后面有解释）。

而且，这必然带来一个问题。就是你只需要写一个字节，但磁盘更新单位是一个逻辑扇区。也就是实际上并不是写入1个字节，而是一口气写了一整个扇区，也就是至少512字节——现在甚至可能要写更多。

换句话说，如果你每写一个字节都确保落盘时，实际写入的字节数是你真实写入数的512倍以上。

这就叫“写放大”。

注意写放大的512倍写入量影响是是吞吐率，并不是寿命。因为最终写入的还是“一块”数据，这块数据需要擦除一次然后写入512或更多字节。换句说，对SSD，这个写放大掉的是写入速率，但不会写一次消耗512倍寿命。没那么可怕。

然后，第二层是硬件层。

前面提到过，当你每写一个字节都调用fflush时，实际写入字节数会被成百上千倍的放大；但很多重要的应用，比如数据库，却又必须保证每笔交易都实实在在的落在磁盘上——咱就不考虑硬件磨损了，这写入效率还能看吗？

怎么办呢？

一个是硬盘本身。

比如，高端SSD会带一个RAM，容量往往可达1G；你的数据就先存RAM里，你说要写入，它告诉你写好了——其实在RAM里，不往里写。

这里有个规律，就是数据读写往往集中在那么一小块“热点”，无论是程序执行使用内存（工作集）、内存访问（cache）还是磁盘读写，都存在这个问题。换句话说，之前读写过的内容，很可能很快还会再次被读写。

所以，数据存RAM里，下次你读写就更快了，还不磨损你的SSD，岂不美哉？

但你可能就要问了：存RAM里，不往磁盘上写，那死机、停电……我的数据岂不还是丢了？

的确是这样。不过，有的厂商会在SSD上焊一组大容量电容器；突然断电时，主控会立即使用这组电容器的供电，把RAM中的数据马上写进SSD。

但，请注意，并不是所有SSD都能做到这一点。

类似的，机械硬盘也可能带64M或者更大的缓存，甚至带SSD芯片，用来缓存数据。

当然，这个缓存同样没那么安全，掉电影响很大——因此无论你用什么存储器，供电安全都必须搞好、并且磁盘缓存有数据时绝不能强制关机，否则数据就可能遭受损失。

另一个则是服务器专用的RAID卡。

这种卡可能插着几十G甚至更多的RAM——然后，没错，它自带锂电！

这个锂电池足以在服务器机房突然断电、服务器崩溃时，把RAM中的内容保持若干时间，直到服务器供电恢复。

对，自带UPS（不间断电源）你怕不怕！

当然，这种RAID卡超级贵，而且用几年锂电容量不足了就得扔。

接下来，第三层是文件系统层。

一段数据写入文件，尤其在文件后面续写时，文件系统就不得不为它分配新的存储区（扇区）；然后新的存储区还必须更新在文件分配表里——不然的话，万一扇区刚写完OS崩溃了，这数据是不是还是得丢？

可是，如果又要写新扇区、又要更新文件分配表……那是不是每写入一个新扇区的内容，都得伴随着另一个扇区的写入？

你看，写放大又来了。

这个写放大其实更“致命”一些，因为它意味着一次写入是要影响至少两块数据数据的，也就是SSD的寿命的确会受到双倍消耗。

怎么办呢？

没辙。尽量缓存呗。

缓存虽然容易被断电/不安全关机影响，但至少能少消耗SSD寿命、提高各种存储设备访问效率。这个风险还是很值得的。

然后，对SSD，还有个第四层。

SSD无需寻道，所以不在乎文件扇区连续；但害怕反复擦写。

为了避免把SSD写坏，它有个专门的FTL表。

借助这个表，第一次你要写扇区0时，它让你写扇区0；但第二次要写扇区0时，它就用另一个扇区拿来写入，但在FTL表里面记一笔。也就是这样：

当然，实际的FTL表比这个复杂的多，需要完成的工作也多很多。

但从上面的表格里，我们也可以看出很多道道了：

1、逻辑扇区号可以对应到任意物理扇区号

2、每个物理扇区的写入次数在FTL表里面有统计

3、每次写入，它都会找一个写入次数最少的扇区写数据，这就可以使得写入平均磨损每个存储单元，不会盯住一个区域直接写到报废

当然，如你所见，这也会导致每次写入都引起FTL里面的一次关联写入。这就造成了写放大——同样可能增加寿命消耗的写放大。

为了规避这个写放大，FTL表平常会在内存中缓存一部分——对带有板载RAM的SSD，写在板载的1GB DDR里；对不带板载RAM的SSD，可以在系统主存里缓存（但任何时候都不会放全部FTL表，太危险；而且会定时写回，以免数据丢失）：很显然，后者在突然断电/系统崩溃引起不安全关机时风险更高。

综上，对一个文件的同一个字节反复读写会不会把固态硬盘写坏，那要看具体情况：

1、如果没有调用fflush或类似强制写盘的系统调用，那反复读写会被内存接住，写不坏

2、如果有高档raid卡，反复读写会被raid卡板载内存接住，还是写不坏

3、如果SSD有正确实现的FTL表，那会产生写放大、但写放大会被缓存接住，也不容易写坏

但如果你口气所有萌点全踩中了——强制落盘、没有raid、SSD是早年没有正确实现FTL的版本……那肯定会坏。