WA（Write Amplification）写入放大

WA是闪存及SSD相关的一个极为重要的属性。由于闪存必须先擦除才能再写入的特性，在执行这些操作时，数据都会被移动超过1次。这些重复的操作不单会增加写入的数据量，还会减少闪存的寿命，更吃光闪存的可用带宽而间接影响随机写入性能。WA这个术语在2008年被Intel公司和SiliconSystems公司（于2009 年被西部数据收购）第一次提出并在公开稿件里使用。
       举个最简单的例子：当要写入一个4KB的数据时，最坏的情况是一个块里已经没有干净空间了，但有无效的数据可以擦除，所以主控就把所有的数据读到缓存，擦除块，缓存里更新整个块的数据，再把新数据写回去，这个操作带来的写入放大就是: 实际写4K的数据，造成了整个块（共1024KB）的写入操作，那就是放大了256倍。同时还带来了原本只需要简单一步写入4KB的操作变成：闪存读取 (1024KB)→缓存改（4KB）→闪存擦除（1024KB）→闪存写入（1024KB），共四步操作，造成延迟大大增加，速度变慢。所以说WA是影响 SSD随机写入性能和寿命的关键因素。
       以100%随机4KB来写入，目前的大多数SSD主控，在最坏的情况下WA可以达到100以上。如果是100%持续的从低LBA写入到高LBA的话，WA可以做到1，实际使用中写入放大会介于这两者之间。
       用户还可以设置一定的OP来减少WA，假设你有个128G的SSD，你只分了64G 的容量使用，那最坏情况下的写入放大就能减少约3倍。
       许多因素影响SSD的WA。下面列出主要的因素，以及它们如何影响WA。
       1. 垃圾回收（GC）--- 虽然增加了写入放大，但是速度有提升。 这个比较特殊的算法用来移动，合并，擦除闪存块来提升效率。（详见GC章节）
       2. 预留空间（OP）--- 减少写入放大，好。（预留空间越大，写入放大越低） 在SSD上划出部分空间留给主控做优化，是用户不能操作的空间。（详见OP章节）
       3. Trim 开启后可以减少写入放大，好。 一个ATA指令，由操作系统发送给SSD主控，告诉主控哪些数据是无效的并且可以不用做垃圾回收操作。（详见Trim章节）
       4. 可用容量减少写入放大，好。（可用空间越大，写入放大越低） 用户使用中没有用到的空间。（需要有Trim支持，不然不会影响写入放大。）
       5. 安全擦除 Secure Erase 减少写入放大，好 ATA安全擦除命令用来清除在磁盘上的所有用户数据，这个指令会让SSD回到出厂时的性能（最优性能，最少写入放大），但是随着使用时间变长，GC操作恢复后，写入放大又会慢慢增加回来。许多软件使用ATA安全擦除指令来重置磁盘，最著名的为HDDErase。对SSD来说，重置就是（除了OP区域内的部分私有区域外的）全盘擦除操作（逻辑1），瞬间即可完成清除所有数据让SSD回到初始状态。但要注意，每操作一次，全盘寿命P/E次数减1。
       6. 持续写入（Sequential writes）减少写入放大，好 理论上来说，持续写入的写入放大为1，但是某些因素还是会影响这个数值。
       7. 静态/动态数据分离（Separating Static and Dynamic Data）减少写入放大，好 高端SSD主控制器支持静态和动态数据的分离处理，此操作要求SSD主控制器对LBA里经常写入（动态数据，热数据）和不经常写入（静态数据，冷数据）的数据块进行归类，因为如果块里同时包含了静态和动态数据，在做GC操作的时候会为了改写其实没必要的静态数据而增加写入放大，所以把包含静态数据的块归类后，因为不常改写，写入放大就减少了。但是迟早SSD主控会把这些静态的数据转移到别的地方来进行磨损平衡。（因为静态数据占着的数据块一直不改写，编程次数低于平均值的话，会造成颗粒磨损不平衡，违背了磨损平衡，确实非常矛盾的。）
       8. 随机写入（Random writes）提高写入放大，不好 随机写入会写入很多非连续的LBA，将会大大提升写入放大。
       9. 磨损平衡（WL）直接提高写入放大，不好 确保闪存的每个块被写入的次数相等的一种机制。（详见WL章节）