关于REW读改写和WAF写放大，你真的了解吗？

硬盘

本文将撇开过往恩怨，清晰阐述事件本身、可能影响，并针对小米几篇公关通稿提出反驳与质疑。这篇文章并非针对新手或某些偏激人士，也不是为了诋毁小米或为其辩护。若你想看我把小米批得一无是处，建议你还是离开吧。此外，基于之前一些水军和半吊子对我发起的攻击，我明确表示，不认可任何未了解闪存行业、仅凭厂商新闻稿或荒谬文章得出的无稽之谈。换句话说，我只接受以 IEEE 论文、原厂报告以及 SNIA/FMS 展示为依据的反驳与推论。相应地，本文所有论据均会标明出处，确保信息的可信度。REW，即读-擦除-写入，也可称为复制-修改-写入，两者在NAND层面等效。这一过程先读取数据，再擦除或修改，最后写入新数据，是存储操作的基本机制。简要说明其产生原因：固态存储的擦除以块（block）为单位，而读写以页（page）为单位。由于NAND闪存的物理特性，数据无法直接覆盖写入。如果需要向已包含数据的页写入新数据，必须先读取该页所在块的数据，然后清空整个块，最后将所有数据（包括新数据）重新写回。这一过程被称为读-擦-写（Read-Erase-Write）。

这张图片是我制作的。若你有所怀疑，以下内容出自WD在FMS 2020上的报告：How Zoned Namespaces Improve SSD Lifetime, Throughput, and Latency。该报告详细阐述了分区命名空间如何提升固态硬盘的寿命、吞吐量及延迟表现。

这一过程发生在脏盘状态下：虽然在空盘状态（FOB）时，所有页和块均保持干净，因此不会触发重写（REW）。但在手机上，这种情况并不存在。即使新手机刚开机，也并非空盘状态，因为手机已预装操作系统，SLC缓存经历了数据写入与释放操作，部分块和页已处于脏盘状态。文件操作和写入时，由于GC回收不及时、TRIM机制较懒惰，以及大量小粒度日志文件的写入，都会加重脏盘状况。不要以为256G空间剩余100G就没有脏盘问题。这种分析难度极高，多数人包括自己都无力完成，必须由原厂或能修改FTL的厂商进行适配与测试才能解决。1.2 WAF：写放大问题写作素材的来源主要有两种：第一种情况是由文件大小（File size）与页面大小（Page size）不对齐导致的。在写入文件时，我们只能针对整个页面操作。如果没有数据打包或压缩，无论文件实际大小是4KB还是512字节，都会占用一整个页面，这便引发了存储容量的虚标问题。例如，你的256GB固态硬盘显示剩余150GB，但真正干净的block/page合计可能只有50GB。其余空间若要使用，必须进行实时垃圾回收（GC），才能清理出可用区域。这种机制显著影响了存储效率和性能表现。这里太简单了，不值得找图片和论文来说明。

手机

这张图片出自IEEE的NAND闪存中写放大因子的闭式表达式文章，展示了写放大效应的相关内容，对于研究NAND闪存技术具有重要参考价值。

下图源自MEMBLAZE技术文章：如何判断企业级SSD的寿命？

文件写入粒度、GC策略及SLC缓存算法的差异，会导致WAF曲线各不相同。可以肯定的是，在手机这类采用低阶UFS闪存的系统中，其WAF问题相比企业级存储要严重得多。1.3OP指什么？为何存在OP？OP即Over Provisioning，常说的企业级7%、28%、33%的OP比例，实际上指的是二级OP。这个定义过于基础，不值得多说。

图片源自FMS2012的Understanding SSD Over Provisioning报告，展示了固态硬盘过量配置的相关内容。下面分析一下二级OP对性能的影响。

该数据源自英特尔?基于NAND的固态硬盘过度配置以提升耐用性的相关资料。

这一数据源自Validating Analytic Write Amplification Models，发表于2016年FMS会议。

这一数据源自2012年FMS大会上的Understanding SSD Over Provisioning。

这一数据源自IEEE的NAND闪存写放大闭式表达式论文，详细分析了写放大效应，并提供了量化计算方法，对固态存储性能优化具有重要参考价值。从更根本的层面来看，即使是所谓的客户端 SSD，实际上也存在过度预 Provisioning（OP），这被称为一级预留或一级 OP，它造成了操作系统显示容量与实际容量之间的差值。此次小米引发争议的原因就在于对一级 OP 的使用。

什么是1.4坏块预留？所有SSD都可能存在损坏情况，无论是出厂时就被屏蔽的block，还是使用过程中因过度磨损或异常导致的部分。为弥补这些损坏，除了预留一级OP空间外，SSD还会额外保留一些空间以应对潜在问题。1.5只是调整块映射而已，何必这么大反应？与大多数人想象的简单分区不同，由于FTL具有非线性映射特性，无法像HDD那样在用户层进行简单区块重映射与屏蔽。

比如，要对新增的几个块进行映射（暂不考虑块的来源），必须在工程模式下重新标记和映射所有物理区块与文件索引，这个操作就是重建FTL表的过程。在此规范下，无论是意外断电还是极小概率的电荷翻转，都可能使数据丢失，甚至让整个闪存系统彻底损坏无法使用。这就是为什么西部数据、英特尔、美光、三星等原厂在固件升级时总会标明可能存在数据丢失风险：即便没有软件漏洞，各种未知意外仍会引发严重后果。第二部分：小米的具体行动这里仅提供必要参数，不作任何解读。

小米承认修改一级OP，从7%和6.9%降至3%。 来源于

小米采用了修改后的SLC缓存策略，可通过OTA和云控调整坏块预留区，此过程涉及FTL重建。秋日黄昏，光影交织，温暖而宁静，让人沉浸于美好时光，感受生活的诗意与浪漫气息。确实，依据小米目前已公布的信息，结合我对闪存系统的理解，仅能得出这两个结论。第三部分：我为何对此事物感到怀疑与忧虑我明确一下立场：小米销量好坏或其他厂商表现如何，我完全不关心。作为存储爱好者和前YMTC临时工，我和小米没有任何利益关联，无论支持或反对，都与我无关。我只是表达了对这项技术的疑虑和担忧，真心希望它不会引发更多问题，不会导致大面积翻车，就像888之于MI11那样。小米这样做可能引发两个重大问题：采用大量一级OP与备用块作为存储空间，主要是迎合部分对容量需求较高的用户。但当存储空间占用过高时，结合UFS闪存主控能力及固件优化水平，会出现显著的性能短板、延迟上升和零散化问题。特别是在一级OP被占用的情况下，性能表现可能令人担忧。二级OP与性能、寿命的关系前文已述，此处不再重复说明。

数据源自未来存储系统中3D NAND闪存的可靠性（受邀论文），IEEE。该研究探讨了3D NAND闪存在下一代存储技术中的应用前景与可靠性问题，为行业提供了重要参考。

小米近期很喜欢启用SWAP功能。这样做在导致SLC缓存重复读写和WRITE BACK惩罚时，是否会让性能优势大打折扣，还可能加速磨损？更严重的是，会不会重蹈几年前中端机因硬盘IO性能不足而快速变卡的情况？这值得思考。

为何顺序写入测试不可行？

答案很简单，因为Android上几乎不存在128K的读写负载。实际客户端工作负载多为9次读1次写、块大小4k或8k的模式。在当前页面大小为16k的情况下，这种负载会导致严重的写放大问题。用128k负载测试时，既无法重现脏盘状态下的真实性能表现，也与手机中大量以4k为单位的日志写入场景不符。第四部分：对小米通稿的质疑与反驳没有数据支持，也没有原厂公开背书，是谁在引导舆论？从专业角度看，一级OP与备用块的调用和调整，实际上一直不为外界所见。因其重要性和底层特性，仅有原厂内部报告提及，外界鲜有文章探讨其影响。难道仅凭小米说没问题就真的没问题了吗？MIUI12、骁龙888、小米金融的情况又该如何解释？小米明白自己在说什么吗？云控调整坏块预留区，这个人可能不清楚他在讲什么。若小米真这么做，一个OTA漏洞就足以瞬间摧毁所有数据安全，且无法挽回。FTL对物理区块的映射呈现非线性特征，一旦发生变化，就需要进行全面的重新调整。在进行任何FW固件更新前，所有厂商都会提醒用户可能存在数据丢失的风险。并且，在确保无BUG的情况下，FW固件的调整与升级极为少见。坏块统计与测试仅是推测，未必完全可靠，Samsung和YMTC的0E事件已证实这一点。小米在调整坏块预留区时，必然涉及FTL重建与升级，但此前标记的坏块是否仍被正确屏蔽，磨损平衡是否继续有效，这些问题皆无明确答案，充满不确定性。我重申一遍，这件事没有任何厂家，无论是金士顿还是像dapustor、memblaze这样的高端第三方做过，我也从未听说过行业内有相关研究。小米这样做可能带来的隐患怎么消除？更直白地说，如果出问题了，谁来担责？重度用户模型是什么？剩余空间多少？数据随机性如何？每天写入40G数据，是随机零碎的4K文件，还是大块顺序的1M文件？两者差异巨大，对写放大（WAF）和性能影响完全不同，无法相提并论。256GB扩容芯片如何保证超10年？是基于哪种模型推测的？是否通过JEDEC218B测试，还是以平均速度显著下降为失效标准，亦或是只要能开机点亮即视为成功？

前者将数据写入DRAM，这是值得肯定的亮点！后者存在SLC缓存释放不够积极的问题。在手机这种存储容量有限、实时回收效率低的情况下，用户可能下载几个视频就会遭遇SLC缓存回写惩罚，从而导致速度大幅下降。当然，具体策略由小米决定。SLC缓存释放的积极程度一直是个两难问题，就像股东间关于SLC缓存与全盘模拟的争论一样，利弊并存，难以权衡。这段没有问题，虽然仍未出示任何数据，但至少不像之前那样夸大其词了。画大饼的时候到了：有些厂商还没来得及适配，后续会逐步跟上。这不就是领导画饼时的经典场景吗？希望各厂家明确表态，谁打算适配，谁愿意支持，谁准备跟进，把名字列出来，一起做实际工作，别只停留在公告里空谈！继续画饼，基本都能适配。说话留余地的技巧来了：我努努力大概率能上清华，或许将来能拿诺贝尔奖，我们团队明年如果不出差错，应该能发114514篇SCI。这就是语言的艺术，虽没欺骗你，却和你期待的有所不同。当然，我对UFS领域的人不熟，但会借助我的渠道，向YMTC、Samsung、KIOXIA和Solidigm的相关人士了解，核实这项所谓新技术是否有希望通过JEDEC认证。这些忽悠新手的内容，别把自己也套进去了。既无具体数据，也无明确指向。小米在手机行业待久了，是只会发公关稿，还是忘了科技公司和半导体厂商该做什么？发布通稿、找KOL宣传确实常见，比如iQOO的独显芯片、华为的GPU Turbo、小米的拍照功能、索尼的电影感拍摄、一加的游戏优化等。不过，技术本质不会因通稿而改变，科学只认论文与权威报告。营销话术再华丽，也无法替代真实性能和可信依据，消费者应理性判断，不被表面宣传迷惑。