Postgres 是否保护硬盘驱动器免受重复写入相同的内存单元？

介绍：

必须赞赏的是 PostgreSQL对底层磁盘一无所知（无论它们是旋转 rust 还是 SSD、RAID 配置或其他任何东西）。PostgreSQL 将数据交给操作系统并信任操作系统来照顾它（有时不是一个好主意）！

对于 SSD，这里需要考虑两个因素：

• 磨损均衡

• 修明

重要的是要注意，这些都与系统上运行的应用程序（即 PostgreSQL、任何其他数据库服务器或任何应用程序）无关！前者严格来说是 SSD 本身的属性/能力，后者是 OS 和 SSD 之间的“合作方式”。

磨损均衡：

带回家的信息：SSD 将写入均匀地分配到不同的块，因为 SSD 块只能经历一个limited number of erase cycles before becoming unreliable！

来自维基：

磨损均衡尝试通过排列数据来解决这些限制，以便擦除和重写在介质上均匀分布。以这种方式，不会因为写入周期的高度集中而导致单个擦除块过早失效。3在闪存中，芯片上的单个块被设计为比其他块更长的寿命，因此内存控制器可以存储操作数据而损坏的可能性更小。4

因此，SSD 决定将来自操作系统的数据实际放在哪里（注意：没有提及这些数据可能来自哪个应用程序）。简单的想法是，它将这些写入分布在驱动器周围，以平衡所有磁盘块的磨损，这样一些块就不会过早失效！

这可能会很快变得复杂 - 请参阅 wiki 了解更多详细信息：

修剪明：

重要信息：由于 SSD 的底层结构，只能写入空块 - 如果块中已有数据，则必须读取这些旧数据并将其与新数据一起重写回块 - 这有助于写放大。

如果操作系统告诉磁盘（删除后）块 x 中的数据不再需要，磁盘可以执行垃圾收集（可以调度）并且块将是空的，然后准备写入而无需写入放大. 与对 HDD 进行碎片整理并没有完全不同。

（再次来自维基- 为长引用道歉，但这是必要的）：

SSD 将数据存储在闪存单元中，这些单元通常分为 4 到 16 kiB 的页面，一起分为通常 128 到 512 页的块。示例：512 kiB 块，将 128 页分组，每页 4 kiB。7个NAND闪存单元只有在它们为空时才能被直接写入。如果它们碰巧包含数据，则必须在写入操作之前擦除内容。SSD 写入操作可以对单个页面进行，但由于硬件限制，擦除命令总是会影响整个块；7因此，将数据写入 SSD 上的空页面非常快，但一旦需要覆盖先前写入的页面，速度就会大大降低。由于在再次写入之前需要擦除页面中的单元格，但只能擦除整个块，因此覆盖将启动读取-擦除-修改-写入周期：[7][12] 的内容整个块存储在缓存中，然后从SSD中擦除整个块，然后将覆盖的页面写入缓存块，然后才能将整个更新块写入闪存介质。这种现象称为写放大。[13][14]

操作 TRIM 命令使操作系统能够通知 SSD 页面不再包含有效数据。对于文件删除操作，操作系统会将文件的扇区标记为可用于新数据，然后向 SSD 发送 TRIM 命令。修整后，SSD在将新数据写入闪存页面时不会保留块的任何内容，从而导致写入放大更少（写入更少），写入吞吐量更高（无需读取-擦除-修改序列），从而增加驱动器寿命。

存储的未来：

有很多有趣的研究正在进行中。存储，并且出于显而易见的原因，存储在数据库中。虽然这已经超出了我的专业水平，但如果您搜索诸如“字节寻址磁盘”之类的术语，您会遇到诸如这里的网站，它是持久内存（字节寻址）工具包的所在地（ Intel Optane显然可以支持他的），那么按块读写数据的日子可能屈指可数了？

关于为什么我们首先有块的解释，请参阅软件工程上的这个线程，并在这里查看有关用户模式直接访问硬件的有趣讨论，“绕过”操作系统......所有有趣的东西！io_uring（和 eBPF）似乎是 Linux 领域的新手，但您可以在闲暇时仔细阅读。

回答问题：

如果我在同一张表的同一列中有同一行，我每天写入 4 个字节（整数）100,000 次，那会磨损 SSD 吗？对于 SSD 来说，每天 400 kb 不算什么，但将它写入同一个存储单元就会弹出它。

我对上述内容的看法是，SSD 会将写入分散到许多块上——这会导致大量工作。具体如何完成将取决于 SSD 的磨损均衡算法。

Postgres 数据库管理系统是否以某种方式在后台处理这些单元？

绝对不是！PostgreSQL 只是将数据交给文件系统，并让 FS 和 OS 负责存储（尽管请参阅此处了解由于 Linux 中的缺陷而导致该过程中断的地方）。这是应该的——关注点分离。

还是现代 SSD 芯片在硬件中做到这一点？

我在这方面的阅读让我相信是 SSD 固件负责磨损均衡和 TRIM-ming。

还是它们都被写入同一个存储单元，我们只是随着时间的推移交换死掉的 SSD？

SSD 上通常有一个小的高耐磨区域，用于保存块写入数据，其中一些可以为块开始失败时保留区域 - 显然，您的 SSD 越复杂，您支付的费用就越多它。

重申一下：PostgreSQL 不知道或控制一旦将数据交给操作系统后会发生什么——它是缓冲的、直接到磁盘的、所有人都丢失了吗？

这将取决于操作系统自己的调度算法和它所承受的负载——计算机科学的另一个完整领域！:-) ps +1 提出了一个有趣的问题，让我了解了这一点（在待办事项清单上！）。

Postgres 不会为每次更改写入数据文件。像大多数 RDBMS 一样，它使用Write-Ahead Logging，并且只是偶尔更新数据文件。

使用 WAL 会显着减少磁盘写入次数，因为只需要将日志文件刷新到磁盘以保证事务被提交，而不是事务更改的每个数据文件。

因此，即使没有 SSD 磨损均衡，您也不会看到对文件中同一位置的大量写入，因为日志是按顺序写入的，并且数据文件仅在计划的CHECKPOINT或其他后台进程期间更新。