重复修改 10M 文件部分内容，SDNAND 会一直写入同一区域吗？

要解答这个问题，需要从 SDNAND（Secure Digital NAND）的存储原理、文件系统机制和磨损均衡策略等方面综合分析。以下是详细解释：

一、SDNAND 的基本存储特性

SDNAND 本质是集成了 SD 接口的 NAND 闪存，其核心特性包括：

• NAND 闪存的物理限制：

• 写入单位为 “页”（Page，通常 4KB~16KB），擦除单位为 “块”（Block，通常 128KB~2MB）。

• 每个块有擦除次数限制（通常 10 万～100 万次），过度擦写会导致存储单元损坏。

• 磨损均衡（Wear Leveling）：
  SDNAND 控制器会通过逻辑地址到物理地址的映射（类似 SSD 的 FTL），将写入操作均匀分布到不同块，避免某区域过度磨损。

二、文件系统的写入机制

当对 10M 文件进行部分修改并覆盖时，文件系统（如 FAT32、exFAT）的行为如下：

1. 原地更新（In-Place Update）的可能性：

• 若修改的部分小于一个簇（Cluster，文件系统分配单位，如 FAT32 默认簇大小为 4KB~32KB），且簇未被标记为坏块，文件系统可能尝试在原物理位置更新数据。

• 案例：若文件某 4KB 区域被修改，且对应簇未损坏，FAT32 可能直接重写该簇。

2. 非原地更新的情况：

• 若修改跨簇，或原簇已被磨损均衡机制标记为 “需要迁移”，文件系统会分配新簇写入数据，并更新文件索引。

• 当文件系统启用 “写时复制（Copy-on-Write）” 机制（如某些日志式文件系统），会先写入新位置，再更新元数据。

三、磨损均衡对写入位置的影响

即使文件系统尝试原地更新，SDNAND 的磨损均衡策略会强制数据分散存储：

• 动态地址映射：FTL 会记录每个物理块的擦除次数，当某块擦除次数接近阈值时，会将新写入映射到其他块。

• 后台垃圾回收（Garbage Collection）：控制器会定期将有效数据迁移到新块，释放旧块（即使旧块数据未被修改）。

• 示例：假设首次写入文件到物理块 A，多次修改后，FTL 可能将数据迁移到块 B、C，以平衡各块擦除次数。

四、具体场景分析：10M 文件重复部分覆盖

假设文件大小固定为 10M，每次仅修改其中 1MB：

1. 修改区域小于块大小：

• 若块大小为 2MB，修改 1MB 数据时，需擦除整个块再写入。但因磨损均衡，下次擦写可能分配新块。

2. 修改区域跨块：

• 若修改内容跨越多个块，文件系统会分割数据并写入新块，避免原地更新。

3. 长期重复写入的影响：

• 即使每次修改同一逻辑区域，FTL 会逐渐将其映射到不同物理块，以延长整体寿命。

五、结论：是否写入相同物理区域？

• 短期 / 少量修改：可能在同一物理区域写入（取决于文件系统和块状态）。

• 长期 / 频繁修改：由于磨损均衡和垃圾回收，数据会被分散到不同物理块，不会始终写入相同区域。

通过以上分析可知，SDNAND 的设计机制决定了其会通过磨损均衡避免同一区域过度写入，因此重复覆盖修改同一文件时，物理写入位置通常会动态变化。

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