固态硬盘无法写入 SSD写变焦

电脑杂谈  发布时间:2020-11-09 21:01:56  来源:网络整理

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摘自/ scaleqiao / article / details / 50511279

SSD的物理结构和工作原理

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SSD由SSD控制器,FLASH存储阵列,板载DRAM(可选)和HOS​​T接口(例如SAS,SATA或PCIE)组成,这通常称为NVMe磁盘。其如下:

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上面的“ Nand Flash”代表Flash粒子。 SSD控制器可以通过多个主控制通道并行操作这些Flash粒子,就像RAID0一样,可以提高并行性和数据写入效率。

每个Flash粒子进一步细分为多个块(多个块),每个块包含多个页面。在SSD内部,SSD控制器和Flash之间的最小访问单元粒度为页。通常,一个页面的大小为4k,一个块包括16个页面。像raid0的工作机制一样,在写入数据时,会将数据同时并行写入每个Flash粒子的块中的可用页面。当一个块已满时,将写入另一个块。

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当前,磁盘的分区格式大多更改为GPT(也称为EFI),即整个磁盘被组织在一个线性地址空间中并通过LBA(逻辑块地址)进行寻址,每个LBA代表一个扇区。操作系统通常以页面形式访问SSD。当用户写入数据页面时,SSD控制器将在块中找到一个页面来存储数据,同时,用户的LBA和闪存粒子中的页面也会被记录。对应的关系被记录并添加为记录到维护在SSD内的映射表。修改数据后,映射表中的相应记录将被更新。当用户想要读取相应的数据时,SSD首先会在映射表中找到存储数据的页面,然后从中读取数据并将其返回给用户。

SSD GC和写放大

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GC是(垃圾收集,垃圾收集)的缩写,是固态驱动器(SSD)的基本技术,它直接影响SSD的性能和寿命。这里主要介绍GC的工作原理。

使用机械硬盘时,文件系统可以将新数据直接写入到旧数据的存储位置,即可以直接覆盖旧数据。在固态驱动器中,如果要将新数据写入存储无用数据的块,则需要在写入新数据之前删除整个块,这意味着固态驱动器无法直接覆盖旧数据。对于固态驱动器,GC(垃圾收集)是指将现有数据重新传输到其他闪存位置并完全删除一些无用数据的过程。

数据以页面为单位写入,但是如果要删除数据,则需要以块为单位。因此,要删除无用的数据,固态驱动器首先需要将一个块中的有用数据复制并粘贴到全新块中的页面中,以便可以以块为单位删除原始块中包含的无用数据。删除后,可以写入新数据,并且在擦除之前不能写入新数据。

在讨论完GC之后,让我们谈谈经常听到的SSD的写放大问题。因为在写入新数据时,如果SSD控制器找不到可写的页面,它将执行GC进程,然后GC机制会将有效数据合并到某些块中并将它们写入其他块中,然后再将这些块中写入无效数据将被删除,新数据将被写入这些块中。在整个过程中,除了用户数据外,SSD实际上还会写入其他块合并的一些数据,因此称为写放大。

闪存编程和擦除时间有限。通常用闪存在其整个生命周期中可以承受的最大编程/擦除周期(P / E周期)数表示。单级单元(SLC)闪存通常为高性能和长寿命而设计,通常可以具有50,000至100,000个周期。截至2011年,专为低成本应用而设计的多层单元(MLC)闪存的周期数已大大减少,通常仅为3000至5000个周期。自2013年以来,出现了三级单元(TLC)闪存,编程擦除(P / E)周期数已降至1,000。写放大率越低,它越理想,因为闪存中P / E周期数的相应减少可以延长SSD的寿命。


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