基本SSD操作方式写入放大(WA)是什么意思？

基本SSD操作方法

写放大（WA）是与闪存和固态驱动器相关的属性，因为在重写之前必须删除闪存（我们也称为“编程”）。执行这些操作时，请多次移动（或重写）用户数据和元数据（元数据）。这些多种操作不仅增加了写入的数据量，缩短了SSD的使用寿命，而且还吞噬了闪存的带宽（间接影响随机写入性能）。许多因素都会影响SSD的写放大，让我对其进行详细说明。

早在2008年，英特尔公司和硅系统公司（于2009年被Western Digital收购）首先提出了写放大作用，并在公共手稿中使用了该术语。他们当时的说法是写算法不能低于1，但该说法在2009年被SandForce打破，SandForce说他们的写放大倍数为0. 5。

由于闪存的工作特性，无法像普通机械硬盘一样直接覆盖数据。首次将数据写入SSD时，由于SSD中的所有粒子都处于擦除状态，因此可以直接以页面的最小单位（通常为4K，指的是粒子数据）写入数据，并且SSD上的主控制器控制器使用逻辑和物理映射系统来管理闪存。 （逻辑通常指LBA，而物理则指FTL）。当在写入新数据时需要替换新数据时，SSD主控制器会将新数据写入另一个空白闪存空间（擦除状态），然后更新逻辑LBA地址以指向新的物理FTL地址。旧地址内容变为无效数据，但是如果要再次写入，则需要先擦除无效数据。 （闪存的工作特性，最小的写入单位是一页，最小的擦除单位是块，通常为128〜256页）

然后问题来了，闪存对编程和擦除次数有限制，因此每个编程/擦除被称为1 P / E（编程/擦除周期）周期，每个人都应该知道MLC通常为5000大约10,000次，而SLC大约是100,000次（检查闪存数据）。换句话说，写放大率越低，P / E周期越少，闪存的寿命就越长。

写倍率计算

2008年，英特尔公司和硅系统公司（于2009年被Western Digital收购）首次提出写放大功能，并在公共手稿中使用了该术语。所有SSD都有写放大值。这个值不是固定的，取决于SSD写入的数据是随机的还是连续的？写作多少钱？主人进行了这些操作，依此类推。

用于计算写放大率的公式大致如下：

对于单个操作，最简单的示例，例如我要写入4KB数据，最坏的情况是块中没有干净空间，但可以擦除无效数据，因此主设备读出所有数据，擦除该块，然后写回4KB的新数据。此操作引起的写放大为：我实际上写了4K数据，这导致要写入整个块（512KB）。那是128倍的放大倍率。同时，原来只需要写入4KB的操作就变成了读取（512KB），擦除（512KB）和重写（512KB），这导致了延迟和速度的极大增加。

影响写放大的因素

许多因素会影响SSD写入放大。下面我列出了主要因素及其对写入放大的影响。

1.垃圾回收（GC）垃圾回收---尽管增加了写放大，但是速度有所提高。

此特殊算法用于组织，移动，合并和删除Flash块，以提高效率。

2.预留空间（OP）预留空间过大---减少写入放大，很好。 （预留空间越大，写放大率越低）

一部分空间留在SSD的闪存上，以便进行主控制优化，用户无法操作该空间。

3.打开TRIM后，可以减小写放大。

由操作系统发送到SSD主设备的ATA命令，通知主设备哪些数据无效并且不需要进行垃圾收集。

4.可用容量，减少写放大，很好。 （可用空间越大，写放大率越低）

Trim需要支持用户未使用的空间，否则不会影响写放大。

5.安全擦除可减少写入放大，很好

清除所有用户数据和相关元数据，并将SSD重置为其初始性能。

6.分离静态和动态数据分离静态和动态数据以减少写放大，很好

频繁重写和不频繁重写的组数据。

7.顺序写入以减少写入放大，很好

从理论上讲，连续写入的写入放大率为1，但是某些因素仍然会影响该值。

8.随机写入随机写入会增加写入放大率，不好

随机写入将写入许多不连续的LBA，这将大大提高写入放大率。

9.损耗均衡（WL）损耗均衡直接增加了写入放大，效果不好

一种机制，用于确保闪存的每个块被写入相同的次数。

详细说明

垃圾收集垃圾收集

一旦SSD的所有块都被写入一次，SSD主控制器将初始化那些包含无效数据的块。 （陈旧的数据，这些块中的数据已被更新的数据替换，不再无效，并且没有LBA地址），现在它们正等待删除，以便可以将新数据写入其中，以及如何优化和组织这些数据等待删除无效数据，此算法称为垃圾回收（GC）。我们可以看到此操作具有先决条件，即SSD必须支持Trim技术，否则GC将不会显示其优势（这就是为什么目前仅支持Trim的SSD具有GC功能），而GC的本质区别在于何时他们处理了吗？有效率吗？

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-356235-1.html