
文章插圖
基本1. 閃存單元類型固態(tài)硬盤 (SSD) 是一種基于閃存的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備 。位存儲在單元中,分為三種類型:每單元 1 位(單級單元,SLC)、每單元 2 位(多級單元,MLC)、每單元 3 位(三級單元,TLC) 。
2. 壽命有限每個單元都有最大次數(shù)的 P/E 循環(huán)(編程/擦除),在此之后該單元被視為有缺陷 。這意味著 NAND 閃存會磨損并且使用壽命有限 。
3. 基準測試很難測試人員是人,因此并非所有基準測試都不會出錯 。閱讀制造商或第三方的基準時要小心,并在相信任何數(shù)字之前使用多個來源 。在可能的情況下,使用您系統(tǒng)的特定工作負載以及您想要使用的特定 SSD 型號運行您自己的內(nèi)部基準測試 。最后,確保您查看對手頭系統(tǒng)最重要的性能指標 。
頁和塊4. NAND 閃存頁面和塊單元格被分組到一個網(wǎng)格中,稱為塊,塊被分組到平面中 ??梢宰x取或?qū)懭雺K的最小單位是頁 。頁不能單獨擦除,只能擦除整個塊 。NAND 閃存頁面大小可能會有所不同,大多數(shù)驅(qū)動器的頁面大小為 2 KB、4 KB、8 KB 或 16 KB 。大多數(shù) SSD 具有 128 或 256 頁的塊,這意味著塊的大小范圍在 256 KB到 4 MB 范圍內(nèi)變化 。例如,三星 SSD 840 EVO 的塊大小為 2048 KB,每個塊包含 256 個頁面,每個頁面為 8 KB 。
5. 讀取在頁面大小上對齊一次閱讀不到一頁是不可能的 。一個人當(dāng)然只能從操作系統(tǒng)請求一個字節(jié),但是將在 SSD 中檢索一整頁,迫使讀取比需要更多的數(shù)據(jù) 。
6. 寫入在頁面大小上對齊寫入 SSD 時,寫入是按頁面大小的增量進行的 。所以即使一次寫操作只影響一個字節(jié),無論如何都會寫一整頁 。寫入比所需更多的數(shù)據(jù)稱為寫入放大 。寫入頁面也稱為“編程”頁面 。
7.頁面不能被覆蓋NAND 閃存頁面只有在處于“空閑”狀態(tài)時才能被寫入 。當(dāng)數(shù)據(jù)改變時,頁面的內(nèi)容被復(fù)制到內(nèi)部寄存器中,數(shù)據(jù)被更新,新版本存儲在“空閑”頁面中,這個操作稱為“讀-修改-寫” 。數(shù)據(jù)不會就地更新,因為“空閑”頁面與最初包含數(shù)據(jù)的頁面不同 。一旦數(shù)據(jù)被持久化到驅(qū)動器,原始頁面被標記為“過時”,并將保持原樣直到被擦除 。
8.擦除在塊大小上對齊頁面不能被覆蓋,一旦它們變得陳舊,讓它們再次自由可用的唯一方法就是擦除它們 。但是,無法擦除單個頁面,只能一次擦除整個塊 。
SSD 控制器和內(nèi)部結(jié)構(gòu)9. Flash 翻譯層閃存轉(zhuǎn)換層 (FTL) 是 SSD 控制器的一個組件,它將邏輯塊地址 (LBA) 從主機映射到驅(qū)動器上的物理塊地址 (PBA) 。最近的驅(qū)動器實現(xiàn)了一種稱為“混合日志塊映射”的方法或其派生方法,其工作方式類似于日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng) 。這允許像順序?qū)懭胍粯犹幚黼S機寫入 。
10. 內(nèi)部并行性在內(nèi)部,多個并行級別允許一次將多個塊寫入不同的 NAND 閃存芯片,即所謂的“集群塊” 。
11. 磨損均衡由于 NAND 閃存單元不可避免磨損,因此 FTL 的主要目標之一是在單元之間盡可能均勻地分配工作,以便塊將達到其 P/E 周期限制并同時磨損 。
12.垃圾收集SSD 控制器中的垃圾收集過程確?!瓣惻f”頁面被擦除并恢復(fù)到“空閑”狀態(tài),以便可以處理傳入的寫入命令 。
13.后臺操作會影響前臺操作垃圾收集等后臺操作會對來自主機的前臺操作產(chǎn)生負面影響,尤其是在小隨機寫入的持續(xù)工作負載的情況下 。
訪問模式14.永遠不要寫不到一頁避免寫入小于 NAND 閃存頁面大小的數(shù)據(jù)塊,以最大限度地減少寫入放大并防止讀取-修改-寫入操作 。當(dāng)前頁面的最大大小為 16 KB,因此默認情況下應(yīng)使用該值 。此大小取決于 SSD 型號,將來隨著 SSD 的改進,您可能需要增加它 。
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