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磨损平衡技术如何帮助企业级SSD设备获得可靠性?

2012-12-03 09:04:00作者:Stephen Bigelow 译者:王启 来源:

摘要闪存提供了快速、低廉、稳固的存储,成为支撑电子设备大型阵列不可或缺的一项技术。最近,它在tier-1的数据中心SSD产品中也找到了一席之地。...

  闪存提供了快速、低廉、稳固的存储,成为支撑电子设备大型阵列不可或缺的一项技术,体现在简单的优盘以及数码相机中。最近,它在tier-1的数据中心SSD产品中也找到了一席之地。

  闪存的关键问题

  现在的闪存单元设计症结主要在写入周期的限制方面。保存新的数据需要改变闪存设备的bit模式,首先需要bit归零然后重新写入新的数据bit,每个写入周期都会给物理内存单元带来压力。

  5000次写入周期之后(看闪存的设计和制作工艺),物理内存单元会变得不太可靠。这种消耗会对老化单元的数据带来不利影响,内存可能会损坏(这种损耗对于可重复编程内存设备来说是很常见的,但是不会影响传统动态随机存储器,也就是DRAM,因为它经常重复写入)。

  寿命限制只是闪存的其中一个问题。闪存另一个问题是经常模仿硬盘的空间模式,文件系统(比如传统的FAT和最近的NTFS)经常在同样的区域重复写入数据。这对于硬盘和DRAM存储来说不成问题,但是对于闪存来说,容易造成故障。

  磨损平衡技术如何运作?

  这项技术利用闪存设备内微型控制器的一个运算法则来跟踪闪存空间的使用方式。这使得重写入的数据在内存的其他地方出现,而不是在同样的区域出现。在理想情况下,磨损平衡让所有物理闪存都使用一次,知道要开始重复使用某一块区域。这样的话,闪存单元的将会经历最小限度的磨损,闪存因此享受更久的寿命。

  所有磨损平衡技术都是由绘制一个地图开始,该地图连接了所有操作系统能企及的闪存区域到存储区域。两种磨损平很都是可能的:动态或者静态。

  在动态磨损平衡技术中,内存空间块随着新数据写入新的内存区域块儿升级。该算法升级地图来反映这些改变。旧的内存空间块会被标记为不可用,在没有其他可用块之前都不会被使用。动态磨损平衡技术是直接了当的,提供最近最快的性能。因此动态磨损平衡通常用于简单的闪存设备,比如优盘。

  静态磨损平衡原理上相同,但是它的算法上也是周期性地移动静态数据。这使得数据改变更加频繁,一遍使用更加新、更少使用的内存空间。因为更多复杂的算法将移动更多数据,性能可能比起动态磨损要少低,但是可靠性更高。这对于企业级的设备,比如SSD来说更关键。

  IT经历需要根据磨损平衡来选择闪存设备,以达到性能和可靠性/寿命的平衡。


(本文不涉密)
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