NAND闪存是如何降级的，供应商如何提高SSD的耐久性

固态硬盘(ssd)和PCIe (PCI Express) flash卡正在成为存储产品和服务器的普遍采用，但问题仍然是闪存的耐力和寿命．在这期播客中，瑞士存储公司的高级分析师Eric松弛讨论“如何”的技术方面快闪记忆体存储退化和供应商正在做什么，以增加SSD耐久性。

SearchSolidStateStorage: ssd是如何磨损的，这又如何使它们比硬盘驱动器更不可靠?

埃里克·斯莱克:当我们谈到SSD穿过，我们指的是与非Flash衬底在无法使用之前可以维持有限数量的擦除周期。擦除过程包括用相对较大的电能撞击闪光电池。这导致芯片上的半导体层本身降低了一小部分，随着时间的推移，会增加误码率。起初这些错误是用软件纠正的，但最终错误校正码例程的flash控制器不能跟上这些错误和闪光电池变得不可靠．

驱动供应商使用什么技术来增加SSD的耐久性和寿命?

松弛:SSD厂商基本上使用闪存控制器管理闪光磨损，或者最大化闪光灯的耐力，这是在谈论磨损时最常用的术语。

要了解这些控制器进程，我们必须了解Flash设备如何写入，擦除，然后在NAND闪存介质上重写数据。首先，由于磁盘介质可以在字节级别覆盖Flash。相反，将更改写入新块，并且标记原始块中的旧数据以删除。当闪存设备第一次填充时，控制器必须在完成新数据的要求之前擦除完整的块中的数据。它通过巩固存在于现有块的良好数据，未标记为删除的数据，并将其复制到新块来实现这一点。

这清除旧块的过程通过将良好的数据移动到一块新的闪光房地产被称为垃圾收集。现在，将好的数据复制到新的闪存块显然会造成一些数据管理开销，而且还可能导致闪存媒体不得不忍受额外的写入操作。

例如，如果正在为擦除而清除的块上的数据有一半是实际的良好数据，这就代表了在任何新数据写入之外的大量额外写活动。这种现象被称为写放大，它加剧了闪电耐力的问题。

因此，回到增加持久性，通过有效地巩固数据块，闪存控制器可以最小化的次数擦除周期，它进行给定的数据变化率或给定的数据写入量。此外，通过最小化数据移动，控制器还可以最小化写放大——再次，最大化耐力。

一些闪存供应商还小心地控制擦除周期中使用的能量量，以最大限度地减少闪存单元的退化，其他厂商则利用复杂的软件例程来组织写数据流，并最大限度地减少它们的随机性。

关键是要减少正在写入并最终被擦除的数据量。这意味着数据简化像压缩和重复数据删除这样的技术也很有效。事实上，重复数据删除在flash中尤其有效，因为flash的延迟非常低。因此，重复数据删除不受RAM数量的限制，而这在大多数重复数据删除系统中是典型的情况。

另一种方法是首先将数据写入持久时间更高的flash类型，比如SLC[单级单元]与非．这节省了低耐力的磨损MLC[多层细胞]NAND．有些设备实际上使用动态随机存取记忆体存储在相同的方式，为初始写，这基本上没有耐力问题。

这些用于提高耐力的技术如何影响性能?

松:垃圾收集而其他的控制器进程，它们不应该影响性能。驱动器的设计应该有足够的马力，以在负载(包括垃圾收集过程)下维持其发布的规格。但并不是所有的供应商都做得一样好。这确实不像几年前企业flash首次出现时那么糟糕。

Flash最初是为消费者设计的记忆棒和相机的闪存卡等。当第一个企业驱动开始出现的时候，许多本质上是消费者的闪光产品。所以性能对很多产品来说都是个问题。当用户比较闪存设备时，他们必须确认规格是他们所谓的“稳定状态”，而不是新鲜的开箱即用，或FOB。这实际上是指，当设备是全新的，不需要垃圾收集，因为所有的单元格都是空的。因此，一开始性能非常高，然后当驱动器第一次完全填满时，性能就会下降，每个写进程的延迟中都必须包含垃圾收集例程。

做供应商overprovision flash.增加驱动器的寿命?

松:当然。闪存供应商做获得他们的设备，这意味着它们通常包括比实际可用于数据写入的闪存容量。这是因为它们具有闪存的库存，以替换磨损的细胞。超级设备的量可以在25％到超过100％的任何地方。它真的取决于制造商保证的耐力水平。

在不同的使用条件下，管理员应该期望每种驱动器类型持续多长时间?

冗余:持久时间通常表示为总写入字节数(TBW)，这是写周期和逻辑驱动器容量的乘积。持久时间也可以表示为每天写满驱动器的次数，这是很常见的，其中一个驱动器写等于逻辑驱动器容量。大多数企业级固态硬盘的设计寿命在3到5年之间，5年已经成为最近的标准。

实际上，从耐力的角度来看，基于工作量，你的里程数是不同的。到处都是。出于这个原因，大多数flash供应商都提供了不同的产品，这些产品的规格包括每天写一次或两次，最多也就是每天写25次甚至50次5年的寿命那种是一个行业常态。