- Wear Off：
更糟糕的是 ， 损坏的Cell会拖累整个Page ， 因为最小的寻址单位是Page 。 这个Page的逻辑地址会被重定向到其他的Page上
MLC因为器件复杂 ， 可擦写的寿命小于10000次 ， 而SLC则十倍于MLC ， 小于100000次 。
文章插图
如何解决？
之前我们提到SSD在写上有会极大的写惩罚 ， 而且会加速Wear off ， 有什么好的解决方案？
- 方法一：拆东墙补西墙重定向写
- 如果同一个Cell被高频擦写 ， 那么它被损坏的几率当然增大 。 如果一个Page之前都被写过了 ， 我们不如把所有针对这个Page的写请求重定向到Free Space上.
- 这样的好处在于对Free Space的写是不需要提前擦除的 ， 减少了擦除次数 。 不过这些被写过的Page也不能浪费了 ， 我们可以把他们标为"Garbage" ， 等待比较多的时候 ， 再批量回收 。
- 这样做的目的是将写操作平衡到所有可能的Block中 ， 降低单位时间内的每个Block擦写次数 。 问题是 ， Free Space会越来越少 ， 重定向写的几率也会越来越少 ， 最后降为0.
- 而且因为有重定向 ， SSD内部很定需要维护一个地址映射表 ， 需要SSD的CPU能维护一定比较复杂的程序 ， 称为wear Leveling(损耗平衡算法)
- 方法二：定期清垃圾
- 前面我们说过SSD自己是不知道哪些空间是Free Space ， 但是文件系统知道 ， 可以在操作系统里面运行一种Wiper ， 可以不断扫描 ， 然后把空闲空间通知给SSD ， 由SSD来执行擦除工作 。
- 不过这种清除工作只能定期执行
- 方法三：持续清除体内垃圾
- 有没有办法可以让文件系统在删除之后实时通知SSD 。
- 可以使用ATA指令里面一个功能——TRIM ， 现在已经集成在很多SSD的Firmware中了 。
- 方法四：IO 优化
- 之前的方法主要着力点在Free Space 。 我们也可以采用另一种思路 ， 对IO进行优化 。
- 比如Delay write 。 现在有两个针对同一个地址的写IO ， 在Write1还没写到硬盘之前 ， Write 2就到了 ， 控制器直接用Write 2来覆盖Write 1 ， 这个操作是在内存里面的 ， 省去了Write 1 写入硬盘的过程 。 这种机制为“写命中”的一种情况 。
- 问题就是数据可能不一致 。 比如有如下IO：Write 1 , Read 2 , Write 3 ， 此时如果用Write 3取代Write 1 ， 那么Read 2 读出了Write 3 的内容 ， 实际上Read 2应该读Write 1的内容 ， 所以数据不一致 。
- 另外还可以使用Combine Write ， 对机械硬盘来说 ， 如果控制器一段时间内收到多个写IO ， 而这些写IO的地址在逻辑上是连续的 ， 可以将小写IO合并为大IO ， 一次性写入 ， 节约了SCSI指令周期 。
- 对SSD来说 ， 逻辑地址和物理地址存在一个映射关系 ， 我们读数据的时候是根据这个映射关系来的 ， 所以可以任何地址的小IO整合为大IO ， 直接写到Free的Block中 。
- 因为SSD需要对数据进行合并以及优化 ， 所以SSD对收到的写数据一般采用Write Back模式 ， 即收到主机控制器的数据立即返回成功 ， 然后异步处理 。 这样就存在一个风险 ， 如果掉电了 ， 数据就会丢失 ， 所以SSD是需要掉电保护机制的 ， 一般使用一个超级电容来维持掉电之后的脏数据刷盘 。
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