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如何延长SSD固态硬盘的寿命

返回列表 来源: 发布日期: 2021.06.29
众所周知,SSD固态硬盘的存储介质是Nand Flash颗粒,那么如何延长SSD的寿命,实际上就是如何延长Nand闪存颗粒的寿命了。

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为了实现这些目标,闪存的特性是控制器必须适应的关键因素。写入数据的过程、闪存单元的有限编程/擦除周期以及错误处理只是这些特性的几个示例,下面将更详细地描述这些特性。
编程数据:页和块
Nand闪存的一个关键特性是,数据是在页面中写入和编程的。这些页面的大小通常在4kB到16kB之间,并且只能通过擦除由多个页面组成的整个块来擦除。页和块中的一个单元需要“在瞬间”编程和擦除,这就是为什么它被称为闪存的原因。任何已编程为0的单元格只能通过擦除整个块重置为1。最后,在将新数据编程到已经包含数据的页面之前,必须将页面的当前内容复制到另一个空页面,或者在不再需要时删除。如果没有可用的空页,则在将数据复制到块中的页之前,必须删除块。然后旧页被标记为无效,可以擦除和重用。
控制器管理决定要使用哪些页面以及跟踪需要擦除的无效页面的过程。此外,它还执行一个名为“垃圾收集”的函数,将有效数据页合并到块中,创建空块以供擦除和重复使用。在所有数据处理过程中,控制器管理从主机的逻辑地址到内存中物理位置的映射。控制器的另一个关键特性是,如果在移动数据时发生电源故障,可以确保数据的完整性。在医疗技术等重要行业发生停电时,这一点尤为关键。

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Nand闪存有限的编程和擦除周期
上述过程包括复杂的物理特性和相对高的电压,正因为如此,闪存单元所能完成的有限的编程和擦除周期使得选择要使用的块和页变得更加复杂。为了防止页面的早期故障,控制器会执行一个称为“磨损均衡”的过程,以确保所有闪存块都得到平等使用。
控制器的纠错和坏块管理
控制器的另一个重要任务是尽可能有效地使用纠错编码(ECC)来检测读取数据时的错误。最近的ECCs可以在1kByte的用户数据中纠正超过120位的错误。这意味着,在70位读取中有1位与原始误码率(RBER)有关的预计是不正确的!
如果某个块中出现重复故障或某个块未能擦除,则该块将被标记为坏块,以后将不再使用。闪存的一个重要特性是,它们是用额外的备用块构建的。因此,如果某个块显示的错误率超出了公差限制,则该块将不被使用,并将被标记为坏块。相反,将使用另一个备用块。
健康监测
最后,让我们看看如何跟踪闪存的当前状态和预期寿命。此过程用于避免意外故障和数据丢失。与硬盘驱动器一样,标准的自我监控、分析和报告技术(SMART)允许控制器报告闪存的运行状况。

因此,最先进的Nand Flash控制器技术是实现基于Flash的存储产品的关键,与硬盘存储相比,它确保了高水平的耐久性、可靠性和运行寿命。
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