SSD基础知识及固态存储器前景分析

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1、SSD基础知识及市场前景分析一.什么是SolidStateDisk（固态存储）1.固态存储技术简称为SSD，一般可以分为二种方式：A.基于闪存的SSD：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是通常所说的SSD。它的外观有多种，例如：笔记本硬盘（2.5’）、微硬盘（1.8’）、优盘等样式。这种SSD固态存储器最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。B.基于DRAM的SSD：采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提

2、供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD存储器和SSD存储器阵列两种。它是一种高性能的存储器，而且它的使用寿命很长，美中不足的它需要独立供电电源来保护数据安全。由于采用FLASH存储介质，它内部没有机械结构，因此没有数据查找时间、延迟时间和寻道时间。众所周知，硬盘的机械特性严重限制了数据读取、写入的速度及性能。目前主流的SSD固态存储器在操作系统中表现为一块普通的HDD硬盘，用户可以完全把它作为一块硬盘来使用。2. SSD技术解析NANDFLASH损耗均衡算法（WearLeveling）因为闪存的写操作的次数是有限制的，如

3、果针对某些单元进行过10万次写操作，那么后续这些单元的写入可靠性则无法保证，有些单元则可能会失效，例如有些管理数据系统日志等改写频繁,而某些静态文件数据却几乎从不改写.如不加控制，部分块就会因反复多次擦除而提前损坏,而部分块还未被改写过，以至影响SSD盘的使用寿命，为解决此问题，使用写操作均匀分布到各闪存单元上，从整体上做一个平衡，以避免个别单元失效，损耗均衡算法（WearLeveling）就是为解决此问题而广泛采用的算法。WearLeveling就是提供一个块映射机制,把写入损耗分散在不同的块上,不会导致某些块先被写坏而使整个SSD盘失效，而是把在预期

4、寿命前失效的块,会有一些保留块来替代,这个算法使得整个设备的寿命跟Flash的最大寿命在同一量级。一般为实现损耗均衡算法（WearLeveling）会采用一种基于页的文件存储算法，闪存物理地址和逻辑地址之间并没有一一对应的关系。当固态硬盘收到数据写入请求时，并不会循规蹈矩的按顺序进行写入，而是找到最少写入的单元写入。因而，在为写入数据动态分配物理块时,会根据各块的使用情况不同分配相应的优先级，从而均衡整个存储器各单元的使用寿命。SSD多通道并发技术由于目前NandFlash的数据总线为8bit，最大能提供25MB/s的读速度和3MB/s的写速度，显然SS

5、D如果提供此速度是用户无法接受的，目前SSD控制器普遍采用多个通道同时并行操作多片Flash，类似RAID0，这样读写速度得到了极大地提高，如下图所示：纠错管理与映射机制SSD控制器会监测和校验读写Flash的数据，以确保对数据操作的成功，并内置纠错冗余数据，防止基于闪存设备的个别单元数据丢失造成整个数据块丢失。SSD的映射机制一般采用基于页的文件存储算法，闪存物理地址和逻辑地址之间并没有一一对应的关系。当固态硬盘收到数据写入请求时，并不会循规蹈矩的按顺序进行写入，而是找到最方便写入最快的位置进行写入，以提高写入速度。通常检测工作通过片上状态寄存器和特定

6、的硬件部件来校验写操作和擦除操作是否成功，校验工作通过回读写入数据与用户数据进行比较来完成。当写操作失败时，系统并不将错误简单的反馈给用户，而是通过块重映射机制，另外分配一个空闲块重新执行写操作，由于SSD在设计的时候，已经预留了一部分Flash用于临时存储数据和坏块替换使用，再加上Flash芯片对擦写次数有限制，读没有次数限制，这样即使某些块被写坏了，也不会影响到整个SSD的使用寿命。因此，SSD通过自动校验来预防错误发生，个别单元读错误可以通过纠错来恢复数据，确保数据的完整性，逻辑地址与物理地址的映射机制，解决了写物理区块错误问题，同时在损耗均衡算法

7、中也需要逻辑地址与物理地址的映射机制来实现。 二.SSD固态存储器几点优点：第一，数据存取速度快。根据相关媒体测试：在同样配置的笔记本电脑下，运行大型图像处理软件时能明显感觉到SSD固态存储器无论在保存还是在打开文件都更快。当按下笔记本电脑的电源开关时，搭载SSD固态存储器的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒，而搭载传统硬盘的笔记本总共用了31秒，差距还是相当大的。第二，经久耐用、防震抗摔。与传统的旋转式、磁介质硬盘相比，因为全部采用了闪存芯片，固态存储器内部不存在任何机械部件，其读写速度更快、更可靠，也更节能，这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情

8、况下也不会影响到正常使用，而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢