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预留空间 (OP) 的优势
OP 如何改善固态硬盘耐久性

要理解为什么为固态硬盘配置预留空间,以及预留空间如何有助于固态硬盘控制器,我们需要深入研究固态硬盘的典型操作,以及非易失性 NAND 闪存的局限性。

每个 NAND 闪存芯片都具有有限的使用寿命,具体取决于其程序和擦除耐久性 (P/E),这一特性是由 NAND 闪存制造商的制造过程决定的,因为在 NAND 闪存芯片上执行的每一个程序或擦除操作都会消耗芯片可靠存储电荷的能力,从而会对数据完整性造成威胁。

不过,随着 NAND 几何结构从二维转向三维,NAND 耐久性将改善、模片密度将提升、生产成本将下降,从而让固态硬盘更加经济实惠。

总的来说,影响固态硬盘耐久性的三个主要因素为:

  • NAND 闪存程序/擦除耐久性,以及与几何结构相关的读取/程序执行/擦除复杂性(本文中的几何图形包括二维和三维制造工艺)
  • 固态硬盘存储容量
  • 固态硬盘控制器功能和效率(垃圾回收、写入放大、块管理、磨损均衡、错误校正码)。
OP 如何改善固态硬盘性能

每个 NAND 闪存模片都由多个块组成,而每个块又包含多个页。

NAND 闪存可以在页级上读写,但是只能在块级上擦除。

如果需要修改或擦除块中已编写页上的单页,那么首先必须将包含多个页的整个块内容读取到暂时存储器,然后擦除,之后才可以将新块内容编写到相同的块地址中。


参考

只有在页已经处于空白状态时,才无需经过这种乏味的读取 - 修改 - 写入循环而将页直接写入 NAND 闪存中的块。

通过预留空间保证大量块处于空白和保留状态有助于保持性能的一致性,尤其是在展现出最高写入放大率 (WAF) 的随机写入情况下。[1]

  1. JESD219:固态硬盘 (SSD) 耐久性工作负载,JEDEC 委员会 (http://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd219a)。这些客户端和企业级工作负载代表一个标准,行业利用该标准对他们的固态硬盘进行评级,并获得他们固态硬盘所支持的额定 TBW。注意:您的工作负载可以有所不同,由于您应用的独特 WAF,随着时间推移,额定 TBW 规格可能高于或低于您的工作负载。

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