1、SSD 固態(tài)硬盤簡單介紹,概況,SSD的發(fā)展 SSD的分類 SSD遇到的問題 SSD的改進 SSD的優(yōu)勢 SSD存儲的成功案例,SSD的發(fā)展,SSD最早在1990年年中登場，當(dāng)時相對于硬盤更為出色的性能以及高昂得多的成本，使其長期被限制在軍事、航天等特殊領(lǐng)域里應(yīng)用。隨著SSD固態(tài)移動硬盤技術(shù)的發(fā)展和閃存價格的持續(xù)走低，SSD固態(tài)移動硬盤的普及已是大勢所趨。其中企業(yè)級存儲應(yīng)用將在I/O密集型應(yīng)用中扮演關(guān)鍵角色。,SSD的分類,SSD(Solid State Drive)固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲介質(zhì)。 1、FLASH作

2、為存儲介質(zhì)的SSD 1)SLC(Single Level Cell)每個Cell可保存1b的數(shù)據(jù)。01兩個狀態(tài) 2)MLC(Multi Level Cell)每個Cell可保存2b的數(shù)據(jù)。00011011 四個狀態(tài),SLC和MLC,SLC的每個Cell可以保存2個狀態(tài)，而MLC的每個Cell可以保持4個狀態(tài)，所以MLC相對SLC也更加復(fù)雜一些出錯率也高于SLC,但是不管是SLC還是MLC都會引入ECC校驗機制來做數(shù)據(jù)的錯誤恢復(fù)。 MLC容量是SLC的2倍，但成本卻與SLC大致相同；所以相同容量的SSD，MLC芯片成本要比SLC芯片低很多。 SLC的可擦寫次數(shù)約為10萬次；MLC的可擦寫次數(shù)約為

3、1萬次。 MLC的性價比遠高于SLC,目前SSD所遇到的問題,Erase Before Overwrite 如果要向某個Block寫入數(shù)據(jù)時，則不管原來的Block中是1還是0，新寫入的數(shù)據(jù)是1還是0，必須先Erase整個Block為全1，然后才能向Block中寫入新的數(shù)據(jù)。這種額外的Erase開銷操降低了讀寫的效率。 Wear Off 隨著充放電的次數(shù)的增多，二氧化硅絕緣層的絕緣能力將遭受損耗，最后失去絕緣性，這個Cell就被宣判為損壞,SSD的改進,寫入重定向-Eares Before Overwrite 當(dāng)寫入數(shù)據(jù)時為了提高寫入效率，數(shù)據(jù)會被寫入到Free Space中，如果再次遇到針對

4、這個LBA地址的寫操作，那么SSD會再次將待寫數(shù)據(jù)重定向到Free Space中，而將之前的這個邏輯地址占用的page標(biāo)記為“Garbage”。當(dāng)滿足條件時SSD會批量回收這些Block。,重定向算法Wear Off Wear Leveling 損耗平均算法 原理：順序的寫完整個SSD的Free 空間，然后再回來寫完整個被回收的Ferr空間。將寫操作平衡到所有的Block中，降低單位時間內(nèi)每個Block的擦寫次數(shù)，利用算法把寫次數(shù)平均的分散到各個晶體上,延長Cell的壽命。,SSD的改進,Wiper 工具 定期或手動清除垃圾，回收Free Space空間 TRIM 工具 TRIM是ATA指令標(biāo)

5、準(zhǔn)中的一個功能指令，在linux kernel2.6.28、win7、win server 8R2中已經(jīng)提供了完善的支持。 可在文件系統(tǒng)中刪除的文件后自動回收相應(yīng)的空間。,SSD的改進,SSD的改進,Delay Write 存儲系統(tǒng)常用的寫IO的優(yōu)化措施，比如先后兩個針對同一地址的IO寫操作 write1、write2，先后被控制器收到，而write1尚未被寫入存儲介質(zhì)前，write2進入，此時控制器就可以直接在內(nèi)存中將write2覆蓋write1，在寫硬盤時就寫入一次即可。,SSD的改進,預(yù)留重定向空間 為了防止文件系統(tǒng)將數(shù)據(jù)寫滿的極端情況，SSD會自己預(yù)留一部分備用空間用于重定向?qū)憽＿@部分

6、空間并不通告操作系統(tǒng)，只有SSD自己知道，也就是說文件系統(tǒng)永遠也寫不滿SSD的全部實際物理空間。 Intel X25-E企業(yè)級的SSD擁有20%的重定向空間。,SSD的改進,SSD采用的是write back模式 在回寫狀態(tài)下，數(shù)據(jù)只有在要被從高速緩存中清除時才寫到磁盤上。隨著主存讀取的數(shù)據(jù)增加，回寫需要開始從高速緩存中向磁盤上寫數(shù)據(jù)，并把更新的數(shù)據(jù)寫入高速緩存中。由于一個數(shù)據(jù)可能會被寫入高速緩存中許多次，而沒有進行磁盤存取，所以IO的效率非常高。,SSD的優(yōu)勢,SSD不需要機械結(jié)構(gòu)，完全的半導(dǎo)體化，不存在數(shù)據(jù)查找時間、延遲時間和磁盤尋道時間，數(shù)據(jù)存取速度快，讀取數(shù)據(jù)的能力在100MB/s以上，最高的目前可達300MB/s。 SSD全部采用閃存芯片，經(jīng)久耐用，防震抗摔，即使發(fā)生與硬物碰撞，數(shù)據(jù)丟失的可能性也能夠降到最小。 得益于無機械部件及FLASH閃存芯片，SSD沒有任何噪音，功耗低(單盤2瓦左右)。,SSD存儲的成功案例,遼寧移動 使用SSD存儲設(shè)備容量為500TB。 應(yīng)用于CRM系統(tǒng): 每月的話單記錄在30億條左右，當(dāng)月索引文件的大小為400GB，話單查詢性能較差，采用15000RP