【电脑知识】SSD固态硬盘简单介绍.ppt

SSD 固态硬盘简单介绍 概况 SSD的发展 SSD的分类 SSD遇到的问题 SSD的改进 SSD的优势 SSD存储的成功案例 SSD的发展 SSD最早在1990年年中登场，当时相对于硬盘更为出色的性能以及高昂得多的成本，使其长期被限制在军事、航天等特殊领域里应用。随着SSD固态移动硬盘技术的发展和闪存价格的持续走低，SSD固态移动硬盘的普及已是大势所趋。其中企业级存储应用将在I/O密集型应用中扮演关键角色。 SSD的分类 SSD(Solid State Drive)固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。 1、FLASH作为存储介质的SSD 1)SLC(Single Level Cell)每个Cell可保存1b的数据。0\1两个状态 2)MLC(Multi Level Cell)每个Cell可保存2b的数据。00\01\10\11 四个状态 SLC和MLC SLC的每个Cell可以保存2个状态，而MLC的每个Cell可以保持4个状态，所以MLC相对SLC也更加复杂一些出错率也高于SLC,但是不管是SLC还是MLC都会引入ECC校验机制来做数据的错误恢复。 MLC容量是SLC的2倍，但成本却与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的可擦写次数约为10万次；MLC的可擦写次数约为1万次。 MLC的性价比远高于SLC 目前SSD所遇到的问题 Erase Before Overwrite 如果要向某个Block写入数据时，则不管原来的Block中是1还是0，新写入的数据是1还是0，必须先Erase整个Block为全1，然后才能向Block中写入新的数据。这种额外的Erase开销操降低了读写的效率。 Wear Off 随着充放电的次数的增多，二氧化硅绝缘层的绝缘能力将遭受损耗，最后失去绝缘性，这个Cell就被宣判为损坏 SSD的改进 写入重定向--Eares Before Overwrite 当写入数据时为了提高写入效率，数据会被写入到Free Space中，如果再次遇到针对这个LBA地址的写操作，那么SSD会再次将待写数据重定向到Free Space中，而将之前的这个逻辑地址占用的page标记为“Garbage”。当满足条件时SSD会批量回收这些Block。 重定向算法—Wear Off Wear Leveling 损耗平均算法 原理：顺序的写完整个SSD的Free 空间，然后再回来写完整个被回收的Ferr空间。将写操作平衡到所有的Block中，降低单位时间内每个Block的擦写次数，利用算法把写次数平均的分散到各个晶体上,延长Cell的寿命。 SSD的改进 Wiper 工具 定期或手动清除垃圾，回收Free Space空间 TRIM 工具 TRIM是ATA指令标准中的一个功能指令，在linux kernel2.6.28、win7、win server 8R2中已经提供了完善的支持。 可在文件系统中删除的文件后自动回收相应的空间。 SSD的改进 SSD的改进 Delay Write 存储系统常用的写IO的优化措施，比如先后两个针对同一地址的IO写操作 write1、write2，先后被控制器收到，而write1尚未被写入存储介质前，write2进入，此时控制器就可以直接在内存中将write2覆盖write1，在写硬盘时就写入一次即可。 SSD的改进 预留重定向空间 为了防止文件系统将数据写满的极端情况，SSD会自己预留一部分备用空间用于重定向写。这部分空间并不通告操作系统，只有SSD自己知道，也就是说文件系统永远也写不满SSD的全部实际物理空间。 Intel X25-E企业级的SSD拥有20%的重定向空间。 SSD的改进 SSD采用的是write back模式 在回写状态下，数据只有在要被从高速缓存中清除时才写到磁盘上。随着主存读取的数据增加，回写需要开始从高速缓存中向磁盘上写数据，并把更新的数据写入高速缓存中。由于一个数据可能会被写入高速缓存中许多次，而没有进行磁盘存取，所以IO的效率非常高。 SSD的优势 SSD不需要机械结构，完全的半导体化，不存在数据查找时间、延迟时间和磁盘寻道时间，数据存取速度快，读取数据的能力在100MB/s以上，最高的目前可达300MB/s。 SSD全部采用闪存芯片，经久耐用，防震抗摔，即使发生与硬物碰撞，数据丢失的可能性也能够降到最小。 得益于无机械部件及FLASH闪存芯片，SSD没有任何噪音，功耗低(单盘2瓦左右)。 SSD存储的成功案例 辽宁移动 使用SSD存储设备容量为500TB。 应用于