學習SSD利器——最專業文章全集

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學習SSD的專業文章集錦

SSD技術學習網 (http://www.ssdfans.com)是目前的中文網絡上介紹SSD最專業的網站,文章都來自於業內技術人士。本文列出幾篇適合SSD愛好者技術入門的文章,幫助SSD的選購、使用和技術開發。

SSD介紹 

何爲SSD? Solid State Disk/Drive,固態硬盤也。現在,想必很多人都知道這東西,並且自覺或者不自覺的在使用着固態硬盤。一臺剛買的新機子,如果配有固態硬盤,你看到系統啓動只要幾秒鐘,飛一般的感覺,非常的爽。但你可能認爲這是新機,i5+4G/8G內存,速度快是本該如此,SSD在其中起的作用,你可能並沒有充分認識到。但是,如果你把你的老機子,硬盤換成固態硬盤,你會驚訝的發現,之前系統啓動需要一分多鐘,現在只需要十多秒,你會感慨:真的是一分錢一分貨呀,SSD真是神奇,讓你的機子煥發第二春了。 速度快,可能是用戶在使用過程中對SSD最直觀的感受。當然,價格高,應該是用戶在選購時的第一感受。除此之外,SSD對很多人來說,還是個比較新穎神祕的東西。本文旨在科普SSD。什麼是SSD?相比傳統硬盤HDD,SSD有什麼優劣勢呢?本文一一道來。

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SSD背後的祕密:SSD基本工作原理

本文介紹了SSD的一些基本原理,包括SSD底層FLASH陣列的實現,Host Page與Physical Page的映射及映射表,垃圾回收機制,寫放大,OP和Wear Leveling等。雖然市面上有各種各樣的SSD,但它們內部這些基本的東西都是相通的。理解了這些東西,就等於擁有了一把通向SSD世界的鑰匙。

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主流SSD測試軟件介紹

包括AS SSD Benchmark, ATTO Disk Benchmark, CristalDiskMark,PC Mark Vantage,IOMeter的用法和特點。

 

閃存基礎

目前絕大多數SSD都是以NAND FLASH爲存儲介質的。SSD工作原理很多都是基於NAND FLASH特性的。比如,NAND FLASH在寫之前必須先擦除,而不能覆蓋寫,於是SSD 才需要垃圾回收(Garbage Collection,或者叫 Recycle);NAND FLASH 每個塊(Block)擦寫次數達到一定值,這個塊就不能用了(數據丟失,或者寫入不了),所以SSD 固件必須做 Wear Leveling,讓數據平均寫在所有塊上,而不是盯着幾個塊拼命寫(不然沒幾天SSD就報廢了)。 

溝通讓世界更美好:談TRIM命令

當我們刪除一個文件的時候,我們並沒有真正刪除HDD或者SSD裏面的文件數據,它只是把這些數據佔用的地址標記爲”空”,即可以覆蓋寫。但這只是在文件系統層面的操作,HDD或者SSD並不知道哪些地址的數據無效,除非HOST重新在這些地址寫入新的數據。

Trim,是一個ATA命令,當用戶刪除一個文件時,操作系統會發TRIM命令給SSD,告訴SSD哪些HOST PAGE對應的數據無效了。一旦SSD知道哪些數據是無效後,在做垃圾回收的時候就可以把這些刪除掉的數據拋棄掉,不做無謂的數據搬移。這樣不僅增強SSD性能,又延長SSD壽命。

SSD壞塊管理

替換和略過兩種壞塊管理策略,沒有誰優誰劣,取決於SSD的軟硬件架構。在此提這兩種策略,只是給設計者一個 參考。但需要提到的是,替換機制策略有一個致命點,那就是如果某個Die壞了(所有Block不可用,或者可用的很少),那麼,整個SSD就廢了!因爲在那個Die上,找不到好塊來替換壞塊,用戶數據無處可寫!   

替換策略有短板效應,你也許會說,既然這樣,那就採用略過策略吧。但是,對某些SSD控制器來說,它只支持替換策略,比如Sandforce 2000系列的Controller。還是那句話,哪種策略適合你SSD的軟件硬件架構,就用哪種吧。

SSD的30年發展史

SSD的基礎浮柵晶體管發明過程中,還有華裔科學家施敏的貢獻!

在我們今天看來,SSD是個新鮮事物,但是從事這個行業的前輩們卻已經摸爬滾打了將近38年,從大學一畢業就幹到了退休。慶幸的是他們中年輕的人在退休後看到了SSD的繁榮。所有重大的技術革新都是這樣,需要長期的技術積累,很多人默默的投入,最終改變我們的生活。從當年的蒸汽機、發電機到後來的集成電路、互聯網,以及未來的量子計算機、人工可控核聚變發電,無一不是如此。   

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早在1976年就出現了第一款使用RAM的SSD,1983年Psion公司的計算器使用了Flash存儲卡,1991年SanDisk推出了20MB的Flash SSD。經過了許多人三十多年的努力,SSD終於改變了我們的生活。

百度的軟件定義閃存SDF介紹

很多人可能想不到,互聯網巨頭百度也自己開發SSD。


在機械硬盤時代,硬盤的製造技術掌握在少數幾家大公司手裏,用戶只能購買。但是進入SSD時代之後,硬盤的製造門檻沒有那麼高了,簡單來說,SSD就是買Flash芯片和控制芯片組裝起來就可以了,所以國內很多有技術實力的公司就想自己開發SSD,例如華爲、百度等。

碼農必備:SSD編程祕籍29條(上) 

碼農必備:SSD編程祕籍29條(中)

碼農必備:SSD編程祕籍29條(下)

荷蘭阿姆斯特丹的一個碼農Emmanuel Goossaert寫了一系列文章,介紹程序員爲SSD編程的祕籍。也有中文翻譯,本文介紹其中的要點總結。

只要掌握了這29條準則,基本上使用SSD就能駕輕就熟了。例如,SSD裏面有緩存和預讀等機制,小數據的混合讀寫會影響這些機制的發揮,導致讀寫性能下降。所以最好把讀集中在一起,寫集中在一起。例如要修改1000個文件,不要讀一個,寫一個,最好是讀出1000個文件,再統一改好寫下去。


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