SSD為什么怕異常掉電?它不是用閃存做存儲(chǔ)介質(zhì)嗎?它不是數(shù)據(jù)掉電不丟失嗎?沒(méi)錯(cuò)，不過(guò)一個(gè)SSD，除了數(shù)據(jù)掉電不丟失的閃存，還需要有掉電數(shù)據(jù)丟失的RAM、SRAM或者DRAM。閃存的作用是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。而RAM的作用主要是SSD工作時(shí)用以緩存用戶數(shù)攝和存放映射表(MapTable、邏輯地址映射閃存物理地址)。所以一旦掉電、RAM的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。

掉電一般分兩種。一種是正常掉電，另一種是異常掉電。不管是哪種原因?qū)е碌牡綦姡匦律想姾螅琒SD都需要能從掉電中恢復(fù)過(guò)來(lái)，繼續(xù)正常工作。

先說(shuō)正常掉電。在掉電前，主機(jī)會(huì)通過(guò)命令通知SSD，比如SATA中的IdleImmediately，SSD收到該命令后，主要會(huì)做以下事情:

• 把buffer中緩存的用戶數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存。
• 把映射表寫(xiě)入閃存。
• 把閃存的塊信息寫(xiě)入閃存(比如當(dāng)前寫(xiě)的是哪個(gè)閃存塊，以及寫(xiě)到該閃存塊的哪個(gè)位置，哪些閃存塊已經(jīng)寫(xiě)過(guò)，哪些閃存塊又是無(wú)效的等)。
• 把SSD其他信息寫(xiě)入閃存。

主機(jī)等SSD處理完以上事情后，才會(huì)真正停止對(duì)SSD的供電。正常掉電不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，重新上電后，SSD只需把掉電前保存的相關(guān)信息(比如映射數(shù)據(jù)，閃存塊信息等)重新加載，又能接著掉電前的狀態(tài)繼續(xù)工作。如果SSD世界只存在正常掉電，那么SSD的實(shí)現(xiàn)就會(huì)簡(jiǎn)單很多。

所謂的異常掉電，就是SSD在沒(méi)有收到主機(jī)的掉電通知時(shí)就被斷電，或者收到主機(jī)的掉電通知，但還沒(méi)有來(lái)得及處理上面提到的那些事情，就被斷電了。異常掉電可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，比如緩存在SSD中的數(shù)據(jù)來(lái)不及寫(xiě)到閃存，掉電導(dǎo)致這部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失。還有根據(jù)閃存的特性，如果掉電發(fā)生在寫(xiě)MLC的Upperpage，會(huì)導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)遭到破壞，也就是意味著之前寫(xiě)入閃存的數(shù)據(jù)也可能由于異常掉電導(dǎo)致丟失。異常掉電恢復(fù)的目的一方面是盡可能恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)，把損失減到最低;另一方面是讓SSD經(jīng)歷異常掉電后還能正常工作。

為防止異常掉電導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)就是在SSD上加電容，SSD一旦檢測(cè)到掉電，就讓電容開(kāi)始放電，然后把RAM中的數(shù)據(jù)刷到閃存上面去，從而避免數(shù)據(jù)丟失，企業(yè)級(jí)的SSD一般都帶有電容。帶電容的SSD，還是需要設(shè)計(jì)異常掉電處理模塊，因?yàn)殡娙莶荒?00%保證SSD在掉電前把所有的信息刷入閃存。

還有一個(gè)比較前衛(wèi)的想法，就是把RAM這種Volatile(掉電數(shù)據(jù)丟失)的東西、用Non-Volatile(掉電數(shù)據(jù)不丟失)的東西來(lái)替代，但要求這種Non-Volatile的東西性能上接近RAM。這樣，整個(gè)SSD都是Non-Volatile的了。Intel和Micron合作開(kāi)發(fā)的3DXPoint。可作為一個(gè)選擇。3DXPoint兼有閃存掉電數(shù)據(jù)不丟失和內(nèi)存快速訪問(wèn)的特點(diǎn)。

RAM中緩存的用戶數(shù)據(jù)，主機(jī)自認(rèn)為把它們寫(xiě)到SSD了(非FUA命令，數(shù)據(jù)寫(xiě)到緩存，SSD就返回狀態(tài)給主機(jī))，但SSD只是把它們緩存在RAM中，并沒(méi)有寫(xiě)到閃存。異常掉電時(shí)，如果SSD上沒(méi)有使用電容也沒(méi)有使用其他黑科技、這部分?jǐn)?shù)據(jù)便損失無(wú)疑。重上電時(shí)，主機(jī)是再也讀不到這些數(shù)據(jù)了。

掉電還會(huì)導(dǎo)致RAM中映射表丟失。映射表數(shù)據(jù)很重要，對(duì)一個(gè)邏輯地址，如果SSD查找不到對(duì)應(yīng)的物理地址，它就無(wú)法從閃存上讀取數(shù)據(jù)返回給主機(jī)。如果映射表中的數(shù)據(jù)不是最新的，舊的物理地址對(duì)應(yīng)著老的數(shù)據(jù)，SSD就會(huì)錯(cuò)誤地把老數(shù)據(jù)返回給主機(jī)，這個(gè)問(wèn)題就嚴(yán)重了。