【電腦知識(shí)】SSD固態(tài)硬盤(pán)簡(jiǎn)單介紹PPT-PPT課件

1、概況SSD的發(fā)展SSD的分類(lèi)SSD遇到的問(wèn)題SSD的改進(jìn)SSD的優(yōu)勢(shì)SSD存儲(chǔ)的成功案例SSD的發(fā)展SSD最早在1990年年中登場(chǎng)，當(dāng)時(shí)相對(duì)于硬盤(pán)更為出色的性能以及高昂得多的成本，使其長(zhǎng)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(dòng)硬盤(pán)技術(shù)的發(fā)展和閃存價(jià)格的持續(xù)走低，SSD固態(tài)移動(dòng)硬盤(pán)的普及已是大勢(shì)所趨。其中企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)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(lèi)SSD(Solid State Drive)固態(tài)硬盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲(chǔ)介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)。 1、FLASH作為存儲(chǔ)介質(zhì)的SSD 1)SLC(Single

2、Level Cell)每個(gè)Cell可保存1b的數(shù)據(jù)。01兩個(gè)狀態(tài) 2)MLC(Multi Level Cell)每個(gè)Cell可保存2b的數(shù)據(jù)。00011011 四個(gè)狀態(tài)SLC和MLCSLC的每個(gè)Cell可以保存2個(gè)狀態(tài)，而MLC的每個(gè)Cell可以保持4個(gè)狀態(tài)，所以MLC相對(duì)SLC也更加復(fù)雜一些出錯(cuò)率也高于SLC,但是不管是SLC還是MLC都會(huì)引入ECC校驗(yàn)機(jī)制來(lái)做數(shù)據(jù)的錯(cuò)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(xiě)次數(shù)約為10萬(wàn)次；MLC的可擦寫(xiě)次數(shù)約為1萬(wàn)次。MLC的性?xún)r(jià)比遠(yuǎn)高于SLC目前SSD所遇到的問(wèn)

3、題Erase Before Overwrite如果要向某個(gè)Block寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，則不管原來(lái)的Block中是1還是0，新寫(xiě)入的數(shù)據(jù)是1還是0，必須先Erase整個(gè)Block為全1，然后才能向Block中寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。這種額外的Erase開(kāi)銷(xiāo)操降低了讀寫(xiě)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(gè)Cell就被宣判為損壞SSD的改進(jìn)寫(xiě)入重定向-Eares Before Overwrite當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)為了提高寫(xiě)入效率，數(shù)據(jù)會(huì)被寫(xiě)入到Free Space中，如果再次遇到針對(duì)這個(gè)LBA地址的寫(xiě)操作，那么SSD會(huì)再次將待寫(xiě)數(shù)據(jù)重定向到Free Sp

4、ace中，而將之前的這個(gè)邏輯地址占用的page標(biāo)記為“Garbage”。當(dāng)滿(mǎn)足條件時(shí)SSD會(huì)批量回收這些Block。重定向算法Wear OffWear Leveling 損耗平均算法 原理：順序的寫(xiě)完整個(gè)SSD的Free 空間，然后再回來(lái)寫(xiě)完整個(gè)被回收的Ferr空間。將寫(xiě)操作平衡到所有的Block中，降低單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)Block的擦寫(xiě)次數(shù)，利用算法把寫(xiě)次數(shù)平均的分散到各個(gè)晶體上,延長(zhǎng)Cell的壽命。SSD的改進(jìn)Wiper 工具 定期或手動(dòng)清除垃圾，回收Free Space空間TRIM 工具TRIM是ATA指令標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)功能指令，在linux kernel2.6.28、win7、win ser

5、ver 8R2中已經(jīng)提供了完善的支持?？稍谖募到y(tǒng)中刪除的文件后自動(dòng)回收相應(yīng)的空間。SSD的改進(jìn)SSD的改進(jìn)Delay Write存儲(chǔ)系統(tǒng)常用的寫(xiě)IO的優(yōu)化措施，比如先后兩個(gè)針對(duì)同一地址的IO寫(xiě)操作 write1、write2，先后被控制器收到，而write1尚未被寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)前，write2進(jìn)入，此時(shí)控制器就可以直接在內(nèi)存中將write2覆蓋write1，在寫(xiě)硬盤(pán)時(shí)就寫(xiě)入一次即可。 SSD的改進(jìn)預(yù)留重定向空間為了防止文件系統(tǒng)將數(shù)據(jù)寫(xiě)滿(mǎn)的極端情況，SSD會(huì)自己預(yù)留一部分備用空間用于重定向?qū)?。這部分空間并不通告操作系統(tǒng)，只有SSD自己知道，也就是說(shuō)文件系統(tǒng)永遠(yuǎn)也寫(xiě)不滿(mǎn)SSD的全部實(shí)際物理空間。I

6、ntel X25-E企業(yè)級(jí)的SSD擁有20%的重定向空間。SSD的改進(jìn)SSD采用的是write back模式在回寫(xiě)狀態(tài)下，數(shù)據(jù)只有在要被從高速緩存中清除時(shí)才寫(xiě)到磁盤(pán)上。隨著主存讀取的數(shù)據(jù)增加，回寫(xiě)需要開(kāi)始從高速緩存中向磁盤(pán)上寫(xiě)數(shù)據(jù)，并把更新的數(shù)據(jù)寫(xiě)入高速緩存中。由于一個(gè)數(shù)據(jù)可能會(huì)被寫(xiě)入高速緩存中許多次，而沒(méi)有進(jìn)行磁盤(pán)存取，所以IO的效率非常高。SSD的優(yōu)勢(shì)SSD不需要機(jī)械結(jié)構(gòu)，完全的半導(dǎo)體化，不存在數(shù)據(jù)查找時(shí)間、延遲時(shí)間和磁盤(pán)尋道時(shí)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(dá)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(wú)機(jī)械部件及FLASH閃存芯片，SSD沒(méi)有任何噪音，功耗低(單盤(pán)2瓦左右)。SSD存儲(chǔ)的成功案例遼寧移動(dòng)使用SSD存儲(chǔ)設(shè)備容量為500TB。應(yīng)用于CRM系統(tǒng):每月的話(huà)單記錄在30億條左右，當(dāng)月索引文件的大小為400GB，話(huà)單查詢(xún)性能較差，采用15000