全闪存双活技术架构分析.docx

? ? ? ? ? ? ? ? 全闪存双活技术架构分析 闪存加双活 爆破颜值表 ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 闪存加双活，不但颜值爆表，而且体验超好。看完文章，细心的你将有意外的发现。 ????? 闪存和双活已经成了划分存储厂商的一把标尺，闪存和双活的热度已经辐射到各行各业。作为存储技术创新，闪储和双活不仅是吸引客户的眼球的红宝石，更是提供差异化方案的点睛之笔。闪存和双活将是一把吸引客户参与，并形成方案共鸣的交流的利器。? ? ? 今天，我们通过深入浅出的语言来探讨一下闪存和双活。文章指导我们如何通过技术交流指导客户规划业务，如何通过客户交流打消客户疑虑、挖掘需求、匹配方案，让客户对技术和方案有参与感和认同感。1. 从闪存颗粒类型、闪存颗粒原理谈谈闪存寿命????? 说起闪存，客户最关注的一个问题就是闪存的寿命问题，这也是客户长期以来的顾虑。NAND?Flash类似外置存储，通过专门的IO接口实现数据访问，支持大容量，适合作为外置存储介质。????? Flash的基本单元称为Cell(场效应三极管晶)，通过对Cell充放电实现数据编程和擦除(P/E)。不同Flash类型颗粒的P/E操作次数不同，编程和擦除操作次数越多，对应Flash颗粒的SSD寿命越长、可靠性越好、价格也越高。 ????? 根据每个Cell储存数据Bit位的不同，Flash可分为SLC、?MLC和TLC三种，一个Cell中存储的电子表示的数据位越多，判断其具体表示那个数据的难度就越，所以SLC、MLC和TLC的寿命是依次降低的。随着Cell写入擦写次数变多，闪存老化现象就越严重，以至于最后无法读出Cell中的具体数据而失效。 ?????? 显然，Flash闪存寿命是和擦写次数相关，而且不同颗粒擦写次数不同。下面我们从SSD磁盘架构、性能和可靠性优化出发，深入探讨SSD如何提高寿命来应对企业应用需求。?2. 如何通过SSD磁盘技术提高闪存寿命、应对企业存储需求 ?????俗话说麻雀虽小五脏俱全，一只健康的麻雀，必须由不同的组织和器官协调一致，才能完成日常活动中所需的一项项简单的任务。同样，要构成一块合格的Flash?SSD磁盘，除了Flash基本存储单元，还需要SSD主控电路、芯片、缓存、SSD固件算法和外围部件等，才能使SSD完成数据存储和读取工作。 ????? Flash存储单元由Flash颗粒是构成，Flash颗粒则需要由成千上万的Cell按照一定组织结构组成的。在闪存结构上，Flash(Device)由多个Die组成，Die是接收和执行Flash命令的基本单元；不同的Die可以并发执行读写等操作。每个Die又可以分为多个Plane，Plane分为若干个Block，Block是NAND?Flash的最小可擦除单元，由Block可分为多个Page，Page就是NAND?Flash的最小数据写入单元。 ?????下面我们再回过头来分析下闪存性能、可靠性，以及通过闪存技术解决如何保证闪存寿命问题。????? 首先，高性能可以说是SSD的代名词，SSD通过Flash控制电路选通原理来读写数据，早就了SSD具有很高性能。另外，为了进一步提高SSD性能，SSD内部通过缓存技术暂时存放中间数据，在阵列层面也可以对SSD磁盘进行Cache算法优化。????? 其次，在SSD磁盘上提供掉电保护功能，当系统掉电时，把SSD磁盘缓存数据保存到Flash颗粒，防止数据丢失，也是SSD在数据可靠性上的独特功能。当阵列主动下电或维护时，阵列主动下发命令给SSD控制器，让SSD进入刷写缓存流程，保证数据一致性和可靠性。另外，在阵列层面通过RAID技术、数据复制、镜像和快照技术实现数据在本地和远端数据可靠性。?????? 再次，为了确保SSD闪存寿命，SSD厂商采用Over?Provisioning技术防止SSD对某一块Block过度擦写导致Block失效，所以SSD提供了额外的容量，缓解失效Block的容量迅速超过Over?Provisioning容量使整个SSD失效了的周期。?闪存厂商也会提供磨损均衡算法(分为动态磨损均衡和静态磨损均衡)提高SSD寿命。动态磨损均衡是由主机触发数据移动，静态磨损均衡是由SSD内部周期触发数据移动，由于静态磨损均衡更加清楚SSD闪存颗粒冷热度分布情况，相比之下，静态磨损均衡更有效地实现数据在SSD颗粒的均匀分布。????? 最后，针对闪存寿命问题，闪存厂商还通过Inline数据重删压缩技术，通过重删指纹算和压缩算法法消除冗余数据、减少数据量，最终降低数据下盘的次数和概率，从而减少Flash颗粒写入和擦除次数来提高闪存寿命。正是得益于这些技术，SSD才能完全满足客户业务5年以上