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标题: 浴室谈SSD系列十九：谈谈美光m4/C400 SSD的更多内部信息 [打印本页]

作者: neeyuese 时间: 2012-11-6 13:50
标题: 浴室谈SSD系列十九：谈谈美光m4/C400 SSD的更多内部信息
原本设想浴室谈SSD系列是每周1~2篇的，如今出的速度真是越来越慢了，工作实在忙没时间写对不起大家了啊，而且有时候没有找到灵感哦。

本期我们先来谈谈美光在m4/C400中采用的读干扰（read disturb ）处理技术。

何谓读取干扰？指的是当闪存中一个页在被连续读取多次后，这个页附近的页内部电子数量随着那个被请求读取的页的电压干扰也在发生着着变化，而当真正需要读取它们时，会发现其表示的数值已经发生了改变，那么就会出现一个无法纠错的情况。那么如何避免这种情况产生呢？这就需要在对某个页读取多次后，把当前块所有块的数据搬运到新的块里，并擦除当前块。这就带来了写放大，而且可能打断了正在操作的读，造成性能下降，但是这样避免了UECC的问题，是必须要做的一种处理。

其实有read disturb（读取干扰），自然就会有program disturb（编程干扰），所以如今的颗粒，都是要连续编程的，比如从page 0开始连续到page 127，绝对必能出现page 0 ， page 3 ， page 2等这种穿插的情况，因为这样就会造成写入的数据对旁边的造成干扰，读出来也是错的。早期的SLC（72nm时代，是可以穿插编程的，但是有次数限制，算法好做很多），如今的SLC也不行，TLC就更不可能了。

这是我很久前写的读写干扰部分的解释，希望大家可以看得更明白点。

读/写干扰。

NAND Flash的电荷非常不稳定，在读/写中很容易对邻近的单元造成干扰，干扰后会让附近单元的电荷脱离实际的逻辑数值，造成bit出错，因为阈值接近的关系，MLC相对SLC来说更容易受到干扰。

读取干扰

写入干扰

读取干扰指的是在读取某个page时，邻近的bit会受到升高电压的干扰，造成bit出错。写入干扰指的是，某个page在写入时，邻近bit的电压也被升高了，造成bit出错。相对写入干扰来说，读取干扰明显小的多。在读/写干扰中，可能造成某些bit被改变，结果造成数据出错。所以需要在返回数据给主机前，用ECC算法来纠正这些bit的错误。随着闪存工艺的提升，同样大小的晶片上被封装入更多的单元，造成干扰越来越厉害，所以需要更强大的ECC来纠正bit。

这种情况反映到测试软件中，就会影响高QD下的读取性能，很多用户会发觉m4新盘的时候ASSSD下QD64有200多MB/s，但是现在再也跑不出那种速度了，就算我重做系统也没用，还是只有1xxMB/s附近。仔细想想，ASSSD在测试前划分了一块1GB区域写入了数据，然后4KB QD64读取的时候基本是重复读取那块区域，很肯能就会产生读取干扰了，这时候m4就需要把那块可能会出错的数据搬出来写入新的块里，等于你测读取的时候，m4还有混合做了写入操作。这个如果速度很快，说明SSD算法根本没做防读取干扰的操作或者读取干扰操作做的比较宽松，当然也可能新一代的SSD主控强劲，混合读写操作速度更快。

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从上图中看出，颗粒品质不同直接影响P/E，抗读干扰次数，故障率，从这一点上来看垃圾颗粒差的可不只是耐久度哦。读干扰的一些参数都要在固件里进行设置，不是所有的厂商都会做，特别是消费级性能比稳定更吸引眼球。所以说穿了，SSD读取也是伤耐久度的，因为读多了就要搬，而搬就要写不是么？

谈完读/写干扰部分，我们再来看看m4的重映射算法。

m4没有重映射一说，块坏了就是坏了，Smart 05 的重映射值只是给客户看的值，实际对主控算法来说，没有重映射这个定义。

我来解释一下上面这段黑体字的含义：

我们知道重映射对于机械硬盘来说就是一个物理位置坏了，就用另一个物理位置重映射这个逻辑位置。对于SSD来说，物理位置和逻辑位置本来就没有固定的映射关系（这也是普通的碎片整理无意义的道理）。既然如此，何来重映射这一说？这就是传统机械硬盘的过时概念了。

当然这个还要看SSD采用的算法，有些厂商会把坏块的物理位置用另一个可以用的好块来代替，但是m4没有这么做，坏了就跳过去，以后就不用了。很多人可能会想，这样会不会影响容量？当然不会，对于提前从OP里挖一块储备一部分做备用块的做法来说，那是相当于一开始就少了OP罢了，还不如一上来就把所有的OP块都用来做磨损平衡，出错了就不用了，只是性能会影响，因为这一排少了一个interleave的可能，如果你不想为了少一个interleave而影响性能的话，则坏块就要双数增加了，例如浦科特的M3P，就是2个2个增加的坏块。如果到了后期，坏块一直增加，到了OP容量不足后，则整个SSD就会进入写保护状态，所有写命令直接abort。

最后说说本次美光升级的固件，010G这个版本，确实蛮渣的，由于之前m4的功耗比较高，落后竞争对手不少，所以这次固件对节能做了彻底的改变，比如彻底禁用了HIPM（解决了不少兼容问题）。不过物极必反，HIPM禁用后，DIPM却不一定做的好，猜想idle的时候，节能停掉太多内部模块，造成不少玩家出现丢盘的现象，不过m4做为一款老经典产品，如今美光的重心已经不在上面了，建议000F固件用起来没问题的用户可以考虑不要升级。另据我所知，美光下个SSD应该是SandForce的主控，但是自己也会开发原厂主控，毕竟Marvell的产品价格高了，也不可能一根绳子吊死，而且自己主控配自己颗粒才有最大潜力可挖，不管如何明年大家就能看到了。

本期就讲那么多吧，有机会再说说Toshiba的产品，做为NAND的发明者，Toshiba的颗粒品质在美光之上，不过SSD的算法还需要努力，纠结P/E？不同厂商的P/E定义标准不同（测试环境，主控算法等等），所以没有可比性，原厂的货品质都不会很差，非原厂的利润也不是最高，回收拆机的原厂颗粒那种才是高利润。

http://v.youku.com/v_show/id_XNDcxNjYwNzg4.html

http://v.youku.com/v_show/id_XNDcxNjY2NTk2.html

作者: hdmucity 时间: 2012-11-6 16:07
科普知识，刚买了M4 128G，好好学习学习。是不是跑ASSSD和CDM测试特别耗PE，我为了做测试，跑了十几次测试，看PE就加了一次。

作者: wsy2220 时间: 2012-11-6 16:18
本帖最后由 wsy2220 于 2012-11-6 16:31 编辑

期待更多的秘密被发掘～

看完后表示，ssd的固件算法还真是复杂，要考虑的东西太多了，相当考验研发的水平啊。

经常换颗粒的牌子可以完全无视了

作者: 木鱼茶茶 时间: 2012-11-6 16:28
哈哈，前排，学习下

作者: antifocus 时间: 2012-11-6 16:28
又见浴室大的好文~~~

作者: Epic 时间: 2012-11-6 17:15
本帖最后由 P0wer 于 2012-11-6 17:19 编辑

擦，读取也损耐久

作者: jazy1377777 时间: 2012-11-6 17:28
进来拜读科普了

作者: bssharp 时间: 2012-11-6 17:43
在公司溜号看到了～期待已久的更新，浴大依然那么给力！
如果盘寿命已到（标称P/E耗尽，备用空间也用完），固件进入全盘写保护状态，会是怎么一个情况？这个时候再读盘，盘上数据会不会因为读取干扰而很快完蛋？

作者: wsy2220 时间: 2012-11-6 17:49

bssharp 发表于 2012-11-6 17:43
在公司溜号看到了～期待已久的更新，浴大依然那么给力！
如果盘寿命已到（标称P/E耗尽，备用空间也用完）， ...

有的盘耗尽以后直接不让读的

作者: kingochan 时间: 2012-11-6 17:49
前排支持浴室好文章！

作者: rekashin 时间: 2012-11-6 17:53
感觉ssd还是不成熟

作者: djsgd 时间: 2012-11-6 18:00
真担心镁光不再开发新固件了
话说我这用着010G 提心吊胆啊虽然没有出现什么异常
也不敢随便再刷回去

作者: Pale_Cheung 时间: 2012-11-6 18:00
toshiba 24bn 配合 sf2281

asssd 没有 m3p 好看。

作者: ggxuelei 时间: 2012-11-6 18:16
原来排除盘脏的原因，读取干扰也会导致盘变慢的，学习了~~

作者: hifiu 时间: 2012-11-6 18:32
前几天看有个帖子说，SSD最擅长电驴下载了，读取不损耗，于是就把下载移到SSD上了，冤啊……

作者: 07多特 时间: 2012-11-6 19:21
进来学习

作者: sfdm 时间: 2012-11-6 19:23
首页拜读。。。

作者: maoyipeng 时间: 2012-11-6 19:37
原来读取也有影响

作者: donnyng 时间: 2012-11-6 20:32
原来如此，怪不得跑分的话，会和一开始有差距。

作者: wsy2220 时间: 2012-11-7 00:20
本帖最后由 wsy2220 于 2012-11-7 00:21 编辑

hifiu 发表于 2012-11-6 18:32
前几天看有个帖子说，SSD最擅长电驴下载了，读取不损耗，于是就把下载移到SSD上了，冤啊…… ...

读取损耗也够你损耗几十年了

这里的损耗主要是指一个地方读多了数据会出错，需要转移处理一下，对寿命影响可以忽略

作者: 673 时间: 2012-11-7 11:13
幸好没升级010G

作者: aican 时间: 2012-11-7 11:44
原来读也是损耗的，拜读了。

看来只有专心用一个厂商颗粒，专心一个主控的，才有精力去考虑这么多东西。
对那些各种颗粒经常换，主控经常换的，相比也没有那么多精力去考虑实际影响不太大的问题了。

作者: liweikls 时间: 2012-11-7 11:54
做个板凳慢慢看吧感谢分享

作者: xiaobaisyc 时间: 2012-11-7 19:35
拜读神帖，涨见识了...

作者: smallwebfish 时间: 2012-11-7 21:50
学习一下浴室姐姐的文章

作者: s9121240 时间: 2012-11-8 10:34
浴室大大好，看完之後增進了知識，但也有不少疑問(問題)想請教浴室大

讀/寫干擾處理技朮，每一家的廠商的做法一定不一樣(做多做少或根本無視)，但是如果依照閃存廠給的原廠數值，去減少因為干擾而產生的這些bit的錯誤，那麼其演算法想必非常消耗主控資源，個人想到兩種可能的處理方式不知是否正確。
1.統計所有的page間的讀寫干擾次數，再與原廠建議值比對，一旦接近臨界值立即搬運檔案，這做法所有page統計的量所需的儲存空間想必不小(應該比映射表還大，須不少空間儲存這統計值，一旦斷電會統計值遺失，對資料的穩定性影響很大)
2.每次讀寫後立即check附近電壓得偏離值(這作法應該很耗主控資源)

以上是個人淺見不知正確與否，如果上述正確，又衍生出一個問題，有些廠家建議每3~9月對SSD進行一次安全擦除secure erase，這樣可以發現一些隱藏的壞塊，減少錯誤。而這樣做法應該也可以減少因讀/寫干擾產生的錯誤，因為安全擦除候所有的page都在相同的基準點，降低了因為主控演算法對於讀/寫干擾處理技朮的缺陷。

所以浴室大依你的觀點，是否建議定期(一般用戶) 安全擦除secure erase 來減少讀/寫干擾，或根本考慮太多了

作者: lgg_wd_2 时间: 2012-11-8 11:26
来学习学习

作者: 银子 时间: 2012-11-9 09:08
反正我是买了上月底刚买了M4 128G的660多，本来想买830的，一看前段时间某迅特价才卖580多，现在反而涨回了630多，这搞特价的东西没买到，想想不爽，还是买M4

作者: 逍遥昱昕 时间: 2012-11-9 09:54
影响ssd的因素这么多啊……真是没想到。

作者: 蓝天翔燕 时间: 2012-11-10 18:10
感觉NAND闪存颗粒做SSD还不够尽善尽美，没有预期的弥补HDD的数据安全性的问题，期待新一代储存器的出现！

作者: sun1a2b3c 时间: 2012-11-10 21:56

hifiu 发表于 2012-11-6 18:32
前几天看有个帖子说，SSD最擅长电驴下载了，读取不损耗，于是就把下载移到SSD上了，冤啊…… ...

又不是天天不停的下载东西╮(╯_╰)╭没事的

作者: sun1a2b3c 时间: 2012-11-10 21:57

aican 发表于 2012-11-7 11:44
原来读也是损耗的，拜读了。

看来只有专心用一个厂商颗粒，专心一个主控的，才有精力去考虑这么多东西。

所以说专一认真严谨坚持的精神是多么可贵

作者: sun1a2b3c 时间: 2012-11-10 21:59

s9121240 发表于 2012-11-8 10:34
浴室大大好，看完之後增進了知識，但也有不少疑問(問題)想請教浴室大

讀/寫干擾處理技朮，每一家的廠商的 ...

懒得重装系统啊……

作者: sun1a2b3c 时间: 2012-11-10 22:00

蓝天翔燕发表于 2012-11-10 18:10
感觉NAND闪存颗粒做SSD还不够尽善尽美，没有预期的弥补HDD的数据安全性的问题，期待新一代储存器的出现！{: ...

忆阻器？

作者: dongyi945 时间: 2012-11-12 11:07

wsy2220 发表于 2012-11-6 17:49
有的盘耗尽以后直接不让读的

有这种盘吗？
那真是碉堡了······
直接不让读，那数据怎么办。
目前5年内没上ssd的打算。

作者: wsy2220 时间: 2012-11-12 11:19

dongyi945 发表于 2012-11-12 11:07
有这种盘吗？
那真是碉堡了······
直接不让读，那数据怎么办。

我说的耗尽是指写入量大幅超过标称寿命以后的情况，为了数据安全，标称寿命用完的时候就可以转移数据了。这种耗尽前会有明显症状的，不用担心。ssd还是很可靠的

作者: jianghanpeng 时间: 2012-11-13 11:11
浴室大大知道第二个视频上52s处的那个ssd是用zif口的吗

作者: 炸死企鹅 时间: 2012-11-14 10:05
终于明白造成写保护的原因啦。

作者: 173233171 时间: 2012-11-15 21:14

作者: sp1231 时间: 2012-11-26 14:39

673 发表于 2012-11-7 11:13
幸好没升级010G

0309鲁过。。主要是本子是efi bios。。win下没法直接升级。。嫌麻烦就没升级了。。

作者: reizhi 时间: 2012-11-29 23:52
镁光的下一代应该快了

作者: 骨刺 时间: 2012-12-1 10:36
嗯啊 SSD用的就是速度到寿命就死这点比较讨厌

作者: jayofstella 时间: 2012-12-1 17:56
冬天不怕，我有浴大

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