SSD固态硬盘介绍课件.pptx

1、概况SSD的发展SSD的分类SSD遇到的问题SSD的改进SSD的优势SSD存储的成功案例http:/ S D 的发展h t t p:/w w w.d o c i n.c o m/sSSD的发展SSD最早在1990年年中登场，当时相对于硬盘更为出色的性能以及高昂得多的成本，使其长期被限制在军事、航天等特殊领域里应用。随着SSD固态移动硬盘技术的发展和闪存价格的持续走低，SSD固态移动硬盘的普及已是大势所趋。其中企业级存储应用将在I/O密集型应用中扮演关键角色。S S D 的发展S S D 最早在1 9 9 0 年年中登场，当时相对于硬盘更SSD的分类SSD(Solid State Drive)固

2、态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。1、FLASH作为存储介质的SSD 1)SLC(Single Level Cell)每个Cell可保存1b的数据。01两个状态 2)MLC(Multi Level Cell)每个Cell可保存2b的数据。00011011 四个状态S S D 的分类S S D(S o l i d S t a t e D r i v e)固态SLC和MLCSLC的每个Cell可以保存2个状态，而MLC的每个Cell可以保持4个状态，所以MLC相对SLC也更加复杂一些出错率也高于SLC,但是不管是SLC还是M

3、LC都会引入ECC校验机制来做数据的错误恢复。MLC容量是SLC的2倍，但成本却与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的可擦写次数约为10万次；MLC的可擦写次数约为1万次。MLC的性价比远高于SLCS L C 和ML C目前SSD所遇到的问题Erase Before Overwrite如果要向某个Block写入数据时，则不管原来的Block中是1还是0，新写入的数据是1还是0，必须先Erase整个Block为全1，然后才能向Block中写入新的数据。这种额外的Erase开销操降低了读写的效率。Wear Off随着充放电的次数的增多，二氧化硅绝缘层的

4、绝缘能力将遭受损耗，最后失去绝缘性，这个Cell就被宣判为损坏目前S S D 所遇到的问题E r a s e B e f o r e O v e r w rSSD的改进写入重定向-Eares Before Overwrite当写入数据时为了提高写入效率，数据会被写入到Free Space中，如果再次遇到针对这个LBA地址的写操作，那么SSD会再次将待写数据重定向到Free Space中，而将之前的这个逻辑地址占用的page标记为“Garbage”。当满足条件时SSD会批量回收这些Block。S S D 的改进写入重定向-E a r e s B e f o r e O v e r重定向算法Wea

5、r OffWear Leveling 损耗平均算法 原理：顺序的写完整个SSD的Free 空间，然后再回来写完整个被回收的Ferr空间。将写操作平衡到所有的Block中，降低单位时间内每个Block的擦写次数，利用算法把写次数平均的分散到各个晶体上,延长Cell的寿命。SSD的改进的改进重定向算法We a r O f f S S D 的改进Wiper 工具 定期或手动清除垃圾，回收Free Space空间TRIM 工具TRIM是ATA指令标准中的一个功能指令，在linux kernel2.6.28、win7、win server 8R2中已经提供了完善的支持。可在文件系统中删除的文件后自动回收

6、相应的空间。SSD的改进的改进Wi p e r 工具 S S D 的改进SSD的改进Delay Write存储系统常用的写IO的优化措施，比如先后两个针对同一地址的IO写操作 write1、write2，先后被控制器收到，而write1尚未被写入存储介质前，write2进入，此时控制器就可以直接在内存中将write2覆盖write1，在写硬盘时就写入一次即可。S S D 的改进D e l a y Wr i t eSSD的改进预留重定向空间为了防止文件系统将数据写满的极端情况，SSD会自己预留一部分备用空间用于重定向写。这部分空间并不通告操作系统，只有SSD自己知道，也就是说文件系统永远也写不满

7、SSD的全部实际物理空间。Intel X25-E企业级的SSD拥有20%的重定向空间。S S D 的改进预留重定向空间SSD的改进SSD采用的是write back模式在回写状态下，数据只有在要被从高速缓存中清除时才写到磁盘上。随着主存读取的数据增加，回写需要开始从高速缓存中向磁盘上写数据，并把更新的数据写入高速缓存中。由于一个数据可能会被写入高速缓存中许多次，而没有进行磁盘存取，所以IO的效率非常高。S S D 的改进S S D 采用的是w r i t e b a c k 模式SSD的优势SSD不需要机械结构，完全的半导体化，不存在数据查找时间、延迟时间和磁盘寻道时间，数据存取速度快，读取数

8、据的能力在100MB/s以上，最高的目前可达300MB/s。SSD全部采用闪存芯片，经久耐用，防震抗摔，即使发生与硬物碰撞，数据丢失的可能性也能够降到最小。得益于无机械部件及FLASH闪存芯片，SSD没有任何噪音，功耗低(单盘2瓦左右)。S S D 的优势S S D 不需要机械结构，完全的半导体化，不存在数据SSD存储的成功案例辽宁移动使用SSD存储设备容量为500TB。应用于CRM系统:每月的话单记录在30亿条左右，当月索引文件的大小为400GB，话单查询性能较差，采用15000RPM磁盘和增加cache均无法解决问题。百度分布式数据数据检索系统。S S D 存储的成功案例辽宁移动结论经过测试，固态硬盘的性能是传统光纤通道硬盘的30倍，30个15000RPM的光纤通道磁盘才能达到单一固态硬盘同样的性能。结论经过测试，固态硬盘的性能是传统光纤通道硬盘的3 0 倍，3 0 谢 谢！