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NAND技术演进以及其对固态硬盘使用寿命的影响

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NAND技术演进以及其对固态硬盘使用寿命的影响
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摘要

SSD固态硬盘是机械硬盘的最具竞争力的替代品,因为固态硬盘没有机械硬盘中最容易发生故障的机械部件。人们对固态硬盘的担忧在于它使用的NAND flash具有擦写次数限制,这使得固态硬盘不适应于长期工作的环境中——特别是24/7(每天24小时,每周7天连续工作)应用。

系统制造商试图回答人们关于“固态硬盘能使用多久”的疑问:多少小时或多少年?他们希望人们在对比不同厂商的产品的使用寿命时,像挑选苹果一样比较。要实现这一点是困难的——因为要计算固态硬盘的寿命的最重要的两个参量是使用模型(usage model)和写扩增(write amplification)。系统制造商可以监视从系统写入到SSD控制器的数据,但是他们无法获知SSD控制器如何控制NAND flash的写入(这是写扩增因素)。因此,系统制造商认为的写入的数据量并不等于实际的写入NAND的数据量——两者之间有显著的差距。

这篇白皮书将讲述NAND flash的基本原理和SSD生产商才有的一些算法。本文还将提出一个使用寿命计算单位,将SSD生产商可控制的参数(NAND类型,写性能,写放大)和系统制造商可控制的参数(容量和write duty cycle)区分开来。这个单位被称为LifeEST,表示“每G比特的擦写年数”。将这个单位乘以容量然后除以write duty cycle,就可得出使用年限。

即使是使用最好的模型,计算值也只是理想上的。更好的方法是根据真实的统计结果,然后使用一个工具来监视Nand flash的精确的老化情况,让后将结果报告给主机。WD正在申请中的专利——SiSMART技术就是这样一种工具。

简单的将WD的SiliconDrive SSD插入到系统中然后运行一段测试时间。在测试完成后,从SiliconDrive读取的使用数据并简单的外推出它的寿命。作为例子,系统制造商运行SiliconDrive一周的时间,然后读取SiSmart数据显示0.2%被使用。假设系统环境没有改变,那么这个固态硬盘大概的寿命为500周。SiSmart也可以被集成到系统制造商的软件中,来监视固态硬盘的使用情况,估算固态硬盘的剩余寿命。



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