SSD固态硬盘简单介绍PPT讲课稿.ppt

SSD固态硬盘简单介绍 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 SSD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 SSD的分类 SSD SolidStateDrive 固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SSD1 SLC SingleLevelCell 每个Cell可保存1b的数据 0 1两个状态2 MLC MultiLevelCell 每个Cell可保存2b的数据 00 01 10 11四个状态 SLC和MLC SLC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MLC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SLC 目前SSD所遇到的问题 EraseBeforeOverwrite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 WearOff随着充放电的次数的增多 二氧化硅绝缘层的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 SSD的改进 写入重定向 EaresBeforeOverwrite当写入数据时为了提高写入效率 数据会被写入到FreeSpace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FreeSpace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 重定向算法 WearOffWearLeveling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 Wiper工具定期或手动清除垃圾 回收FreeSpace空间TRIM工具TRIM是ATA指令标准中的一个功能指令 在linuxkernel2 6 28 win7 winserver8R2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相应的空间 SSD的改进 SSD的改进 DelayWrite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 SSD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SSD的全部实际物理空间 IntelX25 E企业级的SSD拥有20 的重定向空间 SSD的改进 SSD采用的是writeback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 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 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