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分类: LINUX

2016-10-10 11:16:51

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不管如何高明,在使用中都会碰到一个头痛的问题,那就是坏块,所以一个SSD必须要有坏块管理机制。何谓坏块?一个闪存块里包含有不稳定的地址,不能保证读/写/擦时数据的准确性。

012.jpg
       坏块分出厂坏块和使用过程中出现的坏块,SSD有坏块表来管理坏块。出厂坏块在上面会有标记,所以很容易就能被识别,而使用中出现的坏块就要靠主控的能力了。一般来说,越到闪存生命的后期(P/E数开始接近理论最大值),坏块就会开始大量出现。

       一般来说闪存出厂都包含坏块,不过厂商有个最小有效块值(NvB-minimum number of valid blocks),以Intel的34nm MLC L63B来说,1个die(裸晶,详细解释见备注)上4,096个块里至少要有3,936个块是好的。从这上面可以知道,虽然出厂的闪存可能有坏块,但是 厂商保证在正常的生命周期里,好块数量不会低于3936个块。而且每个die的第一个块地址(00h)在出厂时是必须保证完好的。(ECC后,这个块必须 有效,)。 闪存出厂前都会被执行擦除操作,厂商会在出货前会把坏块标记出来(厂商会在坏块的第一个页的SA区打上标记,SA区知识将在后面ECC部分介绍)这样坏块 管理软件就能靠监测SA区标记来制作坏块表。由于在使用中会产生坏块,所以SSD的主控在每次写入/擦除/复制等操作后都要检查块的状态。对颗粒的ECC 要求也要达到厂商的标准以上(主控强不强,看ECC能力也是一个参考)。坏块管理算法是必须的,坏块并不会影响好块的性能。

       坏块的标记和管理: 刚出厂的颗粒内部已经被完全擦除过(全盘区块数据为FFh),坏块在出厂时也被标记上了。以MLC来说,颗粒内任何块里最后页的SA区首个字节数据非FFh的话,那就是坏块。

       主控必须在每次擦除前读取一下坏块信息,因为坏块信息是可以被擦除的并且不能在擦除后恢复,所以建议不要去擦除原始的坏块信息。在读取闪存内所有的SA区 域后,坏块表就被建立。纯靠自己的坏块识别方法而不使用原厂提供的SA区域坏块信息创建的坏块表是不严谨的做法,因为在原厂测试中,坏块可能是在某些特定 环境下才会出现,所以有可能在自行的中被遗漏掉。

       当坏块表创建后,主控会把坏块表保存在某个好的块里,每次重启后,主控会从那个块里把表调用进(RAM)里。坏块表中定义的地址是不能被访问的,所以当系统想去访问这个块的地址时,会重新把它映射到好的块地址上去。

       块的替换: 在闪存的生命周期中,坏块会逐渐增多。闪存设备上有个状态寄存器,它的作用就是检测操作是否正确完成。当进行写入或擦除操作,状态寄存器检测到错误时,即可判定当前的块为坏块。

       鉴于的写入是以页为单位操作的,操作时可能影响到整个块里其它页的数据,所以当状态发现写入出现错误时,坏块管理程序就能够用好的块替换这个坏块,重新在新的好块里写入这个数据,并把到的坏块里其余的有效页数据全部复制到新的块里去,标记老的块为坏块,更新坏块表里的地址,把原本坏块的地址重新映射到新的好块里。(坏块管理流程见下图)
013.jpg

       备注:Die在上的表现是一小堆可以实现特定功能的。通常集成电路是从电子硅(EGS)或其它半导体材料(例如)通过光刻工艺批量生产。晶圆被切割成许多小片,每一片包括一个完整的电路。这些小片就叫做Die。

       

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