SSD的原理和结构简介

简介: SSD如淡雅之兰花,寻求内外统一,内涵与外在俱佳,除了英俊潇洒的外表,内在的魅力同样不可抵挡。

在了解了SSD的历史和前景之后,让我们一起真正的走进SSD,揭开SSD神秘的面纱。

SSD如淡雅之兰花,寻求内外统一,内涵与外在俱佳,除了英俊潇洒的外表,内在的魅力同样不可抵挡。

SSD主要有三部分构成:主控(Controller), DRAM缓存和NAND闪存。

主控对于SSD的作用,类似CPU对于电脑的作用,属于大脑中枢,拥有最高指挥权,管理NAND闪存,实现数据的存储。


DRAM缓存是Host与SSD主控之间的数据中转站。在Host写入数据时,并不会直接交给主控去写入NAND闪存,而是先把数据丢到DRAM缓存中,之后再传到主控内部的缓存中,最后再由主控写入NAND闪存,这样做的目的是提高数据传输的效率。


是不是有点不太好理解?没关系,举个简单的例子:(已经理解的同学可以略过这部分)

比如说,在网购的时候,一件A商品会产生10元邮费,如果要购买5件A商品,我们一次购买5件呢?还是分5次购买呢?很显然,肯定会一次购买5件呀,这样只需要付一次邮费(每个人都很聪明,我这里只是举个例子哈)。
同理,如果Host每发一笔数据,不管传输的数据大小,主控都直接响应,然后写数据到NAND闪存,这时主控会花费了大量的精力去处理琐碎的事情,致使SSD表现不尽如人意,最终被嫌弃。SSD又一次发挥聪明才智,将DRAM这一干将招致麾下,并给DRAM派了个任务量,在Host传输数据时,先送到DRAM手里,如果没有达到任务量,就不要给领导-主控汇报了。这样大大地降低了主控的负担,提高了SSD处理数据的效率。

NAND闪存是数据归属地,NAND颗粒的存在,赋予了SSD储存数据的使命。为了提高存储的性能,主控会通过不同的通道(Channel)操作NAND闪存。

DRAM与NAND的结构与原理会在后续文章中详细介绍,今天主要分享SSD的司令官-主控。

由于Host和NAND闪存两位人士,性格迥异,对数据处理的方式完全不一样。此时就需要领导者-主控登场了,发挥管理智慧,打造一支和谐共赢的团队,实现存储数据的使命。

对于一个称职的主控,需要有能力完成两项艰巨的任务:
1. 为Host和NAND提供适当的对接界面(Interface)以及协议(protocol);
2. 高效地处理数据,优化传输速率,同时保证数据的完整性。

目前主流SSD主控架构如下图:


主要有三大部分组成:与Host对接的界面(Host interface), 闪存转换层FTL以及闪存对接界面(Flash interface)。

Host interface采用的协议(protocol)包括SATA,PCIe/NVMe SSD协议(后续文章会详细介绍)。


闪存转换层FTL是主控的核心部分,主要实现磨损平衡(Wear-leveling), 垃圾数据回收(Garbage Collection), 坏块管理(Bad Block Management)和数据纠错处理(ECC, Error Correction Code)。
FTL层涉及的内容较多,在这里就不展开了,后续专门介绍FTL。


Flash interface包括了SSD主控的flash controller,用来控制主控与NAND闪存之间的数据传输。



相关文章
|
芯片 SoC
FinFET工作原理、结构和应用特性介绍
FinFET的全称是Fin Field-Effect Transistor。它是一种新型互补金属氧化物半导体晶体管。FinFET 的名称是基于晶体管和鳍片形状的相似性。
12163 0
FinFET工作原理、结构和应用特性介绍
|
存储 Kubernetes Cloud Native
带你读《存储漫谈Ceph原理与实践》第一章分布式存储概述1.3Ceph 的发展历程
《存储漫谈Ceph原理与实践》第一章分布式存储概述1.3Ceph 的发展历程
|
3月前
硬盘结构类型概述
关于硬盘结构类型概述的文章,涵盖了硬盘的设备文件、接口类型、固态硬盘与机械硬盘的区别、机械硬盘的结构、区位记录磁盘扇区结构、CHS与LBA寻址方式以及磁盘设备的设备文件命名等内容。
51 0
硬盘结构类型概述
|
4月前
|
存储 Ubuntu 5G
LVM 概念、术语和操作简介
LVM 概念、术语和操作简介
86 1
|
7月前
|
存储 安全 Linux
C++文件格式深度解析:从底层结构到关键特性
C++文件格式深度解析:从底层结构到关键特性
439 3
C++文件格式深度解析:从底层结构到关键特性
|
7月前
|
存储 机器学习/深度学习 NoSQL
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「底层源码解析」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(链表)(二)
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「底层源码解析」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(链表)
87 0
|
7月前
|
存储 缓存 NoSQL
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「底层源码解析」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(链表)(一)
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「底层源码解析」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(链表)
66 0
|
7月前
|
存储 NoSQL API
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)(一)
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)
74 0
|
7月前
|
存储 NoSQL Redis
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)(三)
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)
83 0
|
7月前
|
存储 NoSQL 安全
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)(二)
作者推荐 |【Redis技术进阶之路】「原理系列开篇」揭秘高效存储模型与数据结构底层实现(SDS)
84 0