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RD or DR两者导致硬盘数据丢失的区别

来源:goldendisk 浏览:773 发表时间:2020-12-16

RD指的是 Read Disturb,DR指的是 Data Retention两者都能导致数据丢失,但原理

和固件处理方式都不一样,下面分别介绍。


1. RD

对一个闪存块来说,每次读其中的一个闪存页,都需要在其他字线( Wordline)上加较高的电压以保证晶体管导通。对这些晶体管来说,有点像在做轻微的“写入( Program)"长此以往,由于电子进入浮栅极过多,从而导致比特翻转:1→0。当出错比特数超出ECC的纠错能力时,数据就会丢失。这就是RD的原理,更详细的内容可参看本书其他章节RD为了读某个闪存页的数据,却要别的闪存页遭受损失,实在是有些损人利己。由于每次都是很轻微的写入,要使存储单元数据发生变化,不是一朝一夕的事情,而是长期积累的结果。因此,如果我们能保证某个闪存块读的次数低于某个阈值,在比特发生翻转之前(或者翻转的比特低于某个值时)就对这个闪存块上的数据进行一次刷新:把闪存块上的数据搬到别的闪存块上(或者先搬到别的闪存块上,然后擦除原闪存块后,再复制回来),防患于未然,这样就能解决RD导致数据丢失的问题。


因此,FTL应该有记录每个闪存块读次数的一张表:每读一次该闪存块,对应的读次数加1。当FW检测到某个闪存块读的次数超过某个阈值,就刷新该闪存块。当数据写到新的闪存块后,读次数归零,一切重新开始。每个闪存块的读次数,掉电时应该保存到闪存上,重新上电时,再加载它们。事实上,当某个闪存块上的读次数超出阈值时,上面的数据翻转可能并没有超过很多(可设阈值),这种情况就没有必要立刻刷新。毕竟,刷新带来的读数据和写数据,需要耗时间和擦写次数,对性能和闪存寿命有影响。因此,有些FTL为避免“过”刷新,可能会在读次数超过阈值后,先检测比特翻转数,然后决定是否真正需要刷新,如果不需要立刻刷新,会重新设置一个更大的阈值,待下次读的次数达到新阈值后,重复之前的操作。


关于读阈值,过去的FTL在SSD的整个生命周期中,都是用一个固定的值,这种处理简单粗暴,很不科学(但固件实现简单)。其实,RD与闪存的年龄有关:年龄越大(PE越大),对RD的免疫力越低。因此,对阈值的设定,采用动态的才是合理的,即对不同的PE,读阈值应该不同。具体来说,PE越大,读阈值应该越小。关于刷新动作,有 Block(阻塞)和 Non-block(非阻塞)两种处理方式。所谓阻塞方式,就是固件把其他事情都放在一边,专门处理闪存块的刷新;所谓非阻塞方式,就是闪存块的刷新与其他操作同时进行( Interleave操作)。前者处理方式劣势明显,那就是带来很长的命令时延:在处理闪存块的刷新的时候,就不能执行读写操作,导致读写推后。随着闪存块尺寸的增大,这种处理方式的劣势越发凸显。所以,现在的FTL一般都采用非阻塞的刷新处理方式。RD就说到这里,我们再说说DR。


2. DR

中国有句古话,就是天下没有不透风的墙。用到闪存上,就是没有电子穿越不了的绝缘材料。绝缘氧化层把存储在浮栅极的电子关在里面,但是,随着时间的推移,还是有电子从里面跑出来。当跑出来的电子达到一定数量时,就会使存储单元的比特发生翻转0→1(注意,RD是使1翻转为0),当出错比特数超出ECC的纠错能力,数据就丢失。这就能解释为什么你的固态硬盘如果很长时间不用,可能就启动不了,或者启动很慢(固件需要处理由于DR引起的数据错误)的现象了。问题来了,为什么SSD长久不用数据就会丢失,而经常使用却不会呢?原因是FW或FTL立功了。针对DR这个问题,稍微好一点的SSD,FTL都会有相应的处理。怎么处理呢?FTL在SSD上电或者平时运行时,每隔一段时间对闪存空间进行扫描,当发现比特翻转超出一定阈值时,跟RD处理一样,进行数据刷新,这样就能避免数据彻底丢失。SSD如果常年不上电,FTL根本就没有机会执行这些操作,只能眼睁睁地看着电子流失。


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