3、FTL基本工作过程
上文描述了FTL的四大功能,这里简述一下每个功能的含义。
地址转换简述
FTL要维护一个地址转换表,这个转换表是主机读/写硬盘的逻辑地址到硬盘实际物理地址的转换关系。
假如SSD的容量是128G,SSD逻辑块的大小是4KB,那SSD的逻辑块数量为128G/4KB = 32M 个;这些逻辑块,每块都对应一个映射地址,假如每个映射地址的大小是4B,映射基地所占的大小为:32M*4B = 128M,也就是说SSD要维护一个128M的映射表。
但主机发来读命令时,SSD就根据这个读命令中所携带的逻辑地址,通过映射表查找对应的闪存上的物理地址,通过后端把闪存物理地址上的数据读到SSD缓存,,然后前端负责把数据返回给主机;这就是映射表的作用。
垃圾回收简述
闪存不能覆盖写,所以当写命令到来时,SSD会查找没有数据的闪存空间写入数据,并建立映射关系。
另外即使数据删除了,只是从主机操作系统层面解除了与这部分数据的映射关系,硬盘上并在没有真正删除数据,既然还会有数据,当新的写到来时,也不会重新利用这部分空间,而是查找未被写入的干净的存储空间。这样闪存就会产生很多无效数据,SSD就需要做垃圾回收,以腾出更多的空间。

如图所示,垃圾回收的基本原理,块x和块y都只有部分有效数据,如果再向块x写,需要先把块x的有数数据读出来,然后在内存中修改,然后把整块x擦除,然后再把数据写入,要经历读-擦除-写的三个过程;垃圾回收的做法是把块x和y的有效数据重新组织为空块z中,然后擦除块x和y,这样以后就能直接写x和y了。
磨损均衡简述
闪存的使用是由寿命的,这是浮栅晶体管所决定的;经常的写入,就要经常的擦除,擦除对浮栅晶体管是有损害的,当达到一定阈值,就废掉了;而擦除是以块为单位的,即使很小的写入也要擦除整块,这样这个块很快就变成废块了。
所以要把写入 均衡在每个块上,以延长每个块的使用寿命。
坏块管理简述
闪存在出场时就会或多或少的存在坏块,这是闪存的特性所决定,有的厂商在出场时已经记录了坏块,有的没有记录坏块,在使用前需要先做坏块的扫描。
在使用过程中也会产生坏块,尤其是随着擦除次数的增多,一些好的块慢慢变坏了,SSD要维护一个坏块列表,以在写入时避开这些坏块。
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