本文提供了有关戴尔固态驱动器(SSD)的常见问题(FAQ)列表。

目录：

词汇表：

数据保留：

数据保留是指ROM保持可正确读取的时间范围，也就是芯片不受电力偏压的情况下单元保持其编程状态的时间长度。数据保留很大程度上取决于闪存单元的P/E周期数，同时也与外部环境相关。高温往往会缩短保留持续时间。已执行的读取周期数量也可能使此保留降级。

P/E(编程/擦除)周期：

在NAND闪存中，存储通过构成与非门的浮栅晶体管来实现。因此，位的非编程状态为1，编程操作将电荷注入与非门时其结果位变为0。反向操作(擦除)提取存储的电荷并将状态恢复为1。擦除和编程操作本身会导致隔离浮栅的氧化层降级；这便是NAND闪存使用寿命有限的原因所在(通常，SLC的编程/擦除周期数为3-100万次；MLC为2500-10000次；eMLC为10000-30000次)。

闪存转换层(FTL)：

闪存转换层是用于计算常规文件系统支持所需闪存的软件层。FTL是基于扇区的文件系统与NAND闪存芯片之间的转换层。借此，操作系统和文件系统可以像磁盘驱动器那样访问NAND闪存设备。FTL通过提供闪存设备的逻辑块接口来隐藏闪存的复杂性。由于闪存不支持改写已实施到位的闪存页面，因此FTL会将逻辑块映射到物理闪存页面并擦除这些块。

元数据：

元数据用于管理NAND闪存中存储的信息或数据。元数据通常包括关于下列内容的逻辑至物理地址映射表：存储信息、存储信息的属性信息及其他可帮助管理存储信息的数据。

虚拟池：

虚拟池是一组可供编程的NAND擦除块。

与使用旋转盘片存储数据的硬盘驱动器(HDD)不同，固态驱动器(SSD)使用固态内存NAND芯片。HDD具有一些活动的机械部件，因此很容易被损坏。而固态驱动器没有活动部件，即便在使用中受到影响也不那么容易损坏。

SSD不但能提供超高性能的每秒输入/输出操作次数(IOPS)，而且延迟极低，即便是事务处理密集型服务器和存储应用也是如此。得益于低功耗和低操作温度等特性，在具有HHD的系统中适当搭配固态驱动器，可以有效降低总拥有成本(TCO)。

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戴尔严格管理向客户提供要求严苛的企业应用所需的高质量驱动器所需经历的每一个步骤。

这包括：

初始供应商资格鉴定和持续质量检测。

创建特定固件。

物料清单控制和范围广泛的可靠性检测。

持续产品质量认证。

所有戴尔企业固态驱动器都与戴尔企业系统精确匹配，可以为客户提供最理想的生产环境。硬盘行业最近呈现出供应商合并和驱动器标准化的趋势，但固态驱动器行业并未出现这种现象。由于SSD制造商众多，如果在戴尔服务器上使用的SSD不是从戴尔购买的，戴尔将无法保证任何级别的功能或兼容性。

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一般来说，基于闪存的固态驱动器(SSD)延迟比硬盘驱动器(HDD)更低，响应速度通常也更快。就随机读取工作负荷而言，SSD可以提供比HHD高的吞吐量。

基于NAND闪存

SLC(即单层单元)支持每个NAND内存单元存储一位信息。SLC NAND提供相对更快的读写能力、高耐久性和相对简单的纠错算法。目前来讲，SLC是最为昂贵的NAND技术。SLC驱动器的每个单元大约可以支持10万次写入，而且读取不受限制。超强的耐用性让SLC驱动器更适合企业环境。可是，这种驱动器对于消费者应用可能成本过高。

一般而言，MLC(即多层单元)技术需要在每个单元中存储两个位，因此其稳健性会稍逊于SLC。假如一个单元丢失，即表示丢失了两个位。MLC驱动器的每个单元大约可以支持3,000-5,000次写入。这种驱动器通常可提供更大的容量，而且更为便宜。基于MLC的SSD适用于部署智能管理技术的企业应用，例如过度配置和耐久性管理(后文有介绍)。

eMLC(即企业MLC)是MLC技术的一种变体，它汇聚了最优质的NAND晶片，经过独特编程后可以增加擦除周期。eMLC的耐久性级别达到30,000次写入周期，然而有些最新的MLC还只有3,000次写入周期。eMLC也是经过权衡后才达到这种耐久性级别，因为它舍弃了数据保留。不过，为了解决这种问题，eMLC延长了闪存芯片内部页面编程(tProg)周期，这样可以创建更优质、更持久的数据写入，但会使写入性能降低。由于eMLC SSD的写入耐久性介于MLC和SLC之间，其价格通常也是如此。通过添加高级耐久性管理技术，让这种技术的驱动器成为一般用途的企业应用的理想之选。

基于主机接口

SATA SSD：SATA SSD基于行业标准的SATA接口。SATA SSD提供了恰到好处的企业服务器性能。

SAS SSD：SAS SSD基于行业标准的SAS接口。SAS SSD具备卓越的可靠性、数据完整性和数据故障恢复等特性，使得它很适合企业应用。

SSD很适合需要最高性能的应用。SSD是I/O密集型应用(如数据库、数据挖掘、数据仓库、分析、交易、高性能计算、服务器虚拟化、Web服务和电子邮件系统)的最理想选择。

SLC SSD是需要随机读取和密集写入的读写缓存应用的首选技术。

eMLC SSD日益成为混合读写处理环境的首选选项，预算紧张的条件下尤为如此。

MLC SSD是适用于读取密集型应用(如访问数据库表)的最经济解决方案。

SSD类型/应用用例

闪存技术

应用类型

应用程序

MLC/eMLC

基于Web和客户端

计算

前端Web

流媒体

Web应用程序

电子邮件/消息传送

协作

eMLC/SLC

DSS/HPC/

OLTP/存储

OLTP/存储

HPC/超级计算

数据仓库/挖掘

基础架构

虚拟桌面

OLTP/数据库/业务处理

数据缓存

SSD驱动器适用于读取比写入多的环境。为了让驱动器达到特定保修期，MLC驱动器通常具有内置的耐久性管理机制。如果驱动器的预计有效使用寿命达不到其保修期，驱动器将使用节流机制来降低写入速度。

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相关因素有很多，比如闪存使用次数(已使用的P/E周期数)、闪存类型和存储温度。在MLC和SLC中，最短可能只有3个月，最长可能超过10年。保留的时长很大程度上取决于温度和工作负荷。

NAND技术

P/E周期数固定时的数据保留

SLC

6个月

eMLC

3个月

eMLC

3个月

过度配置是一种用于闪存SSD和闪存介质卡设计的技术。通过提供额外的内存容量(用户无法访问这部分容量)，SSD控制器可以更轻松地创建要在虚拟池中使用的预擦除块。过度配置可以提高：

写入性能和IOPS

可靠性和耐久性

NAND闪存容易磨损，这是由于使用闪存转换层(FTL)的数据存储应用和系统中经常执行的重复编程和擦除周期所致。不断地对同一个内存位置进行编程和擦除最终会磨损掉内存的该部分，使其变得无效。因此，NAND闪存的使用寿命有限。为了防止此类情况发生，于是在SSD内部署了特殊的算法(称为损耗均衡)。顾名思义，损耗均衡提供了一种向SSD中的所有内存块均匀分配编程和擦除周期的方法。这样可以防止连续地对同一个内存块进行编程和擦除，让整个NAND闪存的使用寿命得到延长。

损耗均衡分为“动态”和“静态”两种类型。动态磨损算法可以确保向SSD内的所有块均匀分配数据编程和擦除周期。这种算法是动态的，因为每当驱动器写缓存中的数据被刷新并写入闪存时都会执行这种算法。仅动态损耗均衡并不能确保所有块的损耗速度达到均衡。还有一种特殊情况，即数据长时间或无限地写入并存储在闪存中。当其他块频繁被交换、擦除和池化时，这些块在损耗均衡流程中保持非活动状态。于是，为了确保所有数据块的损耗速度达到均衡，还部署了一种辅助损耗均衡算法(称为静态损耗均衡)。静态损耗均衡负责处理处于非活动状态但有存储数据的块。

戴尔SSD驱动器整合了静态和动态损耗均衡算法，可以确保NAND块损耗均匀，从而让SSD的使用寿命得到延长。

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闪存由各存储一位或多位数据的单元组成。这些单元被分组成页面(可写入数据的最小离散位置)。这些页面又集合成块(可擦除的最小离散位置)。闪存无法像硬盘驱动器那样直接改写，而必须先擦除。因此，虽然块中的空白页面可以直接写入，但是不能在事先未擦除整个页面块的情况下进行改写。

如果在使用驱动器时数据发生更改，更改的数据将写入块中的其他页面或新块。此时，旧(原来的)页面将被标记为无效，可以通过擦除整个块进行回收。不过，要执行此操作，该块中所有其他已占用的页面上任何仍有效的信息都必须移动到其他块上。由于将新数据写入同一块之前需要重新定位有效数据再擦除该块，这会导致写入放大；因此，闪存中所需的写入总数比主机计算机最初请求的数量多。如果SSD忙于移动待擦除块中的数据，又要并发写入来自主机计算机的新数据，那么，这种需求还会导致SSD执行写入操作的速度变慢。

SSD控制器使用一种称为垃圾回收的技术来释放以前写入的块。此过程还会合并页面，因为它需要移动并重新写入多个块中的页面来填充更少的新页面。旧块随后会被擦除，从而为新的传入数据腾出存储空间。不过，由于闪存块的写入次数有限制(此后便会写入失败)，因此务必要对整个SSD进行损耗均衡以避免任一块过早损耗殆尽。

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闪存单元随时间老化以及来自相邻闪存页面的中断都可能导致存储数据出现随机位错误。尽管任何指定数据位被损坏的概率很小，但存储系统中数量庞大的数据位让这种数据损坏的可能性是真实存在的。

在闪存存储系统中，错误检测和纠正代码用于保护数据不受损坏。戴尔SSD驱动器采用业界最顶尖的ECC算法，可以实现企业级不可纠正的位错误率10-17。

写入放大因子是指SSD控制器必须写入的数据量与主机控制器需要写入的数据量之比。最理想的写入放大因子为1，即您想要写入1MB，SSD控制器便写入1MB。写入放大因子大于1虽非理想数字，却是不争的事实。写入放大越高，驱动器损耗得越快，性能也会更低。

数据写入闪存

---------------------------------------= 写入放大

数据由主机写入

戴尔使用以下方法避免损坏闪存单元以及延长SSD驱动器的使用寿命：

过度配置：此过程会增加固态驱动器上的备用空间。它还会增加可用的“写入就绪”资源池，从而减少写入放大。由于所需的后台数据移动更少，性能和耐久性得到了提升。

例如，具有100GB可用容量的驱动器会具有额外28GB的隐藏容量。剩余容量将用于损耗均衡。

损耗均衡：戴尔SSD驱动器使用静态和动态损耗均衡技术。损耗均衡允许数据映射到驱动器上的不同位置，避免对同一单元的写入频率过高。

垃圾回收：戴尔SSD驱动器采用尖端的高级垃圾回收技术。“垃圾回收过程”可以消除每次写入之前擦除整个块的需求。此过程以“垃圾”形式累积标记要擦除的数据并执行整块擦除来回收空间，从而重复使用该块，此过程通常在驱动器I/O较低时在后台执行。

数据缓冲和缓存：戴尔SSD驱动器将DRAM用于数据缓冲区，通过缓存可以最大限度减少写入放大，从而降低因过度写入导致损坏单元的可能性。

SSD的有效使用寿命取决于三个关键参数：SSD NAND闪存技术、驱动器容量和应用程序使用模式。一般而言，以下生命周期计算器可用于推算驱动器还能使用多久。

使用寿命 [年] = (耐久性 [P/E 周期] * 容量 [物理, 位] * 过度配置系数) / (写入速度 [Bps] * 占空比 [周期] * 写入百分比 * WAF) / (36 *24* 3,600)

参数：

耐久性，NAND P/E周期：SLC为10万次、eMLC为3万次、MLC为3000次

容量：SSD可用容量

过度配置系数：过度配置NAND百分比

写入速度：

以每秒字节数表示的写入速度

占空比：使用占用比

写入百分比：SSD使用期间写入所占的百分比

WAF：基于应用程序用例计算的控制器写入放大因子

某些操作系统支持TRIM功能，也就是将已删除的文件转换为存储设备(SSD)上关联的LBA(逻辑块地址)。对于SATA，该命令也称为TRIM；对于SAS，该命令称为UNMAP。TRIM/UNMAP命令向驱动器发出通知，它不再需要特定LBA(逻辑块地址)中的数据，随后释放大量NAND页面。

TRIM/UNMAP命令需要操作系统、驱动器和控制器的支持才能正常工作。TRIM/UNMAP命令不仅能提高SSD性能(可以减少垃圾回收期间要重新写入的数据)，还能增加驱动器上的可用空间。当前发货的戴尔企业驱动器具有足够高的性能和耐久性，因此即便操作系统支持，它们也尚不支持这些命令。这些功能将在后续的戴尔SSD产品中推出。

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戴尔SSD驱动器使用以下方法保持数据完整性：

功能强大的ECC

数据路径CRC保护

多个元数据和固件复制

元数据校验和保护

功能强大的电压线路设计，可以确保NAND闪存电源稳定

意外断电保护

与硬盘驱动器(HDD)相比，固态驱动器(SSD)的抗电击能力更强，所需电量更少，访问时间更短，而且具备更加卓越的读取性能。但是，某些SSD设计可能存在电源突然中断时出现数据和文件系统损坏的难题。有效电源故障数据保护机制需要在发生破坏性电源故障前后起作用，以便提供全面的电源故障。

戴尔企业SSD包含基于硬件和固件的电源故障数据保护功能。它们包括一种电源故障检测电路，后者可以监控电源电压，电压一旦降至预定义的阈值就会向SSD控制器发送信号。此后会触发SSD从输入电源断开连接，同时启动将临时缓冲数据和元数据移动到NAND闪存所需的步骤。所实施的板载电源保持电路和电容器可以为此操作提供足够的能量。保持电容器从多方面过度配置，以保证有足够的能量支持驱动器。

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SSD可以通过多次改写整个驱动器容量进行清理。戴尔目前正在为将来版本研发SED(自加密驱动器)SSD上的安全擦除和自加密功能。这些技术将实现更快、更高效的SSD清理方法。

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协调的IO：协调的IO对SSD性能和耐久性影响重大。协调的SSD I/O让设备可以更高效地管理NAND写入，同时还能通过减少读取-修改-写入操作(这种操作需要在SSD上后台进行额外的写入)提高SSD耐久性。

可变队列深度：队列深度是系统和存储设备的一个重要因素。通过增加SSD设备的队列深度支持更高效地处理写入操作，可以提高效率，而且还能帮助减少对SSD耐久性有影响的写入放大。

使用TRIM：请参阅第15节。

禁用磁盘碎片整理：在磁性驱动器上，碎片整理可以让驱动器的数据扇区彼此靠近，从而提高性能。可是在固态驱动器上，让数据彼此靠近并不会带来什么优势，因为数据位置对SSD的数据访问速度完全没有影响。因此，SSD并不需要碎片整理，实际上还可能造成不必要的额外NAND损耗。

禁用索引建立：建立索引通常可加快HDD上的搜索速度，不过对SSD并没有帮助。因为建立索引会不断地尝试维护系统上文件及其属性的数据库，这些操作需要进行大量的小型写入，而这正是SSD的短板。不过，SSD却很擅长读取；因此，这种驱动器即便没有索引也能快速访问数据。

使用耐久性管理算法，可以确保驱动器保修时间期内有足够的编程/擦除(P/E)周期。如果驱动器存在繁重的写入负荷，固件将限制写入。但是，客户很少会看到预期应用下使用的SSD出现性能节制。

戴尔SSD附带标准3年保修期。对于具有ProSupport或更高级别支持的客户，该保修期随系统保修期一起延长达7年。