Phison의 정전 보호 기능으로 SSD 데이터 손실 방지

작가 네이선 황 & 릭 첸 | 2021년 4월 20일 | 모두, 기술

최신 데이터 스토리지 세계에서 더 많은 사용자가 기존 HDD보다 SSD를 선택하고 있습니다. 이점에는 더 높은 성능, 움직이는 부품이 없으며 고장률이 낮습니다. 하지만 SSD의 특성상 약점도 존재한다. 예를 들어 예기치 않은 정전이 발생하면 SSD를 사용할 때 데이터가 손실되거나 손상될 수 있습니다. 그러나 Phison SSD는 예기치 않은 전원 손실을 처리하고 사용자의 귀중한 데이터 손실 위험을 극복할 수 있습니다.

SSD 작동 방식

SSD 내부에는 NAND 플래시 메모리, DRAM 및 SSD 컨트롤러의 세 가지 주요 구성 요소가 있습니다. SSD가 호스트로부터 데이터를 수신하면 데이터는 먼저 SSD 컨트롤러에 의해 처리됩니다. 그런 다음 데이터는 들어오는 데이터를 최적화하고 성능을 향상시키는 데이터 버퍼링 캐시 역할을 하는 보다 휘발성이 높은 DRAM으로 전송됩니다. 마지막으로 데이터가 NAND에 기록됩니다.

DRAM의 한계

DRAM은 전원이 없으면 데이터를 저장할 수 없기 때문에 휘발성 메모리이며 데이터는 DRAM 버퍼 내부에 일시적으로만 저장됩니다. 최악의 경우 DRAM은 펌웨어 관리 테이블과 시스템 테이블을 포함한 다른 정보를 임시로 보유합니다. 일반적인 전원 차단 시나리오에서 컨트롤러는 전원을 차단하기 전에 모든 DRAM 데이터를 관리하고 NAND에 적절하게 저장합니다. 그러나 예기치 않은 정전이 발생하면 정전 보호 메커니즘이 없으면 DRAM 데이터가 손실되거나 손상됩니다.

해결책

Phison SSD에는 예기치 않은 전원 손실 이벤트로 인한 데이터 손실 또는 손상을 방지하기 위해 보드 설계에 커패시터 구성 요소가 있는 pFail 보호 회로가 포함되어 있습니다. 이 커패시터는 SSD용 UPS(무정전 전원 공급 장치) 역할을 합니다. 커패시터는 전원을 켤 때 충전됩니다. 예상치 못한 전력 손실이 발생하면 커패시터는 컨트롤러가 DRAM의 모든 중요한 정보(캐시된 사용자 데이터 및 P2L 테이블)를 NAND로 복사하여 데이터 무결성을 보장하고 데이터 손실을 방지할 수 있도록 추가적인 전원 차단 시간을 제공할 수 있습니다.

Phison 전력 손실 보호는 어떻게 작동합니까?

예상치 못한 전원 강하가 발생할 경우 SSD 펌웨어는 GPIO(General Purpose Input/Out) 핀을 통해 전원 강하 사고를 감지하고 가비지 수집 및 웨어 레벨링을 포함하여 SSD의 모든 내부 활동을 중단합니다. 다음으로 캐시된 사용자 데이터와 P2L 테이블은 비상 데이터 백업을 위해 임시로 할당된 블록으로 빠르게 플러시됩니다.

SSD의 다음 전원 켜기에서 드라이브는 초기 전원 켜기 단계 동안 블록에서 플러시된 데이터를 읽고 데이터를 적절하게 저장할 수 있는 동적 블록으로 재정렬합니다.

Phison이 고장 방지 회로를 테스트하는 방법

전력 손실 보호 기능을 확인하기 위해 Phison은 OakGate 테스트 시스템을 사용하여 테스트 스크립트를 생성하고 전력 손실 보호 검증 프로세스를 수행하여 복구된 데이터가 예상대로 작동하는지 확인합니다. 이러한 방식으로 Phison은 실제 세계에서 예상치 못한 전원 차단 시나리오에 직면했을 때 SSD가 예상대로 작동하도록 보장할 수 있습니다.

Phison pFail SSD와 non-pFail SSD 비교

그림 3은 도시바 15nm MLC NAND와 함께 Phison PS3110-S10 SATA III 컨트롤러를 사용하는 512GB 2.5인치 SSD를 기반으로 한 예를 보여줍니다. 그래프는 pFail 보호 기능이 없는 것과 비교하여 pFail 회로가 제공할 수 있는 지연 시간을 보여줍니다.
이 예에서 Phison의 pFail 보호 메커니즘은 데이터 무결성을 유지하고 데이터 손실을 방지하기 위해 DRAM 버퍼에 저장된 캐시된 데이터를 플러시하기 위해 최대 25ms의 보류 시간을 제공할 수 있습니다. * 전압 유지 시간은 드라이브 구성에 따라 다릅니다.

결론

플래시 기반 스토리지 드라이브가 점점 더 대중화됨에 따라 SSD는 기존 하드 드라이브보다 훨씬 더 높은 성능과 더 낮은 오류율을 제공할 것입니다. 이제 Phison의 전력 손실 보호 기능을 갖춘 SSD는 클라이언트 기반, 소비자, 데이터 센터 및 임베디드 애플리케이션을 포함한 모든 종류의 애플리케이션을 위한 완벽한 솔루션입니다.