通過群聯的斷電保護避免 SSD 數據丟失

作者黃內森 & 陳瑞克 | 2021 年 4 月 20 日 | 全部, 技術

在現代數據存儲領域，越來越多的用戶選擇 SSD，而不是傳統 HDD。優點包括更高的性能、無移動部件和更低的故障率。但由於SSD的特性，也存在弱點。例如，如果發生意外斷電，使用 SSD 時數據可能會丟失或損壞。然而，Phison SSD 可以應對意外斷電並克服丟失用戶寶貴數據的風險。

SSD 的工作原理

SSD內部由三個主要組件組成：NAND閃存、DRAM和SSD控制器。當SSD從主機接收數據時，數據首先由SSD控制器處理。然後，數據被發送到更易失的 DRAM，它充當數據緩衝緩存，優化傳入數據並提高性能。最後將數據寫入NAND。

DRAM 的限制

因為DRAM是一種易失性存儲器，斷電後無法存儲數據，數據僅臨時存儲在DRAM緩衝區內。最糟糕的是，DRAM 暫時保存其他信息，包括固件管理表和系統表。在典型的斷電場景中，控制器將在斷電之前管理所有 DRAM 數據並將其正確保存到 NAND。然而，當發生意外斷電時，如果沒有斷電保護機制，DRAM數據將會丟失或損壞。

解決方案

Phison SSD 在電路板設計上包含帶有電容器組件的 pFail 保護電路，以防止意外斷電事件導致數據丟失或損壞。這些電容器充當 SSD 的 UPS（不間斷電源）。電容器在通電時充電。當發生意外斷電時，電容器可以為控制器提供額外的斷電時間，以將 DRAM 中的所有關鍵信息（緩存的用戶數據和 P2L 表）複製到 NAND，以保證數據完整性並防止數據丟失。

群聯斷電保護如何工作？

如果發生意外斷電，SSD固件會通過GPIO（通用輸入/輸出）引腳檢測到斷電事件，並暫停SSD的所有內部活動，包括垃圾收集和磨損均衡。接下來，緩存的用戶數據和P2L表被快速刷新到臨時分配的塊中，以進行緊急數據備份。

SSD下次上電時，驅動器將從初始上電階段的塊中讀出刷新的數據，並將數據重新排列到可以正確存儲的動態塊中。

群聯如何測試其故障保護電路

為了驗證斷電保護功能，群聯使用OakGate測試系統創建測試腳本並執行斷電保護驗證過程，以確保恢復的數據按預期工作。通過這種方式，群聯可以確保他們的SSD在面對現實世界中意外斷電的情況時能夠按預期運行。

Phison pFail SSD 與非 pFail SSD 的比較

圖 3 顯示的示例基於 512GB 2.5 英寸 SSD，使用 Phison PS3110-S10 SATA III 控制器和東芝 15nm MLC NAND。該圖顯示了 pFail 電路與沒有 pFail 保護的電路相比可以提供多多的保持時間。
在這個例子中，Phison的pFail保護機制可以提供最長25ms的保持時間來刷新DRAM緩衝區中存儲的緩存數據，以保持數據完整性並防止數據丟失。 *請注意，電壓保持時間將根據驅動器配置的不同而有所不同。